2016年6月某天我來到硅谷Sannyvale的大型電子超市Fry’s ，一款小巧的Arduino開發(fā)板進(jìn)入我的視野，它就是Arduino 101 （美國(guó)以外的市場(chǎng)統(tǒng)稱為Genuino 101） 見圖1。Arduino 101 的核心是Intel Curie（居里）芯片模塊，它包含一個(gè)32位Quark微處理器和一個(gè)32位ARC微處理器，有384kB閃存、80kB SRAM，還包含一個(gè)低功耗藍(lán)牙芯片，一個(gè)用于手勢(shì)識(shí)別的加速度傳感器和一個(gè)六軸加速度陀螺儀，你可以把居里芯片模塊看作一個(gè)超級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)SoC MCU（片上系統(tǒng)單片機(jī)）。

　　圖1 Fry’s 陳列的Arduino 101

　　如同Intel新硬件組負(fù)責(zé)人Mike Bell所說，居里會(huì)讓你“離終端產(chǎn)品的距離更近一步，你只需要把你所需要的功能添加上去然后就有了一個(gè)非常棒的可穿戴式設(shè)備?！?/p>

　　開源硬件Arduino

　　Massimo Banzi是意大利一家設(shè)計(jì)學(xué)院的教師，他的學(xué)生常常抱怨不能找到一塊價(jià)格便宜、功能強(qiáng)大的控制主板來設(shè)計(jì)他們的機(jī)器人。2005年的冬天，Banzi和David Cuartielles討論到這個(gè)問題。David Cuartielles是西班牙的MCU設(shè)計(jì)工程師，當(dāng)時(shí)在這所學(xué)校做訪問研究。討論之后，他們決定自己設(shè)計(jì)一塊控制主板，他們找來了Banzi的學(xué)生David Mellis，讓他來編寫代碼程序，Arduino從此誕生。

　　Arduino的流行和創(chuàng)建團(tuán)隊(duì)奉行的開源思想有很大的關(guān)系。與開源軟件一樣（比如Linux），任何人都可以免費(fèi)復(fù)制、修改Arduino的設(shè)計(jì)，并且可以生產(chǎn)原版硬件和修改后的硬件，只有你在產(chǎn)品上注明版權(quán)來自Arduino， 而且你也必須要把你的硬件設(shè)計(jì)開源。這樣讓新的硬件項(xiàng)目的開發(fā)周期大大縮減，成功率大大提高。

　　Arduino平臺(tái)由兩部分組成： 一個(gè)部分是硬件主控板和接口板（shield），另一個(gè)部分是Arduino IDE （開發(fā)環(huán)境）。最著名的主控板是Arduino Uno，其他的主控板，還有Arduino Yun、Mega和LilyPad （可穿戴方向）。每一個(gè)主控板都包含一顆MCU ，上面講到這幾塊主控板的MCU 都是Atmel 公司的MCU，比如Uno 使用的是AVR ATMega328，一款8 位MCU。2013年有了ArduinoDue，Arduino世界迎來了首款32 位MCU 主控板-Arduino Due。Due采用MCU 是AT91SAM3X8E ，這是一個(gè)ARM Cortex M3核心的單片機(jī)。2014年Arduino又推出 Zero，這是一款基于Atmel SAMD21 ARM Cortex M0的主控板。因?yàn)榉N種原因， Due 和Zero這兩款A(yù)RM內(nèi)核的主控板在Arduino社區(qū)的影響力都不高。

　　Arduino集成開發(fā)環(huán)境（IDE）使用了接近自然語法的高級(jí)語言編程，當(dāng)程序員寫完代碼后，點(diǎn)擊上傳按鍵，系統(tǒng)自動(dòng)編譯成機(jī)器碼，然后上傳到開發(fā)板上執(zhí)行。這樣的設(shè)計(jì)思路和使用方式，讓單片機(jī)（MCU）開發(fā)更加簡(jiǎn)單和實(shí)用。開發(fā)者不需要很強(qiáng)的硬件芯片級(jí)知識(shí)，不一定有C 語言編程經(jīng)驗(yàn)，就可以完成一個(gè)簡(jiǎn)單控制電路，因此，Arduino受到了創(chuàng)客們（maker）的追捧，創(chuàng)客們使用Arduino產(chǎn)品開發(fā)出了許許多多很酷的產(chǎn)品，最著名的就是開源的3D打印機(jī)makerBot。

　　創(chuàng)客和電子積木

　　我在Fry’s 還看到一款電子積木Littlebits。

　　圖2 littlebits電子積木

　　LittleBits是一種可以組裝的DIY電子元件套裝，與大家很熟悉的樂高積木有些相似，所以大家也就稱這樣的設(shè)計(jì)為電子積木?？梢哉f，它是一種“不是玩具”的玩具。每一個(gè)“bit”都是一個(gè)獨(dú)立的電子組件，比如一個(gè)揚(yáng)聲器、一個(gè)光傳感器、一個(gè)閃爍的LED燈。把這些電子積木組裝在一起，就能制作出很酷的東西出來，沒有任何編程要求。這讓那些沒有任何電子線路和軟件編程經(jīng)驗(yàn)的創(chuàng)客們開心極了，甚至?xí)r尚設(shè)計(jì)師們也可以圓自己的創(chuàng)客夢(mèng)了。其實(shí)LittleBits自己也是個(gè)創(chuàng)業(yè)公司，公司在紐約，最近在曼哈頓開了一家專賣店，不僅賣產(chǎn)品，還展示使用LittleBits的創(chuàng)客們的作品。

　　LittleBits的“沒有編程要求”也意味著“不支持編程”。每個(gè)模塊功能都是寫死的，如果你想要嘗試一些新功能，它就無能為力了。為了解決這個(gè)問題，最近littleBits宣布推出Arduino模塊，這個(gè)模塊和其他模塊功能一樣，還增加一個(gè)可編程功能。創(chuàng)客們需要做的，就是使用模塊上的USB接口連上電腦，通過標(biāo)準(zhǔn)Arduino IDE上傳程序就可以了。

　　為了讓希望掌握littleBits編程的創(chuàng)客們學(xué)習(xí)，LittleBits專門提供了一個(gè)以Arduino為核心的起步套裝產(chǎn)品coding kit ，包含一個(gè)Arduino模塊和八個(gè)其他littleBits模塊（電池、開關(guān)、伺服和控制模塊），售價(jià)為89美元，見圖2。

　　結(jié)束語

　　據(jù)Gartner 預(yù)測(cè)，50%的新物聯(lián)網(wǎng)裝置將來自未來三年內(nèi)成立的創(chuàng)客公司，看到如火如荼的創(chuàng)客大潮，傳統(tǒng)的嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)芯片公司也躍躍欲試，文章開始提到的Intel與Arduino合作開發(fā)的Arduino 101 開發(fā)板就一個(gè)例子，市場(chǎng)對(duì)這個(gè)32位 MCU 的Arduino平臺(tái)的反映非常積極，將WiFi和藍(lán)牙模塊集成在平臺(tái)上，為該板增添吸引力，解決長(zhǎng)期以來Arduino藍(lán)牙和WiFiShield不標(biāo)準(zhǔn)，使用在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中不方便的問題。

　　另外一家傳統(tǒng)的MCU公司-意法半導(dǎo)體（ST）近日與Arduino公司宣布了一項(xiàng)合作協(xié)議，讓業(yè)界領(lǐng)先的STM32系列MCU以及意法半導(dǎo)體的傳感器、功率器件和通信連接技術(shù)走進(jìn)Arduino創(chuàng)客社區(qū)。合作協(xié)議中的STAR開發(fā)項(xiàng)目的首款產(chǎn)品是基于STM32F469的STAR Otto主控板，據(jù)悉最近可以向公眾展出， STAR 是ST和Arduino的前兩個(gè)字母組合。

　　以后，基于MCU 的開發(fā)多數(shù)都會(huì)轉(zhuǎn)向Arduino為代表的開源硬件嗎？答案是否定的，因?yàn)?a href="http://m.xsypw.cn/v/tag/2447/" target="_blank">嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，Arduino很難滿足各個(gè)行業(yè)的需求。比如汽車和醫(yī)療電子，它們對(duì)安全和可靠性要求極為嚴(yán)格，Arduino設(shè)計(jì)很難滿足。

　　Arduino自己對(duì)產(chǎn)品市場(chǎng)定位是很清楚的，在談到與ST 合作的項(xiàng)目時(shí)，Arduino公司首席執(zhí)行官兼總裁Federico Musto表示：“創(chuàng)客社區(qū)歡迎STM32家族到來，我們的產(chǎn)品將增加音頻輸入輸出和觸屏控制器等新功能。我們有十足的把握，商用物聯(lián)網(wǎng)公司也將會(huì)使用這些新功能，輕松設(shè)計(jì)新的智能家居產(chǎn)品應(yīng)用，或改進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化和工控產(chǎn)品?！?/p>

　　以Ardunio為代表的開源硬件的思想、技術(shù)和產(chǎn)品對(duì)MCU嵌入式開發(fā)和教學(xué)工作將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，國(guó)內(nèi)同行應(yīng)給予足夠的重視和關(guān)注。