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【Arduino教程】02 Arduino的其他类型控制器,以及相关的合作商

菜鸟
2021-06-20 11:38:25    评分

Arduino的一些其他类型控制器及相关项目:

除了在Arduino的第一辑简介中提到的各种主流控制板,包括Arduino Uno Rev3, Arduino Mega2560, Arduino Leonardo等等除外。Arduino还有不少其他控制板可供使用,这些控制板可以广泛的被应用在各个其他领域,包括微型控制板——可用于可穿戴智能设备,3D打印,无人机操控,微型机器人操控,各种物联网 (IoT)操控平台,甚至还有微型卫星的操控等等。

下面就将这些分支领域中比较主流的开发板进行一一介绍。

微型控制器:

目前比较主流的Arduino小微型控制器有Arduino Lilypad(图一), Arduino Mini pro, Arduino Micro, 以及Arduino Nano等型号。

Arduino Nano 以及Arduino Mini 都是基于ATmega328系列芯片所设计的,两者都是为了某些对可利用空间及其微小的项目所设计的。Arduino Mini 是为了方便某些需要永久安装的固定型电路所设计的, 有14个数字型引脚,6个模拟引脚,一个重启按钮 (这款设备目前用途逐渐受限,正在步入退役途中) 。而Arduino Nano则更为复杂,是为了制作机器人,嵌入式系统等功能所设计的。它的引脚同样包括了数字型引脚以及模拟型引脚,还有中断引脚 (interrupt pins) 。除此之外,它于Arduino mini最大的区别就是它还具有一个微型USB连接口。

Arduino Micro是基于ATmega32U4, 同Adafruit公司 (Arduino的合作开发商,对于整个Arduino系列产品的发展而言十分重要,在后面也会讲到) 合作开发的一个型号。这款产品最大的特点同之前讲过的Arduino Leonardo类似,也具有一个内置的鼠标以及键盘识别系统,可以和电脑进行交互。

而微型控制器中最有趣的一款是则是Arduino LilyPad,这款控制器是基于Atmega168V以及Atmega328V芯片所设计的,它也是一款同新墨西哥州大学教授Leah Buechley以及sparkfun电子公司(另外一家重要的Arduino合作商) 联合研制的控制器,它主要是为了电子纺织品(类似于一些发光服装)以及可穿戴设备所开发的[1]

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图1 Arduino Lilypad [1]                     图2 Arduino Mini pro [2]

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      图3 Arduino Micro [3]                       图4 Arduino Nano [4]

无人机操控系统——ArduPilot:

Ardupilot控制器依然是目前最先进的开源飞行控制系统,虽然名义上飞行系统,但是实际上它支持对于固定翼/直升飞机式飞行器,以及遥控车甚至潜水艇的控制。以图五 (Ardupilot 2.8APM型号) 为例,该型控制器有内置GPS系统,Atmega328P芯片,以及3轴陀螺仪,重力加速计,磁力计,气压计等一系列传感器。

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图5 Ardupilot控制器 [5]

3D 打印机——Makerbot:

MakerBot(如图6)是一款名为Thing-O-Matic,主控制器为Arduino Mega的3D打印机。Arduino可以解读G代码,并且驱动步进电机和打印喷头等部件打印出3 D物体 [6]

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图6 Makerbot 3D 打印机[7]

微型机器人:

可以用Arduino编程的机器人以及其衍生产品也相当可观。有各种不同类型的机器人,例如机械臂,轮式机器人,多足机器人等等。而Arduino有一款经典的轮式可编程机器人(如图7),基于ATmega32u4型芯片。该款机器人拥有两个控制模块,上半部分的控制板负责读取传感器数值并且决定运动姿态,下半部分的控制板负责控制电机。不过由于目前市场上无数类型的教育型机器人已经多到数不胜数,有相当一部分也是同Arduino合作开发,该产品也在逐渐退役。

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图7 Arduino Robot [8]

物联网卡:

由于最近两年物联网产业的兴起,不少芯片生产商都涌入了这个行业,Arduino也同样不例外。也单独或者同不少公司合作生产了不少相关的产品。而且由于Arduino IDE作为一种方便而又快捷的硬件程序语言,不少公司所生产出的Arduino相关物联网卡,也都支持使用Arduino IDE进行汇编。

Arduino本厂出产的IoT芯片主要有Arduino Yun系列,Arduino Nano IoT系列,Arduino MKR IoT系列,以及最 功能相对而言最强大的Arduino Portenta H7 (如图8) 物联网卡。这些系列的物联网卡绝大部分都是由Arm 32位 SAMD21 Cortex芯片所驱动的,并且可以同谷歌的firebase数据库,微软的Azure数据库等交互。而Portenta H7更是支持机器视觉,机器人控制,工业级别用户交互等一系列功能。

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图8 Arduino Portenta H7 [9]

微型卫星:

在众多的Arduino项目中,最耀眼的一个或许就是ArduSat(如图9),该项目在2012年由4位来自国际宇航大学的博士生所设计,是一个10x10x10 cm 最小标准立方尺寸的卫星,重量达到1kg。该卫星的主要功能为地质监测。如果英文稍微好一点的朋友可以看到这个结构图显示最上面的结构是交叉式的天线,在这个立方体盒子外面四周是太阳能电池板。而在盒子里面的电路中,最下层为飞行姿态控制电脑,上面一层是超高频率收发器,再上面一层是ArduSat payload 控制板,以及传感器和照相机的集成电路。

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图9 ArduSat 结构图[10]

Arduino同其他公司合作制造的控制器,以及相关外围模块:

除了在上文中所叙述的众多由Arduino主创的各种五花八门用于不同项目的控制器,以及相关的项目外,Arduino同其他众多公司的合作以及其创作的控制板对于Arduino的整体生态也同样重要。由于为了便于竞争,更加贴近市场等优势,目前有不少开发者真正使用的各种Arduino开发套件其实都是由不少同Arduino合作的公司所开发的。现在就将这些相关的产品同相关公司一一娓娓道来,以便大家了解学习。

首先,同Arduino合作基础的一些控制器包括因特尔公司开发的Intel Galileo,该系统即可以使用Arduino开发,又可以使用Linux开发。Google ADK 2012, 是谷歌公司在2012年I/O大会上推出的一款基于Arduino Due的控制器 [11]

其次,有不少公司同Arduino合作生产周边的传感器以及授权生产Arduino的一些开发板等控制板,这些公司包括上文中提到的sparkfun,Adafruit,也有 EELEGOO,UCTRONICS,DFROBOT等公司。这些公司不仅是Arduino控制板的授权及相关产品生产商,同时也在为Arduino社区不断做出相关产品开源代码等一系列的贡献。

下文为这些公司的相关网站,有些在国内没有办法看到,可以试着翻墙去看看,他们的产品和传感器还是相当不错的。其中Adafruit和EELEGOO上面都有不少很不错的传感器以及学习资源。图10就是由EELEGOO公司开发的Arduino Mega2560 R3控制板。

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图10 EELEGOO Arduino 2560R3 控制板[12]

比较推荐Adafruit和EELEGOO的网站,可以自己去看看,有不少技术文档:

Adafruit: https://www.adafruit.com/

EELEGOO: https://www.elegoo.com

最后,如同前文中提到的,近些年来由于物联网技术的飞速发展,不少公司生产的物联网芯片支持使用Arduino IDE 进行编程,而除了上文中提到Arduino 公司本身制作的物联网卡外,还有不少其他公司的产品也支持使用Arduino进行编程,这其中使用比较广泛的有上海乐鑫(Espressif Systems)公司生产的ESP-8266, ESP-32(如图11)系列芯片,还有瑞士优北罗股份有限公司(u-blox AG)生产的NINA-W10(如图12)系列的物联网芯片。

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图11 ESP-32[13]

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图12 NINA-W10[14]

怎么样,这么一说,大家突然发现Arduino宇宙很强大吧!几乎只要和微控制器和集成电路沾边的东西,或多或少都可以通过Arduino旗下的相关集成电路实现出来。天上飞的,地上跑的,水里游的;还有集成电路教程,物联网,智能可穿戴设备,甚至还能做卫星。还有各种有意思的小项目,很多东西只怕你想不到,不怕Arduino做不到。

 最后,再向大家推荐一下,有一个Arduino卫星ArduSat的视频,有兴趣可以看看:

https://www.kickstarter.com/projects/575960623/ardusat-your-arduino-experiment-in-space


参考文献:

[1],[2],[3],[4],[8],[9] 图片来源:Arduino官方网站:https://www.arduino.cc/

[5],[13],[14] 图片来源:百度图片

[6],[11] 引述自:陈吕洲,Arduino程序设计基础(第2版)

[7],[10] 图片来源:维基百科

[12] 图片来源:EELEGOO官网




关键词: Arduino     Mega2560     教程    

工程师
2021-06-20 16:08:12    评分
2楼

学习一下


工程师
2021-06-20 16:15:32    评分
3楼

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工程师
2021-06-20 16:20:52    评分
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工程师
2021-06-20 16:25:35    评分
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工程师
2021-06-20 16:32:18    评分
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工程师
2021-06-20 16:39:53    评分
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菜鸟
2021-07-01 15:01:42    评分
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欢迎大家来继续阅读剩余的一系列课程!


院士
2021-09-03 22:05:08    评分
9楼

学习了,谢谢分享。


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