技術的核心和靈魂就在於工程開發。無論多麼先進或攸關科學,只有透過對人們有益的解決方案才能顯現出來。我喜歡用「樹在林中倒下」(tree falls)的譬喻來看這件事情,因為樹倒下時,幾乎震聾了森林中的每一隻動物,但如果沒有人聽見,也就不會有人知道或在乎它。同樣地,如果一項技術無法用於打造出解決方案,它就稱不上是一項工程技術。

這就是為什麼在此提到Arduino及其重要性的原因。這款小型的開放源碼(open source)裝置創造了一個新的市場空間,同時賦予其他的現有和新興裝置更強大的能力。Arduino Project的名稱源於義大利Ivrea的一家酒吧(工程開發通常和飲酒脫離不了關係——不然,還有哪裡能找到免費餐巾紙?),最初是由Ivrea互動設計學院(Interaction Design Institute Ivrea)的一群學生開始,他們的初衷在於打造一款簡單的電腦,讓無論是不是工程社群的產品設計人員都能用於自動化其設計專案。

正是這種對於工程社群「內外兼顧」的開放精神徹底改變了產業。在Arduino之前,找不到低成本、相對簡單的方法來嵌入電子產品。如果你需要一款感測監測器,你必須從頭開始設計。業餘愛好者可以在一般電子愛好區購買完成的子系統,但是如果想要自行打造或突發奇想地進行創新,並沒有任何立即可用的通用解決方案。

自從2003年發佈以來(順便說一下,今年是第15週年了),Arduino也激勵了多家仿效者和競爭對手,並進一步突顯其於所創造的新市場之領導地位。當然,它其中的一些技術還有待改進,但其開放源碼的本質意味著設計社群的熱衷成員(包括製造商和專業工程師)總能帶來新的發展。

為了紀念‘Arduino Day’,電子工程師Cabe Atwell在e絡盟(element14)互動社群貼文表示,現在最適合為這款最受歡迎的開發板製作一個帶有15支蠟燭的「蛋糕」了。每一根閃爍的蠟燭都可以像吹熄普通蠟燭一樣。制作這樣的專案並不難,只需幾個小時即可完成。

20180611_Arduino_NT31P1 為慶祝Arduino Day 15週年打造的蛋糕

Arduino能增強設計的另一個例子來自澳洲西澳大學(University of Western Australia)的學生團隊。團隊成員Jess Armstrong、Ray Barker和Geoffrey Channon稱其計劃為Spysea,可部署於海軍艦艇上,即時監控來自攝影機饋送和其他感測器輸入。Spysea採用19mm PVC管線連接至攝影機和導航感測器相結合,使用Arduino作為無人機的主控制器,並連接至指南針、距離感測器、攝影機以及馬達和轉向系統。

20180611_Arduino_NT31P2 Spysea以Arduino作為無人機的主控制器,為海軍艦艇提供即時監控功能

由於Arduino是一個開放源碼的解決方案集,所以有很多的Arduino類型以及可進一步增強其功能的周邊裝置系統。從完全業餘的組織到最尖端的電子開發人員,都能找到一款適合的Arduino。

你可以花不到20美元買到許多的電腦。Arduino Uno微控制器(MCU)板以ATmega328為基礎,支援14個數位I/O接腳——其中6個可用於作為脈衝寬度調變(PWM)輸出,6個用於類比輸入,以及16MHz陶瓷諧振器、USB和ICSP接頭。Uno與舊設計不同之處在於它未使用FTDI USB至串列驅動器晶片。相反地,它支援編程為USB至串列轉換器的ATmega16U2,並配備16MHz時脈速度和32kB快閃記憶體。該開發板可提供DIP或SMT版本。

20180611_Arduino_NT31P3 Arduino Uno

英飛凌科技(Infineon Technologies)提供的直流(DC)馬達控制擴展板,是Arduino擁有各種可用周邊裝置資源的另一個例子。該擴展板是相容於Arduino的大電流馬達控制板系列之一,能夠驅動兩個單向半橋配置或一個雙向H橋配置的DC馬達。整合的驅動器IC透過邏輯電平輸入連接到MCU,並支援透過電流檢測進行診斷、轉換速率調整、停滯時間產生以及對於過溫、欠壓、過電流和短路的保護。

20180611_Arduino_NT31P4 英飛凌DC馬達控制擴展板

除了已經累積一長串的Arduino插件清單外,Adafruit將其PN532分線板變成了支援13.56-MHz RFID或NFC應用的兩用擴展板。PN532晶片組可以讀取和寫入標籤和卡片、與手機進行通訊以進行支付處理等功能,而且還可以像近場通訊(NFC)標籤一樣運作。

Adafruit擴展板主要透過13.56MHz技術支援大約10公分的通訊範圍,並使用I2C(預設)或SPI通訊協議。其中包含中斷功能,因此您不必坐在那裡「輪詢」晶片,詢問是否找到了目標標籤,因為當卡片、電話或其他相容裝置位於範圍內時,將會拉低接腳。

20180611_Arduino_NT31P5 基於短距離通訊技術的NFC/RFID擴展板

DFRobot Wi-Fi擴展板支援AP + STA雙重模式,並可使用手機或平板電腦連接到路由器網路以進行登錄。採用動態電源管理可實現小於80μA的待機功耗,平均功耗約8mA,蜂值功耗為200毫安(mA)。

20180611_Arduino_NT31P6 DFRobot Wi-Fi擴展板

它可支援從UART (TTL)到IEEE 802.11b/g/n無線通訊,以實現更高的傳輸速度、更廣泛的覆蓋範圍、更強大的相容性,以及較先前版本更高的可靠度,任何內建UART的裝置均可輕鬆設置無線網路,並實現遠端管理與控制。

在介面方面,顯示器對於良好的設計至關重要。儘管Arduino是主流平台,但這並不表示你一定得在數量有限的解決方案中進行選擇。賽普拉斯半導體(Cypress Semiconductor)的CY8CKIT-028-EPD E-ink擴展板整合了超低功耗的E-ink顯示器、感測器和麥克風,為Arduino提供下一代的電子紙功能,

其特點包括一個2.7吋的E-ink顯示器;動作感測器、溫度感測器和PDM麥克風。E-ink Display擴展板採用Arduino Uno接腳佈局,使該擴展板能與Cypress基於PSoC 4和PSoC 6 MCU的Pioneer Kits套件搭配使用。

當然,在使用者介面(UI)的另一面是輸入,包括像TinySine Electronics這樣的公司可提供諸如MPR121 IC觸控墊擴展板等解決方案。

儘管目前只是第15週年,Arduino及其追隨者已經把我們帶到了發展深遠之處。下一代Arduino將會如何發展?還將催生出哪些有趣的自造者設計?設計人員將如何把它應用在我們創造的下一代技術中?觀察Arduino的後續發展將會是一件有趣的事情。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Honoring Arduino,by Alix Paultre , European correspondent)