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)板進入我的視野，它就是Arduino 101 （美國以外的市場統(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32位Quark微處理器和一個32位ARC微處理器，有384kB閃存、80kB SRAM，還包含一個低功耗藍牙芯片，一個用于手勢識別的加速度傳感器和一個六軸加速度陀螺儀，你可以把居里芯片模塊看作一個超級的物聯(lián)網(wǎng)SoC MCU（片上系統(tǒng)單片機）。

　　圖1 Fry’s 陳列的Arduino 101

　　如同Intel新硬件組負責人Mike Bell所說，居里會讓你“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非常棒的可穿戴式設備。”

　　開源硬件Arduino

　　Massimo Banzi是意大利一家設計學院的教師，他的學生常常抱怨不能找到一塊價格便宜、功能強大的控制主板來設計他們的機器人。2005年的冬天，Banzi和David Cuartielles討論到這個問題。David Cuartielles是西班牙的MCU設計工程師，當時在這所學校做訪問研究。討論之后，他們決定自己設計一塊控制主板，他們找來了Banzi的學生David Mellis，讓他來編寫代碼程序，Arduino從此誕生。

　　Arduino的流行和創(chuàng)建團隊奉行的開源思想有很大的關系。與開源軟件一樣（比如Linux），任何人都可以免費復制、修改Arduino的設計，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計開源。這樣讓新的硬件項目的開發(fā)周期大大縮減，成功率大大提高。

　　Arduino平臺由兩部分組成： 一個部分是硬件主控板和接口板（shield），另一個部分是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ARM Cortex M3核心的單片機。2014年Arduino又推出 Zero，這是一款基于Atmel SAMD21 ARM Cortex M0的主控板。因為種種原因， Due 和Zero這兩款ARM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語言編程，當程序員寫完代碼后，點擊上傳按鍵，系統(tǒng)自動編譯成機器碼，然后上傳到開發(fā)板上執(zhí)行。這樣的設計思路和使用方式，讓單片機（MCU）開發(fā)更加簡單和實用。開發(fā)者不需要很強的硬件芯片級知識，不一定有C 語言編程經(jīng)驗，就可以完成一個簡單控制電路，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計為電子積木?？梢哉f，它是一種“不是玩具”的玩具。每一個“bit”都是一個獨立的電子組件，比如一個揚聲器、一個光傳感器、一個閃爍的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)驗的創(chuàng)客們開心極了，甚至時尚設計師們也可以圓自己的創(chuàng)客夢了。其實LittleBits自己也是個創(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。為了解決這個問題，最近littleBits宣布推出Arduino模塊，這個模塊和其他模塊功能一樣，還增加一個可編程功能。創(chuàng)客們需要做的，就是使用模塊上的USB接口連上電腦，通過標準Arduino IDE上傳程序就可以了。

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

　　結(jié)束語

　　據(jù)Gartner 預測，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)板就一個例子，市場對這個32位 MCU 的Arduino平臺的反映非常積極，將WiFi和藍牙模塊集成在平臺上，為該板增添吸引力，解決長期以來Arduino藍牙和WiFiShield不標準，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-意法半導體（ST）近日與Arduino公司宣布了一項合作協(xié)議，讓業(yè)界領先的STM32系列MCU以及意法半導體的傳感器、功率器件和通信連接技術(shù)走進Arduino創(chuàng)客社區(qū)。合作協(xié)議中的STAR開發(fā)項目的首款產(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的前兩個字母組合。

　　以后，基于MCU 的開發(fā)多數(shù)都會轉(zhuǎn)向Arduino為代表的開源硬件嗎？答案是否定的，因為嵌入式系統(tǒng)應用非常廣泛，Arduino很難滿足各個行業(yè)的需求。比如汽車和醫(yī)療電子，它們對安全和可靠性要求極為嚴格，Arduino設計很難滿足。

　　Arduino自己對產(chǎn)品市場定位是很清楚的，在談到與ST 合作的項目時，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)公司也將會使用這些新功能，輕松設計新的智能家居產(chǎn)品應用，或改進工業(yè)自動化和工控產(chǎn)品。”

　　以Ardunio為代表的開源硬件的思想、技術(shù)和產(chǎn)品對MCU嵌入式開發(fā)和教學工作將產(chǎn)生深遠的影響，國內(nèi)同行應給予足夠的重視和關注。