Arduino 是什麼?它又可以做哪些有趣的事呢? 也許這些答案都能顛覆你的想像!

開始介紹 Arduino 是什麼之前,請問:什麼是電腦?來看一下我們要組一台桌上型電腦,需要買哪些東西吧!首先,是一台電腦主機;接著,你還需要滑鼠、鍵盤或是搖桿才能操作電腦;當然,還有電腦螢幕跟喇叭,這樣才能看影片、玩遊戲。


也就是說,當我們點滑鼠、用搖桿的時候,對主機來說,你正在對它「輸入」訊息,我們稱這些裝置為「輸入裝置」;而當電腦主機收到訊息,經過處理以後,會把資料顯示在螢幕上,把聲音用喇叭放出來,我們稱這些裝置為「輸出裝置」。

夾在中間的電腦主機,當然就是負責管理所有的輸入跟輸出裝置,我們姑且稱它為整個電腦系統的「大腦」;有了這樣子的架構,我們就可以說這是一台功能完整的電腦。好了,現在你對電腦有基本的概念了,那我要問第二個問題。請問:什麼是 Arduino?


偷偷告訴你,它的答案很簡單:

Arduino 就像一台沒接滑鼠、沒接螢幕跟喇叭的電腦主機!

這時候你可能在想:什麼?只有一台電腦主機要怎麼用呢?所以囉,他還需要搭配 Arduino 專用的「輸入」與「輸出」裝置,也就是所謂的「模組」(Shields)。關於「模組」這東西,等等你會發現它超級好玩的!

這台微型電腦究竟可以做什麼事?

Arduino 這一台小型的電腦主機,或者我們也稱它做「開發板」,到底可以做什麼事情呢?也許,他能做的超乎你的想像。如果你用 “Arduino project” 在 Youtube 上面搜尋,你會看到這幾年很火紅的四軸直升機LED 矩陣、甚至是用香蕉來彈鋼琴,都可以用 Arduino 來完成。


而且,Arduino 能夠在全世界有這麼多的玩家,就是因為它對於沒有工程背景、沒有程式基礎的任何人來說,都是非常容易上手的開發板。所以只要跟著接下來的教學走,很快就能開始創作精彩的作品囉!

Arduino 的硬體介紹

如果你到他們的官方網站逛逛,你會發現 Arduino 其實是一系列這種小電腦的總稱,跟據不一樣的用途,可以搭配不同的型號。今天我們要介紹的,就是最常見的 Arduino Uno 這塊板子。建議在收看影片與部落格時,隨手準備一塊 Arduino Uno,可以讓你的學習效果更好喔!

首先在板子的上下兩個部分,有好幾排黑色的接口,他們的功能這就像是電腦主機後面,可以接螢幕、接滑鼠鍵盤的地方,我們稱它為「Pins」,就是「接腳」的意思;這些接腳旁邊都有編號或是功能的說明,包含上排的 0-13,右下的 A0-A5,還有它旁邊的電源接腳

 

在板子的左上方有一個按鈕,我們稱它為「重置鈕」,就是電腦前面的重新開機鈕啦!按下去,你的 Arduino 就會重新開機;按鈕下面,有一個銀色的插孔,可以用 USB 線跟電腦連接,把程式傳送進去;他同時也提供板子的電源,所以只要接著這條 USB 線,你就可以讓 Arduino 開機跟工作啦!

 

介紹到這邊,我們已經能應付非常非常多的功能了,其他部分在有需要的時候,再跟各位介紹囉!

Arduino 的擴充模組介紹

回到最一開始的這張圖,我們現在可以把電腦系統的「大腦」換成 Arduino 開發板了。但是 Arduino 並不是透過滑鼠、螢幕來操作使用的,還記得我們在介紹電腦的概念的時候 ,有提到對 Arduino 來說,他的滑鼠、鍵盤和螢幕,就是所謂的「模組」嗎?這些模組到底是什麼呢?

以剛才提到的「四軸直升機」當作例子。要讓直升機飛起來,你會用到直流無刷馬達;要控制馬達轉速,你會需要電子調速器;要讓直升機穩定的飛行,你就得使用飛行控制板;要用遙控器操作飛行的方向,你就需要無線電收發器。這些東西都是製作四軸直升機所需要的模組,而 Arduino 就是負責操控它們的電腦主機

你只要跑一趟電子材料行,你會發現有上百種的酷炫模組可以使用,隨時針對你需要的功能自由搭配。

Arduino 的開發環境介紹

看到這邊,您已經了解 Arduino 的基本知識了。接下來我要介紹 Arduino 的開發環境,在開始寫程式之前,先去下載寫程式的軟體吧!

進入 Arduino 的官方網站,點選 Download,依照你的系統下載檔案並且安裝;這個東西,我們稱它為 Arduino IDE,也就是整合了編輯、驗證跟燒錄程式的綜合編輯器。以後我們的 Arduino 程式都會透過它來完成,所以一定要安裝唷!

Arduino 的開發步驟介紹

從一開始到現在,我們介紹了好多東西,但是要用 Arduino 實現一個新的點子,到底需要經過哪些步驟呢?

我的做法是:先在筆記本裡寫下我的點子,還有它的功能,然後開始尋找需要的模組跟材料;東西都備妥以後,就開始依據模組的規則,還有我想要的功能,編寫程式。然後,我會把必要的電路設計完成,把程式燒錄到 Arduino 當中,看看功能是不是對的;如果出現錯誤,就根據 IDE 告訴我的錯誤訊息,修改程式或電路。如果功能正確,就大功告成囉!

這看起來是一個超複雜的過程,不要擔心,之後我們會帶你一起完成幾個小專案,很快你就能熟悉整個過程,並享受它了!

這一集的 Arduino SpeedUp 課程在這裡告一個段落!我們下次見,掰掰!

引用與參考資料

背景音樂

「Kevin MacLeod」創作的「Airport Lounge – Disco Ultralounge」是根據「Creative Commons Attribution」(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 授權使用

來源:http://incompetech.com/music/royalty-free/index.html?isrc=USUAN1100806

演出者:http://incompetech.com/


圖片素材

http://d2rormqr1qwzpz.cloudfront.net/photos/2013/06/12/48912-arduinouno_r3_front.jpg

http://www.skyhighhobby.com/wp-content/uploads/2009/03/emax-brushless-motor.jpg

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