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Arduino硬體板家族新定位配置

作者:陸向陽

 

談起Arduino,多數人的第一聯想便是Arduino Uno開發板,使用的是Atmel的8位元AVR架構MCU。

但這其實已是刻板印象,事實上Arduino官方期許整個Arduino生態社群能往更高階、更專業的領域進化,因此後續新推出的Arduino開發板,多已改用32位元Arm架構MCU,且仍然可相容過往以來的Arduino IDE開發環境,使原有已熟悉Arduino IDE的廣大開發群眾,能在不改變撰寫習慣下使用更好的電路板,從而有更多的運算力,及實現更複雜的控制運算應用。

到底Arduino官方如何設定新舊開發板的定位?本文以下將對此觀察、探討。

古典、經典版Arduino

本文一開頭提到的Arduino Uno開發板,以及採行相近MCU的開發板,甚至是早期嘗試使用32位元Cortex-M0+核心的Arduino Zero開發板等,在官方的新定位中通通歸算入古典、經典(Classic)家族。

至2022年4月中旬為止,古典家族尚有8片板子,可搭配使用的Shield子卡則有3片,其餘的板子與子卡則列入退休(retired),不再銷售。退休的不只是板卡也包含硬體套件、軟體函式庫等,Maker們可至如下網址查詢:https://docs.arduino.cc/retired/

圖1 Arduino Classic家族系統板(board)與子卡(shield)(圖片來源:Arduino官網)

MKR家族、Nano家族

Arduino官方針對Maker新推展的家族主要有二,一是無線通訊應用為主的MKR家族,另一是小體積型的Nano家族,兩家族幾乎都已改用32位元Arm架構的MCU。

MKR家族目前有9片板子,每一片多專注於一種無線通訊功能,例如支援Sigfox的Arduino MKR FOX 1200,或支援NB-IoT的Arduino MKR NB 1500等。MKR家族很適合用於物聯網IoT中的感測器節點(sensor node)或者是輕量工作負荷的閘道器上。MKR家族目前有9片子卡可用,用來擴充GPS定位感測、IMU慣性感測等。

圖2 Arduino MKR家族系統板(圖片來源:Arduino官網)

圖3 Arduino MKR家族子卡(圖片來源:Arduino官網)

至於Nano家族,老實說Nano家族仍有使用到過去8位元AVR架構MCU的板子,例如Arduino Nano、Arduino Nano Every,是早期為了小空間應用而推出的,但新的板子多已改用32位元Arm架構MCU,甚至使用到樹莓派(Raspberry Pi)官方特有的MCU晶片RP2040 ,如Arduino Nano RP2040 Connect板。

Nano家族當然也相容過往的Arduino IDE開發方式,但更好的是也支援MicroPython程式語言(開發上更多選擇),以及因為運算力提升了而能支援機器學習(意即TinyML)。

圖4 Arduino Nano家族系統板(圖片來源:Arduino官網)

Arduino Pro體系

進一步的,Arduino官方也希望Arduino各種軟硬體技術能從教育學習與Maker興趣外,能擴展延伸到真正的產業實務應用,所以推出Arduino Pro體系,Pro體系下有4個家族,包含Portenta家族、Nicla家族,還有前面已提到的MKR家族、Nano家族。

既然名為Pro(Professional,專業、職業),除了規格、功能較佳外,也有更多貼近實務應用的設計,例如Arduino Portenta Machine Control板就支援產業常用的24V供電電壓,並且能裝配在工廠常見的滑軌上。

圖5 裝設於滑軌上運用的Arduino Portenta Machine Control板(圖片來源:Arduino官網)

小結

最後,其實Arduino官方資料對於板卡分類也有些出入,筆者以上所言是以Arduino Hardware網頁的揭露資料為主,但Arduino Documentation網頁的分類又與Arduino Hardware有些不同。

舉例而言,Arduino Hardware中只有Portenta家族具有Carrier承載板,但在Arduino Documentation中不僅Portenta家族有,就連MKR家族、Nano家族也有;又如MKR家族的Shield子卡在Arduino Hardware計有9片,但在Arduino Documentation則有11片。

此外各家族的板卡數目也略有出入,以及Arduino Documentation只將Portenta家族列入Arduino Pro,其餘家族未歸入;Arduino Documentation也有未歸入任何一個家族的承載板,即針對教育領域的Braccio Carrier,在Arduino Hardware方面則無。

雖然有些許出入,但大體無礙評估選擇,期望本文對廣大Maker在選擇Arduino板卡時有所助益。

圖6 Arduino Hardware網頁整理而得的Arduino家族板卡分類

圖7 Arduino Documentation網頁整理而得的Arduino家族板卡分類

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vMaker編輯部

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