开源硬件平台Arduino

Arduino是一个革命性的开源平台，它将硬件设计、软件编程和创新应用紧密结合，帮助无数创客、教育者和工程师从零开始构建智能设备。下面我将从多个维度进行全面阐述，包括其定义与目的、历史起源、关键特点、硬件板卡与模块、软件生态与编程、社区与教育角色、应用领域，以及截至 2025 年的最新发展。信息基于官方来源和可靠的百科资料，确保准确性和时效性。Arduino 是一个意大利开源硬件和软件公司、项目及

搬砖的小码农_Sky

924人浏览 · 2025-10-09 21:37:34

搬砖的小码农_Sky · 2025-10-09 21:37:34 发布

Arduino 详细介绍

定义与目的

Arduino 是一个意大利开源硬件和软件公司、项目及用户社区，专注于设计和制造单板微控制器（microcontroller）及其套件，用于构建与环境交互的数字设备。它的核心目的是提供低成本、易用的工具，让初学者和专业人士都能轻松创建传感器和执行器驱动的设备，例如简单机器人、温控器或运动探测器。 Arduino 的使命是消除技术与创新之间的障碍，通过一个项目一个项目地赋能用户，让每个人都能学习电路板的使用、代码编写以及项目工具。它强调开源原则，硬件设计采用 CC BY-SA 许可，软件则基于 LGPL 或 GPL 许可，允许任何人制造板卡并分发软件。

历史起源

Arduino 项目起源于 2005 年意大利伊夫雷亚互动设计学院（Interaction Design Institute Ivrea，简称 IDII），最初是为学生设计的教学工具。项目名称来源于伊夫雷亚的一家咖啡馆，那里是几位创始人的聚集地。早在 2004 年，Hernando Barragán 在 IDII 完成硕士论文，创建了 Wiring 开发平台，由 Massimo Banzi 和 Casey Reas（Processing 平台的联合创始人）指导。Wiring 旨在为非工程师提供简单、低成本的数字项目工具，包括基于 ATmega128 微控制器的 PCB、基于 Processing 的 IDE 以及库函数。

2005 年，Massimo Banzi 与 David Mellis（IDII 学生）和 David Cuartielles 合作，将 Wiring 扩展支持更廉价的 ATmega8 微控制器，并将其 fork 为 Arduino 项目。核心团队包括 Massimo Banzi、David Cuartielles、Tom Igoe、Gianluca Martino 和 David Mellis。关键里程碑包括：

2008 年初：五位联合创始人成立 Arduino LLC 持有商标，并从外部制造商收取版税。
2011 年中：官方 Arduino 板卡商业生产超过 30 万块。
2013 年：用户手中官方板卡达 70 万块。
2014 年：商标纠纷爆发，Smart Projects（Gianluca Martino 的公司）注册 Arduino 商标，导致分裂，成立 arduino.org。
2015 年：Arduino LLC 起诉 Arduino SRL，并推出 Genuino 商标（美国以外）。
2016 年 10 月：两家公司合并为 Arduino AG。
2017 年：收购纠纷解决，BCMI（由 Banzi 等创始人成立）收购 Arduino AG，任命 Fabio Violante 为新 CEO；与 Arm Holdings 合作。
2018 年 8 月：发布开源命令行工具 arduino-cli。
2019 年 2 月：推出 Arduino IoT Cloud 服务。
2020 年 2 月：社区活跃用户约 3000 万（基于 IDE 下载量）。
2025 年 10 月：被 Qualcomm 收购（详见最新发展）。

这些事件反映了 Arduino 从学术工具向全球开源生态的演变，尽管经历了商标和领导层争议，但始终坚持开源精神。

关键特点与优势

Arduino 的核心优势在于其简单性、开放性和可扩展性。板卡配备数字和模拟 I/O 引脚，支持扩展板（shields）、面包板原型和电路连接；内置 USB 串行接口用于程序上传；配备引导加载程序（bootloader）简化编程；内存包括 SRAM、Flash 和 EEPROM；大多数板卡有 5V 线性稳压器和 16 MHz 晶振。相比传统微控制器开发，Arduino 降低了门槛：

低成本：入门板卡只需几美元。
易用：无需复杂工具链，即可从“闪烁 LED”起步到高级应用。
开源：设计文件公开，鼓励社区修改和衍生。
跨平台：支持 Windows、macOS 和 Linux。
灵活：兼容多种微处理器，从 8 位 AVR 到 32 位 ARM。

这些特点使 Arduino 成为创新的无障碍平台。

硬件板卡与模块

Arduino 硬件开源，参考设计基于 Creative Commons Attribution Share-Alike 2.5 许可。截至 2016 年，有 17 种官方板卡版本，由 Smart Projects、SparkFun 和 Adafruit 等制造。早期板卡使用 Atmel 8 位 AVR 微控制器（如 ATmega8、ATmega328），2012 年推出 32 位 Arduino Due（基于 Atmel SAM3X8E）。流行板卡包括：

Arduino Uno Rev3：最经典入门板，14 个数字 I/O 引脚（6 个 PWM）、6 个模拟输入，使用 Optiboot 引导程序。
Arduino Nano R4：小型化设计，体积小、功能强大，适合嵌入式项目。
Arduino Mega 2560：更多引脚（54 个数字 I/O），适合复杂项目。
Arduino Leonardo：内置 USB 通信，支持 HID（如键盘模拟）。
LilyPad：可穿戴版本，8 MHz 运行，无内置稳压器。
Arduino Due：32 位 ARM，高速处理。

模块（shields）扩展功能，如电机控制（用于 3D 打印）、GNSS 卫星导航、以太网、LCD 显示或原型设计。兼容板卡包括 Nano、Boarduino 等衍生品。

软件生态与编程语言

Arduino 的软件生态以集成开发环境（IDE）为核心，支持跨平台开发。Arduino IDE 基于 Processing IDE，用 Java（Legacy 版）或 TypeScript/JavaScript/Go（IDE 2.0）编写。 Legacy IDE（1.8.19 版，2021 年 12 月）提供代码编辑器、语法高亮、一键编译/上传，使用 Wiring API 和 HAL。IDE 2.0（2.3.2 版，2024 年 2 月）基于 Eclipse Theia，新增板卡/库管理器、自动补全、串行监视器图表、调试支持（断点、单步执行，需要如 SEGGER J-Link 探针）。

编程语言主要是 C/C++（嵌入式 C），使用 Arduino 编程语言（受 Processing 启发），程序称为“草图”（sketch），以 .ino 扩展名。结构简单：setup()（初始化，一次调用）和 loop()（循环执行）。示例包括“眨眼”（Blink，使用 pinMode()、digitalWrite()、delay() 控制 LED）和“扫动”（Sweep，使用 Servo 库控制舵机）。生态包括 arduino-cli（命令行工具）、IoT Cloud（2019 年推出，用于快速 IoT 项目）、Tinkercad Circuits 模拟，以及库如 Wiring（I/O 操作）。支持其他架构如 ESP32、STM32，并兼容 FreeRTOS 等 RTOS。

社区与教育角色

Arduino 社区庞大，截至 2020 年活跃用户约 3000 万。它推动创客文化，数百万用户通过 arduino.cc 共享项目、库和工具。教育方面，Arduino 激发好奇心，用于学校项目如机器人小车，简化非工程师的原型设计。2006 年获 Prix Ars Electronica 数字社区荣誉奖，2020 年 Arduino Engineering Kit 获 Bett 奖“高等教育数字服务”。社区贡献包括第三方板卡调试支持和开源许可维护。