在“大众创业、万众创新”的大趋势推动下,创客教育在国内异常火热,这里介绍几款全球主流的开源硬件平台,相对于纯软件平台,开源硬件平台更能锻炼动手实践能力,创客们需要动手搭建实物硬件,并结合程序编程或图形化模块编程,使硬件运作,实现对应的功能。
Arduino是一套便捷、灵活、容易上手的硬件开发平台,它包括多种型号的Arduino控制电路板,和专用编程开发软件IDE。Arduino省略了很多繁琐的底层开发,让人们可以专注在功能实现,快速的开发出智能硬件原型。Arduino的硬件价格也相对便宜,所以,Arduino可以说是适合每个人的硬件开发平台。
ArduinoUMOR3
处理器:ATmega328P(8位,主频16MHz)
尺寸:53*69mm
内存容量:
SRAM:2KB
Flash:32KB
支持语言:
C/C++语言
Mind+(图形化编程)
Linkboy(可视化仿真编程)
Scratch3.0(图形化编程)等
I/O口:
数字I/O引脚:14个
模拟输入引脚:6个
PWM引脚:6个
通信功能:无板载功能(需外接扩展板实现)
板载功能:LED灯(Pin13)
(1)跨平台
ArduinoIDE可以在Windows、MacintoshOSX、Linux三大主流操作系统上运行,而其他的大多数控制器只能在Windows上开发。
(2)简单清晰易掌握
对于初学者来说,极易掌握,同时有着足够的灵活性。不需要太多的单片机基础、编程基础,简单学习后,可以快速的进行开发。
(3)开放性
Arduino的硬件原理图、电路图、IDE软件及核心库文件都是开源的,在开源协议范围内里可以任意修改原始设计及相应代码。
(4)生态丰富
十多年来,全球的Arduino开源社区已经非常丰富,并沉淀了大量的第三方库、周边内容及硬件生态。Arduino广泛兼容上百种传感器、执行器及扩展板等周边配件,常被应用于各种行业内实际开发运用中。
(5)发展迅速
入门性:
实用性:
拓展性:
社区生态:
Micro:bit是一款由英国广播电视公司(BBC)推出的专为青少年编程教育设计的微型电脑开发板,是BBC联合29家公司和机构共同打造,这其中包括微软,三星等多家全球顶级科技公司。在STEM教育盛行全球的时代,BBC作为英国的国民支柱,凭借其强大的媒体力量帮助整个英国推进STEM教育也是在情理之中。
BBCmicro:bit是一款袖珍计算机,可供您进行编码、自定义和控制,能够将您的数字思维、游戏和应用程序融入生活。可以通过易于使用的软件对每个元素进行完全编程,这类软件可从PC、平板电脑或手机皆可访问的专用网站(www.microbit.org)上进行下载。
2016年3月-6月,micro:bit在英国全线铺开,BBC在线上线下配套了大量的项目教程资源和活动,每一位7年级的在校学生(11-12岁)都能免费获取一块micro:bit开发板用于编程学习,受益的学生数量约有百万。BBC希望通过micro:bit驱动青少年参与到创造性的硬件制作和软件编程中去,而不是每天沉浸在各式的娱乐和消费中。从舞动的机器人到香蕉键盘,micro:bit拥有你需要的所有功能来编写出不错的作品。一切皆有可能哦!
micro:bit
处理器:ARMCortex-M0(32位,主频16MHz)
尺寸:43*52mm
RAM:16KB
Flash:256KB
JavaScript
microPython
Mind+(图形化编程)
数字I/O引脚:19个
5个鳄鱼夹接口,20个金手指接口
通信功能:
低功耗蓝牙4.1(nRF51822芯片)
2.4GHz无线通信广播
板载功能:
2路按键、3路触摸输入
光线传感器、5*5LED点阵、温度传感器(on-corenRF51)
三轴加速度计陀螺仪(MMA8652)、三轴磁力计电子罗盘指南针(MAG3110)
(1)板载丰富
Micro:bit开发板尺寸虽小(5cmX4cm),却能集成了种类丰富的传感器电子模块:包括可独立编程的5x5LED显示屏,两颗可编程按键,加速度计,电子罗盘,温度光线传感器,蓝牙低功耗等。由于很小的尺寸,可以集成到诸多便携的项目中,实现任何酷炫的小发明,无论是机器人还是乐器,只有想不到。
(2)编程便利
支持Windows、macOS、iOS、安卓等多种操作系统,电脑端通过USB烧写、仿真程序;移动端通过蓝牙无线烧写、仿真程序。微软MakeCode团队专门为micro:bit开发了BlocksEditor在线图形化编程平台,并结合设计思维编写了这份14周的入门课程。micro:bit操作起来十分简单,它可以在Blocks,Javascript,Python,Scratch等任何Web浏览器中编码,无需下载本地编程工具也能编程。设计灵活,非常适合编程学习。
(3)互动开发场景
(4)支持Python语言
(5)操作简单
开箱即用,下载软件无需烦杂设置,出错概率小,并且代码编辑器有多种语言可供选择。具有无线扩展器和传感器,这意味着micro:bit可以在跨学科使用,涉及专业包括科学、设计、数学、音乐、艺术和计算机等。
掌控板由中国创客教育专家委员会推出,是一款教学用开源硬件,为普及STEAM创客教育、人工智能教育和编程教育而生,反应一线Python编程教学需求,迎接普通高中新课改。掌控板委托创客教育知名品牌Labplus盛思设计、制造与发行,历经十几轮次研究讨论,三次升级改版,是国内第一款专为STEAM教育及编程教育而设计的开源硬件!
2018年9月15日,掌控板在第六届全国STEAM教育大会上正式发布。掌控板是一块MicroPython微控制器板,很好的支持mPythonX/MicroPython/Python软件上功能。掌控板仅有信用卡的一半大小,板载加速度计,按键,触摸引脚、声光传感器、128*64的OLED屏幕等,主要用于青少年的编程教育。你可以利用掌控板实现任何酷炫的小发明,无论是机器人还是乐器,其乐无穷。
ESP-32主控(32位)
处理器:TensilicaLX6双核处理器(一核处理高速连接;一核独立应用开发)
主频:高达240MHz的时钟频率
尺寸:52*48mm
SRAM:520KB
Flash:8MB
Mind+(图形化编程)
Scratch(互动图形编程)
数字I/O引脚:20个
模拟输入引脚:5个
PWM引脚:12个
1路的外部输入鳄鱼夹接口:EXT/GND
低功耗蓝牙4.2
支持无线WiFi
支持I2C、UART、SPI通讯协议
2路按键、6路触摸输入、
3轴加速度计(MSA300)
光线传感器、3颗RGBLED
1.3英寸OLED显示屏(支持16*16字符显示,分辨率128x64)
无源蜂鸣器、微型麦克风
(1)性能强劲
掌控板相较于micr:obit而言,性能上有很大的提升,在巴掌大的板子上集成了ESP32主控芯片及各种传感器和执行器同时使用金手指的方式引出了所有IO口,性能强劲扩展性强大。
(2)契合时代发展需要
掌控板可以用于python语言教学并兼容各种图形化编程界面,有交互媒体、物联网、人工智能和机器人等多个领域的应用场景,非常契合时代发展需要。
(3)多种编程模式
掌控板使用esp32主控芯片,因此玩法模式多样,支持图形化及python代码编程,掌控板支持盛思团队开发的mPythonX在线图形化编程工具。编程环境基于Web服务,无需下载本地编程工具。不依赖网络,可离线安装使用;支持py、xml两种代码的读写;支持“图形编译模式”/“代码编译模式”对应切换。
(4)支持物联网开发
“掌控板”是一个可玩性、可拓展性超高的微型掌上电脑,集多种传感器、感应器于一身,配备一块OLED屏幕,集成ESP-32高性能双核芯片,支持WiFi和蓝牙双模通信,可作为物联网节点,实现物联网应用。
(5)应用广泛
利用掌控板上丰富的传感器,结合它小尺寸的特点还可以做很多智能穿戴、电子饰品等各种DIY作品。可以实现智能家居、智能机器人、创客智造作品等智能控制类的应用。
RISC-V(发音为“risk-five”)是一个基于精简指令集(RISC)原则的开源指令集架构(ISA)。RISC-V指令集可以自由地用于任何目的,允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。
ESP32的DAC函数可以实现真正的模拟输出。
ESP32没有Arduino输出PWM的analogWrite(pin,value)方法,取而代之的ESP32有一个LEDC来实现PWM功能。
近日,全球规模最大、最具影响力的众筹平台Kickstarter就发售了这样一种全新形态的桌宠机器人——全球首款桌面级树莓派双轮足机器人XGO-Rider。
ArduinoZero采用Atmel的SAMD21MCU为主控制器,该MCU具有32位ARMCortexM0+内核。
ArduinoOneButton库是一个用于简化按钮操作的库,它可以轻松地处理按钮的单击、双击和长按等操作。适用于Arduino开发板以及ESP32等其他基于Arduino的开发板。