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介紹 Arduino Alvik 機器人與 Arduino IDE 的安裝

Arduino Alvik 是一款由 Arduino 及其合作夥伴開發的開源機器人平台,旨在讓使用者學習和實踐機器人技術,並提供廣泛的硬體和軟體支援。這款機器人設計簡單、易於擴展,完美結合了 Arduino 開源硬體的優勢,適合各種年齡層的學習者,從入門到進階者都能使用它來進行各種有趣的專案。 Alvik 機器人的設計專注於靈活性和可擴展性,使用者可以根據自己的需求選擇不同的感測器、馬達和其他外部設備進行定制,創造不同的功能和應用場景。這使得它不僅適合機器人愛好者,也適合教育領域中的 STEM 教學。

主要特點:

1. 開源平台:Arduino Alvik 是一個完全開源的機器人平台,這意味著用戶可以查看並修改其硬體設計和軟體代碼。這使得它成為學習機器人技術和編程的理想工具。

2. 兼容 Arduino 生態系統:這款機器人與 Arduino 開發板和其他 Arduino 擴展模組兼容,用戶可以輕鬆擴展硬體來加入更多功能,如感測器、顯示器和無線通信模組等。

3. 可編程性:Arduino Alvik 支援基於 Arduino IDE 的編程環境,用戶可以使用 C/C++ 編程語言來設計機器人的行為和功能。

4. 簡單的硬體設計:Alvik 機器人的設計簡單,易於組裝和維護,即使是沒有硬體設計經驗的使用者也能輕鬆上手。

5. 多樣化的應用場景:從簡單的機器人行走到複雜的自動導航,Arduino Alvik 提供了豐富的擴展性,讓使用者可以構建各種應用,例如循跡機器人、聲音識別、避障系統等。

 

要在 Arduino Alvik 機器人上安裝程式碼,您可以使用 Arduino Lab for MicroPython 或 Arduino IDE。以下是兩種方法的詳細步驟:

方法一:使用 Arduino Lab for MicroPython
1. 下載並安裝 Arduino Lab for MicroPython:
• 前往 Arduino Lab for MicroPython 頁面,下載適用於您作業系統的版本。
• 安裝完成後,啟動該應用程式。
2. 連接 Alvik 機器人:
• 使用 USB-C 線纜將 Alvik 機器人連接到電腦。確保機器人處於關閉狀態,這樣電腦才能正確識別設備。
3. 設定工作目錄:
• 在 Arduino Lab for MicroPython 中,建立一個新的資料夾(例如 “Alvik”),並將其設為工作目錄。
4. 建立並上傳程式碼:
• 在工作目錄中,建立一個新的 Python 檔案(例如 “obstacle_avoider.py”)。
• 編寫或貼上您希望運行的程式碼。
• 保存檔案後,點擊「上傳」按鈕,將程式碼上傳至 Alvik 機器人。

方法二:使用 Arduino IDE
1. 安裝 Arduino IDE:
• 從 Arduino 官方網站 下載並安裝最新版本的 Arduino IDE。
2. 安裝 Alvik 所需的程式庫:
• 啟動 Arduino IDE,前往「工具」>「開發板」>「開發板管理員」。
• 在搜尋欄中輸入「Nano ESP32」,找到並安裝「Arduino Nano ESP32」開發板套件。
• 接著,前往「程式庫管理員」,搜尋「Alvik」,找到並安裝最新版本的 Alvik 程式庫。
3. 連接 Alvik 機器人:
• 使用 USB-C 線纜將 Alvik 機器人連接到電腦。確保機器人處於關閉狀態,以便電腦正確識別設備。
4. 選擇開發板和連接埠:
• 在 Arduino IDE 中,前往「工具」>「開發板」,選擇「Arduino Nano ESP32」。
• 然後,前往「工具」>「連接埠」,選擇對應的連接埠(例如 COM3 或 /dev/ttyUSB0)。
5. 開啟範例程式碼並上傳:
• 前往「檔案」>「範例」>「Arduino_Alvik」,選擇一個範例(例如「Drive」)。
• 點擊「上傳」按鈕,將程式碼上傳至 Alvik 機器人。

注意事項:

• 確保您的電腦已安裝必要的驅動程式,以正確識別 Alvik 機器人。
• 在使用 Arduino IDE 時,若遇到連接問題,請確認機器人處於關閉狀態,然後重新連接。
• 更多詳細資訊和教學,請參考 Arduino Alvik 使用手冊

透過上述步驟,您即可成功在 Arduino Alvik 機器人上安裝並運行程式碼。

原廠義大利製 Arduino Alvik 多功能機器人汽車

Arduino IDE 的下載與安裝

步驟1:在瀏覽器輸入網址:https://www.arduino.cc/en/Main/Software

如圖所示,根據自己的使用環境選擇相應的軟體進行下載。

步驟2:這里下載的是1.8.5版本。所以需要點擊【軟體的老版本】跳轉如下圖所示的界面。滑鼠往下滑即可看到如下圖所示的版本選擇界面

步驟3:選擇下載Windows版本

步驟4:點擊下載,待其下載完成後,會獲得一個壓縮包或是.exe文件

步驟5:如果是一個壓縮包需要將壓縮包進行解壓

步驟6:解壓之後,將獲得一個文件夾,如下圖所示:

雙擊文件夾中的arduino.exe就可以打開Arduino IDE編程軟體了。

步驟7:如果得到的是一個.exe文件,則需要雙擊該.exe文件進行安裝,雙擊之後可以看到如下圖所示的界面,點擊(I Agree)

步驟8:點擊【Next】

步驟9:選擇默認路徑無需修改,點擊【Install】開始安裝

步驟10:待進度條滾動完成,進度條完成之後,點擊【Close】即可

步驟11:最後,就可以看電腦桌面上看到Arduino IDE的快捷方式,點擊這個快捷方式就可以打開Arduino IDE 編程界面了

micro:bit 和 Arduino 的區別與適用人群

Arduino 使沒有專業背景的學生能在很短的時間內以低成本打造出有趣的應用,比如機器人或音樂DJ裝置。人人都可以實踐創意,變成一位「創客」(Maker)。但是Arduino得使用純文字C++程式編輯程式,自身也沒有內建I/O元件,必須透過連接外部電子元件才能有其他的功能,但要進行工程接線,對小小朋友來說有點太難了。這或許就是為什麼許多廠商推出了事先設計好的套件包,例如自走車或機械手臂,甚至乾脆量身打造自走車專用的Arduino開發板,如S4A (Scratch for Arduino)好降低小小朋友的上手門檻,…即使如此,Arduino對小小朋友來說,難度仍然是偏高,那還有沒有其他的選擇呢?

有,就是 “micro:bit” ! micro:bit可以用Makecode以堆積木的方式來撰寫程式,本身即內建了亮度計、溫度計、電子羅盤和加速感應器等。micro:bit也能像Arduino一樣,也可以外接各式各樣的電子元件。現在新推出的Scratch 3.0 只要透過簡單設定就可以和micro:bit直接相連,因此我們就能快速結合Scratch和micro:bit 進行互動設計的開發,例如借用micro:bit的加速感應計來當作Scratch小遊戲的遙控器呢! 不僅如此,micro:bit體積比較小,還可以拿來實作攜帶式裝置。

mico:bit上的程式也可以透過Python程式語言來撰寫,以發揮出MakeCode積木語言所缺乏的功能。Python 自2017年開始,在IEEE ToP Programmming Language 都是排名前3名的,其重要性自然不可小覷。

總結:國小中高年級生可以使用積木來撰寫micro:bit程式,而國中以上可以使用文字的Python程式來編寫micro:bit程式。若對程式有興趣的學生,未來還可以朝更進階的學習,如演算法設計或APCS這類的課程。

micro:bit arduino
開發板
適合對象 學生與愛好者(小學以上) 學生與愛好者(高中以上)
處理器 32位ARM Cortex M4 ATmega328P
尺寸 43mm x 52mm 53mm x 69mm
程式環境 JavaScript Blocks

, MicroPython

C++
程式語言 圖形化編程工具 MicroPython Scratch C C++
內建元件 輸出入腳位, 藍芽天線, 加速度計, 羅盤, 按鈕, 5×5 LED螢幕,麥克風,蜂鳴器 輸出入腳位
如何連接外部設備 鱷魚夾 擴充版 杜邦線與麵包板, 擴充板
兼容電壓 3V 3V-5V

by台灣程式教育協進會

Raspberry Pi 5 Model B 開發板

Arduino 與 Raspberry pi 的區別 該怎麼選擇?

Arduino 開發板和 Raspberry Pi 開發板是兩種非常受歡迎的開發平台,廣泛應用於電子和嵌入式系統領域。雖然它們有許多共同之處,如開放源碼和廣泛的社群支持,但它們之間在功能、用途和硬體結構上有著顯著的區別。

1. 硬體架構

Arduino:

  • Arduino 是基於微控制器(如 ATmega328)的開發板。微控制器是一個單一的處理單元,具備處理基本運算和控制輸入輸出的能力。
  • 它的處理能力相對較弱,適用於簡單的任務,如控制LED燈、感測器數據收集、電機驅動等。
  • 記憶體較小,通常只有幾KB的 RAM 和 Flash 存儲空間。

Raspberry Pi:

  • Raspberry Pi 是一個基於 ARM 處理器的單板電腦,具有更強的處理能力。
  • 它具備完整的作業系統支援(通常是 Raspbian 系統),並且能夠運行複雜的應用程式和網頁服務。
  • 記憶體一般為 1GB 或更多,存儲空間為 microSD 卡,這使得它能夠支持較為複雜的處理和多任務處理。

2. 運行環境與操作系統

Arduino:

  • Arduino 不運行完整的作業系統。開發者通常寫 C/C++ 程式碼,並將其直接燒錄到微控制器上。
  • 適合單一任務或簡單控制系統,不會處理複雜的多任務和多線程操作。

Raspberry Pi:

  • Raspberry Pi 運行完整的 Linux 作業系統(如 Raspbian),支持多線程和多任務運行。
  • 可以像普通電腦一樣運行應用程式、瀏覽網頁、播放多媒體、連接網絡等,並且能夠進行更高級的開發。

3. 輸入輸出接口

Arduino:

  • Arduino 擁有多個數字和類比輸入/輸出接口,適合處理感測器、馬達等低級別硬體交互。
  • 它的輸出端口適合簡單的硬體控制,如點亮LED、控制小型馬達等。

Raspberry Pi:

  • Raspberry Pi 提供較多的通訊接口(如 USB、HDMI、網路端口、GPIO 等),並且可以連接更多外部設備。
  • Raspberry Pi 的 GPIO 接口也支持數位和類比輸入輸出,但需要額外的模組來支持類比信號。

4. 用途

Arduino:

  • 由於其簡單的硬體架構和開發環境,Arduino 更適合用於小型、低功耗的嵌入式應用,尤其是在機器人、感測器數據收集和控制等領域。
  • 適合初學者進行簡單的硬體編程。

Raspberry Pi:

  • 由於其強大的處理能力和作業系統支持,Raspberry Pi 更適合用於需要大量計算或處理複雜任務的應用,如物聯網、媒體中心、個人伺服器或教育用途。
  • 也適合進行較為複雜的軟體開發、網頁伺服器搭建、桌面應用開發等。

5. 學習曲線

  • Arduino:
    由於硬體架構較為簡單,Arduino 的學習曲線相對較淺,適合入門者和初學者。開發過程中可以專注於基礎的電子學和編程知識。
  • Raspberry Pi:
    Raspberry Pi 提供更多功能和選項,學習曲線相對較陡。開發者需要學習如何使用 Linux 作業系統、編寫較為複雜的程式,以及如何處理硬體和軟體的交互。

6. 能效與成本

Arduino:

  • Arduino 消耗的電力非常低,適合長時間運行的嵌入式應用。
  • 價格相對較便宜,是一些簡單專案和 DIY 愛好者的首選。

Raspberry Pi:

  • Raspberry Pi 雖然比 Arduino 消耗更多的電力,但仍相對節能,並且提供更多功能。
  • 相比之下,Raspberry Pi 的價格較高,但對於那些需要高性能計算和更多外部接口的應用來說,性價比仍然很高。

總而言之,Arduino 適合於簡單的硬體控制和嵌入式應用,特別是在對低功耗、低成本的需求下;而 Raspberry Pi 則適合需要高處理能力和完整作業系統支援的應用,特別是在需要進行較為複雜的軟體開發和多任務處理的場合。選擇哪一個開發板,取決於您的專案需求和對開發環境的熟悉程度。

延伸閱讀

Raspberry Pi 5 與 Raspberry Pi 4 有何不同

Raspberry Pi 系列單板計算機自推出以來,就受到全球開發者和愛好者的追捧。這款低成本、高性能的計算機系統已被用於無數項目,其應用範圍之廣令人驚嘆。如今,在 Raspberry Pi 4 發布四年後,最新版本 Raspberry Pi 5 終於面世。與上一代相比,Raspberry Pi 5 在性能、功能和價格方面都有了不少變化和改進。本文將為您詳細分析 Raspberry Pi 5 Raspberry Pi 4 之間的主要區別和重大改進。

升級了什麽?

Raspberry Pi 5 是 樹莓派Raspberry Pi 系列單板計算機的最新成員,建立在 Raspberry Pi 4 的巨大成功之上。它的 CPU 性能是上一代的 2-3 倍,GPU 性能顯著提高,攝像頭、顯示器和 USB 接口也得到了改進。這些接口改進得益於 Raspberry Pi 自己的 RP1 I/O 控制器芯片。這是 Raspberry Pi 首次在其旗艦產品中使用 Raspberry Pi 晶片!

Raspberry Pi 還增加了兩個新功能來幫助跟蹤產品的銷售(和潛在退貨):每個電路板的 PCB 頂部都有一個標記,用於識別特定電路板配備的內存密度。所有電路板在電路板和盒子上都有一個唯一的序列號,以便於跟蹤。

CPU 差異-Raspberry Pi 5型號搭載了最新的博通BCM2712芯片,與上一代Raspberry Pi 2711的BCM4相比,性能有了大幅提升。Pi5的處理器升級為四核Cortex-A76,主頻2.4GHz,比Pi72的四核Cortex-A4(主頻1.8GHz)速度有明顯提升。
GPU 差異Raspberry Pi 5 的圖形處理單元 (GPU) 也比上一代有顯著提升,Pi 5 的 VideoCore VII GPU 頻率為 1.1 GHz,而上一代 Raspberry Pi 4 的 VideoCore VI GPU 頻率僅為 800 MHz。
顯示支持差異-Raspberry Pi 5 在顯示支持方面表現優異,擁有雙 HDMI2.0 輸出,可實現 4Hz 60k 顯示。相比之下,Pi4 雖然擁有雙 HDMI2.0,但只有一個支持 4Hz 60k 顯示,另一個則限制在 30Hz。Raspberry Pi 5 擁有先進的設備能力,支持 H.265,與 H.264 相比,在壓縮效率和視頻質量方面具有顯著優勢。此外,Raspberry Pi 5 配備 4 通道 MIPI 接口,更適合高清視頻、高分辨率等對數據速率要求較高的應用場景。
更多差異-Raspberry Pi 5 引入了用於高性能外設的單通道 PCIe 端口,這是其前身 Raspberry Pi 4 所不具備的功能。此外,Raspberry Pi 5 還配備了一個新的板載電源按鈕,用戶只需輕按一下即可輕松完成簡單任務,從而消除了過去完成此類任務所需的冗余步驟。為了方便參考,我們提供了規格的並排比較,突出顯示了主要差異。下表詳細說明了差異。
價格和內存比較-也許令人驚訝的是,如果我們比較具有相同 RAM 的版本,Pi 5 並不比 Pi 4 貴很多。與 Pi 4 的 8GB 或 4GB 配置相比,Pi 4 的 8GB 或 5GB 配置僅貴 5 美元。

你可以用 Raspberry Pi 5 做什麽?

樹莓派 5 的硬件升級,讓它成為了對 CPU 或 GPU 要求較高的項目的理想選擇。最明顯的應用場景就是桌面 PC,這也是樹莓派 5 展現優勢的領域。在日常桌面使用方面,樹莓派 5 的性能與性能更強大的台式電腦或筆記本電腦相差無幾。此外,通過第三方 HAT 接口連接 NVMe SSD 運行操作系統,讓樹莓派 5 成為家庭桌面應用的首選。

Pi 5 對於 I/O 密集型項目也具有優勢。例如,NAS 或備份存儲解決方案將受益於 Pi 5 改進的 I/O 速度。對於涉及高分辨率攝像頭的項目,Raspberry Pi 5 也是一個更好的選擇,因為它的 MIPI 連接比 Raspberry Pi 4 提供更高的帶寬。
Raspberry Pi 5 與 Raspberry Pi 4:哪個更好?

Raspberry Pi 5 現已上市,其功能比 Raspberry Pi 4 強大得多。此外,Raspberry Pi 4 的 8GB 和 5GB 版本僅比 Raspberry Pi 4 的相應版本貴一點,因此如果您需要購買 4GB 或 8GB 的​​ Raspberry Pi,除非您嘗試運行僅限於 Raspberry Pi 5 的特定應用程序或項目,否則 Raspberry Pi 4 無疑是更好的選擇。

對於一些低強度的項目來說,2GB或4GB的Raspberry Pi 4會是更好的選擇。

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