科普|被划入高中新课标的“开源硬件”,你了解它吗?


科普|被划入高中新课标的“开源硬件”,你了解它吗?


在2018年1月16日召开的教育部新闻发布会上,介绍了《普通高中课程方案和语文等学科课程标准(2017年版)》的有关情况。在此次“新课标”改革中,正式将人工智能、物联网、大数据处理、算法、开源硬件项目设计等正式划入新课标。


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今天耐撕BaBa就要给大家介绍一下开源硬件了,欢迎大家在留言里补充和指正哦:

在进入正题前,先看几个有趣的成品吧~

Arduino擅长功能实现,乐高长于结构搭建,下面这个作品实现了用Arduino控制乐高:

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乐高版的PM2.5探测仪,当PM2.5高于120时,会猝不及防地蹦出一个防霾口罩:

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再忙也要吃饭之“吃饭提醒机”:


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先看一下“开源硬件”的官方解释

开源硬件是可以通过公开渠道获得的硬件设计,任何人可以对已有的设计进行学习,修改,发布,制作和销售。硬件设计的源代码的特定的格式可以为其他人获得,以方便对其进行修改。

简单来说就是一个硬件项目的原始设计文件是公开的,所有人都可以根据这些资料学习、修改、制作。

通过一个概念可以更容易理解开源硬件,那就是“开源软件”:它产生在开源硬件之前,安卓就是开源软件之一。开源硬件和开源软件类似,就是在之前硬件的基础之上进行二次创意。在复制成本上,开源软件的成本也许是零,但是开源硬件不一样,其复制成本较高。


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本文对比了三款比较流行的,也是比较具代表意义的开源硬件平台Arduino、BeagleBone和Raspberry Pi


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Arduino

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Arduino项目产生的目的是为新手和专业人员提供一种低成本且简单的方法,以创建使用传感器与环境相互作用的设备执行器,适用于初学者

。此类设备的常见示例包括简单机器人,恒温器和运动检测器。


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Arduino的大小

Arduino的特点在于:

  • 使用者可依据Arduino官方网站,获取硬件的设计档,加以调整电路板及组件,实现自己的设计需求;
  • 开源简单地与感测器,电子组件连接,如红外线、超音波、热敏电阻、光敏电阻、伺服马达等;
  • 支持多样的交互程序,如Adobe Flash, Max/MSP, VVVV, Pure Data, C, Processing等。
  • 使用低价格的微处理控制器(Atmel AVR)(ATMEGA 8,168,328等)。
  • USB接口,不需外接电源。另外有提供直流(DC)电源输入。
  • Arduino IDE使用简化版的C ++,使编程过程更容易。
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Arduino硬件和软件专为艺术家,设计师,黑客以及任何对创建交互式对象或环境感兴趣的人设计的。Arduino可以与按钮,LED,电机,扬声器,GPS装置,相机,互联网甚至智能手机或电视进行交互。Arduino几乎可以用作任何电子项目背后的大脑。


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用Arduino处理的虚拟现实

Raspberry Pi

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与Arduino相比,Raspberry Pi(树莓派)是一个比较新的成员。它实际上是一个嵌入式电脑,也是一个并不昂贵的全功能桌面电脑。作为一个只要35美元的电脑,它在很多项目中都是一个很好的平台。


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Raspberry Pi做的Google Glass

Raspberry Pi自2012年推出以来全球销量已达1250万块,稳坐世界第三。前两名?当然是Windows、Mac。

树莓派今年已经进化到第三代,搭载64位A53处理器,支持更多连接,还有更小巧的Pi Zero版本。

Raspberry Pi是一款基于Linux的单片机计算机。目的是以低价硬件及自由软件促进学校的基本计算机科学教育。

Raspberry Pi只有信用卡大小,可以直接插入到电视中。许多传统电脑上的功能,例如文字处理、电子表格和游戏,都可以在Raspberry Pi中运行。


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Raspberry Pi的大小

Raspberry Pi有一个HDMI输出,即你可以将键盘鼠标接入到你的电视。这相当于你拥有了一台功能全备的电脑,并且拥有用户操作界面。这样使得Raspberry Pi可以用于在需要与用户交互的项目中,以低成本构建web浏览设备。

BeagleBone

价格低廉,硬件扩展性强,BeagleBone是为喜爱嵌入式Linux系统的玩家量身打造的产品。

Beaglebone 的特点可以说是融合了Arduino 与树莓派的特点,它既有比Arduino 还多的GPIO 口,还有比树莓派更高的性能。


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Beaglebone上代码的编写编译都可以在本地进行,而且可以使用的语言种类繁多。例如,常用的C 、C++ 、Python 、Perl。不像Arduino ,只是一个最基本的单片机,程序的编写、编译都是在计算机上进行。Beaglebone 自带了基于Web 的Cloud9 编辑器,只要你有电脑和浏览器,就可以为Beaglebone 編程。

Beaglebone 分为Beaglebone 、Beaglebone Black 、Beaglebone Green 。BeagleBone有一个更大,性能更强的版本——BeagleBoard。如果你需要更强的扩展性,那么BeagleBoard是一个不错的选择。

这是一条总结

Arduino是一个扩展性很好的平台,便于与各种设备交互。对于初学者来说,在进行一些小型项目时,它是绝佳的选择。

Raspberry Pi适合用于需要用户界面和需要网络支持的项目,性价较高。

BeagleBone拥有Arduino良好的可扩展性,兼具Raspberry Pi快速处理器和Linux灵活的开发环境。

如果你的项目需要接入外部感应设备

,我们推荐Arduino和BeagleBone。

对于需要电池供电的项目,我们推荐Arduino。Arduino功耗是最低的。如果按照每瓦的性能来比较,BeagleBone的能耗是最高的。但是Arduino拥有更广泛的空间,因为它可以和很多不同的输入电压的设备一起工作。

如果需要支持用户界面,推荐使用Raspberry Pi。


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