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可堆叠的创意 开源硬件Microduino开发团队专访

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Microduino系列是Arduino的兼容开发板,大小与1元硬币相近。通过Microduino制定的U型27 pin的接口标准,将所有Microduino系列即插即用的堆叠起来,这让Microduino变得与众不同,体积小巧,又不失灵活。

Arduino是目前最为普遍,用户最多的开源硬件。它最初由Massimo Banzi和DavidCuartielles在2005年共同设计的,开源硬件的理念和社区开发的运作方式使得Arduino自推出以来便得以流行,全球数以百万计的开发者的支持和丰富的周边开源应用,大大简化了众多电子原型产品的开发流程,即便是技术背景薄弱,甚至没有开发经历的学生都可以通过它将创意变成作品。

但随着对Arduino的深入理解和应用,开发者会发现Arduino并非完美,还存在一些问题,比如接口不兼容洞洞板,端口数目太少,传感器、通信模块等扩展部件的性价比较低,而且Arduino开发板的尺寸偏大。为此一些创客制作出了很多更加小巧、便利的Arduino兼容开发板,比如Microduino。


图:Microduino core与Arduino Uno

业余爱好,创客热情的起点

Microduino系列是Arduino的兼容开发板,长25.4mm,宽27.94mm,大小与1元硬币相近。对于一些创客来说,尺寸对于实现原型设计并不是障碍,但如若产品需要便于用户随身携带,比如可穿戴设备,或是需要集成较多模块,比如飞行器,这时“小身材、大能量”的Microduino就发挥很大优势了。

Microduino的原型设计者张老师,在2012年7月开始接触Arduino。他利用Arduino制作了一个网络机房温度远程监控系统,基于Arduino(atmega168pa@8MHz)、enc28j60(使用EtherCARD)、18B20和Yeelink平台,利用洞洞板将它们连接起来。我们现在仍然可以在Yeelink上查看到张老师制作的这个系统的实时数据图形。不过这套监控系统的原型机占了用很大的空间,而且各种飞线让作品显得比较凌乱。这让从一开始就感到ArduinoUno和Nano是用不便的张老师,萌生了设计一套新的开源硬件的想法。


基于Arduino的监控系统和基于Microduino的监控系统

同年9月,在细致的研究了Arduino Uno开源资料以后,张老师开始利用开源的PCB设计软件Eagle,一步步设计Microduino开发板。

Tiki(化名)是一名创客,也利用Arduino做过一些作品,比如下图的延时拍摄控制器。作为摄影爱好者,Tiki带着它到西藏走了一遭,记录了高原的风云变幻。不过控制器笨重的体型,让Tiki深感不便,他思考着让产品更加轻便。就在这时,他在论坛中看到了张老师设计出的Microduino,经过几次沟通和协作,这两位创客发现彼此对于技术的理解不谋而合,碰撞出很多产品设计的火花,经历了几次合作之后,他们共同成立了Microduino Studio,张老师是Microduino的原型设计者,而Tiki成为了工作室的联合创始人,两人共同致力于Microduino系列的开发和社区营建。到今天为止,Microduino已经开发出Microduino系列核心板、扩展板、应用主板等15种开发板,涵盖Arduino兼容核心、网络、无线网络、蓝牙、矢量传感、电机、音乐、GPS、OLED显示设备、电池管理、SD、RTC等众多模块。


延时拍照控制器


改进后的延时拍照控制器

由于Microduino源自开源的Arduino,所以从设计初始,Microduino就遵循开源硬件开发原则:所有的Microduino系列开发板的硬件资料都对开发者无偿公开。“但和其他Arduino的兼容板不同”Tiki说,“Microduino就像是将Arduino Uno一分为二为MCU核心和USB2TTL通信两个独立模块,并重新设计。通过Microduino制定的U型27 pin的接口标准,将所有Microduino 系列即插即用的堆叠起来,这让Microduino变得与众不同,体积小巧,又不失灵活。开发者可以在制作作品时可以只使用核心模块(Microduino core或Microduino core+),并根据项目的需要使用USB2TTL模块向核心模块上载程序或者堆叠其他模块扩展功能,所有的Microduino扩展模块都遵循U型27Pin接口标准,这帮助开发者灵活设计原型机的功能,并控制开发成本,增大了集成度,并使原型机变得非常美观,实现快速成型。

尽管每个模块的厚度只有4mm,但是堆叠得多了,问题也就显现出来了。曾有开发者抱怨,面积虽然减小了,但是随着使用的模块增多,“厚”得很显眼。所以Tiki他们按照UPin-27的标准,制作了Microduino专用的横向扩展板,有效的降低了系统高度。


横向扩展板

“所有的模块都是玩家共同创意、设计、测试和改进的”Tiki介绍到,“不但有玩家共同开发硬件、还有玩家自发编写支持的软件并和分享利用microduino完成的作品”。与其说Microduino是一个开源硬件产品,不如说它是一个遵循“众营”理念的开源项目。在这个项目中,不仅仅有张老师和Tiki在默默付出,还有很多圈中的创客贡献了力量,共同开发和扩展Microduino系列。这其中有我们比较熟悉的Yeelink的创始人之一姜兆宁,也有像@老潘 @妖怪 @城砖@StanleyHuangyc @Leolite @炎火山等这样的开源硬件爱好者。

“几乎每一个参与项目的人,包括张老师和我,都是利用业余时间,凭着兴趣与热忱在设计改进Microduino系列产品。对于任何人而言,最宝贵的就是时间的付出和创作的热情,是这个社区里的玩家们共同推动了Microduino 的发展。为了向他们致敬,我们对有贡献的伙伴给予产品销售利润的分成,让他们得到应有的回报,同时也鼓励创客们共同努力,开发出更多更好的作品和应用。”Tiki谈到“众营”时解释道。

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