嵌入式开发——关于Arduino开发的一些思考

    上学的时候有一门课叫——微机原理与接口技术，课程主线主要是以MCS-51（8051）单片机来讲解，它拥有一个8位的cpu、256B的RAM、8KB的ROM、4x8位并行IO接口……当时老师讲课是先从硬件结构开始的，各种时序振荡器、各种标志位、各种指令周期、各种听不懂...于是不知出于什么心理，那段相当重要的课程被我落下了，但接着转机出现了，老师的讲课的节奏很快（大家都在混，我不想这样说，但事实如此），在讲过指令系统和寻址方式之后，我们进入了"写的阶段"——用汇编写一些简单的小程序，起初写的很high，但基础不牢固导致的问题出现了，设计并焊接外围电路的事情一直困扰着我，但还好，我们小组（共6个人）有一个电子电路比较牛的小伙包揽了这方面的任务，汇编程序则由我来写，当时写的都不太复杂，作为例子程序，一个让4个一排的LED顺序点亮又顺序熄灭的控制程序不会超过20行汇编代码，最复杂的是在两块组合在一起的液晶上显示倒计时，然后，我们就考试了，这门课就结束了，而课程的教材（只有一本）还剩2/5的内容没讲！然而自己已经消化不了这些知识了，对我来说电路设计是最大的障碍，别人可以在面包板上随意摆弄各种元器件，但这方面自己太衰了，也曾尝试过自学，但短期不可能掌握，就放弃了。


        我想说的是——有没有其他方法让我们不必自己设计（制作）电路或是进行很少的设计（制作）进而达到目的呢？这个目的可以是前边说过的点亮LED的应用，当然，我们的需求不止于此，我们还想让某些设备达到预想的自动控制的功能。说到自动控制，绕不开的——传感器和执行器，同样绕不开的还有外围电路，在一个普通编程人员的眼里，从传感器到控制芯片引脚之间的里程是多么复杂与神奇？而且对于不同的传感器或者执行器，他们所需要的外围电路也不尽相同，编程人员会说——我们需要通用的接口！


        是的，给我们通用的硬件接口，让我们用代码来控制电路的行为，“我需要一个模拟的输入”——“好的，这是模拟信号，给你，不不！那个不能动，那个是数字的”。跟软件做的事情一样，将各种复杂的电路抽象，放到一个盒子里边，盖上盖子，留下输入和输出的引脚，然后在盒子上按需编程。
这种盒子早已存在，比如说Arduino——用AVR芯片和少量（注意：确实是少量的）外围电路搭建出来的通用计算平台，它从某种角度解除了上述困扰，释放了（编程人员的）想象空间。像这样的需求——你需要从n个的传感器读数据还要向n个执行器（比方说马达）写数据，可以用一块计算能力稍微强大一点的ARM11板作为上位机，毕竟Arduino的计算能力太弱，但作为数据中转站再适合不过。这样考虑：在ARM的板上加上一个zigbee模块。Arduino上也接上zigbee，同时接上传感器或者执行器，这样ARM的上位机可以通过zigbee与所有连接至Arduino上的传感器和执行器通讯。而且现在的好多ARM板子上面都可以预装可稳定运行的嵌入式操作系统，还有各种的通讯协议，这样我们可以很容易的在上边进行数据处理系统和决策系统的开发。同样的，数据转化的操作以及执行器的控制功能在Arduino上边也能很容易的进行开发（C或者Processing语言）。


        这种结构能做些什么？容我慢慢去想，无论如何，它打破了想法上的一些桎梏。更重要的是在这个过程中收获的一些想法。
    关于主从机器之间的通讯，也许zigbee可能成本太高，而且没有完全发挥zigbee的全部能力，可以考虑更加经济的方法，比如红外通讯（十米以内）、RF、蓝牙等，其中我对RF比较感兴趣，通过射频来通讯，带宽可达2Mbit/s，可一对多组网，与Arduino集成相对zigbee容易，可以用usb接口与arm板集成，最重要的是成本低廉。