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视频:Arduino/LoRa/ESP32/FPGA,两位技术大咖用这些硬件做了什么

2019/04/04
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阅读需 33 分钟
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序言:《科技观》这个系列,与非网将全球硬件开发者的一些创新项目和想法,对电子科技的进步产生重要影响的那些人和事,以及前沿科技趋势,通过视频的方式展示给国内的工程师朋友们,希望通过这些观点碰撞,事件梳理,让我们感受到科技的力量和温度。

第一期来自 2018 年德国慕尼黑电子展期间我们与一些资深工程师的对话,他们向我们展示了对电子产品的热爱,还有技术宅们可爱的一面。

Sophi Kravitz:嗨,我是来自 Hackaday 的 Sophi Kravitz,我现在在德国慕尼黑电子展,这两位是 Massimo Banzi 以及 Dario Kinesi。很高兴你们能来到慕尼黑电子展,你们带来了什么好产品吗?

Massimo Banzi&Dario Kinesi:是的,我们一直在和专业用户讨论我们最近设计的一些产品,像 MKR 系列,还有小型连接节点之类的。我们的谈话非常好,我们与一个 Arduino 高手谈得很愉快。

许多人主要对系统集成感兴趣,他们构建的复杂系统中很多 IOT 都是 Arduino 自带的,因为人们不想处理硬件。
 
他们喜欢什么模块就可以把什么模块组合起来。

 

 


Sophi Kravitz:你在这里看到哪些应用?

Massimo Banzi&Dario Kinesi:我们一直在和做各种人交流,很多人都在做精准农业,我们和他们都有合作。

现在有很多公司在做这个,甚至一家与我们合作的公司是要探测树上梨子的大小。

Sophi Kravitz:真的吗,他们怎么按大小对梨分类?

Massimo Banzi&Dario Kinesi:他们将这些传感器放在树上,这样他们就可以测量水果的生长,并确定何时可以采摘水果。

Sophi Kravitz:真了不起,我想那里应该有一个摘水果的机器人

Massimo Banzi&Dario Kinesi:不是,每个人都还是正常工作,但至少他们不必一直到处走了。

但无论如何,这是每个人都喜欢的应用,监测梨的传感器。

也有很多人参与了其他类型的环境传感甚至汽车设计,我们与一家为拖拉机制造配件的公司合作,他们可以对拖拉机的内燃机进行很好地改良。
   
我们还引入了专业的 LoRa 网关,它是一个相当复杂的 LoRa 网关,我们与一家为城市建立 LoRa 网络的公司合作。它们就像智能城市之类的东西,我们构建了一些产品,它可以连接到我们的云,你很容易对它进行设置。


Sophi Kravitz:你们有自己的云吗,有没有 Arduino 云这样的东西?

Massimo Banzi&Dario Kinesi:有的,有一个 Arduino IOT 云目前处于测试阶段,人们可以在上面注册。

它的设计非常简单,你可以将电路板连接到网站。你做一些操作,然后在五分钟之后,你就可以得到一个带有仪表盘的电路板,这很容易。

Sophi Kravitz:接下来会有什么。

Massimo Banzi&Dario Kinesi:我们正在努力推广 maker 系列产品。

现在 maker 系列基于一个通用计算模块,它具有许多通信模块,可以用于 LoRa,WiFi,NB-IoTGSM 等。我们将对此进行扩展,更重要的是我们将创建大量工具来帮助人们开发应用程序。Arduino 的使命是让开发变得更容易,我们希望尽可能地创造出接近成品的产品,不仅仅是样板,而是成品应用,人们可以用它们来制作自己的应用。

 


Sophi Kravitz:你能跟我们说说模块中有什么硬件吗?

Massimo Banzi&Dario Kinesi:对于大多数板子我们使用的是新模块,其中 WiFi 模块是基于 ESP32 的,非常先进。

这些模块都是由非常可靠的公司制造的,模块已经经过了认证,所以在温度和整体功能,等方面有保证。而且我们正在开发自己的开源软件,尚未发布,但很快就会发布。

我们还有在 ESP32 上运行的 WiFi 和蓝牙堆栈。在所有 MKR 上都有这种新型连接器,总共有 28 个引脚。我们有 8 个模拟引脚和几个数字引脚,其中一些可用作 PWM
 
当然我们也创建了一套附件板和载板,这使我们可以装上传感器,激励器等。例如,我们的板子上有一个电机屏蔽,还有传感器屏蔽,后面还要加更多部件。我们制造的新部件外形尺寸更小,更适合工业市场。

然后在其他一些主板上,例如 VIDOR FPGA 上我们还增加了一个迷你 PCI Express 连接器,上面有更多的引脚,我们可以加上更多的东西。而且因为那些是连接到 FPGA 的,所以我们可以实现更多的功能。

我们最近拿到了 20 块 VIDOR 板,我们还没有机会摆弄它们。

Sophi Kravitz:我听说你们即将推出很多非常令人兴奋的产品。

Massimo Banzi&Dario Kinesi:是的,我们已经发布了几个库,它们可以让你做很多事情。

有一个库用来添加外设,你可以拥有 6 或 8 个串口,3 个额外的 SPI 和更多的东西。

然后还有一个图像库,它允许你使用软件和硬件加速的 HDMI 输出来绘制与 Adafruit 图形库兼容的图形。

我们有 PWM,我们有正交编码器等等。我的意思是任何引脚都可以配置为 PWM,你可以拥有 25 种不同的 PWM 和 11 种编码器。你还可以有一个 Raspberry Pi 相机界面。

在一个本身只自带 WiFi 的电路板里我们装下了这么多东西。我们正在努力使它变得更简单。我的意思是四年前的我们的产品概念非常粗糙,但它在方便人们使用方面做出了很大的贡献。

我现在的主要责任是尝试将所有不同的部分融合在一起,因为我们现在的产品需要符合人们的使用习惯。

我们现在不管做什么都有一个云组件,有一堆工具,连接等等,有很多不同的东西聚集在一起,我们在努力优化用户体验,让人们更容易使用它。


Sophi Kravitz:你怎么知道用户体验是否会好,你是否和人们交流过?

Massimo Banzi&Dario Kinesi:我用的是别的方法。很多是来自我们长期构建工具的经验。

我有时会和我的学生一起测试这些工具,在某种程度上,最初的 Arduino 是我在和学生一起工作时弄出来的。

另外你也可以进行用户测试。

例如在云上我们现在有一个工具,它可以告诉我人们如何使用这个产品,它可以告诉我哪里有问题,我们可以分析他们使用这个产品的方式。
 
我们在此基础上不断迭代设计。

Sophi Kravitz:你是否有一个测试计划来鼓励人们测试你的产品?

Massimo Banzi&Dario Kinesi:我们正在进入一个更正式的测试阶段,我们试图组建一个大约一百人的团队,这些人都是希望与我们合作的人。
  
如果他们和我们一起工作,我们会给他们提供产品,他们可以接触到这些早期产品并提供帮助。这并不很容易,因为我们过去曾经尝试过,有时人们只是想要我们的硬件,他们什么都不做,只是想跟人炫耀说他有一个 Arduino 测试版。

我们试图找出可以说服人们参与 beta 模型测试的方法。

我们正在努力让人们越来越多地参与其中,例如我们最近和一个将复古游戏导入 FPGA 的团队合作,我们正在将许多游戏和模拟器移植到 VIDOR 上。

Sophi Kravitz:这太棒了,你能跟我们说说什么游戏吗?

Massimo Banzi&Dario Kinesi:口袋妖怪游戏已经移植过来了,很快你会看到更多游戏。

它不是专业型的开发,只是工程师的娱乐作品。

Sophi Kravitz:一个普通用户从零基础到精通命令行界面需要多长时间?

Massimo Banzi&Dario Kinesi:这个板子适合不同水平的用户。

如果你从来没用过 FPGA 并想利用 FPGA 产生一些功能,你可以选择一个库,当你编译该 Arduino 库时,它会自动将代码放入 FPGA 中。

作为一个用户,你可以利用 FPGA 做出很酷的东西,避免了所有这些复杂繁琐的东西。
 
让我补充一点,还有一点好处是 FPGA 可以作为处理器外设的扩展。你要做的就是你包含库来启用一个串口,你可以选择芯片内部的库或者 FPGA 中使用完全相同的 API 的库,所有东西都可以这样来做。

正如我所提到的,图形库使用的 API 与别的库完全相同。

如果你有在 Adafruit 图形库上运行的代码,那这个代码在 VIDOR 上运行就会启用 HDMI 硬件加速。

我们首先是要让人们能使用 FPGA 的强大功能,同时无需担心开发工具。Dario 正在研究这个工具,这个命令行工具更适合那些知道如何使用 verilog 语言开发 FPGA 软件的​​人。他们可以用这个东西组织他们的代码然后把代码放在 FPGA 上。

我们之前提到过还有第三种工具。它将完全是在云中的,你可以非常简单地图形拖放组合一些功能块,你可以采用图形拖放方式设计 FPGA 的内部,然后按下按钮,计算是在云中进行的,这样你甚至可以在 Chromebook 上,在 iPad 创建 FPGA。根据用户的水平不同可以使用三种不同的工具,不同的方法来做到这一点。

Sophi Kravitz:这听起来很棒,我非常想要使用它,非常感谢你。
 

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