Arduino UNO销量破千万，从Arduino进化史看革命性硬件是如何炼成的？

电子工程世界 2021-11-29 07:30

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Arduino UNO 自2010 年推出以来，迄今已出货了 1000 万块。为此，Arduino 团队设计了 Arduino UNO Mini限量版来庆祝这一里程碑。

Arduino UNO Mini 具有与原始 Arduino UNO 基本相同的所有功能，但只是其四分之一的面积，并具有一个 USB Type-C 端口，用于使用 Arduino IDE 对电路板进行编程。

具体信息如下：

微控制器 – Microchip ATmega328P 8 位 AVR 微控制器 @ 16 MHz，带 2KB SRAM、32KB 闪存、1 KB EEPROM

USB – 1x USB Type-C 端口

通过母接头和齿形孔扩展

14x 数字 I/O 引脚（GPIO、I2C、SPI、UART）

6x PWM I/O 引脚

6x 模拟输入引脚

其他 – 按钮，一些 LED

输入电压 – 通过 VIN/GND 引脚提供 6-20V 或通过 USB-C 端口提供 5V

工作电压 – 5V

尺寸 – 34.2 x 26.7 x 8mm

重量 – 约 8 克

Arduino UNO Mini LE 板带有 1.27 毫米间距连接头，而不是通常的 2.54 间距接头，以保持与原始板相同的 I/O 数量，这意味着不能直接使用 Arduino 扩展板，但作为额外的好处是，板上的齿孔意味着它可以直接焊接在载板上。虽然该板类似于 Arduino UNO，但它仍然有自己的文档。

由于它属于收藏品，所以包装必须看起来不错，它采用黑色和金色设计，并带有来自 Arduino 最初五位创作者的签名，即 Massimo Banzi、David Cuartielles、Tom Igoe、Gianluca Martino 和 David Mellis。

售价为45 美元或 40 欧元，预计将于 12 月初开始发售。

Arduino 进化史

最早（这里说的最早指的是开始以商品形式售卖的版本）的Arduino名字叫Arduino Serial，产品如下图：

图源arduino.cc官网

这就是是最早的Arduino，用了很多简单市面常见的元器件来组成，可以看到接口是RS232，下部电源也没有3.3V。黑色开关按键被移到了尾部，那个时候的reset按键与现在的不同，每次上传程序，都需要提前按一下这个按键，进入接收程序阶段。芯片是ATmega8，所以只有3个PWM的IO口，时钟频率16MHz。

后来，随时UBS接口的普及，RS232接口渐渐的退出了PC的后背板接口，Arduino也从Arduino Serial变成了Arduino USB（下面都是找个系列的），如下图：

图片中的是Arduino USB 2.0版本，之所以没放1.0版本的图片是因为1.0设计上有问题。这个版本最大的特点就是把RS232接口改成了USB接口，当然内部是转为串口的。比之前Arduino Serial时代多了USB供电，顺其自然的就出现是用USB供电还是DC供电的选择，所以就出现了红色圈的电路跳线。（当时还不是智能电路，需要手动）

再随时时间的推移，功能上都改的差不多了，下面就开始整容了。把那些常规焊接的电阻LED之类全部换成了贴片样式，这个时代叫Arduino Extreme，如下图：

是不是发现简洁很多，整容成功后，下面就开始进一步的功能优化了，不断完用户体验。这几年代是一年一个样，三年大变样的年代，也是Arduino发展最快的时代。下面开始，就是硬件的升级。

Arduino NG，是第一个使用ATmega168的版本，存储从8KB增长到16KB，如下图：

Arduino NG版本将USB转串口的模块从FT232BM升级到FT232RL，从而减少了一部分元器件的使用。同时加了一个贴片的LED灯（对，就是pin 13那个灯，请看看version1，是多么丑）Arduino NG卖了一段时间之后，按照中国人习俗，逢整数必须大庆（当然这次跟我们没啥关系），在卖出第10000个Arduino之后，版本更新为Arduino Diecimila。

Diecimila在意大利语里面就是1W的意思，本次版本的更新把传程序时候需要按一下reset这个功能变成了自动重启，同时增加了自恢复保险丝（简要说下作用，之前的时代，只要短路，Arduino就烧了，运气差点就连电脑主板一起烧了，增加了自恢复保险丝之后，你可以试下你手里的Arduino，在插着电脑的时候，把GND和5V接起来，你会看到设备被断掉，你断掉GND和5V最后，设备又被载入。）和3.3V接口。这个因为是为了纪念1W块而推出的，所以并不是一个full test版本，当然依然可以叫做限量版，只是活不了多久就会被正式版替代，也就是Arduino Duemilanove出场。

Duemilanove在意大利是2009的意思，所以显而易见的这个出生的年代是2009年。Duemilanove是最接近UNO的一个版本，主控芯片也从ATmega168升级到了328，存储从16KB升级到了32KB。手动的USB供电还是DC供电选择也改成了智能判断。最终的Arduino USB版本，如下图。

我们开始迎来Arduino UNO时代。UNO时代进行了一些版本的小改动，形成了我们现在用的Arduino UNO R3。

从Arduino进化史看如何打造革命性硬件产品

其实，打造一款革命性硬件产品，诀窍非常简单，只有一句话“优化使用体验，丰富应用功能“。

使用体验更简单，才能扩大使用群体，享受流量红利。
功能更丰富，才能保重用户粘性和产品纵深，扩展盈利能力。

凭借着这一规律，视窗系统开创了个人电脑时代，IOS系统开创了移动智能时代。而arduino则掀起了硬件创新的热潮。

心得一、革命性产品来自于具体需求

Arduino的诞生，就是针对大学生面临的具体问题。创始人Massimo Banzi是意大利的大学教师，他的学生常常抱怨，没有一块价格既便宜、功能又强大、使用又简单的控制主板，来实现他们的电子创意设计（如机器人等）。2005年的冬天，Banzi和另外一名创始人David Cuartielles（西班牙的CPU硬件工程师）研究了这个问题，David Cuartielles当时在这所大学做访问研究。

他们找来了Banzi的学生David Mellis，让他来编写系统代码程序。David Mellis只花了两天时间就完成了系统代码的编写，然后又过了3天，设计出了电子板，取名为Arduino。很快，这块电子板受到了广大学生的欢迎。甚至完全不懂计算机编程的学生，都用Arduino做出了“很酷炫”的东西：有人用它控制和处理传感器，有人用它控制灯闪烁，有人用它制作机器人……

心得二：找准了需求，则多数问题将自动迎刃而解。

Banzi、Cuartielles和Mellis花了3000欧元加工出第一批板子，总量有200块板子，卖给学校50块，起初还担心剩下的150块怎么卖出去，但是几个月后，他们的设计作品在网上得到了快速传播，接着他们收到了几个上百块板子的订单。这时，他们明白Arduino是很有市场价值的，之前的担心的问题完全不存在了。

所以，他们决定开始Arduino的事业，

心得三：革命性产品还须有革命性推广手段。

Arduino的创始人一致同意，采用硬件开源的方式进行推广Arduino,这是一个大胆的决定。几位创始人，虽然不谋而合，但有着截然不同的动机：

Cuartielles认为自己是个“左倾学术主义者”，不喜欢因为赚钱而限制大家的创造力，从而导致自己的作品得不到广泛使用。“如果有人要复制它，没问题。复制只会让它更出名。”Cuartielles在某次演讲中甚至说：“请你们复制它吧！”

Banzi则恰恰相反，他更像一个精明的商人。他现在已经退休了，不再教书，开了一家科技设计公司。他猜想，如果Arduino开源，相比那些不开源的作品，会激发更多人的兴趣，从而得到更广泛的使用。还有一点就是，一些电子疯狂爱好者会去寻找Arduino的设计缺陷，然后要求Arduino团队做出改进。利用这种免费的劳动力，他们可以开发出更好的新产品。

Arduino团队将设计图上传到网上，任何人都可以复制、重设计甚至出售Arduino板子，人们不用花钱购买版权，连申请许可权都不用。但是，如果你加工出售Arduino原板，版权还是归Arduino团队所有。如果你是在基于Arduino的设计上修改，你的设计必须也和Arduino一样开源。

Arduino设计者们唯一所有的就是“Arduino”这个商标。如果你的设计也想用Arduino命名，那么你就得支付费用。这样做是为了保护“Arduino”这个商标不被低劣的作品损坏。

心得四：越大的使用群体，越大的发展力量。

接下来的实际情况也正如arduino的创始人所料，由于arduino采用了开源的推广方式，使用群体和研发团体迅速扩大。很多电子爱好者甚至自发组织了论坛和群体，推动了arduino的技术发展和优化。在接下来的几个月内，很多人提出重新布线、改进编程语言等建议。后来曾有销售商要求代理Arduino产品。2006年，Arduino方案获得了Prix Art Electronica电子通信类方面的荣誉奖。那一年，他们销售了5000块板子。第二年，他们销售了30000块。Arduino被电子疯狂爱好者用来设计机器人、调试汽车引擎、制作无人飞机模型等。