不甘心初级学习定位,Arduino产业化运用观察

上个月CES 2020期间Arduino阵营发布了一篇新闻:Arduino goes PRO at CES 2020,意思是Arduino走入专业运用,具体作为则是预告将发售一款新的Arduino系统板:Arduino Portenta H7。

不甘心初级学习定位,Arduino产业化运用观察

Arduino Portenta H7系统板

笔者观察,这个新的系统板等于补足Arduino产业化运用的最后一块,或说是完整物联网方案的最后一块。行文至此读者们可能疑惑一点:Arduino也能产业化运用?Arduino不是只用于初级探索学习或概念试制验证吗?

对此答案是肯定的,特别是Arduino已累积有3,000万个活跃用户,Arduino与树莓派一样也开始有产业化运用的专属硬件发展,并为此积极升级扩充,以下笔者将对此趋向进行观察。

1、 MKR系列,架构升级并锁定节点应用

针对物联网与产业化运用Arduino阵营先是推出MKR系列的系统板,目前共计有6块,包括Arduino MKR Vidor 4000(以下均略去Arduino MKR开头)、NB 1500、GSM 1400、WAN 1310、FOX 1200、WIFI 1010。

6块MKR系列的板子有个共同特点,主控芯片均为Microchip的SAMD21(更早归属于Atmel,后来Microchip并购了Atmel),与之前的Arduino Zero相同,核心均为arm Cortex-M0+。很明显Arduino阵营将Arduino系统架构的升级路径定调为:从8位元AVR架构转向32位元arm Cortex-M架构。

6块板子的主要差异在于支持不同的无线通讯,NB 1500为NB-IoT、GSM 1400为GSM/3G、WAN 1310为LoRaWAN、FOX 1200为Sigfox(仅在欧洲销售),WIFI 1010则为Wi-Fi与蓝牙。至于Vidor 4000则与WIFI 1010相近但额外提供Intel的FPGA芯片,便于实现弹性化电路设计。

笔者观察6块板子均是着眼于实现物联网系统中的感测器节点,Vidor 4000可能适合用于较强力的感测器节点,或某些情况下可充当物联网闸道器。MKR系列还有一些搭配的载台(carrier)与子电路板(shield),好方便节点系统连接各种感测器、致动器,进行各种概念验证。

不甘心初级学习定位,Arduino产业化运用观察

支持各种无线通讯的Arduino MKR系列板

2、 Nano系列,锁定穿戴式与无人机

Arduino阵营也针对穿戴式电子、无人机等应用提出Nano系列的板子,Nano系列板子仅2块,并以BLE通讯为主,主控芯片为Nordic的nRF52840,核心为Cortex-M4。

3、Arduino PRO Gateway for LoRa

Arduino阵营也针对LoRa、LoRaWAN通讯提出闸道器硬件系统,闸道器可以在868MHz频段上同时收发8个通道并连接数百个LoRa节点。

除了上述3个类别定位,最新的Portenta系列显然是针对闸道器应用而来,分析如下。

Portenta系列,针对IOT闸道器而来

Portenta系列目前仅1款,即前述刚发表的Arduino Portenta H7,H7的主控芯片是STMicro的STM32H747,内有2个Cortex-M7核心与1个Cortex-M4核心,很明显运算力大于前述的MKR系列,能执行Edge端的人工智能运算(如TensorFlow Lite)。

H7诉求多种应用,如可程序化逻辑控制器(PLC)、机器人、电脑视觉、高端产业机器、实验室设备、关键任务设备等,但笔者认为H7适合用来物联网的闸道器,特别是其H7有搭配使用的载台,连接上载台后更像一个完整的闸道器设备。

不甘心初级学习定位,Arduino产业化运用观察

用来连接、扩充Arduino Portenta H7的载台电路板。

H7除运算力高外也使用不同的操作系统,其使用的是arm提出的mbed OS,另外为了适合产业化运用且可运作温度范围也较广,为摄氏-40至85度。H7的特色分析如下:

1. 软件支援

H7的出现使Arduino的产业化运用阵容更到位,但Arduino整体升级成32位元Cortex-M系列架构后,软件也必须有配套支持,对此Arduino阵营推出Arduino Pro IDE,原有的Arduino IDE则被称为古典版(classic)。另外对更专业的技术人员而言图形化介面难以满足其需求,因此也提出命令列(Commend Line Interface, CLI)方式的操作使用。

2. 通讯连接支持

前面提及的MKR系列已说明Arduino支持多种无线通讯,若搭配对应的子电路板也可具备有线通讯,如RS-485、CAN等,不过Arduino阵营也提出Arduino SIM卡,在节点上配置Arduino SIM卡可以在全球100多国漫游使用。Arduino SIM可在前90天免费使用10MB资料传输量,之后每个月每个设备传输5MB资料量收取1.5美元。

3. 云端支持

不可免俗的,完整的物联网方案必然要包含云端集中储存感测数据,因此Arduino阵营也提供Arduino IoT Cloud服务,笔者观察此云端服务高度支持呼应arm提出的物联网管理平台技术Pelion。

4. 重量级业者支持

Arduino朝PRO(Professional,专业化、产业化运用)的路线发展看似完备,包含硬件提升、产品周全化、软件配套提升、连接服务与云端服务等,但是否受产业界买单?答案是肯定的,包括Amazon、arm、Bosch、Google、Intel、Microsoft以及Samsung均表态支持。

不仅支持且已有实际应用,例如Bosch用于智慧城市(停车),GateGoing用于智慧家庭(门锁),COBO Italia用于铲雪车,Fluid Intelligence用于油源监控,FAMOSA(FArm MOnitoring Systems for Agriculture)用于智慧农业等。

不甘心初级学习定位,Arduino产业化运用观察

Arduino产业化运用生态示意图

总结

整体而言,Arduino朝产业化发展的方式是以广大互动联系的社群成员为基础,并维持原有熟悉的程序语法及开发环境,而后升级与改变底层实现技术,进而扩展整体生态系,然而生态能否持续扩大仍有待观察。


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