图3。5  AVR结构图 18

图3。6  ARM1176JZF-S内核框图 20

图3。7  Arduino 引脚 21

图3。8  树莓派GPIO引脚 21

图3。9  开源硬件比较 23

图3。10  Arduino和树莓派转接板 24

表2。1  常见单片机系列及相关芯片 5

表2。2  Arduino各型号比较 9

表3。1  Arduino和Raspberry Pi 的硬件参数对比 22

1  引言

随着科技日新月异的发展，越来越多的业余电子爱好者投身到电子设计相关创作中，这和近几年来的开源软硬件技术的蓬勃发展有着密不可分的联系。单片机的概念兴起于上世纪七十年代，这是技术进步的一个重要转折点，仅仅用一块板子就能完成许多或简单或复杂的功能，这引发了大众对小型开发板的求知欲与探索欲。但是传统单片机对专业知识基础的要求比较高，很多项目都需要对内部设计有相对完善的了解，这从某种程度上来说阻碍了一部分电子发烧友在项目创新方面的进步。21世纪以来，越来越多的开发板腾空出世，电子设计行业出现了一番欣欣向荣的景象。以Arduino和树莓派（Raspberry Pi）为首，受到了电子发烧友的强烈推崇。这两款开发板都兴起于国外，但是在国内大热，颇有“墙外开花墙内香”的意思，很重要的原因是在中国这片广阔的土地上，庞大的人口基数孕育了一大批追随者。另外一个不可忽视的因素在于这些都是开源的软硬件，资源的透明化使得它们相对传统单片机来说更容易入门。

单片机及相关开发板的设计已经相对成熟，我早前也对单片机有了一些初步了解，但单片机的学习更注重基础的累积，所以在短时间内，掌握像Arduino之类的开源硬件的设计理念更符合实际需求。通过掌握项目的设计方法，可以快速达成学习软硬件的目的，事半功倍。

1。1  单片机的发展现状

单片机的完整名称是单片微型计算机，也就是single chip micro-computer[ ]。顾名思义，它体积小，操作相对便捷。出众的性能使它被广泛应用于各个领域。

单片机种类纷繁众多，很多国家和地区都在致力于这部分的研究和投资，其中就包括我国台湾省。台湾新竹产业园汇集了很多高新技术相关公司，主要以芯片制造为主体，这样的区域聚集效应了奠定了台湾地区芯片行业的主体地位。大陆企业近几年也在打造自己的芯片品牌，其中华为就显示出了非凡的创造力，但毕竟起步晚，在大批量制造过程中还是出现一定的捉襟见肘的情况。

单片机能取得巨大关注并不是偶然的，它应用范围广泛，经济效益客观，更关键的是，它打破了传统的设计思想，仅仅用一块开发板就代替了以前用硬件控制的方法。通过软件控制相关单片机，这种技术叫做微控，可以自由地实现多种功能[ ]。通过匹配的软件就可以代替部分硬件来提高系统的性能，发展日趋成熟的无线技术也在其中起了巨大的作用。智能化设备越来越注重远程控制，不断发展的微控技术为单片机的成长提供了肥沃的土壤，两者相辅相成，联系紧密。论文网

随着科技的不断进步，智能化、人性化的电子设备也受到了更多的关注，大多数人的生活已经离不开智能设备了，其中单片机就承担了不可替代的角色。环保低功耗是未来单片机发展的方向，市场需求日益增加，竞争也尤为激烈。电子设备更新换代速度相对其他产业更快，相应的电子废弃品数量也更庞大，如果能生产出可持续发展且符合市场要求的产品，必将在市场的洪流中抢得先机。同时，现代人的需求也早就摆脱了单纯娱乐的阶段，用户体验才是目前更值得研究和探讨的。