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机械狗

2015-12-8 13:18:38

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作为一枚小白，看到高大上的硬件产品总想自己也弄个装装逼；作为一枚创客，看到别人演示的神奇技术总想自己验证一番；作为一枚硬件创业者，脑袋里的奇思妙想总想动手试试看可否成为创业方向。大家都有动手制作的欲望，奈何硬件产品是一门非常复杂的技艺...

And，工欲善其事，必先利其器，做为一位创客（or小白），这些工具可以让你的梦想如虎添翼，事半功倍的提高实现效率。本文搜集了一些常用创客工具，提供参考。（此处应有掌声）

Arduino IDE

Arduino IDE（集成开发环境）是针对Arduino硬件进行编程的工具。Arduino不仅在硬件上使用USB上传程序，而且在软件中提供了丰富的库加以支持，这使得Arduino的门槛非常低，因此使用它进行创作的人也越来越多。Arduino IDE使用C/C++语法，并将程序抽象为setup和loop两个部分：程序一开始执行且仅执行一次setup函数，它通常负责初始化操作，随后程序不断地执行loop函数。

此外Arduino IDE还把输入输出封装为函数，屏蔽了底层寄存器的修改，如pinMode、digitalRead、digitalWrite、analogRead、digitalWrite等，同时还提供了Serial、SPI.h、Wire.h（即I2C）等通讯协议的库函数。

我们只需要很简单的三行代码就能实现LED一闪一灭的效果：

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2015-12-3 23:52 上传

Arduino IDE还提供了丰富的示例供初学者参考（文件菜单中的示例选项）。如果有兴趣你还可以尝试http://arduino.org/中最新的编程软件Arduino Studio。

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2015-12-3 23:54 上传

Processing

Processing是一种具有革命前瞻性的新兴计算机语言，它的概念是在电子艺术的环境下介绍程序语言，并将电子艺术的概念介绍给程序设计师。它使用Java语言进行开发，是Arduino IDE的前身。其官方网站中提供了大量的类库，涉及串行通信、网络、视频与可视化、声音、GUI、3D、动画等各个方面。

下图是Processing 3.0中Topics/Drawing/Pattern的示例程序，除去注释只需要12行代码，就实现了跟随鼠标绘制正圆，并随着鼠标移动速度改变大小的效果：

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2015-12-3 23:54 上传

随着JavaScript、Python以及Ruby的流行，Processing也逐渐支持这三种编程语言，即p5.js、Processing.py以及ruby-processing。这使得它已不仅仅是一门编程语言，而更像是一门面相艺术学习方式，使得我们可以通过编程学习、教学，甚至制作互动装置。下图页面的动态3D方格背景（http://p5js.org/，使用p5.js制作）可以随着鼠标移动而变化：

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此外，由于Processing可以使用串行通信，因此它也可以和Arduino通过串口通信。因为Arduino自带的串口监视器比较简单，仅支持文本输入输出，因此我们可以将Processing与Arduino结合，使Arduino程序更加具有交互艺术性。

Fritzing

Fritzing将电子产品作为每一个人的创意素材。它同样是开源软件，让每个人记录其产品原型并与他人分享。Fritzing也常作为课堂上学习电子学的工具，甚至还可以制作PCB。下图是一个简单的使用案例：

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2015-12-3 23:54 上传

AUTODESK 123D CIRCUITS

Autodesk的123D Circuits也是一个不错的工具，除了与大家分享自己的作品、定制PCB之外，其Electronics Lab还可以进行一些模拟仿真：

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2015-12-3 23:54 上传

Scratch 2.0

目前Scratch是由麻省理工学院（MIT）媒体实验室所开发的一款面向青少年的图形化简易编程软件。使用者只需将色彩丰富的指令方块组合，便可创作出多媒体程序、互动游戏、动画故事等作品。最常用的版本有1.4（已经停止更新）和2.0。Scratch将一百多块积木分为十大类，通过积木的组合我们就能实现出各种效果。下图程序脚本询问了用户出生年份，然后展示计算结果：

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2015-12-3 23:54 上传

Scratch适合各个年龄阶段的人群学习编程，国内已有许多小学和中学开始教授Scratch。它可以实现计算机科学中的许多概念，例如递归、字符串操作、查找、排序等。下面展示的案例出自于《动手玩转Scratch2.0编程》：

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2015-12-3 23:54 上传

Scratch不仅可以制作纯软件项目，也支持与硬件的互动。官方标准Scratch支持PicoBoard和LEGO WeDo，但是这远远不能满足广大爱好者的需求。由于Scratch是开源软件，因此越来越多的机器人厂家和创客空间修改出更具特色的版本。与Scratch同类型的软件还有Snap!（也称为BYOB），它的编程功能更加强大，如支持局部变量、获取HTTP数据、字符串解析、执行JavaScript脚本等。

Scratch还有一个适合于更小的孩子（5-7岁）学习编程的版本ScratchJr，有安卓和IOS两个版本。它能让孩子们创作交互式故事和游戏，通过积木的简单卡合就能实现角色的跑动、跳跃、跳舞和唱歌等效果。下图是ScratchJr的程序截图：

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2015-12-3 23:54 上传

Scratch for Arduino（S4A）

S4A打通了Scratch和Arduino之间的通道，我们可以使用S4A编写Arduino程序。S4A基于Scratch 1.4开发，是最早的将Scratch应用于Arduino的软件之一，目前已经处于停止更新的状态。下图是一个很简单的L灯闪烁程序：

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2015-12-3 23:54 上传

运行S4A，首先需要在Arduino控制器中下载一个S4A提供的固件，通过这个固件S4A便可以和Arduino进行通信。同类型的软件还有S2A（Scratch to Arduino，需要Python支持，功能强大，但是几乎已经停止更新）、ScratchX（可以实现硬件和网络扩展，也可以使用网站中他人分享的扩展，如Arduino、EV3、Leapmotion、littleBits、Scratch3D等）、Snap4Arduino（将强大的Snap!与Arduino结合，由原S4A团队开发，比较小众）等。

ArduBlock

ArduBlock由上海新车间的李大维创作，国内外使用的人群很广泛。它非常适用于教育目的，笔者也曾在培训中使用该软件进行教学。下图是程序截图：

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图中的程序将水位传感器的信息不断报告给Arduino的串口监视器。那么它与之前的S4A有什么不同呢？在逻辑上它们类似，都是通过积木进行Arduino的编程，但是ArduBlock本质上是Arduino IDE的“翻译器”，它会将积木程序转换为代码，再通过Arduino IDE上传至Arduino控制器，并不需要和Arduino一直保持连接的状态。同时ArduBlock的修改也非常简单，源代码中有大量的外部配置文件。如图中的“奥松机器人”模块便是笔者添加上去的，你也可以添加自己想实现的模块。

App Inventor 2

App Inventor 2（简称AI2，由MIT开发）实现了安卓软件的快速开发。AI2是基于事件驱动的浏览器程序（国内最新的地址是广州电教馆服务器），我们只需要将要用的控件拖拽至界面，调整好布局和基本的属性后进行编程即可。下图是一个简单的Screen：

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笔者设计了一个简单的短信发送界面，然后进入编程界面：

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2015-12-3 23:54 上传

代码浅显易懂，我们通过AI Companion（AI伴侣）即可在线完成动态调试。所谓动态是指，当手机和电脑处于同一个局域网时（如连接到同一个WIFI上），网页上的任何改动可以实时地反映在手机上，非常便于调试，最终还可以打包成apk。

我先“选择联系人”再选择13***105（联系人名称为欠费测试，笔者手机的第二张卡），使用18***442（笔者手机的第一张卡）发送“测试测试”。稍等片刻就可以收到第一张卡发给第二张卡的信息。其实这就是一个最简单的短信发送界面。整个软件从开始编写、调试到打包安装，笔者只用了半个小时就实现了，由此可见AI2开发的速度之快。

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2015-12-3 23:54 上传

AI2可以使用安卓手机的许多传感器，如相机（拍照应用）、加速度传感器（类似于微信摇一摇的功能）、GPS（获取精度、纬度、高度信息）、方向传感器（计步器）、蓝牙（实现与Arduino通信），甚至还能实现了乐高NXT的接口，这意味着AI2程序可以和NXT主控器通信。AI2还实现了很多“软”的功能，如扫描条形码、语音识别、网络/本地数据库等。AI2在国内外还有很多赛事，有兴趣的读者可以自行留意。

123D Design

123D Design由Autodesk发布（它还推出过著名的AutoCAD），是一款免费的三维 CAD 软件，使用它可以快速将构思成型。其社区非常活跃。

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123D还有一系列有趣的软件，如123D Catch可以从多张平面图片中生成三维模型(然后使用3D打印机就能得到模型）；123D Make将三维模型转换为二维切割图形；123D Sculpt+结合纹理、绘画甚至个人照片生成模型，并可运行在IOS和安卓设备上；Tinkerplay提供了许多3D模型；Tinkercad自称最简单的3D建模软件，运行在网页上，并有浅显易懂的操作教程。与123D Design类似的软件还有SketchUp。

SolidWorks

SolidWorks是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，并且功能非常强大，组件繁多，但是并非免费软件。下图是使用SolidWorks构建的AS-2WD轮式机器人装配体模型。

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木木跶

2017-10-14 14:46:41

看得小白我眼睛都花了。。。。。。哎，安慰自己慢慢来，加油。谢谢楼主

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无血九痕

2016-5-4 16:41:41

哇哦好多的都不懂呢受教了

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而后，淡默安然

2015-12-8 20:53:20

新手排版会了么？是全部字打好，然后图片做附件，0金币么？？

点评

哦，这个是好早之前写好的草稿，最近发现了才发出来，排版早就没问题了发表于 2015-12-9 17:12

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沙发

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Tony_Stark

2015-12-8 19:50:37

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板凳

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而后，淡默安然

2015-12-8 20:51:12

顶！d=====(￣▽￣*)b

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984605267

2015-12-8 22:19:41

好炫酷啊

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Jellyfish

2015-12-9 19:53:40

哇，收藏了！

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而后，淡默安然

2015-12-9 21:04:29

啊累累~~快点告诉我是怎么排的

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而后，淡默安然

2015-12-11 23:07:28

嘤嘤嘤~~快点告诉我是怎么排的

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fin

2015-12-30 19:32:51

感谢楼主分享

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