推荐一些当下入门、流行热门的开发板和套件

一、引言

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因为项目的原因,最近这两年接触了一些硬件,学了一些没用的知识,还是做一些简单总结,给一些初学者提供一些参考。在电子开发的广阔天地里,Arduino、STM32、Keil、树莓派、micro:bit、ESP32、瑞芯、firefly、HAAS506、AsrPro、esp8266 等工具与模块,以及语音、图传、无线和 5G 远程控制模块等共同构建起电子开发的版图。它们或是为初学者打开电子世界大门的启蒙钥匙,或是助力专业开发者实现复杂功能的得力助手,在不同领域和场景中发挥着不可替代的作用 。

二、开发板和工具简介

(一)Arduino:电子开发的入门神器

Arduino 是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台 ,集硬件与软件于一身。硬件方面,它拥有多种型号的开发板,如 Uno、Mega 2560 和 Nano 等,以适应不同的应用场景和需求。软件上,Arduino IDE 简单直观,哪怕毫无电子和编程背景的新手,也能轻松驾驭。通过它,能够轻松读取传感器数据,如温度、光线等,并控制各类执行器,像电机、LED 灯等。

在实际应用中,Arduino 的身影随处可见。比如智能家居系统里,用它连接温湿度传感器、门窗传感器和智能开关,就能实现家居环境的智能监测与控制。又或是在创意电子制作中,借助 Arduino 打造一个会根据环境光线自动调节亮度的智能台灯,既实用又充满趣味。在教育领域,Arduino 更是凭借其简单易懂的特性,成为培养学生创新思维和实践能力的得力工具。在淘宝、京东等电商平台上,销量领先的 Arduino Uno R3 开发板,价格亲民,仅需几十元,非常适合初学者入门。而 Arduino Mega 2560 开发板,资源更为丰富,价格通常在百元左右,能满足对资源需求较高的项目 。

(二)STM32:高性能嵌入式的中流砥柱

STM32 是意法半导体推出的 32 位 ARM Cortex - M 内核微控制器,以高性能、低功耗、丰富外设和高集成度等优势,在嵌入式领域占据重要地位。其强大的处理能力,能高效处理复杂的任务;多种低功耗模式,使其在电池供电设备中也能游刃有余;丰富的外设接口,像 GPIO、ADC、DAC、定时器、串口、SPI、I2C 等,为开发者提供了极大的便利。

在工业控制领域,STM32 常用于电机控制、工业自动化生产线的监控与管理等。在汽车电子中,可用于汽车仪表盘的显示控制、发动机的精准控制等。医疗设备里,如血糖仪、血压计等,也离不开 STM32 的支持。在安防监控领域,它能实现视频图像的采集、处理与传输。在淘宝、京东等电商平台上,STM32F103C8T6 开发板备受欢迎,价格大概在十几元到几十元不等,性价比极高,常用于各类基础项目开发。而 STM32H743 开发板,性能更为强劲,价格相对较高,一般在几百元,适用于对性能要求苛刻的项目 。

(三)树莓派:微型电脑的创新先锋

树莓派是一款小巧但功能强大的开源微型电脑,宛如一台缩小版的计算机,具备完整的电脑功能。它搭载高性能 ARM 处理器,拥有不同容量的内存和存储,支持多种操作系统,如 Raspberry Pi OS、Ubuntu 等。同时,配备丰富的接口,像 GPIO、USB、以太网、HDMI、音频输出接口等,部分型号还支持 Wi-Fi 和蓝牙功能,拓展性极强。凭借这些优势,树莓派可作为多媒体中心,连接电视或投影仪,播放高清视频,打造家庭影院;也能用于构建智能家居控制中心,整合家中各类智能设备,实现统一控制;在物联网项目中,它能作为网关,连接众多传感器和设备,进行数据的收集与传输。

在淘宝、京东等电商平台上,树莓派 4B 备受青睐。其中,1GB 版本价格在 200 元左右,4GB 版本价格大概 400 元左右,能满足不同用户对性能和存储的需求。新推出的树莓派 5,性能进一步提升,2.4GHz 四核 ARM Cortex - A76 处理器、支持 eMMC 闪存模块、PCIe 2.0 x1 接口、集成 2.4GHz/5GHz 双频 Wi-Fi 5 和 Bluetooth 5.0 等,价格在 500 元左右,为高端应用提供了更强大的支持 。

(四)micro:bit:趣味编程教育的得力助手

micro:bit 是专为青少年编程教育精心设计的开发板,由英国广播电视公司(BBC)推出。它体积小巧,却板载了丰富的电子模块,如 5x5 LED 显示屏、两颗可编程按键、加速度计、电子罗盘、温度光线传感器、低功耗蓝牙等。编程方式简单有趣,支持图形化编程,降低了编程门槛,让孩子们能轻松上手。通过它,孩子们可以制作出各种创意作品,如利用加速度计制作的运动感应装置,或是结合温度传感器制作的智能温度监测仪等。在教育领域,micro:bit 能有效激发学生对编程和科技的兴趣,培养他们的逻辑思维和创新能力。

在淘宝、京东等电商平台上,micro:bit 价格实惠,通常在几十元到一百多元不等,还常搭配丰富的教程和实验套件,方便学生学习和实践 。

(五)ESP32:物联网领域的璀璨明星

ESP32 是乐鑫科技推出的一款集成了 Wi-Fi 和蓝牙功能的芯片,具备低功耗、高性能、高集成度等显著优势。它可作为独立系统运行应用程序,也能作为从设备,为外部主机 MCU 提供 Wi-Fi 和蓝牙连接功能。其丰富的接口和强大的处理能力,使其在物联网设备中应用广泛。在智能家居领域,可用于智能音箱、智能插座、智能门锁等设备,实现设备的互联互通和远程控制。在工业物联网中,能助力工业设备的智能化升级,实现设备状态的实时监测和远程管理。在环境监测领域,可连接各类环境传感器,收集并上传环境数据。

在淘宝、京东等电商平台上,乐鑫官方的 ESP32 - DevKitC 开发板,价格较为亲民,一般在几十元左右,是开发者常用的选择。而一些集成了更多功能的 ESP32 开发板,价格可能会稍高,但也在百元左右,能满足不同项目的需求 。

(六)瑞芯微与 Firefly:多媒体处理的佼佼者

瑞芯微专注于为智能设备提供芯片解决方案,其芯片在多媒体处理方面优势显著,具备强大的音视频解码和编码能力,支持多种格式的媒体文件。Firefly 是基于瑞芯微芯片开发的开发板,进一步优化了性能和扩展性。在智能电视、网络机顶盒等设备中,瑞芯微芯片和 Firefly 开发板发挥着重要作用,能为用户带来流畅的高清视频播放体验。在智能音箱中,可实现高品质的音频播放和语音交互功能。在淘宝、京东等电商平台上,Firefly - RK3568 开发板,价格大概在几百元,能满足对多媒体处理有较高要求的开发者 。

(七)HAAS506开发版

在一款工业级自动化和物联网领域的Linux 可编程 RTU(远程终端单元)。可编程性强、灵活性高,能运行复杂脚本与应用程序。借助 Linux 开源资源,开发者可定制功能,如用 Python 或 Shell 脚本采集、处理和分析传感器数据,并按规则传输的多任务能力。

在工厂的生产线上,连接电机、阀门等设备,采集温度、压力等运行数据,按预设逻辑控制,如温度过高时启动散热装置。电力系统中,安装在关键节点,采集电压、电流等电力参数并传输到调度中心,还能按指令远程操作电力设备。在智能交通系统中,控制交通信号灯、监测道路状况,根据车流量调整信号灯时长。此外,RTU 还可以将交通信息发送到交通管理中心,为交通管理决策提供数据支持。在环保领域,连接环境监测传感器,采集大气、水质、土壤等数据传输到环保监测平台,超标时及时报警,以便采取相应的治理措施。

支持 Modbus、MQTT、HTTP 等多种通信协议,无论是与传统的工业设备连接,还是与基于云计算的物联网平台对接,都能游刃有余。HAAS506开发板在百元左右,一些组合套件产品几百不等。

(八)Keil:专业开发的必备利器

Keil MDK 是一款专业的集成开发环境,在 ARM 微控制器开发领域举足轻重。它支持众多 ARM 内核的微控制器,如 Cortex - M 系列等。提供了丰富的功能,像代码编辑、编译、调试等,其调试功能强大,能帮助开发者快速定位和解决代码中的问题。同时,支持多种编程语言,如 C、C++ 等,拥有高效的代码优化器,能生成高效的可执行代码。无论是开发小型项目,还是大型复杂系统,Keil MDK 都能提供有力支持。

(九)其他的一些开发工具介绍

除了上述工具,还有一些在电子开发中常用的工具。比如 CH340,它是一种 USB 转串口芯片,常被用于将计算机的 USB 接口转换为串口,方便与各类串口设备通信,在很多开发板中都有应用。在淘宝、京东等电商平台上,CH340 模块价格便宜,几元钱就能买到。Cortex - M Programmer 是专门用于 Cortex - M 内核芯片的编程工具,能实现对芯片的程序烧录和调试等操作。还有 ST - Link,它是意法半导体推出的用于 STM32 系列芯片的调试和编程工具,功能强大。在电商平台上,ST - Link V2 价格大概在几十元左右,能满足开发者对 STM32 芯片的开发需求 。

三、常见模块全介绍

(一)语音模块:让设备 “能听会说”

语音模块作为实现设备语音交互功能的关键部件,主要由语音识别、语音合成和语音播放等部分构成。常见的语音模块接口丰富多样,包括 USB 接口,其优势在于使用方便、即插即用;UART 接口,属于串行数据总线,能双向通信;SPI 接口,具备信号线少、通信协议简单、数据速率高的特点;TTL 接口,以并行方式传输数据,但抗干扰性较差;还有 RS232 和 RS485 接口 。

在市面上,科大讯飞的语音模块以识别准确率高、支持多种语言和方言识别等优势,在智能语音设备、智能家居等领域广泛应用。而思必驰的语音模块则在语音交互体验方面表现出色,常用于智能音箱、车载语音系统等产品中。在淘宝、京东等电商平台上,有许多性价比高的语音模块可供选择。例如,SYN6288 语音合成模块,价格在几十元左右,能够将文本转换为清晰自然的语音,适用于各类语音播报项目。还有 LD3320 语音识别模块,价格大概也在几十元,识别效果较好,可用于简单的语音控制场景 。

AsrPro 语音模块是一款功能强大的语音识别模块,它具有识别准确率高、响应速度快等优点,能够快速准确地识别用户的语音指令。其价格因不同的配置和销售渠道而有所差异,一般在几百元左右,常用于对语音识别性能要求较高的工业控制、智能安防等领域 。

(二)图传模块:实现图像的远程传输

图传模块是实现图像或视频远程传输的重要工具。在图像接口方面,常见的有 AV/RCA、RGB、S - video、SDI、DP、VDI、Type - C、VGA、LVDS、HDMI、RJ45 等有线接口,以及通过无线方式传输的接口 。无线传输方式主要包括传统的 315M/433M/868M/915M 和 2.4G 频段,还有近年来流行的 Wi - Fi 方式。

常见的无线图传模块可分为无线 AP 类和无线网卡类。无线 AP 类基于 RJ45 接口传输,区别在于速率(带宽)和频率(ISM2.4G 和 ISM5.8G);无线网卡类则基于不同的通信接口(USB、SDIO、PCIe 和 Uart 四种常用通信接口)、速率(带宽)和频率 。在电商平台上,有不少值得推荐的图传模块。比如,睿因 WL - WN575A3 无线图传模块,价格在百元左右,传输稳定,可用于家庭监控摄像头的图像传输。还有海康威视的 DS - 6908UD 视频综合平台图传模块,性能强劲,价格根据具体配置而定,常用于安防监控系统中的高清图像传输 。

(三)无线模块:构建无线通信的桥梁

常见的无线模块包括 Wi - Fi、蓝牙、ZigBee 等。Wi - Fi 模块基于 IEEE802.11 标准,具有传输速度快、覆盖范围广等特点,在家庭、办公室、公共场所等场景广泛应用,可实现无线上网、文件共享、视频流传输等功能。蓝牙模块分为经典蓝牙和低功耗蓝牙(BLE),常用于连接用户手机和平板电脑的小型设备,如蓝牙耳机、蓝牙键盘、智能家居设备等,具有低功耗、成本低、设备连接简便等优点。ZigBee 模块基于 IEEE802.15.4 标准,具有距离近、应用简单、自组织通讯、低功耗、安全性高、成本便宜等特点,适用于自动控制、远程控制、智能家居等领域 。

在电商平台上,乐鑫 ESP8266 Wi - Fi 模块备受欢迎,价格在十几元左右,可轻松实现设备的 Wi - Fi 连接,广泛应用于物联网设备开发。还有 HC - 05 蓝牙模块,价格在几元到十几元不等,常用于各类蓝牙设备的连接。对于 ZigBee 模块,CC2530 开发板价格大概在几十元,是学习和开发 ZigBee 应用的不错选择 。ESP8266 属于无线模块,它集成了 TCP/IP 协议栈,可使各类电子设备通过简单的 AT 指令实现 Wi - Fi 功能,在物联网项目中,常用于将传感器数据上传至云端或与手机 APP 进行通信 。

(四)5G 远程控制模块:开启远程控制新时代

5G 远程控制模块是基于 5G 通信技术的设备,具有高速率、低延迟、大连接等显著特点。凭借这些优势,它在工业控制领域,可实现对工业机器人、自动化生产线的实时远程控制,提高生产效率和精度;在智能交通中,用于自动驾驶车辆的远程监控与控制,保障行车安全;在远程医疗领域,支持高清视频的实时传输,实现远程手术的精准操作 。

在电商平台上,移远通信的 RM500Q - GN 5G 模块,性能较为出色,价格在数千元左右。也有一些相对便宜的 4G 远程控制模块可供选择,比如广和通的 L610 4G 模块,价格在几百元,能满足一些对数据传输速率要求不是特别高的远程控制场景,如远程监控、智能农业中的设备控制等 。

(五)舵机模块:让设备做各种灵活动作

舵机是一种可以精确控制角度的执行器,由电机、控制电路和齿轮组等部分组成。其接口通常包括电源接口、信号接口,通过接收 PWM(脉冲宽度调制)信号来控制转动角度 。常见的舵机可分为模拟舵机和数字舵机,模拟舵机价格相对较低,响应速度较慢;数字舵机则响应速度快、控制精度高,但价格也较高 。

在电商平台上,辉盛 MG995 舵机,价格在十几元左右,扭力较大,常用于机器人、航模等项目中。而 Futaba S3003 舵机,性能稳定,价格大概在几十元,是一款经典的舵机,应用广泛。还有一些舵机模块,如 DFRobot 的舵机控制扩展板,可同时控制多个舵机,价格在几十元,方便开发者进行多舵机的控制项目 。

四、简单对比分析与总结

这些工具与模块在电子开发领域都扮演着不可或缺的角色,是推动电子技术发展和创新的关键力量。它们都为开发者提供了硬件和软件的开发基础,使得创意能够转化为实际的产品或项目。无论是简单的电子制作,还是复杂的工业系统,都离不开它们的支持 。在通信方面,都致力于实现设备之间的高效数据传输,无论是近距离的蓝牙、ZigBee 通信,还是远距离的 Wi-Fi、5G 通信,都旨在打破设备之间的连接障碍,构建互联互通的电子世界 。

在性能方面,STM32 以高性能、丰富外设和强大的处理能力,在工业控制等复杂领域表现卓越;而 Arduino 则以简单易用、低成本,成为初学者和创意项目的首选 。瑞芯微和 Firefly 在多媒体处理方面优势明显,能带来优质的音视频体验;树莓派则凭借完整的电脑功能和丰富的接口,在多媒体中心、物联网网关等应用中大放异彩 。

在适用场景上,语音模块让设备具备语音交互能力,适用于智能音箱、智能家居控制等场景;图传模块专注于图像的远程传输,在安防监控、无人机图传等领域不可或缺;无线模块构建起无线通信的桥梁,广泛应用于各类需要无线连接的设备中;5G 远程控制模块则凭借高速率、低延迟的特性,在对实时性要求极高的工业控制、远程医疗等领域展现出巨大潜力 。

成本也是选择时的重要考量因素。Arduino、CH340 等工具和模块价格亲民,适合个人开发者和小型项目;而 STM32、树莓派等根据不同型号和配置,价格有所差异,能满足不同预算和性能需求的项目 。

五、开源平台项目介绍

开源的世界为电子开发提供了丰富的资源和广阔的交流空间,众多开发者在其中分享自己的智慧结晶。在 Arduino 相关的开源项目中,“Arduino 智能家居项目”备受瞩目。该项目利用 Arduino 连接各类传感器和执行器,实现了家居设备的智能化控制,如自动调节灯光亮度、根据室内温度控制空调开关等 ,为智能家居的开发提供了宝贵的参考。

对于 STM32,“STM32 工业自动化控制系统”是一个典型的开源项目。它展示了如何使用 STM32 实现对工业设备的精准控制和实时监测,在工业生产领域具有重要的应用价值 。

在树莓派的开源项目中,“树莓派多媒体中心”利用树莓派的强大功能,搭建起一个集视频播放、音乐播放、网络电视等功能于一体的多媒体娱乐平台,为用户带来了丰富的视听体验 。

关于 ESP32,“ESP32 物联网环境监测系统”通过 ESP32 连接温湿度传感器、空气质量传感器等,实现了对环境数据的实时采集和上传,为环境监测提供了便捷的解决方案 。

在语音模块方面,“基于科大讯飞语音模块的智能语音助手”利用科大讯飞的语音模块,实现了语音识别、语音合成等功能,可应用于智能音箱、智能客服等领域 。

图传模块的开源项目 “无线高清图传系统”,展示了如何通过无线图传模块实现高清视频的稳定传输,在安防监控、无人机航拍等领域有重要应用 。

在无线模块相关的开源项目中,“基于 ESP8266 的智能家居无线控制系统”利用 ESP8266 的 Wi-Fi 功能,实现了手机对智能家居设备的远程控制,方便用户随时随地管理家居设备 。

这些开源项目不仅为开发者提供了学习和借鉴的范例,还促进了电子开发技术的交流与创新,推动着电子行业不断向前发展 。

六、应用展望和相关开源项目

随着科技的飞速发展,这些工具和模块的未来充满无限可能。在人工智能、物联网、大数据等技术的推动下,它们将在更多领域实现深度融合与创新应用 。

在智能家居领域,借助大模型强大的语义理解和学习能力,结合语音模块,智能音箱有望实现更自然流畅的多轮对话,精准理解用户的复杂指令,如 “帮我打开卧室空调并设置为 26 度,同时拉上客厅窗帘”,并协调家中各类智能设备,提供更个性化、贴心的服务。而 Arduino、STM32、ESP32 等硬件开发工具,将作为智能家居设备的核心控制单元,连接各种传感器和执行器,实现设备的智能化控制 。

在智能教育领域,将大模型与树莓派、micro:bit 等结合,开发出智能学习机。学习机可以根据学生的学习情况和特点,提供个性化的学习方案和辅导服务。例如,通过分析学生的作业和考试数据,精准定位知识薄弱点,为学生推荐针对性的学习资料和练习题,并进行实时讲解和答疑。还能利用大模型的交互能力,为学生提供陪伴式学习体验,如模拟对话场景,帮助学生练习英语口语 。

在玩具领域,大模型与各类硬件结合,能打造出具有丰富情感交互和智能学习功能的玩具。比如,智能玩具机器人可以通过语音交互与孩子聊天、讲故事、玩游戏,还能根据孩子的兴趣和行为习惯,调整互动方式和内容,激发孩子的创造力和想象力 。

在开源项目方面,有许多致力于推动这些技术融合发展的优秀项目。“OpenAIoT”项目旨在构建一个基于大模型的开源物联网平台,通过整合各类硬件开发工具和传感器模块,实现物联网设备的智能化管理和控制。在这个平台上,开发者可以利用大模型进行数据分析和决策,优化设备的运行效率和性能 。

“BigModelToy”项目专注于开发基于大模型的智能玩具,通过开源代码和硬件设计,为开发者提供一个创新的平台,鼓励大家共同探索大模型在玩具领域的应用潜力,创造出更多有趣、富有教育意义的智能玩具 。