作者：陸向陽
上個月CES 2020期間Arduino陣營發佈一篇新聞：Arduino goes PRO at CES 2020，意思是Arduino走入專業運用，具體作為則是預告將發售一款新的Arduino系統板：Arduino Portenta H7。
Arduino Portenta H7系統板（圖片來源：Arduino）
筆者觀察，這片新的系統板等於補足Arduino產業化運用的最後一塊，或說是完整物聯網方案的最後一塊。行文至此讀者們可能疑惑一點：Arduino也能產業化運用？Arduino不是只用於初階探索學習或概念試製驗證嗎？
對此答案是肯定的，特別是Arduino已累積有3,000萬個活躍用戶，Arduino與樹莓派一樣也開始有產業化運用的專屬硬體發展，並為此積極升級擴充，以下筆者將對此趨向進行觀察。
1、 MKR系列，架構升級並鎖定節點應用
針對物聯網與產業化運用Arduino陣營先是推出MKR系列的系統板，目前共計有6片，包含Arduino MKR Vidor 4000（以下均略去Arduino MKR開頭）、NB 1500、GSM 1400、WAN 1310、FOX 1200、WIFI 1010。
6片MKR系列的板子有個共同特點，主控晶片均為Microchip的SAMD21（更早先歸屬於Atmel，然Microchip購併Atmel），與之前的Arduino Zero相同，核心均為arm Cortex-M0+。很明顯Arduino陣營將Arduino系統架構的升級路徑定調為：從8位元AVR架構轉向32位元arm Cortex-M架構。
6片板子的主要差異在於支援不同的無線通訊，NB 1500為NB-IoT、GSM 1400為GSM/3G、WAN 1310為LoRaWAN、FOX 1200為Sigfox（僅在歐洲銷售），WIFI 1010則為Wi-Fi與藍牙。至於Vidor 4000則與WIFI 1010相近但額外提供Intel的FPGA晶片，便於實現彈性化電路設計。
筆者觀察6片板子均是著眼於實現物聯網系統中的感測器節點，Vidor 4000可能適合用於較強力的感測器節點，或某些情況下可充當物聯網閘道器。MKR系列還有一些搭配的載台（carrier）與子電路板（shield），好方便節點系統連接各種感測器、致動器，進行各種概念驗證。
支持各種無線通訊的Arduino MKR系列板（圖片來源：Arduino）
2、 Nano系列，鎖定穿戴式與無人機
Arduino陣營也針對穿戴式電子、無人機等應用提出Nano系列的板子，Nano系列板子僅2片，並以BLE通訊為主，主控晶片為Nordic的nRF52840，核心為Cortex-M4。
3、Arduino PRO Gateway for LoRa
Arduino陣營也針對LoRa、LoRaWAN通訊提出閘道器硬體系統，閘道器可以在868MHz頻段上同時收發8個通道並連接數百個LoRa節點。
除了上述3個類別定位，最新的Portenta系列顯然是針對閘道器應用而來，分析如下。
Portenta系列，針對IOT閘道器而來
Portenta系列目前僅1款，即前述剛發表的Arduino Portenta H7，H7的主控晶片是STMicro的STM32H747，內有2個Cortex-M7核心與1個Cortex-M4核心，很明顯運算力大於前述的MKR系列，能執行Edge端的人工智慧運算（如TensorFlow Lite）。
H7訴求多種應用，如可程式化邏輯控制器（PLC）、機器人、電腦視覺、高階產業機器、實驗室設備、關鍵任務裝置等，但筆者認為H7適合用來物聯網的閘道器，特別是其H7有搭配使用的載台，連接上載台後更像一個完整的閘道器設備。
用來連接、擴充Arduino Portenta H7的載台電路板。（圖片來源：Arduino）
H7除運算力高外也使用不同的作業系統，其使用的是arm提出的mbed OS，另外為了適合產業化運用其可運作溫度範圍也較廣，為攝氏-40至85度。H7的特色分析如下：
1. 軟體支援
H7的出現使Arduino的產業化運用陣容更到位，但Arduino整體升級成32位元Cortex-M系列架構後，軟體也必須有配套支援，對此Arduino陣營推出Arduino Pro IDE，原有的Arduino IDE則被稱為古典版（classic）。另外對更專業的技術人員而言圖形化介面難以滿足其需求，因此也提出命令列（Commend Line Interface, CLI）方式的操作使用。
2. 通訊連接支援
前面提及的MKR系列已說明Arduino支援多種無線通訊，若搭配對應的子電路板也可具備有線通訊，如RS-485、CAN等，不過Arduino陣營也提出Arduino SIM卡，在節點上配置Arduino SIM卡可以在全球100多國漫遊使用。Arduino SIM可在前90天免費使用10MB資料傳輸量，之後每個月每個裝置傳輸5MB資料量收取1.5美元。
3. 雲端支援
不可免俗的，完整的物聯網方案必然要包含雲端集中儲存感測數據，因此Arduino陣營也提供Arduino IoT Cloud服務，筆者觀察此雲端服務高度支援呼應arm提出的物聯網管理平台技術Pelion。
4. 重量級業者支持
Arduino朝PRO（Professional，專業化、產業化運用）的路線發展看似完備，包含硬體提升、產品周全化、軟體配套提升、連接服務與雲端服務等，但是否受產業界買單？答案是肯定的，包含Amazon、arm、Bosch、Google、Intel、Microsoft以及Samsung均表態支持。
不僅支持且已有實際應用，例如Bosch用於智慧城市（停車），GateGoing用於智慧居家（門鎖），COBO Italia用於鏟雪車，Fluid Intelligence用於油源監控，FAMOSA（FArm MOnitoring Systems for Agriculture）用於智慧農業等。
Arduino產業化運用生態示意圖（製圖：陸向陽）
小結
整體而言，Arduino朝產業化發展的方式是以廣大互動聯繫的社群成員為基礎，並維持原有熟悉的程式語法及開發環境，而後升級與改變底層實現技術，進而擴展整體生態系，然而生態能否持續擴大仍有待觀察。
（責任編輯：王姵文）
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