树莓派与 Arduino：选择哪一个？
是否还在为选择树莓派还是 Arduino 而感到困惑？想了解它们各自的应用场景吗？
树莓派和 Arduino 都是科技领域的创新者，但了解它们之间的差异至关重要，这样才能知道在何时以及如何使用它们。
在本文中，我们将深入探讨树莓派和 Arduino 的定义，并根据不同的应用场景讨论它们的使用差异。
让我们开始吧！
关于树莓派，你应该知道的一切
树莓派是一款由 树莓派基金会（英国一家非营利组织）开发的，价格亲民且尺寸如信用卡般的计算机。
其初衷是为大众提供计算机教育，特别是那些无力购买完整计算机的人。
它几乎可以完成普通计算机的全部工作，例如浏览网页、播放 4K 视频、处理电子表格、玩游戏等等。
此外，树莓派还帮助各个年龄段的人学习诸如 Scratch 和 Python 等编程语言。
现在我们已经了解了树莓派是什么，接下来让我们深入探讨它的技术细节。
树莓派于 2012 年首次推出。自那时起，它经历了多次迭代。初代树莓派配备了单核 700MHz CPU 和仅 256MB 的 RAM。
而最新的 Raspberry Pi 4 Model B，配备了主频超过 1.5GHz 的四核 CPU 和 4GB 的 RAM。
树莓派的价格一直保持在 80 美元以下（通常在 35 美元左右）。
实际上，Pi Zero 的售价仅为 5 美元——正如我们所说，它小巧、实惠且高效。
更重要的是，树莓派已被广泛应用于各行各业，从音乐到气象站等领域。
树莓派的应用场景
#1. 调频广播电台
您有想与团体或社区分享的信息吗？树莓派可以帮助您在 FM 收音机上广播您的信息。
请注意：在没有许可证的情况下，通过 FM 收音机广播信息是非法的。幸运的是，树莓派的广播范围有限，所以您应该可以避免惹上麻烦。
您只需要一个便携式电源解决方案和一些焊接技巧。
然后，您可以将音频（您想播放的内容）预加载到 microSD 卡中，一切就绪！
#2. DIY 复古游戏机
树莓派的另一个流行用途是作为复古游戏机。它结构紧凑且功能强大，可以多种方式用于游戏。
第一种方法是安装独立的模拟器，加载 ROM 并开始游戏。
第二种方法是通过专为树莓派开发的复古游戏平台来玩游戏，例如 RetroPie、RecalBox 和 PiPlay。
您甚至可以模拟许多流行的平台，例如 MS-DOS PC 游戏和 Commodore 64。此外，树莓派还可以帮助您重温许多流行的 16 位游戏机。
#3. 网络服务器
树莓派的另一个绝佳用途是作为网络服务器。也就是说，这些服务器功能强大，足以托管一个网站。例如，托管您的个人博客。
要开始使用，您需要安装 Apache 软件或完整的 LAMP 堆栈，其中包含 PHP 和 MySQL 以及 Apache。
完成设置后，您可以将 HTML 文件上传到目录 (www)，然后您的服务器即可上线。
请注意：要使您的网站正常运行，您需要从互联网服务提供商处获得静态 IP 地址。
现在让我们来看看 Arduino 是什么以及它与树莓派有何不同。
关于 Arduino，你需要知道的一切
Arduino 是一个开源平台，配有易于使用的硬件（通常称为微控制器）和 Arduino 软件或 IDE（集成开发环境）。
Arduino 集成开发软件由 Ivrea Interaction Design Institute 开发。它与树莓派有着相似的目标——教育没有技术和编程背景的学生。
Arduino 板可以读取输入，例如传感器上的 LED 灯、按钮上的手指，并将它们转化为输出，例如激活电机或打开 LED 灯。
Arduino 一直是许多简单和复杂的科学项目背后的驱动力。由于其用户友好的体验，它易于新手上手，同时对于高级用户来说也足够灵活。
您可以通过在 Arduino 集成开发环境 (IDE) 中输入一系列指令，或者使用简化的 C++ 编写程序来告诉 Arduino 该做什么。
请注意：IDE 是您在将程序代码上传到开发板之前输入程序代码的地方。
Arduino 的应用场景
#1. 乐器
合成器、鼓和特雷门琴等多种乐器都是使用 Arduino 创建的。
要开始使用，您需要一个 Flit 板和一个 Arduino UNO。
Flit 板是一块 PCB，可以从表面上方 15 厘米处检测到您的手势。这允许您在空中挥动双手，您的手势将自动转换为音乐。
这绝对是一个很酷的 Arduino 项目！
#2. 指纹门锁
是否厌倦了钥匙丢失，又因指纹锁价格高昂而不愿安装？
太棒了！如果我们告诉您，您可以以最低 70 美元的价格安装一个带有 Arduino 的指纹锁，您会感觉如何？
要开始该项目，除了 Arduino UNO 开发板，您还需要：
- 指纹传感器
- 红外反射传感器
- 伺服电机
- LCD RGB 背光
- 电源模块
它是如何工作的？
首先，将您的指纹注册到系统中。完成后，将您的手指放在指纹传感器上。
如果您的手指被识别，伺服电机将转动锁并自动为您开门。
一旦门再次关闭，红外反射传感器会检测到运动并锁定门。听起来很酷，对吧？
#3. 机器人汽车
不仅仅是任何机器人汽车，而是一款可以避开障碍物的机器人汽车！
这种智能设备可以自动感应前方的障碍物并相应地改变方向。这可能是任何移动机器人的主要要求。
商业和军事组织都在使用这项技术来执行危险的无人工作。
你需要什么？
您只需要一辆玩具车、一个超声波传感器（足以感应障碍物）、一个 9V/12V 1A 电池和一些单股线。
互联网上有许多视频可以指导您使用这些组件构建由 Arduino 驱动的机器人汽车。
使用树莓派而非 Arduino 的优势
- 广泛的外围设备支持：它带有 26 个 GPIO 引脚，允许您一次连接多个显示器、模块和传感器
- 支持多种语言：它支持所有类型的编程语言，例如 C、C++、Java、Python、Ruby 等
- 经济实惠且功能强大：树莓派的性价比无与伦比；它配备了 1.6 GHz 处理器，这在其他任何单板计算机中都很难找到
- 袖珍桌面：通过将您的树莓派配置为显示屏，轻松将其转换为袖珍 Linux 发行版；然后，您可以将其用于编码、照片编辑、浏览和其他计算任务
使用 Arduino 而非树莓派的优势
- 经济实惠的跨平台微控制器：Arduino 板是市场上最实惠的微控制器，能够在 Windows、Mac 和 Linux 操作系统上运行
- 易于使用：基于 Processing 编程环境，对于初学者和高级用户都非常灵活
- 开源软件：它作为开源工具发布，可以通过 C++ 库随时扩展
- 可扩展硬件：基于知识共享许可，允许电路设计人员构建他们自己的模块版本
树莓派 vs Arduino：何时使用哪个？
当您想要创建创新的家庭应用和机器人时，您可能会想知道：何时使用树莓派，何时使用 Arduino？
首先，让我们了解一下树莓派和 Arduino 之间的根本区别。
树莓派板包含一个微处理器。它的 CPU 基于 ARM 架构，可以运行完整的操作系统（如 Raspbian、Ubuntu）。
本质上，您可以像使用计算机一样使用树莓派（但性能会受到一定限制）。
而 Arduino 板则包含一个微控制器。根据 Arduino 的型号，您可能拥有不同的微控制器。
核心区别在于微控制器与微处理器不同。您无法在 Arduino 微控制器上安装操作系统。您只是在运行一个循环程序。仅此而已！
何时使用树莓派
有些项目只能用树莓派才能完成。
#1. 当您需要复杂的应用程序时
在微处理器（树莓派）和微控制器（Arduino）上编程之间存在巨大差异。
Arduino 因其重复性框架而受欢迎。它仅限于具有一个控制循环的单个线程。
显然，单个线程不足以创建运动感应算法、袖珍桌面，甚至是来自摄像头的流媒体图像。
Arduino 专为低级控制而设计，足以直接与硬件对话。
如果您想创建更复杂的东西，您需要一个强大的微处理器，例如树莓派。
#2. 当您想使用多个 Cpp 进行编程时
Arduino 语言是 C/Cpp 的一个子集，不允许您在编码时使用 C++ 的所有功能，例如 C++14 或 C++17。
但是，您可以将 Cpp 的所有功能与树莓派一起使用。
std 库、异常、“new”和“delete”关键字——只要您能想到，就可以使用。
此外，您将能够自己编译您的 Cpp 文件，而无需任何外部专业知识。
#3. 真正的多线程
如果您正在创建需要多线程的应用程序，那么树莓派是您的首选！
但是，使用 Arduino，您可以调整程序以实现接近多线程的功能。但这并非完美！
这就是为什么要实现“真正的”多线程，您需要使用树莓派，并使用您想要的编程语言创建任意数量的线程。
何时使用 Arduino
由于 Arduino 开发板使用微控制器，因此不能用作操作系统。但是，有些事情只能通过 Arduino 开发板来完成。
#1. 实时处理
使用 Arduino 更容易实现实时约束。原因是树莓派拥有更强大的 CPU、多核和更多 RAM，适用于更大、更复杂的程序。
具体来说，当您使用树莓派开发板时，您对资源的控制较少，因为操作系统会为您管理资源。
而且，如果您同时运行多个程序，那么通过树莓派实现实时处理的可能性就会降低。
但是，在某些情况下，您可以使用树莓派来实现实时约束，例如 RT-Preempt 补丁。但这肯定更复杂，而且并不理想。
另一方面，Arduino 的 CPU 资源要低得多，RAM 最少仅有几 KB。
您可能会认为处理能力较低的设备比树莓派更好。但事实并非如此。
Arduino 运行在强大的编程语言 (C/C++) 上。由于只有一个程序在单个线程中循环运行，因此估计完成任务所需的时间变得更加容易。
#2. 当进行简单的项目时
到目前为止，您可能已经了解了两件事：
- 树莓派适用于复杂项目
- Arduino 最适合涉及重复指令的简单程序
因此，如果您的应用程序只是关于从传感器（温度、红外线、指纹）读取输入、实时处理它们并生成基本输出，那么 Arduino 可以轻松胜任。
此外，与树莓派不同，Arduino 具有预先集成的硬件功能，并且所需的开发时间相对较少。
#3. 当您需要强大的硬件引脚时
尽管两个开发板具有相似的硬件功能，但一些主要差异使得 Arduino 在某些情况下优于树莓派，如下所述。
- 模数转换器 (ADC)：Arduino UNO 的 ADC 允许您读取 0 到 5V 之间的值，从而更容易从传感器读取百分比值
- 集成 PWM：一些 Arduino 引脚允许您创建和使用 PWM 在设备上发送模拟信号，并完全控制它
现在，您已经了解了哪个开发板最适合什么。接下来，让我们找出一些可以购买树莓派和 Arduino 的市场。
从哪里购买树莓派？
要购买树莓派，您可以前往这些值得信赖的平台。
#1. 亚马逊
亚马逊是一家大型互联网企业，几乎可以销售您想要的一切。我们这里说的一切，当然也包括树莓派开发板。
在亚马逊上，您可以购买到 2019 年推出的最新版本树莓派，即 Raspberry Pi 4 Model B。
亚马逊上有很多优秀的评级和评论。此外，您还可以实时比较不同供应商的产品价格，从而获得最优惠的价格。
#2. 奥多
奥多 提供软件、开发支持和制造服务的独特组合，使客户能够将创新想法转化为商业现实。
它为其 Raspberry Pi 4 Model B 提供了一个 8 件式入门套件。
您不仅可以获得功能强大的 Raspberry 套件，还可以免费访问其在线设置指南和一系列很酷的项目。
从哪里购买 Arduino？
#1. Arduino.cc
Arduino.cc 是您购买所有 Arduino 产品和配件的一站式商店。它提供了各种 Arduino 产品，其中最受欢迎的是 Arduino 认证套件。
该套件附带 Arduino 入门套件和在线认证考试。
认证考试通常基于通过 Arduino 入门套件执行的实际任务。对于那些希望从基础知识学习 Arduino 的新手来说，这是一个绝佳的选择。
考试有英语、西班牙语、德语、意大利语和中文版本。
#2. 亚马逊
同样，亚马逊 也是购买 Arduino 开发板及其配件的理想市场。
从购买单个 Arduino UNO 开发板到完整的 Arduino 套件，您都可以在这里获得。
其中，Arduino Uno REV 3 是亚马逊最畅销的 Arduino 系列。这是一款独立的 Arduino 开发板，具有令人印象深刻的客户评价和评论。
哪个更好：树莓派还是 Arduino？
从上面的讨论中可以看出，树莓派和 Arduino 都各有优缺点。
在两者之间进行选择在很大程度上取决于您要处理的应用程序类型。
Arduino 适用于执行涉及单线程输入和基本输出的重复性任务，例如开门、开/关灯、通过传感器读取温度等。
另一方面，树莓派则推荐用于需要多个程序和不同输出的复杂应用程序，例如，驾驶机器人、创建袖珍电脑、建立网站、在互联网上发布内容等。