【强行安利】创客首选主控板—— ZeroPi

`原文链接：http://zhuanlan.zhihu.com/makeblock/20235518
来源：知乎

2015 年 9 月 23 日晚，众筹网站 kickstarter 上线了一款开发板 —— ZeroPi 。Kickstarter 链接：
Kickstarter 众筹 - ZeroPi

这是一款基于Arduino Zero 的主控板，主打运动控制功能。这块板子出自 Makeblock旗下的一个技术团队，带有浓厚的工程师风格。无论是丝印标注、接口布置，还是排版布局，都是以极客视角考虑，兼容性高到令人发指。

ZeroPi 的主要特点有：

• 多路电机/舵机驱动
• 可更换的驱动单元
• 完美兼容 Arduino Zero 和树莓派
• 自带 3D打印机、CNC、激光雕刻等固件
• 支持 Arduino IDE、 Eclipse 和 keil 等编程和调试方式
• 兼容 Arduino 体系的所有传感器和驱动器
  

以下逐一对这几个特点进行讲解。

一、多路电机/舵机驱动
ZeroPi 最多可支持 21 个电机/舵机。可以是 11 路舵机 + 10 路直流电机，或是 11 路舵机 + 4 路步进电机 + 2 路直流电机。6V - 24V 的宽电压输入范围，在选用电机时有更大的空间。
ZeroPi 的驱动可以分为三类：

① 5V 小功率驱动。共有 11 路，可以接舵机、小型电磁铁或其他执行器。
② 模块化的中功率驱动。共有 4 个模块插槽，每个插槽可以插入一个驱动单元，每个驱动单元可以驱动两路直流电机或是一路步进电机。
③ 大功率 MOSFET。共有两个大功率接口，可以接入大功率直流电机、大功率电磁铁等器件。但这两个接口只能输出单向电流，不支持电机转向控制。



二、可更换的驱动单元
现在官方提供了两种驱动单元：双路直流电机驱动（TB6612）和单路四线步进电机驱动（DRV8825）。两种驱动单元的接口是一致的，可以预见的是，后续会推出其他驱动单元，如编码电机驱动、电磁阀驱动等。多样化的驱动单元将会是 ZeroPi 的核心竞争力之一，比起常规的驱动板而言，省去了复杂而不安全的接线，体积也缩小了很多。在原理图开源的基础上，可能也会有第三方开发的驱动单元出现，丰富 ZeroPi 的驱动平台。



三、完美兼容 Arduino Zero 和树莓派
ZeroPi 是基于 Arduino ZeroPi 的主控芯片 SAMD21J18 开发的，32 位 ARM Cortex M0+ 核心，48MHz 主频，性能比传统 Arduino 高出数十倍。几乎所有引脚都支持中断和 PWM 输出。唯独有一个缺陷，这是一个低功耗芯片，普通 I/O 引脚的电流最高只能达到 7mA，比起其他单片机动辄 50mA 的驱动能力要低得多。所以不建议用 I/O 引脚直接驱动电流较大的元器件。



ZeroPi 上还设计了与树莓派兼容的UART 和 I²C 接口，电路板外形的设计也考虑了和树莓派的接插。



四、自带 3D打印机、CNC、激光雕刻等固件
带有这么多的电机控制接口，自然是要考虑是否可以作为 3D打印机等创客界常见机器的控制板。ZeroPi 团队将 3D打印机固件 Marlin 和 Repetier 移植到了 ZeroPi 上，支持 i3 和 delta 两种最常用的 3D打印机控制。板子上还留有两个个温度传感器的接口，是专为 3D打印机设计的，可以同时监控打印头和热床的温度。同时，ZeroPi 还可以作为 CNC 和激光雕刻机的控制板。

使用过 3D打印机的朋友可能有过这样的经历：在打印大件物体时，开启打印机后去做其他事情，过了几个小时后回来，发现中途打印失败了，打印机上一团糟，既浪费材料又浪费时间。在结合树莓派后，ZeroPi 可以实现在 3D打印的同时远程控制和监视打印机，避免了这种尴尬情况。

开源固件地址：Makeblock-official/ZeroPi · GitHub


五、支持 ArduinoIDE、 Eclipse 和 keil 等编程和调试方式
ZeroPi 制作了一个小型的仿真器，基于 CMSIS-DAP SWD 协议，和Arduino Zero 官方的仿真器使用方法是一样的。


使用和 Arduino Zero 一样的芯片，自然也就支持 Arduino IDE 的编程和仿真，不过在 Arduino IDE 中还需要做几步操作才可以顺利使用。
①打开菜单中的 "Boards     Manager"。



②选择 Arduino SAMDBoards (32-bits ARM Cortex-M0+) by Arduino，安装。下载和安装过程可能会持续数十分钟（视网速而定），请耐心等待。



③安装完成之后，在菜单中就可以找到 Arduino Zero 的选项了，和其他型号的开发板并列在一起。



除 Arduino IDE 以外，ZeroPi 还支持 Eclipse 和 keil 的编程和仿真。

六、兼容 Arduino 体系的所有传感器和驱动器
和绝大多数 Arduino 兼容开发板一样，ZeroPi也支持杜邦线接头的所有传感器和驱动器。红黄黑三色的排针一定程度上降低了接错线的可能性。需要再次提醒的是，I/O 的驱动电流只有 7mA，不要用 I/O 直接驱动较大电流的元器件。



首尾呼应安利
总体而言，ZeroPi 算是一款诚意之作，源于 Arduino 开源社区，也服务于开源社区。原理图和代码都是开源的，大大降低了第三方开发的难度。兼容性、外观、安装孔位和器件布局等方面完全是为创客服务，有潜力成为创客制作的首选主控板。




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