Arduino\NXT 有害論
2014/7/14
如果您是非電資相關科系的學生
想要跳過很多基礎電子的理論，快速建構少量的嵌入式系統，Arduino\NXT可能是您的好選擇。如果您就是電資相關科系的學生
使用Arduino\NXT將使您吸毒上癮，走上一條拋棄專業，技能墮落，最後被就業市場淘汰的不歸路。如果您就是電資相關科系的老師
發現有學生開始用Arduino\NXT，那您該好好檢討自己科系上的 單晶片\微電腦\嵌入式系統 課程。如果您就是電資相關科系的老師
正在教學生用Arduino\NXT，那您一定會下地獄，因為您不但誤人子弟，還令他們揮霍父母血汗錢。
少打一些電動，多動手插\焊電路，你可以不用Arduino\NXT。
Arduino有什麼不好?
Arduino的核心其實就是AVR單晶片。我們在計算機概論都上過電腦有五大單元，想要組成電腦，這五大單元缺一不可。耳熟能詳的 Pentium或 i5 等等都是無法獨立運作的CPU，而單晶片就是CPU沒有那麼強，卻將CPU與主記憶體等五大單元全都包在一塊晶片裡，使一塊晶片＝一部小電腦，並且讓這部小電腦比指頭還小、比一罐礦泉水便宜，這就是單晶片。
單晶片無所不在，許多家電控制的地方都會用到，只要家電行銷強調「微電腦」「智慧」「Fuzzy」等等字眼的就有，我以前曾修理過投影機布幕升降控制的開關盒，裡面就有一個 8 pin的單晶片在控制，接收外部的按鈕訊號，來決定投影布幕的馬達是要上升、下降或停止。
傳統在技職學校中，常教的單晶片以 8051 或其衍生的增強型為主，科技業界除了這種以外，還很多用PIC（屬於Microchip公司）或 ARM，功能上與Arduino定位相近的就是 8051 與 PIC 了。在學校常用的 8051 又以ATMEL公司的AT89S5X(X=1或2) 為主，因為功能很少，想要用 ADC（一種用來擷取大自然訊號的電子電路） 還得外接、想要用PWM（一種用來調燈光亮度或控制馬達變速的訊號）還得用軟體自己寫、想要和PC或Mac通訊還得自己兜USB to TTL。以上講得這些外加周邊在Arduino是標準配備，所以造成很多人有種「Arduino(AVR) 比 8051還要好」的錯覺；不瞞您說，我自己當初在學 8051 都有過這種錯覺。
為什麼會有這種錯覺呢？原因是錯的師父領進門－太多學校老師（大部分是高工）用習慣了AT89S5X就不想換，殊不知還有很多增強型的 8051 把 ADC\DAC\PWM\溫度sensor\OPA等等有的沒有的周邊全都內建在chip中，比起過去高職教材，只是做一個簡單的溫度計就要外接一大堆有的沒有的IC來折騰人好多了。尤其在業界，不論是PIC\ARM\8051等等各種核心，將這些常用周邊整合進一顆MCU都已經是基本門檻。也就因為過去的教材\教師這麼不長進，讓電資科系的學生投入Arduino的擁抱，而忽視增強型8051的存在。
Arduino(AVR) 至少也是另一種單晶片，那傳統的 8051 或 PIC 憑什麼就比這個好？
- Arduino不好的原因就在於它太好了，什麼周邊什麼零件要插在哪隻腳都幫你想好了，更過分的是連 function 都幫你寫好，Arduino marker們只要無腦套用即可，根本不需要知道其中的原理，出了錯也不知道怎麼除錯，對電資相關學生來講就像吸毒一樣，讓快速建構的成就感，侵蝕扎實下工夫的心。
- Arduino不好的原因就在於它太貴了，只是把電子零件包裝得很可愛，價格就翻了好幾倍，其實擺在角落又黑又醜的增強型 8051 或 PIC 不但極為廉價，功能可能還更強大。Arduino marker們啊～ 時機歹歹～ 父母的血汗錢不是這樣用的啦！
NXT有什麼不好?
除了以上Arduino有的缺點NXT都有（而且更嚴重）以外，NXT讓學生打打電動、組裝積木就以為自己可以獨立建構嵌入式系統了，可是每次做好的東西單價都貴得要死，想做新的不得不拆掉舊的，不但傷感情，成就感也無法累積，經驗難以傳承，更沒有辦法體會實際產品開發的縮影。如果跟他說學單晶片就可以很便宜的做出來，不用每次拆掉，也沒幾人可以走出NXT所圍下的舒適圈，於是就陷入了萬－丈－深－淵－之中～
親眼見證Arduino殘害學子實錄
案例１：某市立高工資訊科學生
有一次去訪視，是要幫忙看一位資訊科高職生的專題作品，請我們給他一些意見。那是一個自走型的輪型機器人（那是別人這樣說，抱歉，我不認為這是機器人，那只是裝了輪子的微電腦系統而已，頂多稱為智慧車），底下有光感應模組用來追線，上面有 IP Cam 透過無線 AP 把影像傳出去，第一眼看到我覺得超厲害的！因為：
- 我念高職的時候做不出來，科裡同學也沒半個做得出來
- TCP\IP 到現在我都無法在單晶片中搞定他
案例２：內湖某科大資訊系學生
在 2013 年宜蘭的某研討會上，他們發表「壓力發電暨人數監控系統」，在發表的文章中提到自己就是用 Arduino 控制板，對多個壓電元件做電壓監測。那我就問他們 ADC 在哪裡？結果報告的人完全聽不懂 ADC 是啥？在台上發楞半天，追問之下才知這位同學是做資料庫的部分，我就問：「寫 firmware 的是誰？有在場嗎？」然後旁邊那位寫 firmware 的同學才出來解釋「我們沒有用ADC」，我又問：
「那有比較器或其他類比元件嗎？」
「沒有」（但是他們的參考文獻卻有一項是「運算放大器」）
「沒有ADC也沒有比較器，請問你們到底用什麼監控電壓的？」
「我們就用 Arduino 控制板」
這位同學啊～我相信您回去把ADC的電子電路讀懂之後，再看一遍 ATmega2560 的 datasheet，一定會對自己當天在眾人面前的表現，感到勇氣可嘉！
以上是我交涉比較深入的 2 個例子，其他還有很多印象沒那麼清楚的。
參考資料:
8051、AVR和ARM的關系及實際情況（原作者連結失效已久，請直接搜尋文章標題，對岸很多備份）
http://blog.csdn.net/doyoungnet/article/details/5623536
Arduino 使用經驗（一）
http://chamberplus.blogspot.tw/2014/01/arduino.html
ATmega2560 的 datasheet
http://www.atmel.com/images/doc2549.pdf
2015/2/19補充
上週有網友來信，指出我的寫的以下這段會造成誤解，令人以為Arduino也是一種單晶片:
「Arduino(AVR) 至少也是另一種單晶片」
的確有錯，因為Arduino並不是一種單晶片，AVR才是。這是我寫文章時草率疏忽的地方，特此更正，以下會說明。
Arduino是一種架構、一種生態系、或是說一種framework也可以。這個體系是以Atmel的AVR單晶片為核心發展出來的，有自己特定的PCB腳位排列原則、有自己的IDE、有自己的Library大幅簡化開發門檻。與8051、PIC這類8bit單晶片相比，AVR單晶片並沒有什麼特別突出的不同，而是Arduino這個體系先提供了標準開發板，使得腳位固定下來，讓HAL共用性提高。上述這些限制(某種角度來看反而是"輔助")，讓Arduino開發者更容易在網路上與他人交流，因此而蓬勃發展。
2015/8/28補充
藉著2015 hackNTU免費提供開發板的機會，我深刻的體驗一次Arduino framework，讓我可以將Arduino的好與壞闡述得更清楚。
優點：
- Arduino IDE有範例庫、開發版資料庫可以直接載入、編譯下載一鍵完成，還可以線上升級開發版資料庫，很方便。
- 寫寫簡單的功能很好用，像是UART，我就只要Serial1.begin(9600)就可以完成所有初始化了；讀寫SD卡也是輕鬆寫意，不用像在8051上搞得很煩。
缺點：
- Arduino IDE無法直接跳到function實作處、無法直接打開head file、不能設中斷點跑模擬等等...，傳統IDE該有的這些功能都沒有，不利於開發者進階。
- 都已經把ISP功能做在板上了，為什麼不直接把ICE/JTAG做上去呢？
- 沒有從SFR level去了解架構，寫到複雜時反而疊床架屋。這種限制會造成什麼後果？會讓Arduino開發者即使做出一大推東西，卻在規格上很難精進，此時若想做出兼具速度、精度、多工能力的系統，將會陷入泥沼之中，能力被侷限在初學者範圍。一旦要精進，這些已經學會的Arduino API就得砍掉重練，從SFR和底層架構開始學起，方便反而變成心理包袱。
