創(chuàng)客入門必備工具——軟件類（下）

Scratch for Arduino（S4A）

S4A打通了Scratch和Arduino之間的通道，我們可以使用S4A編寫Arduino程序。S4A基于Scratch 1.4開發(fā)，是最早的將Scratch應(yīng)用于Arduino的軟件之一，目前已經(jīng)處于停止更新的狀態(tài)。下圖是一個很簡單的L燈閃爍程序：

運行S4A，首先需要在Arduino控制器中下載一個S4A提供的固件，通過這個固件S4A便可以和Arduino進行通信。同類型的軟件還有S2A（Scratch to Arduino，需要Python支持，功能強大，但是幾乎已經(jīng)停止更新）、ScratchX（可以實現(xiàn)硬件和網(wǎng)絡(luò)擴展，也可以使用網(wǎng)站中他人分享的擴展，如Arduino、EV3、Leapmotion、littleBits、Scratch3D等）、Snap4Arduino（將強大的Snap!與Arduino結(jié)合，由原S4A團隊開發(fā)，比較小眾）等。

ArduBlock

ArduBlock由上海新車間的李大維創(chuàng)作，國內(nèi)外使用的人群很廣泛。它非常適用于教育目的，筆者也曾在培訓中使用該軟件進行教學。下圖是程序截圖：

圖中的程序?qū)⑺粋鞲衅鞯男畔⒉粩鄨蟾娼oArduino的串口監(jiān)視器。那么它與之前的S4A有什么不同呢？在邏輯上它們類似，都是通過積木進行Arduino的編程，但是ArduBlock本質(zhì)上是Arduino IDE的“翻譯器”，它會將積木程序轉(zhuǎn)換為代碼，再通過Arduino IDE上傳至Arduino控制器，并不需要和Arduino一直保持連接的狀態(tài)。同時ArduBlock的修改也非常簡單，源代碼中有大量的外部配置文件。如圖中的“奧松機器人”模塊便是筆者添加上去的，你也可以添加自己想實現(xiàn)的模塊。

App Inventor 2

App Inventor 2（簡稱AI2，由MIT開發(fā)）實現(xiàn)了安卓軟件的快速開發(fā)。AI2是基于事件驅(qū)動的瀏覽器程序（國內(nèi)最新的地址是廣州電教館服務(wù)器），我們只需要將要用的控件拖拽至界面，調(diào)整好布局和基本的屬性后進行編程即可。下圖是一個簡單的Screen：

筆者設(shè)計了一個簡單的短信發(fā)送界面，然后進入編程界面：

代碼淺顯易懂，我們通過AI Companion（AI伴侶）即可在線完成動態(tài)調(diào)試。所謂動態(tài)是指，當手機和電腦處于同一個局域網(wǎng)時（如連接到同一個WIFI上），網(wǎng)頁上的任何改動可以實時地反映在手機上，非常便于調(diào)試，最終還可以打包成apk。我們來看看手機端的軟件：

我先“選擇聯(lián)系人”再選擇13***105（聯(lián)系人名稱為欠費測試，筆者手機的第二張卡），使用18***442（筆者手機的第一張卡）發(fā)送“測試 測試”。稍等片刻就可以收到第一張卡發(fā)給第二張卡的信息。其實這就是一個最簡單的短信發(fā)送界面。整個軟件從開始編寫、調(diào)試到打包安裝，筆者只用了半個小時就實現(xiàn)了，由此可見AI2開發(fā)的速度之快。

AI2可以使用安卓手機的許多傳感器，如相機（拍照應(yīng)用）、加速度傳感器（類似于微信搖一搖的功能）、GPS（獲取精度、緯度、高度信息）、方向傳感器（計步器）、藍牙（實現(xiàn)與Arduino通信），甚至還能實現(xiàn)了樂高NXT的接口，這意味著AI2程序可以和NXT主控器通信。AI2還實現(xiàn)了很多“軟”的功能，如掃描條形碼、語音識別、網(wǎng)絡(luò)/本地數(shù)據(jù)庫等。AI2在國內(nèi)外還有很多賽事，有興趣的讀者可以自行留意。

123D Design

123D Design由Autodesk發(fā)布（它還推出過著名的AutoCAD），是一款免費的三維 CAD 軟件，使用它可以快速將構(gòu)思成型。其社區(qū)非?；钴S，下面的截圖的模型便是從社區(qū)下載來的：

123D還有一系列有趣的軟件，如123D Catch可以從多張平面圖片中生成三維模型(然后使用3D打印機就能得到模型）；123D Make將三維模型轉(zhuǎn)換為二維切割圖形；123D Sculpt+結(jié)合紋理、繪畫甚至個人照片生成模型，并可運行在IOS和安卓設(shè)備上；Tinkerplay提供了許多3D模型；Tinkercad自稱最簡單的3D建模軟件，運行在網(wǎng)頁上，并有淺顯易懂的操作教程。與123D Design類似的軟件還有SketchUp。

SolidWorks

SolidWorks是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，并且功能非常強大，組件繁多，但是并非免費軟件。下圖是使用SolidWorks構(gòu)建的AS-2WD輪式機器人裝配體模型：

3ds MAX

3ds MAX主要應(yīng)用于建筑、影視、游戲、動畫方面，可以創(chuàng)建專業(yè)品質(zhì)三維動畫、渲染和模型。下圖是使用3ds MAX設(shè)計小型人性機器人外觀時的工作界面，更多復(fù)雜功能需要讀者自行研究：

Kodu

Kodu可以制作3D游戲，操作簡單，很有吸引力，小學生也能很快上手。它有點類似于《我的世界》（Minecraft），都是由操作者構(gòu)建整個世界，不同的是Kodu已經(jīng)內(nèi)置了許多地形，而且可以進行簡易地編程，實現(xiàn)角色的邏輯。下圖是Kodu官方網(wǎng)站中由用戶上傳的Kodu世界，由上傳時間可以看出這是一個非?；钴S的社區(qū)：

Stencyl

Stencyl是一個非常專業(yè)的2D游戲引擎，因為它內(nèi)置了重力效果，定義了各種表面的摩擦力，組間碰撞測試等。它的編程和Scratch類似，也是通過積木塊的堆疊實現(xiàn)功能。但是其積木塊數(shù)量眾多，而且和Scratch的角色不同的是，Stencyl制作的是實例化到場景中的角色模板。雖然是積木式圖形化編程，但其編程思想已經(jīng)和面向?qū)ο?、模板非常接近，對于初學者來說這個軟件并不太容易上手。

付費版Stencyl有一個優(yōu)勢，它幾乎支持任何平臺：IOS、安卓、Flash、Windows、Mac、Linux。下圖分別是Stencyl的場景編輯器和編程界面：

機器人調(diào)試助手

這是一款非常實用的機器人開發(fā)調(diào)試軟件，從常用的單片機串口調(diào)試助手演變而來，主要適用于各種輪式和履帶式移動機器人，軟件集成遠程目標管理、數(shù)據(jù)通信監(jiān)視、視頻窗口、運動導航和自定義功能設(shè)置區(qū)，通過這款軟件讀者可以很輕松實現(xiàn)機器人移動機器人的無線操控，目前網(wǎng)上可以下載到最常用的版本是2.2（還在不定期更新）。

結(jié)語

縱觀編程語言，從機器碼、匯編、C語言、面相對象的編程語言，其門檻越來越低，抽象程度越來越高。以前從事編程工作需要堅實的計算機基礎(chǔ)，如今小學生就可以操作門檻很低、抽象程度更高的Scratch進行編程。說明科技社會在不斷進步，簡單易用已成為軟件工具開發(fā)的核心。另一方面，豐富的類庫、開源的軟件，也能讓更多的用戶參與其中。有沒有哪款軟件符合你的胃口呢？由于文章篇幅所限，各種軟件下載地址，筆者已在奧松機器人創(chuàng)客社區(qū)論壇中發(fā)帖，大家可以去查找，或者掃描下面的二維碼查看！

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