Arduino Tian 是一款基于 Arduino 生态系统和 Qualcomm Atheros QCA4020 芯片的开发板，它最大的特点是内置了 Wi-Fi 和 BLE（蓝牙低功耗）功能，并且支持在 ARM Cortex-A7 处理器上运行 Yun Shield 风格的 OpenWrt Linux 系统,使得它成为一个功能强大的物联网网关设备。
核心特性概览
- 双核心架构：
- 微控制器单元：Atmel SAM D21 (ARM Cortex-M0+)，负责实时控制、I/O 操作和传感器数据采集。
- 应用处理器：Qualcomm Atheros QCA4020 (ARM Cortex-A7)，运行一个轻量级的 Linux 系统，负责网络连接、数据处理和云端通信。
- 无线连接：内置 Wi-Fi (802.11 b/g/n) 和蓝牙低功耗。
- 板载传感器：集成三轴加速度计和温度传感器。
- 电源管理：高效的电源管理系统,支持太阳能充电。
- 开发方式：兼容 Arduino IDE 和基于 Linux 的 Yun Shield 编程模式。
详细技术参数
微控制器单元 - Atmel SAM D21
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| 处理器 | Atmel SAM D21G18，ARM Cortex-M0+ 内核，48 MHz |
| Flash | 256 KB (32KB 可供用户 sketch 使用) |
| SRAM | 32 KB |
| 模拟输入 | 21 个输入通道 (12 位分辨率) |
| 数字 I/O | 22 个 (6 个可提供 PWM 输出) |
| 串口 | 4 个 (SERCOM) |
| SPI | 1 个 |
| I2C | 1 个 |
| 硬件 UART | 1 个 (用于与 Linux 处理器通信) |
应用处理器单元 - Qualcomm Atheros QCA4020
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| 处理器 | Qualcomm Atheros QCA4020，ARM Cortex-A7 内核 |
| 操作系统 | OpenWrt Linux (Yun Shield 模式) |
| 网络功能 | Wi-Fi (802.11 b/g/n)，蓝牙低功耗 |
| 存储 | 8 MB SPI Flash (用于存储 Linux 文件系统) |
| RAM | 64 MB DDR SDRAM |
| USB | 1 个 OTG 端口 (Micro-USB)，可连接键盘、鼠标或U盘 |
板载组件与传感器
| 组件 | 描述 |
|---|---|
| 加速度计 | KX123-1057 (三轴，±2g/±4g/±8g 量程可选) |
| 温度传感器 | STTS751 (I2C 接口，精度 ±0.5°C) |
| 实时时钟 | 提供精确的时间保持 |
| 调试接口 | JTAG 接口，用于高级调试 |
电源管理
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| 输入电压 | 5V - 12V DC (通过 VIN 引脚) 或 5V (通过 USB 端口) |
| 锂电池充电 | 支持 LiPo 锂聚合物电池充电，充电电流 500mA |
| 太阳能充电 | 专用的太阳能充电引脚，可用于为电池充电 |
| 电压调节 | 板载 3.3V 和 5V 稳压器 |
| 低功耗模式 | 支持多种低功耗睡眠模式，延长电池供电下的续航时间 |
物理与连接性
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| 尺寸 | 6 x 53.3 mm (与 Arduino UNO R3 兼容) |
| 引脚布局 | 与 Arduino UNO R3 兼容，包含 D0-D13, A0-A5, SDA, SCL, AREF, VIN, GND 等 |
| 通信接口 | |
| USB | 1 x Micro-USB (用于供电、编程和调试) |
| Wi-Fi | 11 b/g/n |
| 蓝牙 | 蓝牙低功耗 |
| 以太网 | 不支持 (这是一个关键区别于 Arduino Yun 的地方) |
| 状态指示灯 | |
| 电源 | PWR |
| 状态 | L (用户可控制) |
| Linux 状态 | LIN (Linux 系统运行时亮起) |
| Wi-Fi | WLAN |
| 蓝牙 | BT |
开发与编程模式
Arduino Tian 提供了两种主要的编程方式,充分利用其双核心架构。
标准 Arduino 模式
在这种模式下，你只使用板载的 SAM D21 (Cortex-M0+) 微控制器，代码通过 Arduino IDE 编译并上传到 Tian，运行方式与 Arduino UNO 或 Zero 完全相同，你可以使用所有标准的 Arduino 函数来控制引脚、读取传感器等。
- 优点：简单、直观,适合大多数物联网应用。
- 适用场景：数据采集、本地控制、通过 Wi-Fi 将数据发送到云平台。
Linux 模式 (Yun Shield 模式)
这是 Tian 最强大的功能，在这种模式下，两个处理器协同工作：
- SAM D21 (MCU)：负责实时任务，如读取传感器、控制电机、与硬件交互，它运行一个精简的 sketch。
- QCA4020 (Linux)：负责网络任务，如连接 Wi-Fi、运行网络服务器、与 MQTT 服务器通信、处理 HTTP 请求等。
两者之间通过一个专有的 Bridge 库进行通信，MCU 可以将数据发送给 Linux 处理器，然后由 Linux 处理器将其发送到互联网，反之，Linux 处理器也可以接收来自网络的数据，并将指令发送给 MCU 执行。
- 优点：功能强大，MCU 负责实时性，Linux 处理器负责复杂的应用和网络协议。
- 适用场景：需要运行轻量级 Web 服务器、处理复杂网络协议、作为本地网关连接其他设备（通过蓝牙或 Wi-Fi）的应用。
与 Arduino Yun 的区别
| 特性 | Arduino Tian | Arduino Yun |
|---|---|---|
| MCU | Atmel SAM D21 (Cortex-M0+) | Atmel ATmega32U4 (AVR) |
| AP | Qualcomm Atheros QCA4020 (Cortex-A7) | Atheros AR9331 (MIPS) |
| Wi-Fi/BLE | Wi-Fi + 蓝牙低功耗 | 仅 Wi-Fi |
| 以太网 | 无 | 有 (RJ45 接口) |
| 板载传感器 | 三轴加速度计 + 温度传感器 | 无 |
| 电池/太阳能 | 支持 LiPo 电池和太阳能充电 | 不支持 |
| 性能 | 更高的 MCU 和 AP 性能，支持 BLE | AP 性能较低，无 BLE |
Arduino Tian 是一款专为高级物联网应用设计的开发板，它通过其独特的双核心架构和板载的无线通信能力，使得开发者可以轻松构建既需要实时硬件控制又需要强大网络连接的复杂项目，其电池和太阳能支持特性，也使其非常适合用于野外环境或需要低功耗、长续航的远程监测设备。
