【创客利器】

创客入门必备工具——软件类

回顾上两期创客利器版块，我们主要介绍了电子类和机械类的工具。本文主要讲解一些常见的创客必备入门软件类工具，从基于文本编程的Arduino IDE、Processing 3到电子绘图Fritzing，再到积木式图形化编程的Scratch 2.0、S4A、Ardublock、App Inventor 2，三维建模AUTODESK 123D Design、SolidWorks和3DS MAX，最后到常用单片机与机器人调试软件，笔者将带领大家一同学习每款软件操作技法。

Arduino IDE

Arduino IDE（集成开发环境）是针对Arduino硬件进行编程的工具。什么是Arduino？可以问度娘，这里不做过多介绍。Arduino不仅在硬件上使用USB上传程序，而且在软件中提供了丰富的库加以支持，这使得Arduino的门槛非常低，因此使用它进行创作的人也越来越多。Arduino IDE使用C/C++语法，并将程序抽象为setup和loop两个部分：程序一开始执行且仅执行一次setup函数，它通常负责初始化操作，随后程序不断地执行loop函数。

此外Arduino IDE还把输入输出封装为函数，屏蔽了底层寄存器的修改，如pinMode、digitalRead、digitalWrite、analogRead、digitalWrite等，同时还提供了Serial、SPI.h、Wire.h（即I2C）等通讯协议的库函数。我们只需要很简单的三行代码就能实现LED一闪一灭的效果：

Arduino IDE还提供了丰富的示例供初学者参考（文件菜单中的示例选项）。如果有兴趣你还可以尝试http://arduino.org/中最新的编程软件Arduino Studio。

Processing 

Processing是一种具有革命前瞻性的新兴计算机语言，它的概念是在电子艺术的环境下介绍程序语言，并将电子艺术的概念介绍给程序设计师。它使用Java语言进行开发，是Arduino IDE的前身。其官方网站中提供了大量的类库，涉及串行通信、网络、视频与可视化、声音、GUI、3D、动画等各个方面。下图是Processing 3.0中Topics/Drawing/Pattern的示例程序，除去注释只需要12行代码，就实现了跟随鼠标绘制正圆，并随着鼠标移动速度改变大小的效果：

随着JavaScript、Python以及Ruby的流行，Processing也逐渐支持这三种编程语言，即p5.js、Processing.py以及ruby-processing。这使得它已不仅仅是一门编程语言，而更像是一门面相艺术学习方式，使得我们可以通过编程学习、教学，甚至制作互动装置。下图页面的动态3D方格背景（http://p5js.org/，使用p5.js制作）可以随着鼠标移动而变化：

此外，由于Processing可以使用串行通信，因此它也可以和Arduino通过串口通信。因为Arduino自带的串口监视器比较简单，仅支持文本输入输出，因此我们可以将Processing与Arduino结合，使Arduino程序更加具有交互艺术性。

Fritzing

Fritzing将电子产品作为每一个人的创意素材。它同样是开源软件，让每个人记录其产品原型并与他人分享。Fritzing也常作为课堂上学习电子学的工具，甚至还可以制作PCB。下图是一个简单的使用案例：

AUTODESK 123D CIRCUITS

Autodesk的123D Circuits也是一个不错的工具，除了与大家分享自己的作品、定制PCB之外，其Electronics Lab还可以进行一些模拟仿真：

Scratch 2.0

目前Scratch是由麻省理工学院（MIT）媒体实验室所开发的一款面向青少年的图形化简易编程软件。使用者只需将色彩丰富的指令方块组合，便可创作出多媒体程序、互动游戏、动画故事等作品。最常用的版本有1.4（已经停止更新）和2.0。Scratch将一百多块积木分为十大类，通过积木的组合我们就能实现出各种效果。下图程序脚本询问了用户出生年份，然后展示计算结果。

Scratch适合各个年龄阶段的人群学习编程，国内已有许多小学和中学开始教授Scratch。它可以实现计算机科学中的许多概念，例如递归、字符串操作、查找、排序等。下面展示的案例出自于《动手玩转Scratch 2.0编程》：

Scratch不仅可以制作纯软件项目，也支持与硬件的互动。官方标准Scratch支持PicoBoard和LEGO WeDo，但是这远远不能满足广大爱好者的需求。由于Scratch是开源软件，因此越来越多的机器人厂家和创客空间修改出更具特色的版本。与Scratch同类型的软件还有Snap!（也称为BYOB），它的编程功能更加强大，如支持局部变量、获取HTTP数据、字符串解析、执行JavaScript脚本等。

Scratch还有一个适合于更小的孩子（5-7岁）学习编程的版本ScratchJr，有安卓和IOS两个版本。它能让孩子们创作交互式故事和游戏，通过积木的简单卡合就能实现角色的跑动、跳跃、跳舞和唱歌等效果。下图是ScratchJr的程序截图：

未完待续

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