Learning Objectives
- 說出微控制器（microcontroller）與單板電腦（single-board computer）的差別
- 認識 Arduino、micro:bit、Raspberry Pi Pico、ESP32、樹莓派各自的特色與適合的作品
- 從專題需求（網路、相機、電池、即時控制、語言）挑出合適的開發板，並說明取捨
先想清楚要做什麼，再挑板子
想做一個會自動澆水的盆栽、一台能連上網路的溫度計，或一個看得懂手勢的機器人，第一個問題都一樣：用哪一塊開發板？
開發板（development board）是把一顆晶片和它需要的電源、USB 接頭、腳位排針做在一起的電路板，插上電腦就能寫程式。 市面上的開發板很多，但大致可以分成兩類：
| 微控制器（microcontroller，MCU） | 單板電腦（single-board computer，SBC） | |
|---|---|---|
| 代表 | Arduino、micro:bit、Raspberry Pi Pico、ESP32 | 樹莓派（Raspberry Pi 5、Zero 2 W） |
| 作業系統 | 沒有，開機就直接跑你的那一支程式 | 有（Linux），可以同時跑很多程式 |
| 記憶體 | KB 等級（幾 KB 到幾百 KB） | GB 等級 |
| 開機 | 通電幾乎立刻開始執行 | 要等作業系統開機 |
| 擅長 | 讀感測器、控制馬達與燈、精準的時序、省電 | 影像處理、資料庫、網頁伺服器、跑完整的 Python 套件 |
| 耗電 | 低，很多可以靠電池運作很久 | 高，通常要接穩定的電源 |
簡單說：微控制器專心做一件事，而且做得又快又穩；單板電腦是一台小電腦，什麼都能做，但比較耗電，也不保證即時反應。 很多作品兩種都用：微控制器負責讀感測器、控制馬達，單板電腦負責顯示、儲存與上網。
五個常見的家族
以下是撰寫這一課時的狀況；型號會更新，實際規格以官方資料為準。
- Arduino UNO：最經典的入門板。UNO R3 用 8 位元、16 MHz 的 ATmega328P，腳位是 5V，有 6 個類比輸入，擴充板（shield）與教學資源非常多； 較新的 UNO R4 WiFi 換成 Arm Cortex-M4 主晶片，另外加一顆 ESP32-S3 負責 Wi-Fi 與藍牙。主要用 Arduino（C++）寫，第 14 課會讀懂它的程式。
- BBC micro:bit V2：為教學設計，板子上就有 5×5 LED、兩個按鈕、加速度計、磁力計、麥克風、喇叭，不用接線就能做作品，可以用積木或 MicroPython 寫（第 12 課）。
- Raspberry Pi Pico：Raspberry Pi 公司做的微控制器（不是樹莓派電腦）。Pico 用 RP2040，有 3 個 12 位元類比輸入，還有可程式 I/O（PIO）能自訂精準的訊號； Pico 2 W 換成 RP2350，並加上 Wi-Fi 與藍牙。官方支援 MicroPython（第 13 課）。
- ESP32：樂鑫（Espressif）的晶片，內建 Wi-Fi 與藍牙，雙核心、最高 240 MHz，是物聯網作品最常見的選擇；有些版本像 ESP32-CAM 還帶相機。本平台的「ESP32」軌道整套都用它。
- 樹莓派（Raspberry Pi 5、Zero 2 W）：單板電腦，跑 Linux，可以接螢幕、相機、鍵盤，用完整的 Python 寫程式。本平台的「樹莓派」軌道整套都用它。
3.3V 與 5V
除了 Arduino UNO 這類 5V 的板子，Pico、ESP32、樹莓派的腳位都是 3.3V。3.3V 的腳位不能直接接 5V 的訊號， 樹莓派的 GPIO 接到 5V 甚至會損壞。買感測器或模組時，先看它的工作電壓。
逐步看：在 Pico 上閃 LED
這是 MicroPython 程式，跑在模擬的 Raspberry Pi Pico 上。同一份程式拿到 ESP32 上，只要把第 4 行的腳位號碼改掉（例如改成 23）就能執行：
MicroPython 在不同的微控制器上用同一套 machine 模組。
逐步看：micro:bit 不用接線
micro:bit 的顯示器與按鈕都在板子上，所以程式一開始就能用 display 與 button_a，不必先設定腳位。
這個範例在模擬時間約 3 秒時按住按鈕 A（看上方的電路畫面），所以最後顯示打勾。
小測驗：認識開發板
下面哪一塊是單板電腦，會跑 Linux 作業系統？
你有一個 5V 輸出的舊感測器模組，想直接接到 ESP32 的 GPIO 輸入腳，最需要注意什麼？
想做一個戴在手上、用電池、搖一搖就顯示圖案的小作品，而且希望不要接線，哪一塊最合適？
小測驗：MicroPython 與換板子
下面的程式在模擬器裡執行，會印出什麼？
boards = {"Pico": 15, "ESP32": 23}
for name, pin in boards.items():
if pin > 20:
print(name, "用 GPIO", pin)
一個機器人要「精準控制馬達」又要「用攝影機辨識物體」，比較常見的架構是什麼？
重點整理
- 微控制器沒有作業系統，專心跑一支程式：省電、開機快、時序穩定，適合讀感測器與控制硬體。
- 單板電腦跑 Linux，是一台小電腦：能處理影像、資料庫、網頁，但耗電較高、要開機，也不保證即時反應。
- Arduino UNO（5V、資源最多）、micro:bit（不用接線）、Pico（PIO、MicroPython）、ESP32（Wi-Fi 與藍牙）、樹莓派（Linux 與相機）各有擅長的事。
- Pico、ESP32、樹莓派的腳位是 3.3V，不能直接接 5V 的訊號。
- 從需求出發：要不要網路？要不要相機或作業系統？用不用電池？時序要不要很準？想用什麼語言？
- MicroPython 在不同微控制器上用同一套
machine模組，換板子通常只要改腳位號碼。
下一課從最基本的電學開始：電壓、電流、電阻，以及把它們連在一起的歐姆定律。