数字化转型在全球所有公司中都留下了印记，从《财富》500 强巨头到你家门口那家新兴的小型初创企业。结果是，在过去几年里，软件与硬件之间的界限可以说比以往任何时候都更加模糊。
像 Google 和 Amazon 这样的科技巨头，传统上被归类为“软件公司”，如今也开始打造自己的软硬件产品，例如 Google Nest 和 Amazon Alexa。Apple 则体现了这种融合式方法，堪称在硬件与软件之间找到完美平衡的教科书级案例。
但无论产品是以硬件为主、软件为主，还是二者兼有，它仍然必须通过同样的试金石：多轮原型迭代。只有那些在发布前经历这种严格检验与验证——即被做成逼真、可交互原型——的产品，才能获得终端用户的成功认可。
工业设计师必须对显示屏上呈现的动态且灵活的内容进行原型设计。另一方面，软件设计师可能需要为与数字内容相连的各种硬件进行原型设计。
说起来容易做起来难。事实上，随着物联网在我们日常生活中扮演越来越重要的角色，这一挑战只会不断加剧。汽车和家电行业的公司多年来一直在应对这一痛点，其他行业也很快会跟上。
在本文中，我将帮助你开始创建第一个软硬件一体化原型。
用 Arduino 和 ProtoPie 创造魔法
创客们都喜欢 Arduino。它循序渐进的学习曲线能帮助用户掌握编写代码，而其活跃的社区也会定期分享创客们打造产品的启发性案例。
然而，将 Arduino 与软件原型（即在显示设备上运行、供用户交互的原型）结合使用，可能是一个复杂且令人不知所措的过程。
下面我们演示如何使用 ProtoPie 轻松实现这一点。ProtoPie 有 3 个核心组件：Studio、Player 和 Cloud，以及 1 个扩展：Connect。它们各自有什么作用呢？
ProtoPie Studio 用于创建交互。
ProtoPie Player 用于在智能设备上运行原型。
ProtoPie Cloud 用于在线存储原型并与团队协作。
ProtoPie Connect 用于在多台设备、显示屏和硬件之间同时运行原型。
借助 ProtoPie Connect，你的原型可以向 Arduino 发送信号，也可以接收来自 Arduino 的信号。这意味着你可以让软件原型与 Arduino 搭建环境进行动态通信，如下所示。
下面我会讲解如何用 经典街机游戏 Galaga 的原型（我小时候常玩）和一个 DIY Arduino 游戏手柄，自己搭建这套系统。
注意：Arduino 通常确实需要编程，但在我看来，你不必钻得太深。只要原型能按你的预期运行，就足够了。
当你确实需要写一些代码时，可以在 Google 上找到大量可参考的示例。
搭建 Arduino 环境
准备一块 Arduino Uno 开发板，这是最基础也最流行的板卡之一。它有 6 个模拟输入引脚和 14 个数字输入/输出引脚。除了 Arduino Uno 板，本示例还会用到以下部件。
1 块面包板
2 个按键开关
2 个电阻（10kΩ）：用于按键
1 个摇杆模块
1 个电阻（1kΩ）：用于摇杆
USB 线（B 型转 A 型）：用于将 Arduino 板连接到笔记本电脑
USB 适配器（A 型转 C 型/micro）：用于将 Arduino 板连接到 Android 设备。
杜邦线
要组装这些电子元件，你需要一块面包板，它本质上是一块带有许多针孔的塑料板。引脚在纵向和横向上是连通的，因此无需将每个电子元件首尾逐一连线来构建电路。
面包板：黄色圆点显示了针孔之间的连接方式。
每当你使用按键、摇杆或 LED 等电子元件时，都需要在每个电路中串接电阻。这可以防止电子元件因过流而烧毁。
现在，让我们按照下图把这些部件连接起来，并用杜邦线仔细布线。做这件事时你可能会觉得自己像个电气工程师——我肯定会这么觉得！
面包板示意图：如何组装电子元件
组装完成后，你的搭建大致就是这个样子。
组装完成后，你的搭建应该看起来像这样。
现在，是时候把你的“电气工程师帽子”换成“软件工程师帽子”了。如果你想编写和调整代码，那么你需要在电脑上安装 Arduino IDE。
然后，复制并粘贴你需要的代码（如下所示）。
通过 USB 线将 Arduino 板连接到电脑后，把这个 sketch（在 Arduino 板上运行的任何代码都叫 sketch）上传到板子上。如果你想先退一步，在开始前更好地了解 Arduino，欢迎先深入了解 Arduino UNO。
先通过“Sketch > Verify/Compile”验证你的 sketch。
再通过“Sketch > Upload”上传 sketch。
上传后，使用串口监视器（“Tools > Serial Monitor”）测试硬件是否正常工作。
按下按键并拨动摇杆，检查监视器窗口中是否有信号输入。
设置软件
快完成了！你现在需要在手机上安装 ProtoPie Player，并在桌面端安装 ProtoPie Connect（如果你想获取 ProtoPie Connect，请联系我们）。本示例适用于 Android 和 iOS 设备。进一步了解 ProtoPie 如何通过 ProtoPie Connect 与 Arduino 通信。
你可以下载 pie 文件本身，并使用 ProtoPie Studio 按照自己的喜好进行调整。
通过 ProtoPie Connect 将 Arduino 与 ProtoPie Player 连接
1. 使用 USB 线连接你的笔记本电脑、Arduino Uno 和手机。
连接 ProtoPie Player、Arduino 和笔记本电脑
2. 将你的 Arduino 代码从 Arduino Sketch（Arduino IDE）发送到 Arduino Uno。
3. 点击“...”将 Arduino 与 ProtoPie Connect 连接，然后选择 USB 端口和 9600 波特率。
💡 如果 Arduino IDE 中的串口监视器处于开启状态，你将无法连接，所以请先确保关闭串口监视器。
将 Arduino 与 ProtoPie Connect 连接
4. 然后，点击 NEW 按钮，将 pie 文件上传到 ProtoPie Connect。
5. 最后一步是在手机上打开 ProtoPie Player，并在 ProtoPie Connect 中点击设备 USB。随后你会看到原型已从 Connect 同步到 Player。
💡 你也可以通过同一 Wi‑Fi 网络将 ProtoPie Player 与 ProtoPie Connect 连接。
将原型从 ProtoPie Connect 同步到 Player
完成了吗？现在你已经一切就绪！
你做到了！
恭喜！你已成功运行了第一个软硬件一体化原型。
你可能还想了解，使用 ProtoPie 和 Arduino 还能做出哪些原型。现在我就告诉你：可能性是无限的。
编码技能不应成为阻碍设计师探索和验证想法的门槛。你也不必是工程师才能完成这类原型设计。把你自己的技能与专长和从他人那里借鉴的洞见结合起来。通过学习 Arduino 如何与 ProtoPie 协作，你可以节省时间并做出更好的原型。
想了解更多？
Arduino Project Hub：探索大量精彩项目并使用现有 sketch。
Arduino Forum：向专家提问。
Fritzing：模拟 Arduino 开发板并绘制电路图。
使用 ProtoPie 进行 Arduino 原型设计：另一篇同样涵盖该主题的文章。
想了解我可以如何帮助 你吗？
我和我在 ProtoPie 的团队非常愿意帮助你解决原型设计需求——无论你身处哪个行业。
如果你正在寻找针对硬件、软件和 API 集成的特定原型解决方案，面向物联网密集型行业（例如汽车或互联家电等），欢迎随时 联系我们。
ProtoPie 汽车解决方案
ProtoPie 汽车解决方案是一套专为汽车行业需求打造的原型解决方案。它使汽车公司能够在多个显示屏上构建和测试原型，同时与任意硬件和 API 集成。
结果呢？汽车公司可以缩短原型开发周期，更快进入市场，并做好更充分的准备。
