Čo je platforma Arduino a na čo slúži?

Čo je Arduino?

Arduino je štandardná hardvérová a softvérová platforma, ktorej hlavnými komponentmi sú malá I/O riadiaca doska a vývojové prostredie založené na Processing/Wiring.

Prvý prototyp ovládača bol vydaný v roku 2005, keď ho Massimo Banzi navrhol pre študentov Inštitútu interakčného dizajnu v Ivrea v Taliansku. Názov zariadenia pochádza z mena kráľa Arduina, ktorý začiatkom 11. storočia vládol Taliansku len dva roky, po ktorom je pomenovaný aj pivný bar „di Re Arduino“, ktorého majiteľom je Massimo Banzi a nachádza sa presne tam, kde , podľa legendy sa narodil kráľ Arduin.

Cieľom Arduina je vytvoriť prístupné prostredie pre vývojárov softvéru, ktoré im umožní vstúpiť do sveta programovania mikrokontrolérov. Programovanie ovládačov tejto spoločnosti sa vykonáva v jednoduchom a intuitívnom programovacom prostredí — Arduino IDE. Toto prostredie je vhodné pre začiatočníkov aj skúsených používateľov.Používa sa programovací jazyk C ++, ktorý je doplnený mnohými knižnicami, čo uľahčuje prácu so zariadením.

Arduino urobilo skutočnú revolúciu v oblasti elektronického dizajnu v medzinárodnom meradle. Schémy aj zdrojové kódy sú dostupné zadarmo, a preto si Arduino získalo takú popularitu. Hotovú dosku je možné zakúpiť len za pár dolárov, alebo si ju môžete zostaviť sami.

Doska Arduino má vlastný procesor a pamäť, je vybavená mnohými vstupmi a výstupmi, na ktoré možno pripojiť rôzne senzory, ale aj aktuátory a mechanizmy. V súčasnosti je k dispozícii viac ako 20 hlavných modulov dosky Arduino.

Mikrokontroléry platformy Arduino

Zvláštnosťou Arduina je, že na prácu s ním nemusíte byť programátor, nepotrebujete špeciálne znalosti o tom, ako funguje mikrokontrolér na zostavenie jednoduchého projektu. Štandardné knižnice Arduina otvárajú veľa kreativity, pokiaľ ide o automatizáciu čohokoľvek.

Programovanie tu prebieha cez špeciálne softvérové ​​prostredie (IDE), ktoré si môžete zadarmo stiahnuť na stránke Arduino. Tento priateľský shell napísaný v jazyku Java beží na Windows, Mac OS X a Linux a obsahuje textový editor, projektového manažéra, kompilátor preprocesora a nástroje na načítanie programu priamo do mikrokontroléra.

Mikrokontroléry používané v Arduine už majú bootloader, takže nie je potrebný programátor, stačí pripojiť dosku k počítaču cez USB alebo cez UART-USB adaptér a stiahnuť si program.

Doska má tiež možnosť flashovať bootloader v mikrokontroléri pomocou programátora, Arduino IDE má zabudovanú podporu pre najpopulárnejšie nízkonákladové programátory, nechýba pin konektor pre in-circuit programovanie (ICSP pre AVR, JTAG pre ARM).

Väčšina zariadení Arduino využíva mikrokontroléry Atmel AVR ATmega328, ATmega168, ATmega2560, ATmega32U4, ATTiny85 s taktovacou frekvenciou 16 alebo 8 MHz. Existujú aj dosky založené na ARM Cortex M.

Arduino porty

Doska Arduino UNO R3

I/O porty sa používajú na pripojenie akýchkoľvek elektronických komponentov (LED diód, motorov, senzorov atď.) k riadiacej doske. Nazývajú sa aj špendlíky. Ide o digitálne, analógové alebo digitálno-analógové rozhrania, ktoré majú svoju vlastnú funkciu.

Ako už názov napovedá, na digitálnych pinoch máme digitálny signál. Môžu produkovať iba dve hodnoty: logickú nulu (0, LOW) a logickú jednotku (1, HIGH).

Analógové — podobne ako digitálne, s tým rozdielom, že ich hlavným účelom je pripojenie analógových snímačov.

Aby sme mohli tieto porty použiť (preniesť signál), musíme ich inicializovať v našom programe pomocou funkcie pinMode (<číslo pinu>, <režim: INPUT / OUTPUT>), kde číslo pinu je číslo konektora uvedené na doske. Arduino … INPUT je potrebný na čítanie dát, OUTPUT na prenos. V prípade, že takéto piny použijeme bez toho, aby sme predtým špecifikovali pinMode, získané hodnoty môžu byť nesprávne.

Digitálne analógové porty (alebo PWM - I / O s moduláciou šírky impulzov) - inteligentnejšie rozhranie. Sú vždy pripravené prijímať/prenášať dáta a nevyžadujú predchádzajúcu inicializáciu.Ich hlavnou výhodou je schopnosť prenášať hodnoty v rozsahu od 0 do 255, čo umožňuje oveľa viac
presne zasahovať do prevádzky pripojených prvkov. Tieto porty sú na doske (a v dokumentácii) označené ako PWM alebo pomocou «~» (vlnovka).

Digitálne a analógové piny — prepínacie (spojovacie) porty. PWM — riadiace porty. Ak je potrebné zmeniť prevádzkové parametre rádiového prvku, musí byť pripojený k PWM. Ak stačí iba zapnúť / vypnúť prvok obvodu, môžete použiť akýkoľvek port na Arduine.

Ďalším a posledným dôležitým kritériom pre porty dosky Arduino je ich fyzické zloženie. Pamätajte, že každý kolík: má výstup 5V. Môže poskytnúť maximálny prúd 0,02A

Toto sú malé kritériá, ktoré je dôležité mať na pamäti, aby ste ušetrili veľa času.

Programovanie

Na zvládnutie programovacej základne pre Arduino potrebuje začiatočník len pár hodín, pretože sieť už má obrovské množstvo video tutoriálov, tematických publikácií, poznámok a článkov o vývoji Arduina. Základom je C ++ doplnený o jednoduché funkcie I/O ovládania na doske a náročnejší používatelia budú môcť pracovať aj vo Visual Studiu, aspoň v Eclipse alebo aj cez príkazový riadok.

Externé disky a rozširujúce karty

V skutočnosti Arduino poskytuje obrovské možnosti na vytváranie všetkých druhov zariadení, môžete pripojiť senzory, zámky, motory, displeje, smerovače a dokonca aj varné kanvice. Produkt môžete rozšíriť o ďalšie dosky — štíty, napríklad pre prácu s GPS, pre pripojenie cez lokálnu sieť alebo internet, pre bluetooth, Wi-Fi atď. Arduino je obľúbené najmä v robotike.

Pohodlne nepotrebujete spájkovačku na pripojenie nástavcov, používajú sa jednoduché kolíkové spojenia, vďaka ktorým je ľahké navrhovať rozloženia, robiť ich komplikované, ako chcete, vo všeobecnosti je priestor pre kreativitu nekonečný.

Rozširujúce karty (shield) sa dnes predávajú pre mnoho rôznych funkcií, možno ich pripojiť ako sendvič, vďaka vhodnému umiestneniu konektorov. Môžu to byť karty bezdrôtovej komunikácie, riadiace karty krokový motora akékoľvek iné ovládače s rôznymi účelmi.

Prečo je používanie Arduina také populárne

Platforma Arduino bola široko uznávaná vývojármi nových elektronických zariadení, učiteľmi a študentmi inžinierstva, ako aj študentmi z prostredia technickej kreativity.

Použitie Arduina zjednodušuje proces práce s mikrokontrolérmi. Z hľadiska technického vybavenia je ideálny pre vzdelávací proces navrhovania rôznych mechatronické systémy a roboty, a to vďaka zrozumiteľnému programovaciemu prostrediu a možnosti monitorovať fyzikálne procesy v reálnom čase, ako aj vďaka zrozumiteľnému programovaciemu prostrediu a množstvu ďalších výhod.

Môže byť použitý ako učebný a výskumný nástroj v digitálnom spracovaní signálov, elektronike, obvodoch, robotike, automatizácii atď. Výkonnejšie dosky Arduino sú použiteľné pre riešenie zložitých technických problémov súvisiacich s vývojom veľkých projektov a ich komplexnou automatizáciou.

Arduino je najpopulárnejší trend, ktorý sprístupňuje mikrokontroléry veľkému množstvu ľudí, aby ich pochopili a používali, dokonca aj odborníci z priemyslu.S pomocou tejto populárnej platformy môžete robiť veľké množstvo zaujímavých a užitočných projektov.

Dá sa povedať, že Arduino je univerzálny rozšíriteľný programovateľný regulátor-konštruktér, ktorý sa môže stať nepostrádateľným pomocníkom pri riešení akýchkoľvek kreatívnych úloh súvisiacich s elektronikou akéhokoľvek účelu, dokonca aj s budíkom, dokonca aj so zložitým robotom, dokonca aj s krokovým motorom - to všetko a nielenže môže ovládať podľa požadovaného algoritmu pomocou Arduina.

Pre prácu s Arduinom je k dispozícii obrovské množstvo všetkých druhov periférnych zariadení: tlačidlá, senzory, LED, LCD indikátory a ďalšie orgány na interakciu s vonkajším svetom.

Na internete sú teraz k dispozícii stovky programov Arduino, ktoré môžu pomôcť začiatočníkom aj pokročilým používateľom realizovať ich projekty.