Kas ir Arduino platforma un kam tā paredzēta?

Kas ir Arduino?

Arduino ir gatava aparatūras un programmatūras platforma, kuras galvenie komponenti ir maza I/O vadības plate un uz apstrādes/vadiem balstīta izstrādes vide.

Pirmais kontroliera prototips tika izlaists 2005. gadā, kad Masimo Banzi to izstrādāja studentiem Mijiedarbības dizaina institūtā Ivreā, Itālijā. Ierīces nosaukums cēlies no karaļa Arduino vārda, kurš 11. gadsimta sākumā valdīja Itālijā tikai divus gadus, pēc kura vārdā nosaukts arī Masimo Banzi piederošais alus bārs "di Re Arduino", kas atrodas tieši tur, kur , saskaņā ar leģendu ir dzimis karalis Arduins.

Arduino mērķis ir izveidot programmatūras izstrādātājiem pieejamu vidi, kas ļautu viņiem iekļūt mikrokontrolleru programmēšanas pasaulē. Šī uzņēmuma kontrolleru programmēšana tiek veikta vienkāršā un intuitīvā programmēšanas vidē — Arduino IDE. Šī vide ir ērta gan iesācējiem, gan pieredzējušiem lietotājiem.Tiek izmantota C ++ programmēšanas valoda, kas ir papildināta ar daudzām bibliotēkām, kas atvieglo darbu ar ierīci.

Arduino ir veicis īstu revolūciju elektroniskā dizaina jomā starptautiskā mērogā. Gan shēmas, gan pirmkodi ir pieejami bez maksas, tāpēc Arduino ir ieguvis tik lielu popularitāti. Gatavu dēli var iegādāties tikai par dažiem dolāriem, vai arī varat to salikt pats.

Arduino platei ir savs procesors un atmiņa, tā ir aprīkota ar daudzām ieejām un izejām, kurām var pieslēgt dažādus sensorus, kā arī izpildmehānismus un mehānismus. Pašlaik ir pieejami vairāk nekā 20 galvenie Arduino dēļu modifikācijas.

Arduino platformas mikrokontrolleri

Arduino īpatnība ir tāda, ka, lai ar to strādātu, nav jābūt programmētājam, nav nepieciešamas īpašas zināšanas par to, kā darbojas mikrokontrolleris, lai izveidotu vienkāršu projektu. Arduino standarta bibliotēkas paver daudz radošuma iespēju jebko automatizēt.

Programmēšana šeit tiek veikta, izmantojot īpašu programmatūras vidi (IDE), kuru var bez maksas lejupielādēt Arduino vietnē. Šis draudzīgais apvalks, kas rakstīts Java valodā, darbojas operētājsistēmās Windows, Mac OS X un Linux, un tajā ir teksta redaktors, projektu vadītājs, priekšprocesora kompilators un rīki programmas tieši ielādēšanai mikrokontrollerī.

Arduino izmantotajiem mikrokontrolleriem jau ir bootloader, tāpēc programmētājs nav nepieciešams, vienkārši pievienojiet plati datoram caur USB vai UART-USB adapteri un lejupielādējiet programmu.

Platē ir arī iespēja mirgot sāknēšanas ielādētāju mikrokontrollerī, izmantojot programmētāju, Arduino IDE ir iebūvēts atbalsts populārākajiem zemo izmaksu programmētājiem, ir pin savienotājs programmēšanai ķēdē (ICSP AVR, JTAG ARM).

Lielākajā daļā Arduino ierīču tiek izmantoti Atmel AVR ATmega328, ATmega168, ATmega2560, ATmega32U4, ATTiny85 mikrokontrolleri ar takts frekvenci 16 vai 8 MHz. Ir arī ARM Cortex M dēļi.

Arduino porti

Arduino UNO R3 plate

I/O porti tiek izmantoti, lai savienotu jebkuru elektronisko komponentu (LED, motorus, sensorus utt.) ar kontroliera plati. Tos sauc arī par tapām. Tās ir digitālās, analogās vai digitālās-analogās saskarnes, kurām ir sava funkcija.

Kā norāda nosaukums, uz digitālajām tapām ir digitāls signāls. Tie var radīt tikai divas vērtības: loģisko nulli (0, LOW) un loģisko vienu (1, HIGH).

Analogs - līdzīgs digitālajam, ar atšķirību, ka to galvenais mērķis ir savienot analogos sensorus.

Lai izmantotu (nodotu signālu) caur šiem portiem, mums tie ir jāinicializē mūsu programmā, izmantojot funkciju pinMode (<pin number>, <mode: INPUT / OUTPUT>), kur pin numurs ir savienotāja numurs, kas norādīts uz plates. Arduino … INPUT ir nepieciešams, lai lasītu datus, OUTPUT, lai pārsūtītu. Ja mēs izmantojam šādas tapas, iepriekš nenorādot pinMode, iegūtās vērtības var būt nepareizas.

Digitāli analogie porti (vai PWM — I / O ar impulsa platuma modulāciju) ir viedāks interfeiss. Tie vienmēr ir gatavi saņemt/pārsūtīt datus, un tiem nav nepieciešama iepriekšēja inicializācija.To galvenā priekšrocība ir iespēja pārsūtīt vērtības diapazonā no 0 līdz 255, kas ļauj daudz vairāk
precīzi traucē savienoto elementu darbību. Šie porti ir norādīti uz tāfeles (un dokumentācijā) kā PWM vai ar «~» (tilde).

Digitālās un analogās tapas — pārslēgšanas (savienojuma) porti. PWM — vadības porti. Ja nepieciešams mainīt radioelementa darbības parametrus, tam jābūt savienotam ar PWM. Ja ir pietiekami tikai ieslēgt / izslēgt ķēdes elementu, varat izmantot jebkuru Arduino portu.

Vēl viens un pēdējais svarīgs kritērijs Arduino dēļu portiem ir to fiziskais sastāvs. Atcerieties, ka katrai tapai ir 5 V izeja. Tas var dot maksimālo strāvu 0,02 A

Tie ir nelieli kritēriji, kurus ir svarīgi paturēt prātā, lai ietaupītu daudz laika.

Programmēšana

Lai apgūtu Arduino programmēšanas bāzi, iesācējam ir vajadzīgas tikai dažas stundas, jo tīklā jau ir milzīgs skaits video pamācību, tematisku publikāciju, piezīmju un rakstu par Arduino attīstību. Pamats ir C ++, ko papildina vienkāršas I / O vadības funkcijas uz plates, un prasīgāki lietotāji varēs strādāt pat Visual Studio, vismaz Eclipse, vai pat caur komandrindu.

Ārējie diskdziņi un paplašināšanas kartes

Patiesībā Arduino sniedz milzīgas iespējas visu veidu ierīču radīšanai, var pieslēgt sensorus, slēdzenes, motorus, displejus, maršrutētājus un pat tējkannas. Jūs varat paplašināt produktu ar papildu dēļiem - vairogiem, piemēram, darbam ar GPS, savienojumam, izmantojot vietējo tīklu vai internetu, Bluetooth, Wi-Fi utt. Arduino ir īpaši populārs robotikā.

Ērti, pagarinājumu pieslēgšanai nav nepieciešams lodāmurs, tiek izmantoti vienkārši tapsavienojumi, kas ļauj viegli noformēt izkārtojumus, padarīt tos tik sarežģītus, cik vēlaties, kopumā radošuma iespējas ir bezgalīgas.

Tagad tiek pārdotas paplašināšanas kartes (vairogi) daudzām dažādām funkcijām, tās var pieslēgt kā sviestmaizi, pateicoties ērtai savienotāju novietojumam. Tās var būt bezvadu sakaru kartes, kontroles kartes stepper motorsun jebkuri citi kontrolieri ar dažādiem mērķiem.

Kāpēc Arduino izmantošana ir tik populāra

Arduino platformu ir plaši atzinuši jaunu elektronisko ierīču izstrādātāji, skolotāji un inženierzinātņu studenti, kā arī studenti no tehniskās jaunrades.

Arduino izmantošana vienkāršo darbu ar mikrokontrolleriem. Tehniskā aprīkojuma ziņā tas ir ideāli piemērots dažādu projektēšanas izglītības procesam mehatroniskās sistēmas un roboti, pateicoties saprotamai programmēšanas videi un iespējai pārraudzīt fiziskos procesus reāllaikā, kā arī pateicoties saprotamai programmēšanas videi un virknei citu priekšrocību.

To var izmantot kā mācību un pētniecības instrumentu digitālajā signālu apstrādē, elektronikā, shēmās, robotikā, automatizācijā utt. Jaudīgākas Arduino plates ir pielietojamas sarežģītu tehnisku problēmu risināšanai, kas saistītas ar lielu projektu izstrādi un to sarežģīto automatizāciju.

Arduino ir vispopulārākā tendence, kas padara mikrokontrollerus pieejamus lielam cilvēku skaitam, lai tos saprastu un lietotu, pat nozares ekspertiem.Ar šīs populārās platformas palīdzību jūs varat izveidot lielu skaitu interesantu un noderīgu projektu.

Var teikt, ka Arduino ir universāls paplašināms programmējams kontrolieris-konstruktors, kas var kļūt par neaizstājamu palīgu jebkuru radošu uzdevumu risināšanā, kas saistīti ar jebkura mērķa elektroniku, pat modinātājs, pat sarežģīts robots, pat stepper motors - tas viss, un ne tikai tas var kontrolēt saskaņā ar vēlamo algoritmu, izmantojot Arduino.

Lai strādātu ar Arduino, ir pieejams milzīgs skaits visu veidu perifērijas ierīču: pogas, sensori, gaismas diodes, LCD indikatori un citi orgāni mijiedarbībai ar ārpasauli.

Tagad internetā ir pieejamas simtiem Arduino programmu, kas var palīdzēt gan iesācējiem, gan pieredzējušiem lietotājiem realizēt savus projektus.