Прошейте микроконтроллер и вернитесь к монитору порта. Введите 1 в верхнем поле и нажмите Отправить. Светодиод на плате должен загореться. Выключите светодиод, отправив 0 с монитора. Если мы отправим символ T, в ответ мы должны получить буквенно-цифровой символ » proger «.
Что такое Arduino и что с ним можно сделать
Сегодня в мире энтузиастов технологий существует настоящая «ардуиномания». Тысячи статей и сотни блогов и форумов посвящены этому загадочному маленькому устройству. Что же такое Arduino? И почему она так популярна?
Arduino — это небольшое электронное устройство, состоящее из одной печатной платы, которое может управлять различными датчиками, двигателями и освещением, а также отправлять и принимать данные … Arduino — это целое семейство устройств разных размеров и возможностей. Существует также целый зоопарк клонов Arduino и целый мир Arduino-совместимых устройств. Но сначала о главном.
1 «Мозг» Arduino
Мозгом» Arduino является микроконтроллер семейства Atmega, микропроцессор с памятью и различными периферийными устройствами на одном чипе. Это однокристальный микрокомпьютер, который может выполнять относительно простые задачи. Различные модели семейства Arduino имеют разные микроконтроллеры.
Микроконтроллер на фотографии — это Atmega328. Эти микроконтроллеры используются в Arduino UNO и Arduino Nano (хотя и в разных корпусах).
2 «Руки» Arduino
Но что толку от мозга, если у него нет рук? Руки в данном случае — это электрические выводы, расположенные по периметру платы Arduino. Есть доски с большим количеством пинов и доски с меньшим количеством пинов. Например, самая большая плата Arduino, Arduino Mega, имеет более 70 независимых выводов, в то время как самая маленькая, Arduino Pro Mini, имеет всего 22 вывода.
На рисунке показаны Arduino Mega и Arduino Pro Mini в сравнении. Можете ли вы представить, что может сделать человек, имея столько рук, сколько контактов у Arduino Mega?
Железо (аппаратная часть)
Как создать электронное устройство на основе МК? Вы должны:
- Сделать печатную плату, ибо сам МК очень маленький и паять его неудобно.
- Обеспечить тактирование МК (те самые мегагерцы, как в обычном компьютере) – подключить тактовый генератор.
- Добавить необходимую обвязку: фильтры по питанию, кнопку перезагрузки, некоторые МК требуют подключения резисторов к определённым пинам, и так далее.
- Подключить остальные компоненты проекта: расположить их на плате или предусмотреть штекеры.
- Обеспечить стабильное питание схемы, возможно даже в широком диапазоне питающего напряжения.
- Некоторые МК нужно “настроить” при помощи программатора.
- Загрузить прошивку при помощи программатора.
Звучит сложно, поэтому ребята из Arduino решили разместить все на одной плате: уже настроенный микроконтроллер и все необходимое для его работы, стабилизатор напряжения и, самое главное, программатор, который также находится на плате и к которому нужно только подключить USB-кабель для загрузки прошивки! MCU имеет контакты разъемов (стандартное расстояние между ними 2,54 мм), которые позволяют установить плату на макетную плату и быстро подключить любой другой компонент. То, что изначально было сложной задачей, упростилось до электронного «конструктора», поэтому Arduino стал таким популярным.
Софт (программная часть)
Как запрограммировать MCU? Вам нужен один:
- Написать прошивку (при помощи любого текстового редактора).
- Скомпилировать прошивку (для AVR – при помощи бесплатного консольного компилятора avr-gcc).
- Загрузить прошивку в МК (для AVR – при помощи консольной утилиты avrdude).
Arduino имеет свою собственную IDE (интегрированная разработка
На каком языке программируется Arduino? Многие называют его «поздним C++», «разновидностью C++», «языком Arduino», а сама компания Arduino называет его «Arduino Wiring». Но на самом деле это обычный C++ (C-plus-plus) с соответствующим синтаксисом и функциями, операторами и другими инструментами (версия C++17). Но есть несколько моментов:
- “Язык” Arduino, который на самом деле является просто встроенной библиотекой. У всех Arduino-совместимых плат есть одинаковый набор функций, поэтому проект можно практически без изменений перенести с одной платы на другую.
- Библиотеки, которые в сотни упрощают работу с модулями и прочими железками. Для Arduino-среды существует около 5000 библиотек, которые охватывают все Arduino-модули и некоторые микросхемы. Также среди библиотек можно найти различные интересные алгоритмы обработки данных и прочие полезные штуки.
Кроме того, нам доступна среда разработки Arduino IDE:
Программирование
Если вы научитесь бегло программировать на Arduino и вдруг перейдете к разработке программ на том же C++ в более развитых средах разработки, вы будете неприятно удивлены большим количеством лишнего кода, который придется писать вручную. И наоборот, человек с навыками C++, глядя на стандартный код Arduino, спросит: «Как это работает?». Компилятор в Arduino IDE настроен на максимально возможную полифазность и прощение, поскольку это обучающая платформа.
- Среда Arduino IDE слегка меняет стандартный вид программы на C++ и действительно упрощает понимание для новичка. В то же время Arduino IDE не заставляет писать программу “по-Ардуиновски”, можно оформить её как обычную программу на Си (объявить int main()<>и писать свой код).
- Arduino IDE автоматически подключает в код библиотеку Arduino.h, которая содержит базовый набор функций для работы с МК, а также некоторые константы и математические функции, которые пришли из открытого фреймворка Wiring.
- В AVR Arduino используется компилятор avr-gcc, в котором нет стандартных для компьютерной разработки std:: библиотек. Но зато есть свои библиотеки, ориентированные на работу с микроконтроллером.
Знание электротехники приветствуется, но не является обязательным. Простые устройства на базе Arduino часто собираются на макетной плате. Макетная плата используется для коммутации модулей с платой Arduino с помощью перемычек.
- Встроенные библиотеки для работы с интерфейсами связи и памятью.
- В папке с программой лежит набор стандартных библиотек: для LCD дисплея, шагового мотора, сервопривода и некоторых других железок.
- Только для AVR Arduino Вместе с компилятором идёт набор низкоуровневых библиотек для AVR (сон, progmem, watchdog и многие многие другие).
- Работа с микроконтроллером “напрямую” при помощи регистров.
- Можно писать на ассемблере, взяв под контроль каждый такт работы МК.
На макетной плате имеется 400 гнезд (по бокам расположены шины питания). Источник
Нужно ли уметь паять?
Существуют также наборы, включающие плату Arduino (оригинальную или стороннего производителя), макетную плату, перемычки и различные беспроводные системы, датчики и модули. Например:
Обучающий набор Arduino. Источник
Существуют как официальные платы Arduino, так и платы сторонних производителей. Оригинальные доски имеют более высокое качество, но и более высокую цену. Они производятся только в Италии и США, о чем свидетельствует надпись на самой доске.
Возьмем для примера самую популярную плату Arduino UNO:
Какие бывают платы
Прототип доски. Он поставляется исключительно в фирменной картонной коробке с логотипом компании и маркировкой соединений платы. Цена у производителя составляет 20 €.
Оригинальная плата Arduino UNO. Источник
-
Плата Arduino UNO стороннего производителя. Источник
Правление ООН имеет несколько портов для реализации большинства проектов. Однако функции ООН иногда неадекватны, а иногда чрезмерны. По этой причине как оригинальные, так и сторонние производители выпускают большое количество плат с различными характеристиками микроконтроллеров, номерами портов и функциями.
Различные платы Arduino. Источник
По назначению
Самые популярные:
Сегодняшняя статья посвящена Arduino — семейству электронных устройств, предназначенных для разработки простых систем автоматизации. Каждый из них состоит из печатной платы с микроконтроллером и периферийных устройств — всевозможных датчиков, индикаторов, шаговых двигателей и всего остального. Прежде всего.
Хотя Arduino имеет микроконтроллер, он предназначен для непрофессиональных пользователей. Это делает его подходящим как для взрослых, которые ничего не смыслят в электронике, так и для детей школьного возраста. Интерфейс программирования имеет относительно низкий порог входа. Программирование очень простое и интуитивно понятное. Она не требует специальных знаний и не имеет дела с регистрами микропроцессора и прочей «темной магией».
- Arduino Nano — различие с UNO только в конструктивном исполнении. Nano меньше.
- Arduino Mega — плата на базе мощного микроконтроллера. Имеет большое количество портов.
- Arduino Micro — имеет встроенную поддержку USB-соединения, а потому может использоваться как HID-устройство (клавиатура, мышь, MIDI-устройство).
- Arduino Ethernet — имеет возможность подключения к сети через Ethernet-провод. На плате также расположен слот для microSD карточки.
- Arduino Mini — по характеристикам немного уступает UNO. Преимуществом платы является её миниатюрное исполнение.
- Arduino Due — плата на базе 32-разрядного ARM микроконтроллера. Имеет преимущество в производительности по сравнению с остальными.
- Arduino LilyPad — форм-фактор позволяет использовать плату в предметах одежды и текстиля.
- Arduino Yún — «нужно было ставить линукс…». Имеет поддержку дистрибутива Linux, встроенную поддержку Ethernet и Wi-Fi, слот для microSD. Как и Micro, имеет встроенную поддержку USB-соединения.
Всё об Ардуино: что это, области применения и полезные компоненты
Но несмотря на простоту Arduino, его богатый набор периферийных устройств позволяет создавать очень интересные решения, которые можно использовать в робототехнике, во всевозможных системах умного дома и просто для развлечения.
Что такое Ардуино – давайте рассмотрим поближе
Помимо удобства для пользователя, есть еще один важный момент. Компоненты Arduino очень дешевы и поэтому стали очень популярны. Его часто используют в молодежных клубах для занятий с детьми и для студенческих лабораторных работ. А для многих зрелых и опытных людей программирование Arduino стало хобби.
Из-за этой массовости в интернете появилось множество обучающих материалов и подробных примеров, чтобы любой желающий мог сразу же начать работать с платой и получить ощутимый результат, как только возьмет ее в руки. Для ребят из Arduino это очень важно. Они видят, что для них все идет хорошо, что на их действия есть немедленная реакция. Они могут просто включать и выключать светодиод, делать это в определенном порядке, писать или рисовать что-то на экране.
Где можно применить Arduino
Благодаря практически мгновенным результатам практика работы с Arduino быстро превращается не просто в забавное хобби — она становится полноценным увлечением, способствующим развитию интереса к электронике. Кто знает, может быть, такое хобби впоследствии превратится в интересную профессию.
Все операционное программное обеспечение можно загрузить с официального сайта Arduino. Там же вы можете воспользоваться онлайн-компилятором. Там же вы найдете готовые эскизы для программирования компонентов.
Наборы Arduino доступны в изобилии. Это оригинальные наборы Arduino и китайские клоны, совместимые с семейством. Все они имеют разные размеры, упаковку и, соответственно, возможности. Давайте рассмотрим некоторые из них. Кстати, качество не уступает оригиналам.
Если вы хотите иметь все одновременно, но при этом не возиться, это, вероятно, лучший выбор. В комплект входят плата микроконтроллера, макетная плата с набором кабелей, позволяющих выполнять соединения без пайки, 4-разрядный 7-сегментный дисплей, ЖК-дисплей, кнопки, матрица 8×8 элементов, джойстик, сервопривод с драйвером, реле, ИК-пульт дистанционного управления и набор светодиодов, кнопок, конденсаторов и резисторов оптом.
В комплект также входят отдельные платы датчиков:
Комплект для начинающих Ардуино UNO R3
Набор позволяет шаг за шагом изучить, как работает микропроцессор и как он взаимодействует с указателями и датчиками. Это позволяет реализовать интересные проекты, например, дубликатор для домофонов, систему управления светом, игрушечный светофор или анимированный рекламный щит, систему полива для комнатных растений и многое другое.
- звука;
- уровня воды;
- температуры и влажности;
- RFID-считыватель c RFID-метками в виде ключа-таблетки и карточки;
- цифровой часовой модуль.
