Mi az Arduino platform és mire való?

Mi az az Arduino?

Az Arduino egy kész hardver- és szoftverplatform, amelynek fő összetevői egy kisméretű I/O vezérlőkártya és egy feldolgozási/kábelezési alapú fejlesztői környezet.

A vezérlő első prototípusa 2005-ben jelent meg, amikor Massimo Banzi az olaszországi ivreai Interaction Design Intézet diákjai számára tervezte. A készülék elnevezése a 11. század elején Olaszországot mindössze két évig uralkodó Arduino király nevéből származik, akiről a Massimo Banzi tulajdonában lévő "di Re Arduino" söröző is elnevezett, és pontosan ott található. , a legenda szerint megszületik Arduin király.

Az Arduino célja olyan hozzáférhető környezet létrehozása a szoftverfejlesztők számára, amely lehetővé teszi számukra, hogy beléphessenek a mikrokontrollerek programozásának világába. A cég vezérlőinek programozása egy egyszerű és intuitív programozási környezetben – Arduino IDE-ben történik. Ez a környezet kezdőknek és tapasztalt felhasználóknak egyaránt kényelmes.A C ++ programozási nyelv használatos, amely számos könyvtárral kiegészül, ami megkönnyíti az eszközzel való munkát.

Az Arduino valódi forradalmat hajtott végre az elektronikai tervezés területén nemzetközi léptékben. Mind a kapcsolási rajzok, mind a forráskódok ingyenesen elérhetők, ezért az Arduino olyan nagy népszerűségre tett szert. Egy kész táblát csak néhány dollárért vásárolhat, vagy saját maga is összeállíthatja.

Az Arduino kártya saját processzorral és memóriával rendelkezik, számos bemenettel és kimenettel van felszerelve, amelyekre különféle szenzorok, valamint aktuátorok és mechanizmusok csatlakoztathatók. Jelenleg több mint 20 fő Arduino kártyamodell érhető el.

Arduino platform mikrokontrollerek

Az Arduino sajátossága, hogy nem kell programozónak lenni ahhoz, hogy dolgozhassunk vele, nem kell speciális ismeretek a mikrokontroller működéséről egy egyszerű projekt felépítéséhez. Az Arduino szabványos könyvtárai sok kreativitást nyitnak meg bármi automatizálása terén.

A programozás itt egy speciális szoftverkörnyezeten (IDE) keresztül történik, amely ingyenesen letölthető az Arduino weboldaláról. A Java nyelven írt, barátságos shell Windows, Mac OS X és Linux rendszeren fut, és tartalmaz egy szövegszerkesztőt, projektmenedzsert, előfeldolgozó fordítót, valamint eszközöket a programnak közvetlenül a mikrokontrollerbe való betöltéséhez.

Az Arduino-ban használt mikrokontrollerek már rendelkeznek bootloaderrel, így nincs szükség programozóra, csak csatlakoztasd a táblát a számítógéphez USB-n vagy UART-USB adapteren keresztül, és töltsd le a programot.

Az alaplap képes a mikrokontrollerben lévő bootloadert is flashelni egy programozó segítségével, az Arduino IDE beépített támogatással rendelkezik a legnépszerűbb fapados programozókhoz, van egy tűs csatlakozó az áramkörön belüli programozáshoz (ICSP for AVR, JTAG ARM számára).

A legtöbb Arduino eszköz 16 vagy 8 MHz órajelű Atmel AVR ATmega328, ATmega168, ATmega2560, ATmega32U4, ATTiny85 mikrokontrollereket használ. Vannak ARM Cortex M alapú táblák is.

Arduino portok

Arduino UNO R3 kártya

Az I/O portok bármilyen elektronikus komponens (LED-ek, motorok, érzékelők stb.) csatlakoztatására szolgálnak a vezérlőkártyához. Csapoknak is nevezik őket. Ezek digitális, analóg vagy digitális-analóg interfészek, amelyek saját funkcióval rendelkeznek.

Ahogy a neve is sugallja, digitális jelünk van a digitális érintkezőkön. Csak két értéket tudnak létrehozni: egy logikai nullát (0, LOW) és egy logikai egyet (1, HIGH).

Analóg - hasonló a digitálishoz, azzal a különbséggel, hogy fő céljuk az analóg érzékelők csatlakoztatása.

Ahhoz, hogy ezeket a portokat használhassuk (jelet továbbíthassunk), inicializálnunk kell őket a programunkban a pinMode (<pin number>, <mode: INPUT / OUTPUT>) függvény segítségével, ahol a pin szám a kártyán megadott csatlakozószám. Arduino … INPUT szükséges az adatok olvasásához, OUTPUT az átvitelhez. Ha a pinMode előzetes megadása nélkül használunk ilyen tűket, előfordulhat, hogy a kapott értékek hibásak.

Digitális-analóg portok (vagy PWM - I / O impulzusszélesség-modulációval) - intelligensebb interfész. Mindig készen állnak az adatok fogadására/továbbítására, és nem igényelnek előzetes inicializálást.Fő előnyük a 0 és 255 közötti értékek átvitelének képessége, ami sokkal többet tesz lehetővé.
pontosan zavarja a csatlakoztatott elemek működését. Ezek a portok a táblán (és a dokumentációban) PWM-ként vagy «~» (tilde) jelzéssel vannak feltüntetve.

Digitális és analóg érintkezők – kapcsoló (csatlakozó) portok. PWM — vezérlő portok. Ha módosítani kell a rádióelem működési paramétereit, akkor azt a PWM-hez kell csatlakoztatni. Ha elegendő csak egy áramköri elem be- és kikapcsolása, akkor az Arduino bármelyik portját használhatja.

Az Arduino kártya portjainak másik és utolsó fontos kritériuma a fizikai összetételük. Ne feledje, hogy minden érintkező: 5 V-os kimenettel rendelkezik. Maximum 0,02A áramerősséget tud adni

Ezek apró kritériumok, amelyeket fontos szem előtt tartani, hogy sok időt spóroljunk meg.

Programozás

Az Arduino programozási alapjainak elsajátításához egy kezdőnek mindössze néhány órára van szüksége, mivel a hálózat már rengeteg video-oktatóanyagot, tematikus kiadványt, jegyzetet és cikket tartalmaz az Arduino fejlesztéséről. Az alap a C ++, kiegészülve az alaplapon található egyszerű I / O vezérlő funkciókkal, és az igényesebb felhasználók akár Visual Studioban is dolgozhatnak, legalább Eclipse-ben, vagy akár parancssoron keresztül is.

Külső meghajtók és bővítőkártyák

Valójában az Arduino hatalmas lehetőségeket kínál mindenféle eszköz létrehozására, érzékelőket, zárakat, motorokat, kijelzőket, útválasztókat és még vízforralókat is csatlakoztathat. Kibővítheti a terméket további táblákkal - pajzsokkal, például a GPS-szel való munkavégzéshez, a helyi hálózaton vagy az interneten keresztüli csatlakozáshoz, bluetoothhoz, Wi-Fi-hez stb. Az Arduino különösen népszerű a robotikában.

Kényelmes, nincs szükség forrasztópáka a hosszabbítók csatlakoztatásához, egyszerű tűs csatlakozásokat használnak, ami megkönnyíti az elrendezések tervezését, tetszés szerinti bonyolulttá alakítását, általában a kreativitás lehetősége végtelen.

A bővítőkártyákat (pajzsokat) ma már sokféle funkcióhoz árulják, szendvicsként is csatlakoztathatók, a csatlakozók kényelmes elhelyezkedésének köszönhetően. Ezek lehetnek vezeték nélküli kommunikációs kártyák, vezérlőkártyák léptetőmotor, és bármely más, eltérő célú vezérlő.

Miért olyan népszerű az Arduino használata?

Az Arduino platformot széles körben elismerték az új elektronikai eszközök fejlesztői, tanárok és mérnökhallgatók, valamint a műszaki kreativitás hátteréből származó hallgatók.

Az Arduino használata leegyszerűsíti a mikrokontrollerekkel való munkafolyamatot. Technikai felszereltsége szempontjából ideális a különféle tervezés oktatási folyamatához mechatronikai rendszerek és robotok, köszönhetően az érthető programozási környezetnek és a fizikai folyamatok valós idejű monitorozásának, valamint az érthető programozási környezetnek és számos egyéb előnynek köszönhetően.

Oktatási és kutatási eszközként használható digitális jelfeldolgozásban, elektronikában, áramkörökben, robotikában, automatizálásban stb. A nagyobb teljesítményű Arduino táblák alkalmasak a nagy projektek fejlesztésével és azok komplex automatizálásával kapcsolatos összetett műszaki problémák megoldására.

Az Arduino a legnépszerűbb irányzat, amely a mikrokontrollereket nagyszámú ember, még az iparági szakértők számára is hozzáférhetővé teszi megértésre és használatára.A népszerű platform segítségével számos érdekes és hasznos projektet készíthet.

Elmondhatjuk, hogy az Arduino egy univerzális bővíthető programozható vezérlő-konstruktor, amely nélkülözhetetlen asszisztenssé válhat bármilyen célú elektronikával kapcsolatos kreatív feladat megoldásában, akár ébresztőóra, akár összetett robot, akár léptetőmotor is – mindez, ill. nem csak, hogy a kívánt algoritmus szerint vezérelheti az Arduino segítségével.

Rengeteg mindenféle periféria: gombok, érzékelők, LED-ek, LCD-kijelzők és egyéb szervek állnak rendelkezésre a külvilággal való interakcióhoz az Arduino használatához.

Ma már több száz Arduino program érhető el az interneten, amelyek kezdőknek és haladóknak egyaránt segíthetnek projektjeik megvalósításában.