Какво представлява платформата Arduino и за какво е тя

Какво е Arduino

Arduino е готова хардуерна и софтуерна платформа, чиито основни компоненти са малка I / O контролна платка и среда за разработка, базирана на Processing / Wiring.

Първият прототип на контролера е пуснат през 2005 г., когато Масимо Банзи го проектира за студенти в Института за дизайн на взаимодействие в Иврея, Италия. Името на устройството идва от името на крал Ардуин, който управлява Италия само две години в началото на 11 век, на когото биреният бар „di Re Arduino“, собственост на Масимо Банзи, също е кръстен и се намира точно на мястото, където според легендата е роден крал Ардуин.

Целта на Arduino е да създаде достъпна среда за разработчиците на софтуер, която да им позволи да навлязат в света на програмирането на микроконтролери. Програмирането на контролерите на тази компания се извършва в проста и интуитивна среда за програмиране — Arduino IDE. Тази среда е удобна както за начинаещи, така и за опитни потребители. Използва се езикът за програмиране C ++, който е допълнен с много библиотеки, което улеснява работата с устройството.

Arduino направи истинска революция в областта на електронния дизайн в международен мащаб. И схемите, и изходните кодове са достъпни безплатно, поради което Arduino придоби толкова широка популярност. Готовата дъска може да бъде закупена само за няколко долара или можете да я сглобите сами.

Платката Arduino има собствен процесор и памет, оборудвана е с много входове и изходи, към които могат да се свързват различни сензори, както и задвижващи механизми и механизми. В момента са налични повече от 20 основни модификации на дъските на Arduino.

Микроконтролери на платформа Arduino

Особеността на Arduino е, че не е нужно да сте програмист, за да работите с него, не се нуждаете от специални познания за това как работи микроконтролер, за да изградите прост проект. Стандартните библиотеки на Arduino отварят много творчество по отношение на автоматизирането на всичко.

Програмирането тук се извършва чрез специална софтуерна обвивка (IDE), която може да бъде изтеглена безплатно на уебсайта на Arduino. Написана на Java, тази приятелска черупка работи под Windows, Mac OS X и Linux и съдържа текстов редактор, мениджър на проекти, препроцесорен компилатор и инструменти за зареждане на програмата директно в микроконтролера.

Използваните в Arduino микроконтролери вече имат буутлоудър, така че програмист не е необходим, просто свържете платката към компютър чрез USB или чрез UART-USB адаптер и изтеглете програмата.

Платката също има възможност да мига буутлоудъра в микроконтролера с помощта на програмист, Arduino IDE има вградена поддръжка за най-популярните евтини програмисти, има щифтов конектор за програмиране във веригата (ICSP за AVR, JTAG за ARM).

Повечето устройства Arduino използват микроконтролери Atmel AVR ATmega328, ATmega168, ATmega2560, ATmega32U4, ATTiny85 с тактова честота 16 или 8 MHz. Има и дъски, базирани на ARM Cortex M.

Пристанища Arduino

Arduino UNO R3 дъска

Входно -изходните портове се използват за свързване на всякакви електронни компоненти (светодиоди, двигатели, сензори и т.н.) към платката на контролера. Те се наричат ​​още щифтове. Това са цифрови, аналогови или цифрово-аналогови интерфейси, които имат своя собствена функция.

Както подсказва името, имаме цифров сигнал на цифровите щифтове. Те могат да произвеждат само две стойности: логическа нула (0, LOW) и логическа една (1, HIGH).

Аналогови — подобни на цифровите, с тази разлика, че основната им цел е свързването на аналогови сензори.

За да използваме (предаваме сигнал) през тези портове, трябва да ги инициализираме в нашата програма, като използваме функцията pinMode (<пинов номер>, <режим: INPUT / OUTPUT>), където номерът на пина е номера на конектора, посочен на Дъска Arduino … INPUT е необходим за четене на данни, OUTPUT за предаване. В случай, че използваме такива пинове без предварително да посочим pinMode, получените стойности може да са погрешни.

Цифро -аналогови портове (или PWM — I / O с широчинно -импулсна модулация) — по -интелигентен интерфейс. Те винаги са готови да приемат / предават данни и не изискват предварителна инициализация. Основното им предимство е възможността за прехвърляне на стойности в диапазона от 0 до 255, което позволява много повече
пречат точно на работата на свързаните елементи. Тези портове са обозначени на платката (и в документацията) като PWM или с «~» (тилда).

Цифрови и аналогови пинове — превключващи (свързващи) портове. PWM — контролни портове. Ако е необходимо да се променят работните параметри на радиоелемента, той трябва да бъде свързан към ШИМ. Ако е достатъчно само да включите / изключите елемент на верига, можете да използвате всеки порт на Arduino.

Друг и последен важен критерий за пристанищата на дъската на Arduino е техният физически състав. Не забравяйте, че всеки извод: има 5V изход. Може да даде максимален ток 0.02A

Това са малки критерии, които е важно да имате предвид, за да спестите много време.

Програмиране

За да овладее програмната база за Arduino, на начинаещия са необходими само няколко часа, защото мрежата вече има огромен брой видео уроци, тематични публикации, бележки и статии за разработката на Arduino. Основата е C ++, допълнена от прости функции за управление на I / O на платката, а по -взискателните потребители ще могат да работят дори във Visual Studio, поне в Eclipse, или дори през командния ред.

Външни устройства и карти за разширение

Всъщност Arduino предоставя огромни възможности за създаване на всякакви устройства, можете да свържете сензори, брави, двигатели, дисплеи, рутери и дори чайници. Можете да разширите продукта с допълнителни платки — щитове, например за работа с GPS, за свързване чрез локална мрежа или интернет, за bluetooth, Wi -Fi и т.н. Arduino е особено популярен в роботиката.

Удобно е, че не се нуждаете от поялник за свързване на разширения, използват се прости щифтови връзки, което улеснява проектирането на оформления, усложнява ги така, както искате, като цяло обхватът за творчество е безкраен.

Разширителните карти (щитове) вече се продават за много различни функции, те могат да бъдат свързани като сандвич, благодарение на удобното разположение на съединителите. Това могат да бъдат безжични комуникационни карти, контролни карти стъпков мотор, и всякакви други контролери с различно предназначение.

Защо използването на Arduino е толкова популярно

Платформата Arduino получи широко признание от разработчиците на нови електронни устройства, учители и студенти по инженерно обучение, както и ученици от средите на техническото творчество.

Използване на Arduinoопростява процеса на работа с микроконтролери. По отношение на техническото оборудване, той е идеален за образователния процес на проектиране на различни мехатронни системи и роботи, благодарение на разбираема среда за програмиране и възможност за наблюдение на физическите процеси в реално време, както и благодарение на разбираема среда за програмиране и редица други предимства.

Може да се използва като учебен и изследователски инструмент в цифровата обработка на сигнали, електрониката, схемите, роботиката, автоматизацията и др. По -мощните платки Arduino са приложими за решаване на сложни технически проблеми, свързани с разработването на големи проекти и тяхната сложна автоматизация.

Arduino е най -популярната тенденция, която прави микроконтролерите достъпни за разбиране и използване от голям брой хора, дори от експерти в бранша.С помощта на тази популярна платформа можете да направите голям брой интересни и полезни проекти.

Можем да кажем, че Arduino е универсален разширяем програмируем контролер -конструктор, който може да се превърне в незаменим помощник при решаването на всякакви творчески задачи, свързани с електроника с произволно предназначение, дори будилник, дори сложен робот, дори стъпков двигател — всичко това, и не само, може да контролира според желания алгоритъм, използвайки Arduino.

Огромен брой всякакви периферни устройства: бутони, сензори, светодиоди, LCD индикатори и други органи за взаимодействие с външния свят са на разположение за работа с Arduino.

Стотици програми за Arduino вече са достъпни в интернет, които могат да помогнат както на начинаещи, така и на опитни потребители да реализират своите проекти.