מהי פלטפורמת Arduino ולמה היא מיועדת?

מה זה ארדואינו?

Arduino היא פלטפורמת חומרה ותוכנה מדף שמרכיביה העיקריים הם לוח בקרת I/O קטן וסביבת פיתוח מבוססת עיבוד/חיווט.

אב הטיפוס הראשון של הבקר שוחרר בשנת 2005 כאשר Massimo Banzi עיצב אותו עבור סטודנטים במכון לעיצוב אינטראקציה באיברה, איטליה. שמו של המכשיר מקורו בשמו של המלך ארדואינו ששלט באיטליה רק ​​שנתיים בתחילת המאה ה-11, שעל שמו נקרא גם בר הבירה "די רה ארדואינו" בבעלותו של מאסימו באנזי והוא ממוקם בדיוק היכן. , על פי האגדה המלך ארדווין נולד.

המטרה של Arduino היא ליצור סביבה נגישה עבור מפתחי תוכנה כדי לאפשר להם להיכנס לעולם תכנות המיקרו-בקרים. תכנות הבקרים של חברה זו נעשה בסביבת תכנות פשוטה ואינטואיטיבית - Arduino IDE. סביבה זו נוחה למשתמשים מתחילים ומנוסים כאחד.נעשה שימוש בשפת התכנות C++ אשר מתווספת לספריות רבות, מה שמקל על העבודה עם המכשיר.

ארדואינו עשתה מהפכה של ממש בתחום העיצוב האלקטרוני בקנה מידה בינלאומי. גם הסכמות וגם קודי המקור זמינים בחינם, וזו הסיבה ש- Arduino צבר כל כך הרבה פופולריות. ניתן לרכוש לוח מוכן בדולרים בודדים בלבד, או להרכיב אותו בעצמכם.

ללוח Arduino יש מעבד וזיכרון משלו, הוא מצויד בכניסות ויציאות רבות אליהן ניתן לחבר חיישנים שונים, וכן מפעילים ומנגנונים. ישנם כיום יותר מ-20 מודים מרכזיים ללוח Arduino זמינים.

מיקרו-בקרי פלטפורמת Arduino

הייחודיות של Arduino היא שאתה לא צריך להיות מתכנת כדי לעבוד איתו, אתה לא צריך ידע מיוחד איך מיקרו-בקר עובד כדי לבנות פרויקט פשוט. הספריות הסטנדרטיות של Arduino פותחות הרבה יצירתיות במונחים של אוטומציה של כל דבר.

התכנות כאן מתבצע באמצעות סביבת תוכנה מיוחדת (IDE), אותה ניתן להוריד בחינם באתר Arduino. כתובה ב-Java, מעטפת ידידותית זו פועלת על Windows, Mac OS X ו-Linux ומכילה עורך טקסט, מנהל פרויקטים, מהדר קדם-מעבד וכלים לטעינת התוכנית ישירות לתוך המיקרו-בקר.

למיקרו-בקרים המשמשים ב- Arduino כבר יש אתחול, כך שאין צורך במתכנת, פשוט חבר את הלוח למחשב באמצעות USB או באמצעות מתאם UART-USB והורד את התוכנה.

ללוח יש גם יכולת להבהב את Bootloader במיקרו-בקר באמצעות מתכנת, ל-Arduino IDE יש תמיכה מובנית למתכנתים הזולים הפופולריים ביותר, יש מחבר פינים לתכנות במעגל (ICSP עבור AVR, JTAG עבור ARM).

רוב מכשירי Arduino משתמשים במיקרו-בקרים של Atmel AVR ATmega328, ATmega168, ATmega2560, ATmega32U4, ATTiny85 עם תדר שעון של 16 או 8 מגה-הרץ. ישנם גם לוחות מבוססי ARM Cortex M.

יציאות ארדואינו

לוח Arduino UNO R3

יציאות ה-I/O משמשות לחיבור כל הרכיבים האלקטרוניים (LED, מנועים, חיישנים וכו') ללוח הבקר. הם נקראים גם סיכות. אלו ממשקים דיגיטליים, אנלוגיים או דיגיטליים לאנלוגיים שיש להם תפקיד משלהם.

כפי שהשם מרמז, יש לנו אות דיגיטלי על הפינים הדיגיטליים. הם יכולים לייצר רק שני ערכים: אפס לוגי (0, LOW) ואחד לוגי (1, HIGH).

אנלוגי - בדומה לדיגיטלי, עם ההבדל שמטרתם העיקרית היא לחבר חיישנים אנלוגיים.

כדי להשתמש (להעביר אות) דרך היציאות הללו, עלינו לאתחל אותן בתוכנית שלנו באמצעות הפונקציה pinMode (<מספר PIN>, <mode: INPUT / OUTPUT>), כאשר מספר הפין הוא מספר המחבר שצוין בלוח Arduino ... יש צורך ב-INPUT כדי לקרוא נתונים, OUTPUT כדי לשדר. במקרה שאנו משתמשים בפינים כאלה מבלי לציין pinMode מראש, הערכים שהתקבלו עשויים להיות שגויים.

יציאות דיגיטליות-אנלוגיות (או PWM - I/O עם אפנון רוחב דופק) - ממשק אינטליגנטי יותר. הם תמיד מוכנים לקבל / לשדר נתונים ואינם דורשים אתחול מוקדם.היתרון העיקרי שלהם הוא היכולת להעביר ערכים בטווח שבין 0 ל-255, מה שמאפשר הרבה יותר
להפריע בדיוק לפעולת האלמנטים המחוברים. יציאות אלו מסומנות על הלוח (ובתיעוד) כ-PWM או עם «~» (tilde).

פינים דיגיטליים ואנלוגיים - מיתוג (חיבור) יציאות. PWM - יציאות בקרה. אם יש צורך לשנות את פרמטרי הפעולה של אלמנט הרדיו, יש לחבר אותו ל-PWM. אם זה מספיק רק להפעיל/לכבות אלמנט מעגל, אתה יכול להשתמש בכל יציאה ב- Arduino.

קריטריון חשוב נוסף ואחרון עבור יציאות לוח Arduino הוא ההרכב הפיזי שלהן. זכרו שלכל פין: יש פלט 5V. זה יכול לתת זרם מרבי של 0.02A

אלו קריטריונים קטנים שחשוב לזכור כדי לחסוך זמן רב.

תִכנוּת

כדי לשלוט בבסיס התכנות של Arduino, מתחיל צריך רק כמה שעות, מכיוון שלרשת יש כבר מספר עצום של הדרכות וידאו, פרסומים נושאיים, הערות ומאמרים על פיתוח Arduino. הבסיס הוא C++, בתוספת פונקציות פשוטות של בקרת I/O בלוח, ומשתמשים תובעניים יותר יוכלו לעבוד אפילו ב-Visual Studio, לפחות ב-Eclipse, או אפילו דרך שורת הפקודה.

כוננים חיצוניים וכרטיסי הרחבה

למעשה, Arduino מספק אפשרויות עצומות ליצירת כל מיני מכשירים, ניתן לחבר חיישנים, מנעולים, מנועים, צגים, נתבים ואפילו קומקומים. ניתן להרחיב את המוצר עם לוחות נוספים - מגנים, למשל, לעבודה עם GPS, לחיבור דרך רשת מקומית או אינטרנט, ל-Bluetooth, Wi-Fi וכו'. ארדואינו פופולרי במיוחד ברובוטיקה.

בנוחות, לא צריך מלחם כדי לחבר הרחבות, נעשה שימוש בחיבורי פינים פשוטים, מה שמקל על עיצוב פריסות, להפוך אותם למסובכים ככל שתרצו, באופן כללי, מרחב היצירתיות הוא אינסופי.

כרטיסי הרחבה (מגנים) נמכרים כיום עבור פונקציות רבות ושונות, ניתן לחבר אותם ככריך, הודות למיקום הנוח של המחברים. אלה יכולים להיות כרטיסי תקשורת אלחוטיים, כרטיסי בקרה מנוע צעדים, וכל בקר אחר עם מטרות שונות.

מדוע השימוש ב- Arduino הוא כל כך פופולרי

פלטפורמת Arduino זכתה להכרה רחבה על ידי מפתחי מכשירים אלקטרוניים חדשים, מורים וסטודנטים להנדסה, כמו גם תלמידים מרקע של יצירתיות טכנית.

השימוש ב- Arduino מפשט את תהליך העבודה עם מיקרו-בקרים. מבחינת ציוד טכני, הוא אידיאלי לתהליך החינוכי של עיצוב שונים מערכות מכטרוניות ורובוטים, הודות לסביבת תכנות מובנת ויכולת ניטור תהליכים פיזיים בזמן אמת, וכן הודות לסביבת תכנות מובנת ועוד מספר יתרונות.

זה יכול לשמש ככלי הוראה ומחקר בעיבוד אותות דיגיטלי, אלקטרוניקה, מעגלים, רובוטיקה, אוטומציה וכו'. לוחות Arduino חזקים יותר מתאימים לפתרון בעיות טכניות מורכבות הקשורות לפיתוח של פרויקטים גדולים ואוטומציה מורכבת שלהם.

Arduino הוא הטרנד הפופולרי ביותר שמנגיש את המיקרו-בקרים למספר רב של אנשים להבנה ולשימוש, אפילו מומחים בתעשייה.בעזרת הפלטפורמה הפופולרית הזו, תוכלו לבצע מספר רב של פרויקטים מעניינים ושימושיים.

אנו יכולים לומר כי Arduino הוא בקר-קונסטאי אוניברסלי הניתן להרחבה שניתן להרחבה שיכול להפוך לעוזר הכרחי בפתרון כל משימות יצירתיות הקשורות לאלקטרוניקה מכל מטרה, אפילו שעון מעורר, אפילו רובוט מורכב, אפילו מנוע צעד - כל זה, ו לא רק, הוא יכול לשלוט לפי האלגוריתם הרצוי באמצעות Arduino.

מספר עצום של כל מיני מכשירים היקפיים: כפתורים, חיישנים, נוריות LED, מחווני LCD ואיברים אחרים לאינטראקציה עם העולם החיצון זמינים לעבודה עם Arduino.

מאות תוכניות Arduino זמינות כעת באינטרנט שיכולות לעזור למשתמשים מתחילים ומתקדמים לממש את הפרויקטים שלהם.