Arduino.ru
Arduino – это инструмент для проектирования электронных устройств (электронный конструктор) более плотно взаимодействующих с окружающей физической средой, чем стандартные персональные компьютеры, которые фактически не выходят за рамки виртуальности. Это платформа, предназначенная для «physical computing» с открытым программным кодом, построенная на простой печатной плате с современной средой для написания программного обеспечения.
Arduino применяется для создания электронных устройств с возможностью приема сигналов от различных цифровых и аналоговых датчиков, которые могут быть подключены к нему, и управления различными исполнительными устройствами. Проекты устройств, основанные на Arduino, могут работать самостоятельно или взаимодействовать с программным обеспечением на компьютере (напр.: Flash, Processing, MaxMSP). Платы могут быть собраны пользователем самостоятельно или куплены в сборе. Среда разработки программ с открытым исходным текстом доступна для бесплатного скачивания.
Язык программирования Arduino является реализацией Wiring, схожей платформы для «physical computing», основанной на мультимедийной среде программирования Processing.
Почему Arduino?
Существует множество микроконтроллеров и платформ для осуществления «physical computing». Parallax Basic Stamp, Netmedia’s BX-24, Phidgets, MIT’s Handyboard и многие другие предлагают схожую функциональность. Все эти устройства объединяют разрозненную информацию о программировании и заключают ее в простую в использовании сборку. Arduino, в свою очередь, тоже упрощает процесс работы с микроконтроллерами, однако имеет ряд преимуществ перед другими устройствами для преподавателей, студентов и любителей:
Низкая стоимость – платы Arduino относительно дешевы по сравнению с другими платформами. Самая недорогая версия модуля Arduino может быть собрана в ручную, а некоторые даже готовые модули стоят меньше 50 долларов.
Кросс-платформенность – программное обеспечение Arduino работает под ОС Windows, Macintosh OSX и Linux. Большинство микроконтроллеров ограничивается ОС Windows.
Простая и понятная среда программирования – среда Arduino подходит как для начинающих пользователей, так и для опытных. Arduino основана на среде программирования Processing, что очень удобно для преподавателей , так как студенты работающие с данной средой будут знакомы и с Arduino.
Программное обеспечение с возможностью расширения и открытым исходным текстом – ПО Arduino выпускается как инструмент, который может быть дополнен опытными пользователями. Язык может дополняться библиотеками C++. Пользователи, желающие понять технические нюансы, имеют возможность перейти на язык AVR C на котором основан C++. Соответственно, имеется возможность добавить код из среды AVR-C в программу Arduino.
Аппаратные средства с возможностью расширения и открытыми принципиальными схемами – микроконтроллеры ATMEGA8 и ATMEGA168 являются основой Arduino. Схемы модулей выпускаются с лицензией Creative Commons, а значит, опытные инженеры имеют возможность создания собственных версий модулей, расширяя и дополняя их. Даже обычные пользователи могут разработать опытные образцы с целью экономии средств и понимания работы.
Что такое Arduino: первые шаги в электронике
Что можно сделать на Ардуино и зачем это нужно? Разбираемся с популярной и дружелюбной платформой, которая позволяет быстро создавать умные электронные устройства своими руками.
Самодостаточная начинка
Arduino — это небольшая управляющая плата с собственным процессором и памятью. Помимо них на плате есть пара десятков контактов, к которым можно подключать всевозможные компоненты: светодиоды, датчики, моторы, чайники, роутеры, магнитные дверные замки и вообще всё, что работает от электричества.
В процессор Ардуино можно загрузить программу, которая будет управлять всеми этими устройствами по заданному алгоритму. Таким образом можно создать бесконечное количество уникальных классных гаджетов, сделанных своими руками и по собственной задумке.
Чтобы понять общую идею, взгляните на иллюстрацию. Она не отражает и миллионной доли всех возможностей, но всё же даёт первичное представление.
Простота и доступность
Платформа Arduino приобрела бешеную популярность благодаря простоте и дружелюбности. Даже полный ноль в программировании и схемотехнике может освоить основы работы с Ардуино за пару часов. Этому способствуют тысячи публикаций, учебников, заметок в интернете и отличная серия видеоуроков по Arduino на русском языке.
Программы для Ардуино пишутся на обычном C++, дополненным простыми и понятными функциями для управления вводом-выводом на контактах. Если вы уже знаете C++, Arduino станет дверью в новый мир, где программы не ограничены рамками компьютера, а взаимодействуют с окружающим миром и влияют на него. Если же вы новичок в программировании — не проблема, вы с лёгкостью научитесь, это просто.
Для удобной работы с платами Ардуино существует бесплатная официальная среда программирования Arduino IDE, работающая под Windows, Mac OS и Linux. С помощью неё загрузка новой программы в контроллер становится делом одного клика, только лишь подключите плату к компьютеру через USB. Хотя для более пытливых умов возможна работа и через Visual Studio, Eclipse, другие IDE или командную строку, а новичкам подойдёт визуальная среда программирования XOD IDE.
Вам не понадобится паяльник. Полноценные устройства можно собирать, используя специальную макетную доску, перемычки и провода абсолютно без пайки. Прототипирование ещё не было таким быстрым и простым, поэтому ардуинки быстро прижились в школах и кружках робототехники.
Принцип бутерброда
Ещё одной отличительной особенностью Arduino является наличие плат расширения под названием Shield. Эти «шилды» ставятся поверх ардуинки подобно слоям бутерброда и дают ей новые дополнительные возможности. Например, существуют платы расширения для подключения к локальной сети и интернету (Ethernet Shield), для управления мощными моторами (Motor Shield), для получения координат и времени со спутников GPS (приёмник GPS/ГЛОНАСС) и многие другие.
В итоге
Arduino — это сердце конструктора, в котором нет конечного, строго определённого набора деталей, и нет ограничений в разнообразии того, что вы можете из него собрать. Всё ограничено лишь вашей фантазией. Это новый мир, убойное хобби и отличный подарок. Свыше 10 миллионов людей в мире уже поняли это.
Взгляните лишь на несколько примеров того, что можно сделать на Ардуино. Ведь это грандиозно!
Картонный бот-очаровашка
Робот-паук
Генератор мыльных пузырей
Светодиодный куб
Графический эквалайзер
Система полива дачного участка
С чего начать
Вам понадобится сама плата. Например, Arduino Uno — самая популярная модель в настоящий момент. Для начала экспериментов её хватит с головой. Хотя если брать «на вырост», можно рассмотреть более мощную Arduino Mega 2560.
Также вам понадобится USB-кабель, макетная доска, перемычки, резисторы, транзисторы… и ещё десяток подручных вещей. Чтобы не утомлять себя поисками необходимого, возьмите всё, что потребуется, в виде одного из готовых наборов. Например, в наборах «Матрёшка Y» или «Матрёшка Z» мы собрали всё, что нужно для комфортного старта.
Что такое Arduino и что с ним можно сделать
Сейчас в мире людей, увлечённых техникой, наблюдается настоящая «ардуиномания». Этому маленькому загадочному устройству посвящены тысячи статей, сотни блогов и форумов. Так что же это такое – Arduino? И почему он обрёл столь большую популярность?
Arduino – это маленькое электронное устройство, состоящее из одной печатной платы, которое способно управлять разными датчиками, электродвигателями, освещением, передавать и принимать данные… Arduino – это целое семейство устройств разных размеров и возможностей. А также это целый зоопарк клонов Ардуино и мир ардуино-совместимых устройств. Но давайте обо всём по порядку.
1 «Мозг» Arduino
«Мозг» Arduino – это микроконтроллер семейства Atmega. Микроконтроллер представляет из себя микропроцессор с памятью и различными периферийными устройствами, реализованный на одной микросхеме. Фактически это однокристальный микрокомпьютер, который способен выполнять относительно простые задачи. Разные модели из семейства Arduino оснащены разными микроконтроллерами.
На фото микроконтроллер Atmega328. Такие микроконтроллеры стоят на Arduino UNO и Arduino Nano (но в другом корпусе).
2 «Руки» Arduino
Но какой толк от мозга, если он не имеет рук? Руками в данном случае служат электрические выводы, размещённые по периметру платы Arduino. Есть платы с большим количеством выводов, есть с меньшим. Например, самая большая плата в семействе Ардуино – Arduino Mega – имеет более 70 независимых выводов, а самая маленькая – Arduino Pro Mini – всего 22 вывода.
На фотографии показаны в сравнении Arduino Mega и Arduino Pro Mini. Представляете, что мог бы делать человек, имея столько рук, сколько Arduino Mega – выводов?
3 Цифровые и аналоговые выводы
Не все выводы у Arduino одинаковые. Есть выводы цифровые, а есть аналоговые. Принципиальная разница между ними в том, что на цифровых выводах может быть только два значения: либо логическая «1» (TRUE, от 3 до 5 вольт), либо логический «0» (FALSE, от 0 до 1,5 вольт), а на аналоговых выводах диапазон от логической «1» до «0» поделён на множество мелких участков.
Зачем это нужно? Давайте рассмотрим такой наглядный пример. Если подключить к цифровому выводу Arduino светодиод и подать на вывод логическую «1», то светодиод загорится с максимальной яркостью; если подать «0» – светодиод погаснет. Никаких промежуточных вариантов нет. Если светодиод подключить к аналоговому выводу, то яркостью светодиода можно управлять плавно. На практике к аналоговым выводам чаще всего подключаются какие-либо аналоговые датчики.
4 Чем может управлять Arduino
В итоге такое количество «рук» у Arduino позволяет подключать к нему огромное количество различных периферийных устройств. Среди них, например:
- кнопки, герконы и джойстики,
- светодиоды и фотодиоды,
- микрофоны и динамики,
- электродвигатели и сервоприводы,
- ЖК дисплеи,
- считыватели радиометок (RFID и NFC),
- bluetooth, WiFi и Ethernet модули,
- считыватели SD карт,
- радиоприёмники и радиопередатчики,
- GPS и GSM модули…
А также десятки различных датчиков:
- освещённости,
- магнитного поля,
- ультразвуковые и лазерные дальномеры,
- гироскопы и акселерометры,
- датчики дыма и состава воздуха,
- датчики давления, температуры и влажности…
И ещё многое, многое другое
Всё это превращает Arduino в универсальное ядро системы, которое может быть сконфигурировано совершенно разнообразными способами. Хотите сделать радиоуправляемую кормушку для питомца? Пожалуйста! Хотите чтобы при начале дождя у вас на лоджии закрывалось окно? Пожалуйста! Хотите управлять яркостью освещения в комнате со смартфона? Запросто! Хотите получать уведомления на e-mail, если почва комнатных растений стала слишком сухой? И это можно!
На фотографии показана лишь крохотная часть периферийных устройств, которые можно подключить к Arduino. На самом деле их гораздо, гораздо больше.
5 Общение с Arduino
Как же процессор узнаёт, что именно ему следует делать? Вы должны рассказать ему это. Написание сообщений для Arduino называется программирование. Существует язык для общения с микроконтроллером, упрощённый и адаптированный специально для Arduino. Освоить этот язык совсем не сложно при желании и определённой настойчивости, даже если вы никогда раньше не программировали.
И для упрощения этого процесса разработана специальная программная среда – Arduino IDE. В её состав включены десятки примеров хороших, работающих программ. Изучив их, вы очень быстро многое узнаете о языке общения с Arduino.
Arduino позволит вашим программам выйти из виртуального мира в мир реальный. Вы сможете увидеть, как написанные вами программы заставляют мигать светодиод или вращать вал двигателя, а затем делать и более сложные и полезные вещи. Arduino позволит вам узнать много нового и интересного и в электронике, и в программировании. В итоге это может послужить вам отличным хобби, увлекательным занятием с детьми, замечательным и полезным времяпровождением.
Вы можете заказать Arduino и множество разнообразных датчиков для него в китайском онлайн-магазине Али-Экспресс. Здесь цены ниже, но доставка занимает время от 3 недель до 1,5 месяцев. Можно заказать Arduino в магазине электроники Voltiq.ru. Здесь цены чуть выше, чем в китайских интернет-магазинах, но не придётся ждать целый месяц. Ещё один хороший магазин электроники и робототехники – FastNVR.ru.
Ну и напоследок, посмотрите, какие разные и замечательные проекты можно воплотить с помощью Ардуино!
Что такое Ардуино и с чем его «едят»?
Хотите собирать свои собственные электронные самоделки, но не знаете с чего начать? Тогда я познакомлю вас с Ардуино.
Говоря простыми словами, Ардуино — это платформа для создания электронных устройств. К плате Ардуино можно присоединять разные устройства, компоненты и сторонние сборки. На плате размещены: микроконтроллер и, так называемая, обвязка. Можно сказать, что Ардуино компьютер, небольших размеров.
Чтобы наша Ардуино начала работать нам необходимо написать программу или, иначе говоря, скетч. Для написания программы нужна среда разработке — Arduino IDE.
Arduino NANO
Arduino NANO — небольшая, по размерам, плата на микроконтроллере ATmega328P. Arduino NANO имеет 14 цифровых входов/выходов (6 можно использовать в качестве ШИМ-выходов), 6 аналоговых входов,разъём Mini-USB, разъём питания, разъём для внутрисхемного программирования (ICSP) и кнопка сброса.
ATmega328P — 8 битный микроконтроллер с тактовой частотой 16МГц имеет 32 Кбайта Flash-памяти, 2 Кбайта оперативной памяти и 1 Кбайт энерго не зависимой памяти EEPROM для хранения данных.
Для того, чтобы прошивать Arduino NANO, с компьютера, предусмотрина микросхема FT232R. Она обеспечивает связь микроконтроллера с USB-портом компьютера. Подключая к компьютеру Ардуино определяется как вертуальный COM-порт.
Светодиоды: RX и TX — мигают при обмене данными между Arduino и компьютером. L светодиод подключённый к 13 пину, которым можно управлять и который включается при высоком напряжении и выключается при низком. ON показывает, что на плату подаётся питание.
Линейный понижающий регулятор напряжения LM1117MPX-5.0 с выходом 5 вольт обеспечивает питание микроконтроллера ATmega328P и другой логики платформы. Максимальный выходной ток составляет 800 мА.
ICSP-разъём предназначен для загрузки прошивки в микроконтроллер ATmega328 через программатор.Также через контакты ICSP Nano общается с платами расширения по интерфейсу SPI.
Питание платы
Порты для ввода/вывода.
Arduino Pro Mini
Arduino Pro Mini — небольшая, по размерам, плата, отличие от Arduino NANO в том, что Pro Mini нельзя прошить по USB-UART. Чтобы прошить и связать с компьютером нужно использовать проводник FTDI с преобразователям интерфейса или дополнительная плата Sparkfun. Работать с Pro Mini необходимо аккуратно, если вы не хотите вывести из строя чип, подав на него высокое напряжение.
Существует 2 вида моделий микроконтроллеров, устанавливающихся с производства, на 3,3 В и 5 В. В первой Используется тактовая частота 8 МГц, вторая 16 МГц. Модель указана на корпусе.
Чтобы записать скетч (программу) в микроконтроллер нужно среда разработки Arduino IDE. Для загрузки требуется специальный переходник.
Характеристики
Питание платы:
микроконтроллер, на плате Pro Mini, имеет 14, каждый может работать как вход, так и выход. Цифравые выводы помечаны цифрами, аналоговые буквой A
Назначение пинов:
Arduino Uno
Arduino Uno — самая популярная плата. На данную плату устанавливается микрокогтроллер ATmega328P c тактовой частотой 16 МГц. Имеет 20 портов входа-выхода для подключения внешних устройств.
Характеристики
USB Type-B — это порт предназначен для питания и прошивки платы Arduino Uno. Чтобы плату подключить к ПК необходим кабель USB (A-B)
Разъём DC — нужен для подключения источника питания, в диапазоне от 7 до 12В.
Понижающий регулятор 5В — понижающий линейный преобразователь необходим для питания микроконтроллера и логики платы, при подключении питания через DC разъём или контакт Vin. Выходное напряжение 5В, максимальный выходной ток 1А
Понижающий регулятор 3.3В — понижающий линейный преобразователь изменяющий входное напряжение, поступившее с линии 5В, в выходное напряжение 3.3В с максимальным током 150мА
Кнопка сброса — нужна для ручного сброса прошивки.
ICSP — разъём ATmega328P — нужен для передачи сигнальных пинов интерфейса SPI при подключении плат расширения. На цифровых пинах продублированы линии ICSP-разъёма: 10/SS, 11/MOSI, 12/MISO, 13/SCK. Также разъём необходим для прошивки микроконтроллера через внешний программатор.
ICSP-разъём ATmega16u2 — данный разъём предназначен для прошивки микроконтроллера ATmega16u2.
Arduino Mega 2560
Arduino Mega 2560 самая большая плата в линейке Arduino. Плата имеет 54 цифровых входа/выхода, 16 аналоговых входов.
Характеристики
USB разъём Type-B нужен для прошивки Arduino Mega 2560 с компьютера.
Кнопка сброса — для ручного сброса прошивки.
Регулятор напряжения 5В — понижающий линейный приобразователь, необходим для питания Mega 2560, ATmega16u2 и другой логики платы. ВЫходное напряжение 5В, максимальный выходной ток 800мА
Регулятор напряжеия 3.3В — линейный понижающий регулятор напряжения изменяющий входное напряжение, с линии 5В, в выходное напряжение 3.3В с максимальным током 150мА. Линия выведена на пин 3V3
ICSP-разъём нужен для внутрисхемного програмирования микроконтроллера ATmega 2560. Линии SPI, данные выводы выведены на 6-контактный разъём, а также продублированы на пинах 50/MISO, 51/MOSI, 52/SCK, 53/SS
ICSP-разъём ATmega16u2 — нужен для внутрисхемного програмирования микроконтроллера ATmega16u2
UART пины: 0(RX) и 1(TX), 19(RX1) и 18(TX1), и 17(RX2) и 16(TX2), 15(RX3) и 14(TX3), используются для «общения» платы Arduino Mega 2560 с компьютером и другими устройствами по последовательному интерфейсу. К микрокогтроллеру ATmega16u2 gjlrk.xtys dsdjls 0(RX) и 1(TX).