Co je platforma Arduino a k čemu slouží?

Co je Arduino?

Arduino je standardní hardwarová a softwarová platforma, jejíž hlavní součásti jsou malá I/O řídicí deska a vývojové prostředí založené na Processing/Wiring.

První prototyp ovladače byl vydán v roce 2005, kdy jej Massimo Banzi navrhl pro studenty Institutu interakčního designu v Ivrea v Itálii. Název zařízení pochází ze jména krále Arduina, který na počátku 11. století vládl Itálii pouhé dva roky, po kterém je pojmenován i pivní bar „di Re Arduino“, jehož majitelem je Massimo Banzi a nachází se přesně tam, kde , podle legendy se narodil král Arduin.

Cílem Arduina je vytvořit přístupné prostředí pro vývojáře softwaru, které jim umožní vstoupit do světa programování mikrokontrolérů. Programování ovladačů této společnosti se provádí v jednoduchém a intuitivním programovacím prostředí — Arduino IDE. Toto prostředí je vhodné pro začátečníky i zkušené uživatele.Je použit programovací jazyk C++, který je doplněn o mnoho knihoven, což usnadňuje práci se zařízením.

Arduino udělalo skutečnou revoluci v oblasti elektronického designu v mezinárodním měřítku. Jak schémata, tak zdrojové kódy jsou k dispozici zdarma, a proto si Arduino získalo tolik popularity. Hotovou desku lze zakoupit jen za pár dolarů, nebo si ji můžete sestavit sami.

Deska Arduino má vlastní procesor a paměť, je vybavena mnoha vstupy a výstupy, ke kterým lze připojit různé senzory, ale i akční členy a mechanismy. V současné době je k dispozici více než 20 hlavních modulů desek Arduino.

Mikrokontroléry platformy Arduino

Zvláštností Arduina je, že pro práci s ním nemusíte být programátor, nepotřebujete speciální znalosti o tom, jak mikrokontrolér funguje, abyste vytvořili jednoduchý projekt. Standardní knihovny Arduina otevírají spoustu kreativity, pokud jde o automatizaci čehokoli.

Programování zde probíhá prostřednictvím speciálního softwarového prostředí (IDE), které lze zdarma stáhnout na webu Arduino. Tento přátelský shell napsaný v Javě běží na Windows, Mac OS X a Linux a obsahuje textový editor, projektového manažera, kompilátor preprocesoru a nástroje pro nahrání programu přímo do mikrokontroléru.

Mikrokontroléry používané v Arduinu již mají bootloader, takže není potřeba programátor, stačí desku připojit k počítači přes USB nebo přes UART-USB adaptér a stáhnout program.

Deska má také možnost flashovat bootloader v mikrokontroléru pomocí programátoru, Arduino IDE má vestavěnou podporu pro nejoblíbenější levné programátory, je zde pin konektor pro in-circuit programování (ICSP pro AVR, JTAG pro ARM).

Většina zařízení Arduino používá mikrokontroléry Atmel AVR ATmega328, ATmega168, ATmega2560, ATmega32U4, ATTiny85 s taktovací frekvencí 16 nebo 8 MHz. Existují také desky založené na ARM Cortex M.

Arduino porty

Deska Arduino UNO R3

I/O porty se používají k připojení jakýchkoli elektronických komponent (LED, motorů, senzorů atd.) k řídicí desce. Říká se jim také špendlíky. Jedná se o digitální, analogová nebo digitálně-analogová rozhraní, která mají svou vlastní funkci.

Jak název napovídá, na digitálních pinech máme digitální signál. Mohou vytvářet pouze dvě hodnoty: logickou nulu (0, LOW) a logickou jedničku (1, HIGH).

Analogové — podobné digitálním, s tím rozdílem, že jejich hlavním účelem je připojení analogových senzorů.

Abychom mohli tyto porty používat (propouštět signál), musíme je v našem programu inicializovat pomocí funkce pinMode (<číslo pinu>, <režim: INPUT / OUTPUT>), kde číslo pinu je číslo konektoru uvedené na desce. Arduino … INPUT je potřeba pro čtení dat, OUTPUT pro přenos. V případě, že takové piny použijeme, aniž bychom předem specifikovali pinMode, mohou být získané hodnoty nesprávné.

Digitální analogové porty (nebo PWM — I/O s modulací šířky pulzu) — inteligentnější rozhraní. Jsou vždy připraveny přijímat / vysílat data a nevyžadují předchozí inicializaci.Jejich hlavní výhodou je schopnost přenášet hodnoty v rozsahu od 0 do 255, což umožňuje mnohem více
přesně zasahovat do provozu připojených prvků. Tyto porty jsou na desce (a v dokumentaci) označeny jako PWM nebo pomocí «~» (tilda).

Digitální a analogové piny — přepínací (propojovací) porty. PWM — řídicí porty. Pokud je nutné změnit provozní parametry radiového prvku, musí být připojen k PWM. Pokud stačí pouze zapnout / vypnout obvodový prvek, můžete použít jakýkoli port na Arduinu.

Dalším a posledním důležitým kritériem pro porty desky Arduino je jejich fyzické složení. Pamatujte, že každý pin: má výstup 5V. Může poskytnout maximální proud 0,02A

Toto jsou malá kritéria, která je důležité mít na paměti, abyste ušetřili spoustu času.

Programování

K zvládnutí programátorské základny pro Arduino potřebuje začátečník jen pár hodin, protože síť už má obrovské množství videonávodů, tematických publikací, poznámek a článků o vývoji Arduina. Základem je C++, doplněné o jednoduché funkce I/O ovládání na desce a náročnější uživatelé budou moci pracovat i ve Visual Studiu, alespoň v Eclipse, nebo i přes příkazový řádek.

Externí disky a rozšiřující karty

Ve skutečnosti Arduino poskytuje obrovské možnosti pro vytváření všech druhů zařízení, můžete připojit senzory, zámky, motory, displeje, routery a dokonce i konvice. Produkt můžete rozšířit o další desky — štíty například pro práci s GPS, pro připojení přes lokální síť nebo internet, pro bluetooth, Wi-Fi atd. Arduino je oblíbené zejména v robotice.

Pohodlně nepotřebujete páječku k připojení nástavců, používají se jednoduché kolíkové spoje, což usnadňuje navrhování rozvržení, dělá je komplikované, jak chcete, obecně je prostor pro kreativitu nekonečný.

Rozšiřující karty (shieldy) se dnes prodávají pro mnoho různých funkcí, lze je připojit jako sendvič, díky vhodnému umístění konektorů. Mohou to být bezdrátové komunikační karty, řídicí karty krokový motora jakékoli další ovladače s různými účely.

Proč je používání Arduina tak populární

Platforma Arduino byla široce uznávána vývojáři nových elektronických zařízení, učiteli a studenty inženýrství, stejně jako studenty z prostředí technické kreativity.

Použití Arduina zjednodušuje proces práce s mikrokontroléry. Z hlediska technického vybavení je ideální pro výukový proces navrhování různých mechatronické systémy a roboty, a to díky srozumitelnému programovacímu prostředí a možnosti sledovat fyzikální procesy v reálném čase, dále díky srozumitelnému programovacímu prostředí a řadě dalších výhod.

Může být použit jako výukový a výzkumný nástroj v oblasti digitálního zpracování signálů, elektroniky, obvodů, robotiky, automatizace atd. Výkonnější desky Arduino jsou použitelné pro řešení složitých technických problémů souvisejících s vývojem velkých projektů a jejich složitou automatizací.

Arduino je nejoblíbenějším trendem, který zpřístupňuje mikrokontroléry velkému množství lidí k pochopení a používání, dokonce i odborníkům v oboru.S pomocí této oblíbené platformy můžete dělat velké množství zajímavých a užitečných projektů.

Můžeme říci, že Arduino je univerzální rozšiřitelný programovatelný ovladač-konstruktér, který se může stát nepostradatelným pomocníkem při řešení jakýchkoli kreativních úkolů souvisejících s elektronikou jakéhokoli účelu, dokonce i s budíkem, dokonce i s komplexním robotem, dokonce i s krokovým motorem - to vše a nejen, že může ovládat podle požadovaného algoritmu pomocí Arduina.

Pro práci s Arduinem je k dispozici velké množství nejrůznějších periferních zařízení: tlačítka, senzory, LED, LCD indikátory a další orgány pro interakci s vnějším světem.

Na internetu jsou nyní k dispozici stovky programů pro Arduino, které mohou pomoci začátečníkům i pokročilým uživatelům realizovat jejich projekty.