Vad är Arduino-plattformen och vad är den till för?

Vad är Arduino?

Arduino är en färdig hårdvaru- och mjukvaruplattform vars huvudkomponenter är ett litet I/O-styrkort och en Processing/Wiring-baserad utvecklingsmiljö.

Den första prototypen av styrenheten släpptes 2005 när Massimo Banzi designade den för studenter vid Institute of Interaction Design i Ivrea, Italien. Namnet på enheten kommer från namnet på kung Arduino, som regerade Italien i endast två år i början av 1000-talet, efter vilken ölbaren "di Re Arduino", som ägs av Massimo Banzi, också är uppkallad och ligger exakt där , enligt legenden är kung Arduin född.

Arduinos mål är att skapa en tillgänglig miljö för mjukvaruutvecklare så att de kan komma in i en värld av mikrokontrollerprogrammering. Programmering av detta företags kontroller görs i en enkel och intuitiv programmeringsmiljö — Arduino IDE. Denna miljö är bekväm för både nybörjare och erfarna användare.Programmeringsspråket C++ används, vilket kompletteras med många bibliotek, vilket gör det lättare att arbeta med enheten.

Arduino har gjort en verklig revolution inom området elektronisk design i internationell skala. Både schemat och källkoderna är tillgängliga gratis, vilket är anledningen till att Arduino har vunnit så mycket popularitet. En färdig bräda kan köpas för bara några få dollar, eller så kan du montera den själv.

Arduino-kortet har sin egen processor och minne, det är utrustat med många in- och utgångar till vilka olika sensorer kan kopplas, samt ställdon och mekanismer. Det finns för närvarande mer än 20 större Arduino-kortmods tillgängliga.

Arduino-plattformsmikrokontroller

Det speciella med Arduino är att du inte behöver vara programmerare för att arbeta med den, du behöver ingen speciell kunskap om hur en mikrokontroller fungerar för att bygga ett enkelt projekt. Arduinos standardbibliotek öppnar upp för mycket kreativitet när det gäller att automatisera vad som helst.

Programmering här görs genom en speciell mjukvarumiljö (IDE), som kan laddas ner gratis på Arduinos hemsida. Det här vänliga skalet är skrivet i Java och körs på Windows, Mac OS X och Linux och innehåller en textredigerare, projektledare, förprocessorkompilator och verktyg för att ladda programmet direkt i mikrokontrollern.

Mikrokontrollerna som används i Arduino har redan en bootloader, så en programmerare behövs inte, anslut bara kortet till en dator via USB eller via en UART-USB-adapter och ladda ner programmet.

Kortet har också förmågan att flasha bootloadern i mikrokontrollern med hjälp av en programmerare, Arduino IDE har inbyggt stöd för de mest populära lågkostnadsprogrammerarna, det finns en stiftkontakt för in-circuit programmering (ICSP för AVR, JTAG för ARM).

De flesta Arduino-enheter använder Atmel AVR ATmega328, ATmega168, ATmega2560, ATmega32U4, ATTiny85 mikrokontroller med en klockfrekvens på 16 eller 8 MHz. Det finns även ARM Cortex M-baserade kort.

Arduino-portar

Arduino UNO R3-kort

I/O-portarna används för att ansluta alla elektroniska komponenter (lysdioder, motorer, sensorer, etc.) till styrkortet. De kallas också stift. Dessa är digitala, analoga eller digital-till-analoga gränssnitt som har sin egen funktion.

Som namnet antyder har vi en digital signal på de digitala stiften. De kan bara producera två värden: en logisk nolla (0, LÅG) och en logisk (1, HÖG).

Analog — liknande digital, med skillnaden att deras huvudsakliga syfte är att ansluta analoga sensorer.

För att använda (sända en signal) genom dessa portar måste vi initialisera dem i vårt program med funktionen pinMode (<pinnummer>, <mode: INPUT / OUTPUT>), där pinnumret är kontaktnumret som anges på kortet Arduino … INPUT behövs för att läsa data, OUTPUT för att överföra. Om vi ​​använder sådana stift utan att ange pinMode i förväg, kan de erhållna värdena vara felaktiga.

Digital-analoga portar (eller PWM — I/O med pulsbreddsmodulering) — ett mer intelligent gränssnitt. De är alltid redo att ta emot/sända data och kräver ingen initiering i förväg.Deras främsta fördel är förmågan att överföra värden i intervallet från 0 till 255, vilket möjliggör mycket mer
stör exakt funktionen av de anslutna elementen. Dessa portar är indikerade på kortet (och i dokumentationen) som PWM eller med «~» (tilde).

Digitala och analoga stift — byta (ansluta) portar. PWM — kontrollportar. Om det är nödvändigt att ändra driftsparametrarna för radioelementet måste det anslutas till PWM. Om det räcker att bara slå på/stänga av ett kretselement kan du använda vilken port som helst på Arduino.

Ett annat och sista viktigt kriterium för Arduino-kortportar är deras fysiska sammansättning. Kom ihåg att varje stift: har en 5V-utgång. Den kan ge en maximal ström på 0,02A

Det är små kriterier som är viktiga att tänka på för att spara mycket tid.

Programmering

För att bemästra programmeringsbasen för Arduino behöver en nybörjare bara några timmar, eftersom nätverket redan har ett stort antal videohandledningar, tematiska publikationer, anteckningar och artiklar om Arduino-utveckling. Grunden är C++, kompletterat med enkla I/O-kontrollfunktioner på kortet, och mer krävande användare kommer att kunna arbeta även i Visual Studio, åtminstone i Eclipse, eller till och med genom kommandoraden.

Externa enheter och expansionskort

Faktum är att Arduino ger enorma möjligheter för att skapa alla typer av enheter, du kan ansluta sensorer, lås, motorer, displayer, routrar och till och med vattenkokare. Du kan utöka produkten med ytterligare kort — sköldar, till exempel för att arbeta med GPS, för anslutning via ett lokalt nätverk eller internet, för bluetooth, Wi-Fi, etc. Arduino är särskilt populärt inom robotteknik.

Bekvämt behöver du ingen lödkolv för att ansluta förlängningar, enkla stiftanslutningar används, vilket gör det enkelt att designa layouter, göra dem så komplicerade som du vill, generellt sett är utrymmet för kreativitet oändligt.

Expansionskort (skärmar) säljs nu för många olika funktioner, de kan kopplas ihop som en sandwich, tack vare kontakternas bekväma placering. Dessa kan vara trådlösa kommunikationskort, kontrollkort stegmotor, och alla andra kontroller med olika syften.

Varför det är så populärt att använda Arduino

Arduino-plattformen har blivit allmänt erkänd av utvecklarna av nya elektroniska enheter, lärare och ingenjörsstudenter, såväl som studenter med bakgrund av teknisk kreativitet.

Att använda Arduino förenklar processen att arbeta med mikrokontroller. När det gäller teknisk utrustning är den idealisk för utbildningsprocessen att designa olika mekatroniska system och robotar, tack vare en begriplig programmeringsmiljö och förmågan att övervaka fysiska processer i realtid, samt tack vare en begriplig programmeringsmiljö och en rad andra fördelar.

Den kan användas som ett undervisnings- och forskningsverktyg inom digital signalbehandling, elektronik, kretsar, robotik, automation, etc. Kraftfullare Arduino-kort är användbara för att lösa komplexa tekniska problem relaterade till utvecklingen av stora projekt och deras komplexa automatisering.

Arduino är den populäraste trenden som gör mikrokontroller tillgängliga för ett stort antal människor att förstå och använda, även branschexperter.Med hjälp av denna populära plattform kan du göra ett stort antal intressanta och användbara projekt.

Vi kan säga att Arduino är en universell utbyggbar programmerbar kontroller-konstruktör som kan bli en oumbärlig assistent för att lösa alla kreativa uppgifter relaterade till elektronik av vilket syfte som helst, till och med en väckarklocka, till och med en komplex robot, till och med en stegmotor - allt detta och inte bara, den kan styra enligt den önskade algoritmen med hjälp av Arduino.

Ett stort antal av alla typer av kringutrustning: knappar, sensorer, lysdioder, LCD-indikatorer och andra organ för interaktion med omvärlden finns tillgängliga för att arbeta med Arduino.

Hundratals Arduino-program finns nu tillgängliga på Internet som kan hjälpa både nybörjare och avancerade användare att förverkliga sina projekt.