Τι είναι η πλατφόρμα Arduino και σε τι χρησιμεύει;

Τι είναι το Arduino;

Το Arduino είναι μια πλατφόρμα υλικού και λογισμικού εκτός ραφιού, της οποίας τα κύρια στοιχεία είναι μια μικρή πλακέτα ελέγχου I/O και ένα περιβάλλον ανάπτυξης που βασίζεται σε Processing/Wiring.

Το πρώτο πρωτότυπο του ελεγκτή κυκλοφόρησε το 2005 όταν ο Massimo Banzi το σχεδίασε για φοιτητές στο Institute of Interaction Design στην Ivrea της Ιταλίας. Το όνομα της συσκευής προέρχεται από το όνομα του βασιλιά Arduino, ο οποίος κυβέρνησε την Ιταλία μόνο για δύο χρόνια στις αρχές του 11ου αιώνα, από τον οποίο ονομάστηκε και το μπαρ μπύρας "di Re Arduino", ιδιοκτησίας Massimo Banzi, το οποίο βρίσκεται ακριβώς εκεί που , σύμφωνα με το μύθο γεννιέται ο βασιλιάς Arduin.

Στόχος του Arduino είναι να δημιουργήσει ένα προσβάσιμο περιβάλλον για τους προγραμματιστές λογισμικού που θα τους επιτρέψει να εισέλθουν στον κόσμο του προγραμματισμού μικροελεγκτών. Ο προγραμματισμός των ελεγκτών αυτής της εταιρείας γίνεται σε ένα απλό και διαισθητικό περιβάλλον προγραμματισμού — Arduino IDE. Αυτό το περιβάλλον είναι βολικό τόσο για αρχάριους όσο και για έμπειρους χρήστες.Χρησιμοποιείται η γλώσσα προγραμματισμού C ++, η οποία συμπληρώνεται με πολλές βιβλιοθήκες, γεγονός που διευκολύνει την εργασία με τη συσκευή.

Το Arduino έχει κάνει μια πραγματική επανάσταση στον τομέα του ηλεκτρονικού σχεδιασμού σε διεθνή κλίμακα. Τόσο τα σχήματα όσο και οι πηγαίοι κώδικες είναι διαθέσιμα δωρεάν, γι' αυτό το Arduino έχει κερδίσει τόση δημοτικότητα. Μια έτοιμη σανίδα μπορεί να αγοραστεί μόνο για λίγα δολάρια ή μπορείτε να τη συναρμολογήσετε μόνοι σας.

Η πλακέτα Arduino έχει δικό της επεξεργαστή και μνήμη, είναι εξοπλισμένη με πολλές εισόδους και εξόδους στις οποίες μπορούν να συνδεθούν διάφοροι αισθητήρες, καθώς και ενεργοποιητές και μηχανισμοί. Αυτήν τη στιγμή υπάρχουν περισσότερα από 20 κύρια mods πλακέτας Arduino διαθέσιμα.

Μικροελεγκτές πλατφόρμας Arduino

Η ιδιαιτερότητα του Arduino είναι ότι δεν χρειάζεται να είσαι προγραμματιστής για να δουλέψεις μαζί του, δεν χρειάζεσαι ιδιαίτερες γνώσεις για το πώς λειτουργεί ένας μικροελεγκτής για να φτιάξεις ένα απλό έργο. Οι τυπικές βιβλιοθήκες του Arduino ανοίγουν πολλή δημιουργικότητα όσον αφορά την αυτοματοποίηση οτιδήποτε.

Ο προγραμματισμός εδώ γίνεται μέσω ειδικού περιβάλλοντος λογισμικού (IDE), το οποίο μπορείτε να κατεβάσετε δωρεάν στην ιστοσελίδα του Arduino. Γραπτό σε Java, αυτό το φιλικό κέλυφος εκτελείται σε Windows, Mac OS X και Linux και περιέχει πρόγραμμα επεξεργασίας κειμένου, project manager, μεταγλωττιστή προεπεξεργαστή και εργαλεία για τη φόρτωση του προγράμματος απευθείας στον μικροελεγκτή.

Οι μικροελεγκτές που χρησιμοποιούνται στο Arduino διαθέτουν ήδη bootloader, επομένως δεν χρειάζεται προγραμματιστής, απλώς συνδέστε την πλακέτα σε υπολογιστή μέσω USB ή μέσω προσαρμογέα UART-USB και κατεβάστε το πρόγραμμα.

Η πλακέτα έχει επίσης τη δυνατότητα να αναβοσβήνει τον φορτωτή εκκίνησης στον μικροελεγκτή χρησιμοποιώντας προγραμματιστή, το Arduino IDE έχει ενσωματωμένη υποστήριξη για τους πιο δημοφιλείς προγραμματιστές χαμηλού κόστους, υπάρχει υποδοχή ακροδεκτών για προγραμματισμό εντός κυκλώματος (ICSP για AVR, JTAG για ARM).

Οι περισσότερες συσκευές Arduino χρησιμοποιούν μικροελεγκτές Atmel AVR ATmega328, ATmega168, ATmega2560, ATmega32U4, ATTiny85 με συχνότητα ρολογιού 16 ή 8 MHz. Υπάρχουν επίσης πλακέτες με βάση το ARM Cortex M.

Θύρες Arduino

Πλακέτα Arduino UNO R3

Οι θύρες I/O χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση οποιωνδήποτε ηλεκτρονικών εξαρτημάτων (LED, κινητήρες, αισθητήρες κ.λπ.) στην πλακέτα του ελεγκτή. Ονομάζονται επίσης καρφίτσες. Πρόκειται για ψηφιακές, αναλογικές ή ψηφιακές προς αναλογικές διεπαφές που έχουν τη δική τους λειτουργία.

Όπως υποδηλώνει το όνομα, έχουμε ένα ψηφιακό σήμα στις ψηφιακές ακίδες. Μπορούν να παράγουν μόνο δύο τιμές: ένα λογικό μηδέν (0, LOW) και μια λογική (1, HIGH).

Αναλογικά — παρόμοια με τα ψηφιακά, με τη διαφορά ότι ο κύριος σκοπός τους είναι η σύνδεση αναλογικών αισθητήρων.

Για να χρησιμοποιήσουμε (περάσουμε ένα σήμα) μέσα από αυτές τις θύρες, πρέπει να τις αρχικοποιήσουμε στο πρόγραμμά μας χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση pinMode (<αριθμός pin>, <λειτουργία: INPUT / OUTPUT>), όπου ο αριθμός pin είναι ο αριθμός σύνδεσης που καθορίζεται στην πλακέτα Arduino … Απαιτείται INPUT για την ανάγνωση δεδομένων, OUTPUT για μετάδοση. Σε περίπτωση που χρησιμοποιήσουμε τέτοιες ακίδες χωρίς να προσδιορίσουμε εκ των προτέρων το pinMode, οι τιμές που λαμβάνονται μπορεί να είναι λανθασμένες.

Ψηφιακές-αναλογικές θύρες (ή PWM — I/O με διαμόρφωση πλάτους παλμού) — μια πιο έξυπνη διεπαφή. Είναι πάντα έτοιμοι να λάβουν / μεταδώσουν δεδομένα και δεν απαιτούν εκ των προτέρων αρχικοποίηση.Το κύριο πλεονέκτημά τους είναι η δυνατότητα μεταφοράς τιμών στην περιοχή από 0 έως 255, γεγονός που επιτρέπει πολύ περισσότερα
παρεμποδίζουν ακριβώς τη λειτουργία των συνδεδεμένων στοιχείων. Αυτές οι θύρες υποδεικνύονται στον πίνακα (και στην τεκμηρίωση) ως PWM ή με «~» (tilde).

Ψηφιακές και αναλογικές ακίδες — θύρες μεταγωγής (σύνδεσης). PWM — θύρες ελέγχου. Εάν είναι απαραίτητο να αλλάξετε τις παραμέτρους λειτουργίας του ραδιοστοιχείου, πρέπει να συνδεθεί στο PWM. Εάν αρκεί να ενεργοποιήσετε / απενεργοποιήσετε μόνο ένα στοιχείο κυκλώματος, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε θύρα στο Arduino.

Ένα άλλο και τελευταίο σημαντικό κριτήριο για τις θύρες πλακέτας Arduino είναι η φυσική τους σύνθεση. Να θυμάστε ότι κάθε pin: έχει έξοδο 5V. Μπορεί να δώσει μέγιστο ρεύμα 0,02Α

Αυτά είναι μικρά κριτήρια που είναι σημαντικό να έχετε υπόψη σας για να εξοικονομήσετε πολύ χρόνο.

Προγραμματισμός

Για να κυριαρχήσει η βάση προγραμματισμού για το Arduino, ένας αρχάριος χρειάζεται μόνο λίγες ώρες, επειδή το δίκτυο διαθέτει ήδη έναν τεράστιο αριθμό εκπαιδευτικών βίντεο, θεματικών δημοσιεύσεων, σημειώσεων και άρθρων σχετικά με την ανάπτυξη του Arduino. Η βάση είναι η C ++, η οποία συμπληρώνεται από απλές λειτουργίες ελέγχου I/O στην πλακέτα, και οι πιο απαιτητικοί χρήστες θα μπορούν να εργάζονται ακόμη και στο Visual Studio, τουλάχιστον στο Eclipse, ή ακόμα και μέσω της γραμμής εντολών.

Εξωτερικές μονάδες δίσκου και κάρτες επέκτασης

Στην πραγματικότητα, το Arduino παρέχει τεράστιες δυνατότητες για τη δημιουργία όλων των ειδών συσκευών, μπορείτε να συνδέσετε αισθητήρες, κλειδαριές, κινητήρες, οθόνες, δρομολογητές, ακόμη και βραστήρες. Μπορείτε να επεκτείνετε το προϊόν με πρόσθετες πλακέτες — ασπίδες, για παράδειγμα, για εργασία με GPS, για σύνδεση μέσω τοπικού δικτύου ή Διαδικτύου, για bluetooth, Wi-Fi κ.λπ. Το Arduino είναι ιδιαίτερα δημοφιλές στη ρομποτική.

Βολικά, δεν χρειάζεστε συγκολλητικό σίδερο για να συνδέσετε επεκτάσεις, χρησιμοποιούνται απλές συνδέσεις καρφίτσας, γεγονός που διευκολύνει το σχεδιασμό διατάξεων, τις κάνει όσο περίπλοκες θέλετε, γενικά, τα περιθώρια δημιουργικότητας είναι ατελείωτα.

Οι κάρτες επέκτασης (ασπίδες) πωλούνται πλέον για πολλές διαφορετικές λειτουργίες, μπορούν να συνδεθούν ως σάντουιτς, χάρη στη βολική θέση των βυσμάτων. Αυτές μπορεί να είναι κάρτες ασύρματης επικοινωνίας, κάρτες ελέγχου βηματικός κινητήρας, και τυχόν άλλους ελεγκτές με διαφορετικούς σκοπούς.

Γιατί η χρήση του Arduino είναι τόσο δημοφιλής

Η πλατφόρμα Arduino έχει αναγνωριστεί ευρέως από τους προγραμματιστές νέων ηλεκτρονικών συσκευών, καθηγητές και φοιτητές μηχανικών, καθώς και φοιτητές από το υπόβαθρο της τεχνικής δημιουργικότητας.

Η χρήση του Arduino απλοποιεί τη διαδικασία εργασίας με μικροελεγκτές. Από πλευράς τεχνικού εξοπλισμού, είναι ιδανικό για την εκπαιδευτική διαδικασία σχεδιασμού διαφόρων μηχατρονικά συστήματα και ρομπότ, χάρη σε ένα κατανοητό περιβάλλον προγραμματισμού και τη δυνατότητα παρακολούθησης φυσικών διεργασιών σε πραγματικό χρόνο, καθώς και χάρη σε ένα κατανοητό περιβάλλον προγραμματισμού και μια σειρά από άλλα πλεονεκτήματα.

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο διδασκαλίας και έρευνας στην επεξεργασία ψηφιακών σημάτων, ηλεκτρονικά, κυκλώματα, ρομποτική, αυτοματισμό κ.λπ. Οι πιο ισχυρές πλακέτες Arduino είναι εφαρμόσιμες για την επίλυση σύνθετων τεχνικών προβλημάτων που σχετίζονται με την ανάπτυξη μεγάλων έργων και τον πολύπλοκο αυτοματισμό τους.

Το Arduino είναι η πιο δημοφιλής τάση που κάνει τους μικροελεγκτές προσβάσιμους σε μεγάλο αριθμό ατόμων για κατανόηση και χρήση, ακόμη και ειδικούς του κλάδου. Με τη βοήθεια αυτής της δημοφιλής πλατφόρμας, μπορείτε να κάνετε μεγάλο αριθμό ενδιαφέροντων και χρήσιμων έργων.

Μπορούμε να πούμε ότι το Arduino είναι ένας καθολικός επεκτάσιμος προγραμματιζόμενος ελεγκτής-κατασκευαστής που μπορεί να γίνει ένας απαραίτητος βοηθός στην επίλυση οποιωνδήποτε δημιουργικών εργασιών που σχετίζονται με ηλεκτρονικά οποιουδήποτε σκοπού, ακόμη και ένα ξυπνητήρι, ακόμη και ένα περίπλοκο ρομπότ, ακόμη και έναν βηματικό κινητήρα — όλα αυτά, και όχι μόνο, μπορεί να ελέγχει σύμφωνα με τον επιθυμητό αλγόριθμο χρησιμοποιώντας το Arduino.

Ένας τεράστιος αριθμός όλων των ειδών περιφερειακών συσκευών: κουμπιά, αισθητήρες, LED, ενδείξεις LCD και άλλα όργανα για αλληλεπίδραση με τον έξω κόσμο είναι διαθέσιμα για εργασία με το Arduino.

Εκατοντάδες προγράμματα Arduino είναι πλέον διαθέσιμα στο Διαδίκτυο που μπορούν να βοηθήσουν τόσο αρχάριους όσο και προχωρημένους χρήστες να πραγματοποιήσουν τα έργα τους.