Základní výukový program Arduino pro začátečníky: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

1. Co je Arduino?

Arduino je platforma pro vestavěné systémy, založená převážně na 8bitových mikrokontrolérech z rodiny AVR. Výjimkou je Arduino Due, které využívá 32bitové jádro ARM Cortex. Jinými slovy, je to deska s tištěnými spoji s mikrokontrolérem a jejími výstupy schopná obsluhovat externí zařízení, např. Senzory, ovladače motoru, displeje atd. Díky konektorům goldpin lze moduly připojit pomocí veřejně dostupných propojovacích kabelů.

Většina verzí Arduina nevyžaduje žádný externí programátor. Vše, co musíte udělat, je připojit se k počítači kabelem miniUSB-USB.

Jednou z výhod platformy je vlastní bezplatné prostředí s nesčetnými knihovnami, příklady, návody pro manipulaci s různými typy externích zařízení.

2. Pro koho je platforma určena?

Arduino je určeno pro začátečníky i pokročilé elektronické programátory.

Osoba začínající dobrodružství s tímto typem systému ušetří spoustu času a nervů při konfiguraci programátorů, kontrole připojení a instalaci ovladačů. Je dobře známo, že je nejlepší se učit z příkladů. U Arduina je jich mnoho na webových stránkách projektu a na celém internetu.

Pokročilejším uživatelům se bude líbit řada knihoven, a to jak výchozích (včetně: EEPROM, Ethernet, Display, Servo, SPI, TWI, WiFi), tak soubory zpřístupněné výrobci elektronických modulů (např. Náš dodavatel - Pololu).

Příklad:

Podpora oblíbeného 16x2 LCD displeje se scvrkává na několik jednoduchých řádků kódu:

LiquidCrystal lcd (12, 11, 5, 4, 3, 2); // přírůstek svodů

lcd.begin (16, 2); // Zadejte typ zobrazení se 16 sloupci, 2 řádky

lcd.print („Hello World“); // Poskytněte text k zobrazení

Úplný kód zobrazující slova „Hello World“a schéma připojení displeje najdete na adrese: Arduino.cc.

3. Jakou verzi zvolit?

Volba verze závisí na zamýšleném použití modulu. V našem obchodě jsou k dispozici:

Krok 1: Arduino Uno R3

Arduino Uno R3

Nejjednodušší verze modulu. Na talíři najdete:

· Mikroprocesor Atmega328 (Flash 32kB, 2kB SRAM, taktovací frekvence 16MHz)

· 14 digitálních vstupů / výstupů - ke kterým lze připojit například LED diody, tlačítka, displeje atd.

· 6 výstupů PWM - například pro řízení otáček motorů, nastavení polohy serva

· 6 analogových vstupů - umožňuje ovládání všech druhů senzorů, převodníků s analogovým výstupem

Komunikační rozhraní:

· UART - jeden z nejjednodušších způsobů výměny dat s počítačem

· I2C / TWI - podpora senzorů, časové obvody

· SPI - komunikace s rychlými měniči nebo externí pamětí

Zdroj napájení:

· USB nebo externí zdroj (např. AC adaptér)

Arduino Uno je dobrou volbou pro relativně jednoduché, malé projekty. Úspěšně jej můžete implementovat, například ovládání motoru, ovladač osvětlení s uživatelským rozhraním, LCD displej. Modul je také doporučen uživatelům vstupujícím do světa mikrokontrolérů a vestavěných systémů.

Krok 2: Arduino Leonardo

Arduino Leonardo

· Další verze, na které najdeme:

· Mikrokontrolér ATmega32u4 (32kB Flash, 2,5kB SRAM, rychlost 16MHz)

· 20 digitálních vstupů / výstupů - ke kterým lze připojit například LED diody, tlačítka, displeje atd.

· 7 PWM výstupů

· 12 analogových vstupů - dvakrát více než verze Uno, to znamená možnost připojení více senzorů s analogovým výstupem

Komunikační rozhraní:

· UART - jeden z nejjednodušších způsobů výměny dat s počítačem

· I2C / TWI - podpora senzorů, časové obvody

· SPI - komunikace s rychlými měniči nebo externí pamětí

· USB - umožňuje připojení oblíbených počítačových zařízení

· Napájení: USB nebo externí zdroj (např. Napájecí adaptér)

Pokud je naším projektem použití zařízení, které se připojuje přes rozhraní USB, Arduino Leonardo bude perfektní volbou. Systém má integrovaný USB řadič, který jej odlišuje od ostatních.

Výrobce také poskytuje verze s „nízkým profilem“. Deska nemá žádné konektory, uživatel je může pájet podle vlastního uvážení. Všechny prvky jsou v pouzdrech pájených na povrchu. Tato možnost je užitečná, když se náš projekt musí rozmnožovat na malém prostoru.

Krok 3: Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560

Verze určená k realizaci rozsáhlejších projektů. Má až 54 digitálních vstupů / výstupů, více paměti a více komunikačních rozhraní než Arduino UNO a Leonardo. Deska obsahuje: ATmega2560 z rodiny AVR (Flash 256kB, SRAM 8kB, rychlost EEPROM 4kb 16MHz) 54 univerzální digitální vstupy / výstupy14 výstupů PWM16 analogových vstupů - komunikační rozhraní: 4 xUART - jeden z nejjednodušších způsobů výměny dat s PCI2C / TWI - podpora senzorů, časových obvodů SPI - komunikace s rychlými měniči nebo externími paměťmi Napájení: USB nebo externí zdroj (např. AC adaptér) Modul je dražší než předchozí verze, ale má více možností. Mikrokontrolér Atmega2560 má bohatou periferii a velké množství paměti. 256 kB Flash - umožňuje podporovat rozšířený kód, 4 kB EEPROMU pro zápis velkého množství dat.

Krok 4: Arduino Mega ADK

Arduino Mega ADK

Kromě výhod Arduino Mega má ADK také možnost připojení k systému Android prostřednictvím rozhraní USB ovládaného čipem MAX34210. Specifikace modulu je podobná Arduino Mega:

· ATmega2560 z rodiny AVR (Flash 256kB, SRAM 8kB, rychlost EEPROM 4kb, 16MHz)

· 54 digitálních vstupů / výstupů pro všeobecné použití

· 14 výstupů PWM

· 16 analogových vstupů

Komunikační rozhraní:

· 4 xUART - jeden z nejjednodušších způsobů výměny dat s počítačem

· I2C / TWI - podpora senzorů, časové obvody

· SPI - komunikace s rychlými měniči nebo externí pamětí

· Napájení: USB nebo externí zdroj (např. Napájecí adaptér)

Verze ADK je určena pro projekty využívající komunikaci s Androidem. Vestavěný USB ovladač také umožňuje připojit kameru, herní ovladač nebo pohybový ovladač.

Krok 5: Arduino Leonardo Ethernet

Arduino Leonardo Ethernet

Hlavní výhodou modulu je snadné připojení k síti. Modul má síťovou zásuvku s ethernetovým řadičem. Na desce je také slot pro paměťovou kartu microSD. Specifikace podobná Arduino Leonardo:

· Mikroprocesor Atmega32u4 (32kB Flash, 2,5kB SRAM, · Rychlost hodin 16 MHz)

· 20 digitálních vstupů / výstupů - ke kterým lze připojit například LED diody, tlačítka, displeje atd.

· 7 výstupů PWM - například pro řízení otáček motorů, nastavení polohy serva

· 12 analogových vstupů - umožňuje ovládání všech druhů senzorů, převodníků s analogovým výstupem

Komunikační rozhraní:

· UART - jeden z nejjednodušších způsobů výměny dat s počítačem

· I2C / TWI - podpora senzorů, časové obvody

· SPI - komunikace s rychlými měniči nebo externí pamětí

· Napájení: externí zdroj (např. AC adaptér)

Verze Ethernet je určena pro projekty vyžadující připojení k síti. Pohodlí je také integrovaný slot pro kartu microSD, na který lze uložit více dat než do paměti samotného mikrokontroléru.

Krok 6: Termín Arduino

Arduino splatné

Díky Arduino Due může uživatel vytvářet systémy pomocí 32bitového mikrokontroléru ARM Cortex M3 ARM založeného na knihovnách Arduino. Specifikace je následující:

· Napájecí napětí: 7V až 12V (doporučeno), 6V-20V (maximum)

· Mikrokontroler: AT91 SAM3X8E, 32bitový ARM Cortex M3

· Maximální taktovací frekvence: 84MHz

· Paměť SRAM: 96 kB Flash paměť: 512 kB

· Piny I / O: 54

· Kanály PWM: 12

· Počet analogových vstupů: 12 (kanály převodníku A / D)

· D / A převodník (digitální analogový)

· Ovladač DMA

· Sériová rozhraní: UART, SPI, I2C, CAN, USB

· Debugger JTAG

Deska je věnována uživatelům, kteří se chtějí seznámit s nejnovějšími řešeními ve světě mikrokontrolérů. Má rozhodně více možností než verze založené na AVR, bohaté periferní obvody, včetně převodníku digitálního signálu na analogový.

Kromě výše uvedeného Arduino také poskytuje:

Arduino Zero M0 Pro - 32bitový Cortex M0 - 32bitový mikrokontrolérový modul Atmel ATSAMD21G18 vybavený jádrem ARM Cortex M -0. Má 256 KB Flash paměť, 32 KB RAM, 14 digitálních I / O, 12 kanálů PWM, 6 analogových vstupů a jeden výstup a oblíbená komunikační rozhraní. Modul pracuje s 3,3 V.

Arduino Yún - WiFi - připojení Arduino a systém Linux. Modul založený na systému ATmega32u4 používaném v Leonardu vám umožňuje bezdrátově programovat a ovládat zařízení prostřednictvím WiFi sítě a příslušné knihovny. Existuje také verze Arduino Yun PoE - napájená z ethernetové sítě.

Arduino Micro - miniaturní modul založený na Arduino Leonardo, se vyznačuje malou velikostí. Má mikrokontrolér AVR Atmega32U4. Vybaveno 20 digitálními I / O a oblíbenými komunikačními rozhraními.

4. Příklady použití

- Arduino a orientace v trojrozměrném prostoru.

Příklad použití 3osého gyroskopu, akcelerometru a magnetometru (systém MinImu9) pro orientaci v 3D prostoru.

- Arduino a LCD displej.

Podpora LCD displeje s ovladačem HD44780 pomocí modulu Arduino.

- Řízení stejnosměrného motoru pomocí platformy Arduino.

Příklad manipulačních modulů (H-můstků) používaných k řízení směru a rychlosti stejnosměrných motorů.

- Připojení k ethernetové síti

Připojení Arduino s modulem Ethernet ENC28J60.