הדרכה בסיסית של Arduino למתחילים: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

1. מהו ארדואינו?

Arduino היא פלטפורמה למערכות משובצות, המבוססת ברובה על מיקרו-בקרי 8-ביט ממשפחת AVR. היוצא מן הכלל הוא Arduino Due, שמשתמש בליבת ARM Cortex של 32 סיביות. במילים אחרות, זהו לוח מודפס עם מיקרו -בקר ויציאותיו המסוגלות להפעיל התקנים חיצוניים, למשל חיישנים, בקרי מנוע, תצוגות וכו 'הודות למחברי סיכת זהב, ניתן לחבר מודולים באמצעות כבלי חיבור זמינים לציבור.

רוב הגרסאות של Arduino אינן דורשות שום מתכנת חיצוני. כל שעליך לעשות הוא להתחבר למחשב באמצעות כבל miniUSB-USB.

אחד היתרונות של הפלטפורמה הוא סביבה חופשית משלה עם אינספור ספריות, דוגמאות, הדרכות לטיפול בסוגים שונים של מכשירים חיצוניים.

2. למי מיועדת הפלטפורמה?

Arduino מיועד למתכנתים אלקטרוניים מתחילים ומתקדמים כאחד.

האדם שמתחיל את ההרפתקה עם מערכת מסוג זה יחסוך הרבה זמן ועצבים בעת הגדרת מתכנתים, בדיקת חיבורים והתקנת מנהלי התקנים. ידוע כי עדיף ללמוד מדוגמאות. עבור Arduino, ישנם רבים מהם באתר הפרויקט ובכל האינטרנט כולו.

משתמשים מתקדמים יותר יאהבו ספריות רבות, הן ברירות המחדל (כולל: EEPROM, Ethernet, תצוגה, סרוו, SPI, TWI, WiFi), כמו גם קבצים שהועמדו לרשות יצרני מודולים אלקטרוניים (למשל הספק שלנו - Pololu).

דוגמא:

התמיכה בתצוגת LCD הפופולרית בגודל 16x2 מסתכמת בכמה שורות קוד פשוטות:

LiquidCrystal lcd (12, 11, 5, 4, 3, 2); // תוספת של לידים

lcd.begin (16, 2); // ציין את סוג התצוגה בן 16 העמודות, 2 שורות

lcd.print ("שלום עולם"); // ספק טקסט להצגה

הקוד המלא המציג את המילים "שלום עולם" ותרשים החיבור של התצוגה ניתן למצוא בכתובת: Arduino.cc.

3. באיזו גרסה לבחור?

בחירת הגירסה תלויה בשימוש המיועד של המודול. בחנות שלנו ניתן להשיג:

שלב 1: Arduino Uno R3

Arduino Uno R3

הגרסה הפשוטה ביותר של המודול. בצלחת תוכלו למצוא:

· מיקרו -בקר Atmega328 (פלאש 32kB, SRAM 2kB, מהירות שעון 16MHz)

· 14 כניסות / יציאות דיגיטליות - שאליהן ניתן לחבר למשל נוריות LED, כפתורים, תצוגות וכו '.

· 6 יציאות PWM - למשל לשליטה על מהירות הסיבוב של מנועים, הגדרת מיקום הסרוו

· 6 כניסות אנלוגיות - המאפשרות הפעלה של כל מיני חיישנים, מתמרים בעלי יציאה אנלוגית

ממשקי תקשורת:

· UART - אחת הדרכים הקלות ביותר להחלפת נתונים עם מחשב אישי

· I2C / TWI - תמיכה בחיישנים, מעגלי זמן

· SPI - תקשורת עם מתמרים מהירים או זיכרונות חיצוניים

ספק כוח:

· USB או מקור חיצוני (למשל מתאם AC)

Arduino Uno היא בחירה טובה לפרויקטים קטנים יחסית ופשוטים. אתה יכול ליישם אותו בהצלחה, למשל, בקרת מנוע, בקר תאורה עם ממשק משתמש, תצוגת LCD. המודול מומלץ גם למשתמשים הנכנסים לעולם של מיקרו -בקרים ומערכות משובצות.

שלב 2: ארדואינו לאונרדו

ארדואינו לאונרדו

· גרסה נוספת, עליה נוכל למצוא:

· מיקרו -בקר ATmega32u4 (פלאש 32kB, 2.5KB SRAM, מהירות שעון 16MHz)

· 20 כניסות / יציאות דיגיטליות - שאליהן ניתן לחבר למשל נוריות LED, כפתורים, תצוגות וכו '.

· 7 יציאות PWM

· 12 כניסות אנלוגיות - פי שניים מגרסת ה- Uno, המשמעות היא האפשרות לחבר יותר חיישנים עם פלט אנלוגי

ממשקי תקשורת:

· UART - אחת הדרכים הקלות ביותר להחלפת נתונים עם מחשב אישי

· I2C / TWI - תמיכה בחיישנים, מעגלי זמן

· SPI - תקשורת עם מתמרים מהירים או זיכרונות חיצוניים

· USB - מאפשר לך לחבר התקני מחשב פופולריים

· ספק כוח: USB או מקור חיצוני (למשל מתאם AC)

אם הפרויקט שלנו הוא להשתמש במכשיר המתחבר באמצעות ממשק USB, ארדואינו לאונרדו יהיה הבחירה המושלמת. למערכת יש בקר USB משולב, המבדיל אותה מהאחרים.

המפיק מספק גם גרסאות עם "פרופיל נמוך". ללוח אין מחברים, המשתמש יכול להלחם אותם לפי שיקול דעתו. כל האלמנטים נמצאים במרכבים מולחמים על פני השטח. האפשרות שימושית כאשר הפרויקט שלנו צריך להתרבות בחלל קטן.

שלב 3: Arduino Mega 2560

ארדואינו מגה 2560

גרסה שנועדה ליישם פרויקטים נרחבים יותר. יש לו עד 54 כניסות / יציאות דיגיטליות, יותר זיכרון ויותר ממשקי תקשורת מאשר Arduino UNO ולאונרדו. הצלחת מכילה: ATmega2560 ממשפחת ה- AVR (פלאש 256kB, SRAM 8kB, EEPROM מהירות שעון 4kb 16MHz) 54 כניסות / יציאות דיגיטליות למטרות כלליות 14 יציאות PWM 16 כניסות אנלוגיות - ממשקי תקשורת: 4 xUART - אחת הדרכים הקלות ביותר להחלפת נתונים באמצעות PCI2C / TWI - תמיכה בחיישנים, מעגלי זמן SPI - תקשורת עם מתמרים מהירים או זיכרונות חיצוניים אספקת חשמל: USB או מקור חיצוני (למשל מתאם AC) המודול יקר יותר מהגרסאות הקודמות, אך יש לו יותר אפשרויות. לבקר המיקרו Atmega2560 יש פריפריה עשירה וכמות גדולה של זיכרון. 256kB פלאש - מאפשר לך לתמוך בקוד מורחב, 4kB EEPROMU לכתיבת נתונים רבים.

שלב 4: Arduino Mega ADK

Arduino Mega ADK

בנוסף ליתרונות של Arduino Mega, ל- ADK יש גם אפשרות להתחבר למערכת האנדרואיד באמצעות ממשק USB הנשלט על ידי שבב MAX34210. מפרט המודול דומה ל- Arduino Mega:

· ATmega2560 ממשפחת AVR (פלאש 256kB, SRAM 8kB, מהירות שעון EEPROM 4kb 16MHz)

· 54 כניסות / יציאות דיגיטליות למטרות כלליות

· 14 יציאות PWM

· 16 כניסות אנלוגיות

ממשקי תקשורת:

· 4 xUART - אחת הדרכים הקלות ביותר להחלפת נתונים עם מחשב אישי

· I2C / TWI - תמיכה בחיישנים, מעגלי זמן

· SPI - תקשורת עם מתמרים מהירים או זיכרונות חיצוניים

· ספק כוח: USB או מקור חיצוני (למשל מתאם AC)

גרסת ADK מיועדת לפרויקטים באמצעות תקשורת עם אנדרואיד. בקר ה- USB המובנה מאפשר לך גם לחבר מצלמה, בקר משחק או בקר תנועה.

שלב 5: ארדואינו לאונרדו אתרנט

ארדואינו לאונרדו אתרנט

היתרון העיקרי של המודול הוא החיבור הקל שלו לרשת. המודול כולל שקע רשת עם בקר Ethernet. יש גם חריץ לכרטיס זיכרון microSD על הלוח. מפרט דומה לארדואינו לאונרדו:

· מיקרו -בקר Atmega32u4 (פלאש 32kB, 2.5KB SRAM, · מהירות שעון 16 מגה -הרץ)

· 20 כניסות / יציאות דיגיטליות - שאליהן ניתן לחבר למשל נוריות LED, כפתורים, תצוגות וכו '.

· 7 יציאות PWM - למשל לשליטה על מהירות הסיבוב של מנועים, הגדרת מיקום הסרוו

· 12 כניסות אנלוגיות - המאפשרות הפעלה של כל סוגי החיישנים, מתמרים בעלי יציאה אנלוגית

ממשקי תקשורת:

· UART - אחת הדרכים הקלות ביותר להחלפת נתונים עם מחשב אישי

· I2C / TWI - תמיכה בחיישנים, מעגלי זמן

· SPI - תקשורת עם מתמרים מהירים או זיכרונות חיצוניים

· כוח: מקור חיצוני (למשל מתאם AC)

גרסת ה- Ethernet מיועדת לפרויקטים הדורשים חיבור לרשת. הנוחות היא גם חריץ משולב לכרטיס microSD, שעליו ניתן לאחסן יותר נתונים מאשר בזיכרון הבקר עצמו.

שלב 6: Arduino Due

Arduino Due

הודות ל- Arduino Due, המשתמש יכול ליצור מערכות באמצעות מיקרו-בקר ARM 32 סיביות Cortex M3 המבוסס על ספריות Arduino. המפרט הוא כדלקמן:

· מתח אספקה: 7V עד 12V (מומלץ), 6V-20V (מקסימום)

· מיקרו-בקרה: AT91 SAM3X8E, rdzeń 32-bit ARM Cortex M3

· תדר השעון המרבי: 84MHz

· זיכרון SRAM: 96 kB זיכרון פלאש: 512 kB

· סיכות קלט / פלט: 54

· ערוצי PWM: 12

· מספר כניסות אנלוגיות: 12 (ערוצי ממיר A / D)

· ממיר D / A (דיגיטלי-אנלוגי)

· בקר DMA

· ממשקים סידוריים: UART, SPI, I2C, CAN, USB

· JTAG באגים

הלוח מוקדש למשתמשים שרוצים להכיר את הפתרונות האחרונים בעולם המיקרו -בקרים. יש לו בהחלט יותר יכולות מאשר גרסאות מבוססות AVR, מעגלים היקפיים עשירים, כולל ממיר דיגיטלי לאנלוגי.

בנוסף לאמור לעיל, Arduino מספק גם:

Arduino Zero M0 Pro - 32 סיביות קורטקס M0 - Atmel ATSAMD21G18 מודול מיקרו -בקר 32 סיביות המצויד בליבת ARM Cortex M -0. יש לו 256 KB זיכרון פלאש, 32 KB RAM, 14 I / O דיגיטלי, 12 ערוצי PWM, 6 כניסות אנלוגיות ופלט אחד וממשקי תקשורת פופולריים. המודול עובד עם 3.3 V.

Arduino Yún - WiFi - חיבור Arduino ומערכת לינוקס. המודול המבוסס על מערכת ATmega32u4 המשמשת בלאונרדו מאפשר לך לתכנת ולשלוט במכשיר באופן אלחוטי באמצעות רשת ה- WiFi והספרייה המתאימה. יש גם גרסת Arduino Yun PoE - המופעלת מרשת אתרנט.

Arduino Micro - מודול מיניאטורי המבוסס על Arduino Leonardo, מאופיין בגודל קטן. יש לו מיקרו -בקר AVR Atmega32U4. מצויד ב -20 קלט / פלט דיגיטלי וממשקי תקשורת פופולריים.

4. דוגמאות לשימוש

- ארדואינו והתמצאות במרחב התלת ממדי.

דוגמא לשימוש בג'ירוסקופ, מד תאוצה ומגנטומטר (3 Minismu9) עם 3 צירים להתמצאות בחלל תלת-ממדי.

- ארדואינו ותצוגת LCD.

תמיכה במסכי LCD עם בקר HD44780 באמצעות מודול Arduino.

- בקרת מנוע DC באמצעות פלטפורמת Arduino.

דוגמה לטיפול במודולים (גשרים H) המשמשים לבקרת הכיוון והמהירות של מנועי DC.

- חיבור לרשת אתרנט

חיבור Arduino עם מודול Ethernet ENC28J60.