תחילת העבודה עם Arduino: מה שאתה צריך לדעת: 4 שלבים (עם תמונות)

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

אני עובד עם Arduino ואלקטרוניקה כבר שנים רבות, ואני עדיין לומד. בעולם ההולך וגדל הזה של מיקרו-בקרי, קל ללכת לאיבוד ולנהל מעגלים סביב עצמך בניסיון למצוא מידע.

במדריך זה אראה לכם:

מה זה Arduino ועושה.

מאיפה להתחיל עם Arduino.

כיצד למצוא משאבים שימושיים.

כל אלו דברים שלמדתי מתוך ניסיון, והם שיטות ניסויים להצלחה. אני לא אכחיש שכנראה יש מאות הדרכות שונות להתחלה בארדואינו, אבל אלה הדברים שמצאתי הכי מועילים בימי הראשונים. אז עקבו, ובואו לחקור את העולם המופלא של ארדואינו.

שימו לב: חלק מהתמונות במדריך זה הן צילומי מסך. התמונות שהם מכילים הינן רכושם של בעליהם בהתאמה, והם עשויים להיות כפופים לזכויות יוצרים. ריכזתי אותם כאן כציוד היקפי כדי לסייע בפיתוח המדריך שלי כמשאב חינוכי ללא מטרות רווח, בהתאם לדוקטרינת השימוש ההוגן.

שלב 1: ארדואינו: מה זה ומה הוא עושה?

Arduino היא פלטפורמת אלקטרוניקה בקוד פתוח המיועדת ליוצרים, המבוססת על חומרה פשוטה וקלה לתפעול, ומגוון החלפות של חיישנים, מניפולטורים ותצוגות. המונח, במובן הרחב יותר, משמש בדרך כלל להתייחסות לשדה גדול של בקרי מיקרו המבוססים סביב שבבי אטמל.

במונחים של הדיוט, הם כמו מחשבים ממוזערים ופשוטים. כפי שאתה יכול לדמיין, זהו תחום עצום ומתרחב, עם מאות וריאציות של מיקרו-בקרים, תצורות וציוד חיישן. הנה, צמצמתי את זה ליסודות.

במדריך זה אעבור על 3 מתוך לוחות ה- Arduino הפופולריים ביותר (שהם במקרה גם המועדפים עלי):

האונו, הננו, והמגה

אני אעבור גם על השימוש ב- IDE (התוכנית שבה אנו משתמשים כדי לקודד את הארדואינו), מגנים וחיישנים.

למידע נוסף על לוחות ספציפיים, עיין בשלב 'משאבים'

מונחים והגדרות שימושיים:

בקר מיקרו: כל מעגל הניתן לתכנות המבוסס על קוד תנאים ועיכובים בלולאה. אין להתבלבל עם מיקרו-מעבד, המתייחס לשבב הבקרה עצמו או ללוח הרבה יותר מורכב כמו ה- RaspberryPi.

לוח: החומרה שסביבה מבוססת ארדואינו, משמשת בדרך כלל להתייחסות לבקר המיקרו עצמו ("לוח Arduino Uno")

מגן: הרחבה של לוח, שנועד בדרך כלל להישלב בצורה מושלמת על תצורת הסיכה הקיימת, המגדיל את הפריסה ומוסיף פונקציות שטרם מובנות ללוח הבסיס (למשל מגן המנוע מאפשר שליטה במנועים, מגן ה- Ethernet מוסיף את היכולת להשתמש בפונקציות אינטרנט, מגן ה- Bluetooth מוסיף קישוריות Bluetooth וכו ')

IDE (ליתר דיוק, ה- Arduino IDE): התוכנה הנפוצה ביותר לכתיבת והעלאת קוד ללוח Arduino. ישנה גם האפשרות להשתמש בו ללוחות אחרים שאינם Arduino כגון RaspberryPi.

ספרייה: תוספת לקוד כקובץ נפרד, המשמשת להוספת פונקציות נוספות ומאפשרת תאימות עם מגנים ורכיבים ללא צורך להכיר פונקציות ואלגוריתמים ארוכים ומורכבים במיוחד.

חיישן: כל דבר שיכול לקחת קלט פיזי ולהעביר אותו לאות חשמלי

האונו:

לוח ה- Arduino Uno הוא ללא ספק הלוח הארקוני ביותר וכנראה הפופולרי ביותר שאתה יכול להשיג. יש לו 14 סיכות קלט/פלט דיגיטליות, שיכולות להשתנות בין הפעלה וכיבוי, 6 מהן מסוגלות להשתמש ב- PWM או אפנון רוחב הדופק, שמשנה את מתח היציאה על ידי הפעלה וכיבוי של הסיכה משתנה במהירות (הדופק) ') במרווחים משתנים (' הרוחב ') כדי להפוך את הפלט גבוה יותר או נמוך יותר (' האפנון '). יש לו גם 6 סיכות קלט אנלוגיות. כל הפינים יכולים לשמש כקלט או פלט, ולחלק מהסיכות יש פונקציות מיוחדות כאשר משתמשים בהן עם מגנים וספריות ספציפיות.

עובדה מהנה: ל- Arduino Uno יש יותר כוח עיבוד מאשר המחשבים בגודל החדר המשמשים למשימות הירח המוקדמות של אפולו, והוא מתאים לך ביד!

רוב המגינים מבוססים סביב ובנויים עבור ה- Arduino Uno, וזה נחשב בדרך כלל ללוח הטוב ביותר להתחיל איתו כמתחיל. ואני מסכים לגמרי. האונו אולי לא הכי תכליתי, אבל הוא בהחלט הכי קל להתקנה ושימוש, ורוב הפרויקטים והדרכות עבור Arduino מתחילים ב- Uno.

הננו:

הדבר הזה, כשמו כן הוא לוח קטן יותר. יש לו פחות זיכרון מאשר Uno, אך אחרת הוא חולק את רוב אותן הפונקציות בחבילה קטנה בהרבה. הרעיון מאחורי הננו הוא מעגלים לבישים וממוזערים לשימוש במקומות צרים או בפרויקטים רגישים למשקל, כגון מזל טים. יש לזה פחות סיכות כלליות בגלל הגודל הקטן יותר, אבל הוא גם זול יותר מה- Uno ויתאים יותר למקומות.

המגה:

שוב, השם אומר הכל. לוח זה ארוך יותר מה- Uno, וכולל 54 סיכות קלט/פלט דיגיטליות, מתוכן 15 מסוגלות PWM ו -16 סיכות קלט אנלוגיות. לוח זה מיועד לפרויקטים גדולים יותר, טובים יותר וגדולים יותר. וכן, חזרתי על עצמי בכוונה. לוח זה הוא עצום, והוא תואם את רוב אותם המגינים כמו ה- Uno, מכיוון שהוא חולק את אותה תצורה סיכה ראשונית. יש לו גם זיכרון מוגבר, כך שהוא יכול להריץ תוכניות גדולות יותר בקלות.

ה- IDE:

ה- Arduino IDE היא פלטפורמה פשוטה יחסית לשימוש בכל הנוגע לקידוד. עבור לוחות Arduino, היא משתמשת בשפת תכנות משלה, אך היא חולקת מאותן מאפיינים כמו שפות קידוד פופולריות כגון Java ו- C. עקומת הלמידה היא עדינה מאוד, ויש מאות דוגמאות מקוונות ואפילו מובנות בתוכנה להדריך אותך בהיבטים מסוימים של הקוד. אני משתמש בזה מאז שהייתי בן 13, ואני עדיין לא יודע חצי ממה שהכל עושה, אז אל תדאג, אתה לא צריך להיות אס כדי להשתמש בארדואינו.

מגנים:

מגנים שונים משמשים בצורה שונה. מובן מאליו. ויש להם גם מערכות קוד שונות הדרושות להפעלתן. אבל אל תוותר עוד, אני לא גמור. עבור רוב המגינים שאתה יכול לקנות כרגע, יש קוד קוד מובנה לדוגמה ב- IDE, או הדרכה נחמדה מאוד באינטרנט. כל שעליך לעשות הוא למצוא אותו. ראה "משאבים" כיצד לעשות זאת.

חיישנים:

בדומה ל- Shields, לחיישנים, מניפולטורים ותצוגות שונים יהיו קודים שונים המשויכים אליהם. אותו תהליך למציאת דוגמאות חל.

אז, עכשיו שאתה יודע קצת יותר על ארדואינו, בוא נעבור לאן להתחיל.

שלב 2: איך ואיפה להתחיל עם Arduino

כפי שציינתי בשלב האחרון, מיקרו-בקרי Arduino מכסים מגוון עצום של לוחות וציוד שונים. בשלב זה, אני אתן לך כמה רמזים היכן להתחיל, ומה לקבל קודם.

כנראה שהעצה הכי מועילה שאני יכול לתת לך מראש היא זו: התחל בפשטות. לימוד השימוש בארדואינו הוא תהליך שלוקח זמן, ואם תנסה לעשות יותר מדי בבת אחת, אתה רק תתסכל. התחלתי את התחביב שלי בארדואינו על ידי מהבהבות נוריות. ואתה יודע מה אני הכי אוהב לעשות, מכל הדברים שאני משתמש בהם בארדואינו? נוריות מהבהבות. אז באמת, לא משנה מה השאיפה שלך לשימוש בארדואינו, אני ממליץ ברצינות קודם כל לנסות את דוגמאות הבלינק והדהייה ב- IDE של Arduino ולשחק עם אלה לפני שתנסה משהו מסובך.

איפה להתחיל:

שאל את עצמך: לשם מה אתה רוצה להשתמש בארדואינו? שאלה זו תקבע מה עליך לחפש בלוח Arduino לפני שתקבל את הראשון שלך.

אם אתה לא באמת יודע, או שיש לך משהו פשוט כמו רובוט קטן בראש, הייתי ממליץ על ה- Uno. אם אתה רוצה להכין לבישים או מעגלים ממוזערים, הייתי מציע את הננו (או המיקרו, תלוי במורכבות של מה שאתה רוצה לעשות). אם אתה רוצה פרויקט גדול, כמו מדפסת תלת מימד, רובוט גדול או רשת חיישנים, הייתי מציע את מגה. אם עיבוד כבד וחריקת נתונים הוא הפרויקט המועדף עליך, אפס או התשלום יהיה רעיון טוב. ואם אתה רוצה ממשק מחשב, כלומר מקלדת, ג'ויסטיק או עכבר מותאם אישית, אז לאונרדו הוא בשבילך. והרשימה לא מסתיימת בכך. יש מספר הולך וגדל של לוחות ארדואינו, ואלו שהזכרתי כאן הם רק היסודות. ישנם לוחות כמו ה- Yún או ה- Tian שיכולים להריץ לינוקס, ובעצם להתנהג כמו גרסאות קטנות של מחשבים מלאים, והמון וריאציות על הלוחות האחרים שהזכרתי המוסיפים תכונות והתמחויות שונות עבור מגוון מסוים של פרויקטים.

לפרטים נוספים על לוחות ספציפיים ולרשימה מלאה של לוחות, עיין בשלב הבא שלי, 'משאבים'.

מה צריך לקחת קודם:

התחל בלקבל את הלוח עצמו. ואל תתבאס כשאתה רואה את תגי המחיר באתר הרשמי של ארדואינו. אמנם אני יכול לומר בכנות שמותג Arduino Arduinos איכותיים בהרבה ומובטח שהם תקינים, אבל אני ממש לא אוהב להוציא כל כך הרבה כסף על פריט אחד בלבד. קפצו לאמזון, ויש להם גרסאות משובטות של הארדואינו, שהן באמת אותו דבר המיוצר על ידי חברות שונות, בפחות ממחצית המחיר. או שאני יכול להשיג את אותו לוח וערכת חלקים, באותו מחיר אוכל להשיג ארדואינו אמיתי. עם זאת, אם יש לך כסף להוציא, קנה מאנשי ארדואינו הרשמיים, כי הם החבר'ה שמפתחים את רוב המיקרו-בקרים החדשים ותומכים בתוכנה המשמשת לקידודם. הבחירה, באמת, היא שלך.

אם אתה מתכנן לקנות אונו או מגה, אני ממליץ ברצינות לרכוש ערכת התחלה. ריכזתי בשלב הבא רשימה של קישורים לכמה קישורים שונים. ערכות התחלה יגיעו לא רק עם הארדואינו עצמו, אלא גם טון שלם של חיישנים ורכיבים שימושיים, כולל החבר הטוב ביותר של כל בונה מעגלים: לוח לחם. והחלק הטוב ביותר? ערכות המתנע למעשה זולות יותר מאשר רכישת כל הרכיבים בנפרד. בהרבה. למשל, פרויקט שהיה עולה לי בסביבות 100 אירו לבנייה עלה לי רק 50 יורו כי מצאתי כמה ערכות התחלה טובות, ואז הצלחתי לבנות עוד שלושה פרויקטים עם שאר הרכיבים.

אם אינך מקבל אונו או מגה, עדיין הייתי ממליץ על ערכת התחלה שמגיעה רק עם החיישנים ורכיבים נוספים, ולא על לוח ארדואינו. אגב, זה משהו שצריך להיזהר ממנו. בעת רכישת ערכת התחלה, וודא כי היא באמת כוללת את כל הרכיבים שבתמונות, כי חלק יגידו "עבור ארדואינו" ויציגו אונו, אך לא באמת מגיעים עם אחד. בדרך כלל תהיה רשימת חלקים שבה אתה יכול לאמת את תוכן הערכה.

ברגע שיש לך Arduino, השלב הבא הוא להוריד את IDE ולמצוא כמה הדרכות טובות. המשך לקרוא בשלב הבא שלי כדי לברר את המקומות הטובים ביותר להשיג אותם.

שלב 3: משאבים

בשלב זה, אציין כמה משאבים נוחים מאוד לכל בעלי העשייה העושים שימוש בארדואינו, כמו גם כיצד למצוא עוד. אני אכלול גם רשימה של מקומות טובים לקניית מוצרי Arduino וכמה ערכות המתנע האהובות עלי.

ה- IDE:

ה- IDE הוא מרכזי בכל הפרויקטים של Arduino. למרבה המזל, היא גם ניתנת להורדה בחינם, אם כי אתה יכול לתרום לאנשים שכתבו אותה אם תבחר בכך. אתה יכול למצוא את כל הגרסאות שלו דרך הקישור הזה. יש כאן גם הפניה שימושית.

ספריות:

ה- Arduino IDE מגיע עם מספר ספריות מובנות עבור פונקציונליות מורחבת, אך אני מוצא שתמיד יש לי כמה רכיבים שאינם נתמכים ישירות. כשזה קורה, אני בדרך כלל גוגל את הרכיב עם מונחי החיפוש "ספריית ארדואינו" לצידו, כדי למצוא איזו ספרייה היא הפופולרית ביותר (ולכן כנראה הכי שימושית). דרך נוספת למצוא אותם היא דרך אתר Arduino, Arduino.cc. עם זאת, המקום הטוב ביותר ללכת אליו לדוגמא קודים וספריות הוא Github.com. לחבר'ה האלה יש הכל כשמדובר בספריות, קוד מקור, וריאציות ב- IDE, או כל דבר אחר שקשור לתוכנה.

לוחות:

כדי לברר את רוב לוחות ה- Arduino והמגנים הפופולריים ביותר, דף זה הוא המשאב עבורך, עם קישורים לכל המפרט, התרשימים וההסברים לכל רכיב Arduino.

קוד והפניה:

כדי לברר מה כל שורת קוד עושה, וכיצד משתמשים בה, חלק ההפניות באתר Arduino הוא המקום ללכת אליו. המגבלה היחידה היא שהיא אינה כוללת אף אחת מהפונקציות המיוחדות לספריות שלא בוצעו על ידי ארדואינו.

הדרכות והנחיות:

עבור הדרכות על Arduino, דף ההדרכות הוא מקום טוב להתחיל בו. להדרכות ופרויקטים מעמיקים יותר, https://learn.adafruit.com/ ו- https://create.arduino.cc/projecthub הם מקומות טובים לחפש, בנוסף לכאן ב- Instructables.

להדרכה מחברי הקהילה המנוסים, פורום Arduino הרשמי הוא כנראה המקום הטוב ביותר ללכת אליו.

מציאת משאבים נוספים:

הרבה פעמים, הדבר הטוב ביותר לעשות הוא גוגל מה שאתה מחפש. לפעמים, עם זאת, מידע יכול להיות חמקמק. במקרים אלה, אני מוצא את עצמי מעיין בפרויקטים ובהדרכות, ובפורום Arduino ומחפש הפניות למשאבים טובים. אם אני לא מוצא, אני פשוט נכנס לפורום ושואל, כי מוטב שהיית בטוח שעם כל אלפי האנשים שרצים בפורום, מישהו יידע לעזור לך.

ערכות התחלה:

להלן כמה מהערכות האהובות עלי שאני ממליץ למתחילים ללמוד ארדואינו. יש להם את כל המרכיבים שתצטרך ללמוד את היסודות (וחלק מהמורכבות) של קידוד ומעגלים.

הערכות במחירים הטובים ביותר והאיכותיים ביותר שמצאתי עד כה, עם התמיכה הרבה ביותר ושירות הלקוחות הטוב ביותר, נמכרות על ידי חברה בשם Elegoo. למרות שהם גם מוכרים את הערכות שלהם דרך אמזון, קישרתי את האתר הרשמי מכיוון שהוא נוטה לקבל תיאור טוב יותר של הרכיבים הכלולים בערכות. עם זאת, הם אינם לוחות או ערכות רשמיות של Arduino, אז קח בחשבון שאתה לא תומך באתר Arduino כאשר אתה קונה אותם.

אם יש לך את הכסף לבזבז, אני באמת מציע לקנות את ערכת המתחרים הרשמית של Arduino/Genuino. יש לו את ההליכה והתיעוד הטובים ביותר למתחילים של כל ערכה בשוק, וגם הפרויקטים די מגניבים.

המקום הטוב ביותר, פרט לאמזון, להשיג חיישנים בודדים, מגנים וכאלה הוא חנות Adafruit. הם באיכות הגבוהה ביותר, ולכל רכיב יש תיעוד מקוון אישי זמין.

אנא שים לב כי אלה הן דעותיי והמלצותיי, ואסור לטעות בעובדה. כל רכישה שאתה מבצע היא על פי בחירתך, ואני מציע לעשות מחקר על ערכות שונות לפני רכישת אחת.

שלב 4: אפילוג

אז עכשיו, אתה יכול לצאת באומץ לעולם של המיקרו -בקרים וארדואינו, ולהתחיל בביטחון שאתה יודע היכן נמצאים המשאבים שלך, אם יתעוררו צרות. למעלה חבורה של תמונות של פרויקטים שונים שעשיתי כאן ב- Instructables with Arduino, רק כדי לתת לך לטעום מהאפשרויות האינסופיות ולקוות לעודד אותך לעשות משהו נהדר.

אם יש לך שאלה כלשהי בנוגע לארדואינו, אל תהסס לשאול אותי, אך זכור כי פורום ארדואינו יהיה מקום טוב בהרבה לשאול אותם, וכמעט מובטח שהם יעזרו. אני לא יודע הכל, אז אל תיקח שום דבר שאני אומר כמובן מאליו, חפש בעצמך אם אתה רוצה לדעת בוודאות.

אנא הצביעו אם אהבתם או למדתם משהו בעת קריאתו!

כמו תמיד, אלה הם הפרויקטים של חומר נפץ מסוכן, משימתו לכל החיים, "לבנות באומץ את מה שאתה רוצה לבנות, ועוד!"

את שאר הפרויקטים שלי תוכל למצוא כאן.