Что такое Ардуино? Что ты можешь сделать с этим? Объяснил
Если вы похожи на меня, то вам действительно хотелось бы заняться электроникой – по крайней мере, теоретически. На самом деле нехватка времени и недостаток знаний неизбежно мешают вам попробовать.
Это слишком сложно.
Вам нравится разбирать сломанные гаджеты, но никогда ничего не делайте с найденными битами, кроме как спрятать их на черный день (ящик, полный деталей для микроволновой печи? Проверить!)
Arduino – это ответ на все это, и, честно говоря, все, что можно считать забавным во время обучения, на мой взгляд, является поистине революционным устройством.
Что такое Ардуино?
Arduino – это множество вещей: бренд, аппаратное обеспечение, язык программирования и целая экосистема продуктов. Но в целом, когда мы говорим об Arduino, мы имеем в виду платформу для создания прототипов электроники с открытым исходным кодом .
Но что это значит?
Для вас или меня Arduino – это маленький компьютер, на котором вы можете запрограммировать что-то. Он может получать данные из мира, подключая датчики в качестве входов, и может взаимодействовать, добавляя такие вещи, как приводы (двигатели) или светодиоды для вывода.
Arduino Uno
Самая популярная печатная плата Arduino – это модель Uno. Отчасти это связано с тем, что он был одним из первых и получил широкое распространение до того, как были созданы новые конструкции.
Arduino Uno определяется своей формой и расположением входных и выходных контактов.
Мозг модели Uno – это логическая микросхема ATMega328P или 168. Это то, что хранит вашу программу и запускает код.
В верхней части схемы (то есть с USB-разъемом слева) вы найдете 14 цифровых входов / выходов. Они могут излучать или считывать цифровой сигнал нуля или единицы (+ 5В).
В правом нижнем углу вы найдете пять контактов аналогового входа. Они могут достигать 1024 различных уровней напряжения от аналоговых датчиков. Одним из примеров аналогового датчика является простой датчик света; или светозависимый резистор (LDR). Перед подключением проверьте, является ли ваш датчик аналоговым или цифровым.
Слева внизу находится набор контактов питания. Как правило, вас будут интересовать только контакты + 5V и GND (земля / 0V), которые обеспечивают питание датчиков и небольших выходных устройств. Если вы подключаете более мощные двигатели или цепочку светодиодов, важно подключать их к внешнему источнику питания, а не пытаться вывести всю мощность из вашего Arduino.
В лучшем случае вы можете просто сжечь Arduino, который стоит недорого заменить. В худшем случае, если он подключен через USB, вы можете повредить свой компьютер.
Расположение выводов и форма платы важны по нескольким причинам.
Во-первых, это понятие «щиты». Это обновления, которые вы можете складывать поверх Arduino для добавления функциональности. Это может быть ваша собственная специально разработанная печатная плата или плата, которую вы купили, например, ЖК-экран.
Во-вторых, поскольку Uno имеет стандартную форму, вы найдете огромный выбор корпусов, как готовых, так и готовых для 3D-печати дизайнов, которые можно загрузить и распечатать дома или даже изменить самостоятельно.
Это оборудование с открытым исходным кодом
Это означает, что любой может скопировать Arduino, изменить его и перепродать как свой собственный. Это не противозаконно. Фактически, сама Arduino построена на основе других проектов с открытым исходным кодом. Например, программное обеспечение для разработки Arduino основано на Wiring , которая, в свою очередь, основана на Processing !
Единственное правило состоит в том, что вы не можете называть его настоящим устройством «Arduino», потому что это защищенный товарный знак. Однако вы можете утверждать, что он «совместим с Arduino».
В то время как официальная плата Arduino может продаваться по цене более 20 долларов, вы найдете клоны с точно такой же функциональностью менее чем за 5 долларов. Фактически, если вы купите все компоненты по отдельности, вы даже сможете сделать свои собственные с нуля.
Но вы должны делать это только в том случае, если хотите узнать больше о том, что именно содержится в печатной плате Arduino, а не потому, что вы хотите сэкономить. Это не дешевле, и конечный результат не такой гладкий.
Некоторые производители создают Arduino-совместимые платы, которые точно такие же, но только дешевле. Некоторые добавляют даже больше функциональности, чем оригинальные платы. Они могут иметь уникальную форму, предназначенную для конкретного приложения, добавить еще несколько разъемов, возможно, они имеют встроенный светодиодный матричный дисплей или добавлен Wi-Fi.
Одна из наших любимых Arduino-совместимых плат – NodeMCU , изображенная ниже. Он крошечный, со встроенным Wi-Fi и его можно купить всего за 3 доллара. Он идеально подходит для компактных проектов в области Интернета вещей и домашней автоматизации.
Между тем, линейка плат для разработки Teensy обладает гораздо большей производительностью, чем платы Arduino, с крошечным форм-фактором, что делает их идеальными для небольших проектов, в основе которых лежит мощная обработка.
Что же тогда особенного в Arduino?
Программируемые логические контроллеры – не новая концепция; они были задолго до Arduino.
Но с Arduino все стало проще. Он сочетал в себе простой в использовании аппаратный компонент – очень похожий на комплекты электроники, на которых мы выросли – и доступную среду программирования высокого уровня. Arduino стал сообществом пользователей по всему миру, которые писали учебные пособия, делились кодом и распространяли свои знания. Сложные прототипы электроники больше не были прерогативой выпускников электротехнических специальностей.
Arduino сделал проекты оборудования со сложной программируемой электроникой доступными для всех, поэтому художники и творческие люди могут сосредоточиться на воплощении своих идей в жизнь. Это идеальный инструмент для мастеринга!
Стоит ли покупать стартовый комплект Arduino?
Сама по себе Arduino не так уж много можно сделать. Конечно, он имеет встроенный светодиод, который вы можете развлечь в течение нескольких минут, заставляя его мигать по-разному. Но чтобы делать действительно интересные проекты, вам понадобятся дополнительные элементы, такие как датчики, моторы, разноцветные светодиоды. Затем вам понадобятся кабели для подключения этих битов и, возможно, даже макетная плата.
Вот где приходит на помощь Arduino Starter Kit. Но какой купить? Мой текущий фаворит – это Grove Beginner Kit.
Это умная универсальная плата с предварительно подключенными датчиками, светодиодами, зуммером и даже OLED-экраном. Плата посередине совместима с Arduino, но имеет 12 разъемов Grove. Система Grove позволяет легко подключать компоненты с помощью одного кабеля без необходимости использования макетной платы или множества беспорядочных перемычек.
По-настоящему замечательная особенность Grove Beginner Kit заключается в том, что как только вы захотите отказаться от дизайна платы «все-в-одном» и приступить к созданию прототипов реальных устройств, вы можете просто вырезать всю плату и компоненты, переключившись на системные кабели Grove ( или вставьте соединительные кабели в стандартные отверстия для штырей). Это чрезвычайно гибкая система, которая поможет вам начать программировать на Arduino.
На каком языке Arduino?
Технически Arduino является расширением C / C ++. Это означает, что Arduino добавила набор функций и возможностей поверх стандартного языка C ++, но по-прежнему следует тем же основным правилам и соглашениям.
Вам не нужно уже знать C или C ++, чтобы программировать с Arduino; Я этого не делал, когда начинал. Небольшой опыт в любом другом виде программирования, безусловно, может помочь, но это также не обязательно. Вы можете начать, просто загрузив простые примеры программ и попробовав их изменить. Затем переходите к замене других датчиков или других выходов. Наконец, попробуйте читать и изменять более сложные программы, и вскоре вы будете создавать свои собственные оригинальные проекты.
Но не волнуйтесь: существуют тысячи руководств по проектам и примеров кода, которые можно бесплатно загрузить и использовать. А если вы застрянете, огромное сообщество ждет, чтобы помочь . Как и в любом другом случае, пожалуйста, убедитесь, что вы сначала загуглили это; у кого-то, вероятно, была такая же проблема, как и у вас!
Вот несколько характеристик, которые определяют программу Arduino:
- У вас должны быть определены как минимум функции setup () и loop () .
- setup () запускается один раз, когда устройство Arduino перезагружается или включается в первый раз. Вы могли бы использовать эту функцию, чтобы создать начальное состояние переменных, сообщить Arduino, какие аппаратные выводы должны делать что, или запустить библиотеки, необходимые для различных датчиков.
- loop () работает непрерывно. Когда весь код в функции loop () был завершен, он возвращается к началу loop () и делает это снова! Здесь находится ваш основной программный код; например, проверить переменную датчика и действовать в соответствии с ней.
- Вы также можете определить свои собственные вспомогательные функции для инкапсуляции блоков кода. Они могут принимать любое количество переменных в качестве входных данных и возвращать переменную обратно. Если переменная не возвращается, функция помечается как недействительная. Так обстоит дело с void setup () и void loop () .
- Вы можете импортировать другие библиотеки Arduino для добавления функций в свое приложение или для помощи при использовании определенных датчиков.
- Вы можете оставлять комментарии в своем коде, ставя перед ними двойную косую черту // (даже в конце существующей строки кода); или оставьте многострочный комментарий, поставив перед ним / * и завершив * /
Приступайте к созданию!
Arduino полностью изменил хобби-игру с электроникой. То, что было невозможно без обширных знаний в прошлом, теперь может сделать любой – благодаря широкому спектру доступных дешевых микроконтроллеров и огромному сообществу, окружающему их.
Начать работу тоже довольно легко, и у нас есть удобное руководство для новичков, которое поможет вам начать работу. Или ознакомьтесь с нашим проектом для начинающих Arduino: Учебное пособие по управлению светофором .