Arduino co to jest ?

Arduino co to jest ?

Co to jest Arduino? Gdzie i w jakim celu powstało? Do czego mogę wykorzystać Arduino? Jeśli interesują Cię te i inne pytania oraz odpowiedzi na nie, będziesz mógł znaleźć to wszystko na naszym portalu oraz video blogu.

Arduino powstało jako praca dyplomowa grupy włoskich studentów.

Głównymi zaletami Arduino jest to, że platforma prototypów open source jest oparta na sprzęcie i oprogramowaniu łatwym w obsłudze. Płytki Arduino moga odczytywać sygnały na wejściach cyfrowych i analogowych, które to mogą posłużyć np. do budowy czajnika światła, czujnika dotykowego, do wysyłu wiadomości np. Twitter, włączaniu diody LED itp. Aby to wszystko uczynić, musisz poznać i używać język programowania Arduino (IDE).

Długimi latami projekt Arduino był sercem setek albo tysięcy projektów, zarowno użytku codziennego, jak i tych złożonyvh projektow naukowych. Studenci, hobbiści, programiści z całego świata zebrali się wokół platformy open source, co spotegowalo znaczenie platformy na rynku mikrokontrolerów. Wiedza dostarczona przez światową społeczność została wdrożona w nowe projekty Arduino i do dziś jest bardzo prężnie rozwijana.

W Ivrea Interaction Design Institute narodził się pomysł stworzenia narzędzia do prototypowania urządzeń elektronicznych i został on  skierowany do studentów. W ten sposób powstala studenckai rada Arduino, która dostosowywała projekt do nowych potrzeb i wyzwań. Drukowanie 3D było jednych z ważniejszych dziedzin jkie przyczyniły się do rozwoju projektu Arduino.  Oprogramowanie open source spowodowało, że i w tej dziedzinie Arduino również bardzo się rozwinęło.

Dlaczego Arduino ?

Prosta budowa i obsługa powoduje, że Arduino jest wykorzystywane do tysięcy różnych projektów. Programowanie nie sprawia trudności nawet początkującym użytkownikom. Niski koszt, współpraca z Windowsem, Linux i MacOS powoduje, że platforma jest dostępna dla większości z nas. Każdy może dołączyć do ogromnej społeczności Arduino, wymieniać się swoimi poglądami, zadawać pytania, brać udział w dyskusjach, projektach itp.

Na rynku istnieje wiele innych mikrokontrolerów i platform posiadających podobną funkcjonalność, jednakze są one dużo drozsze od podobnych układów.  Arduino IDE (oprogramowanie) działa w systemach Windows, Macintosh OSX i Linux. Środowisko programistyczne jest łatwe w obsłudze dla początkujących i rownoczesnie na tyle elastyczne, by zadowolić bardziej zaawansowanych użytkowników.

Otwarte oprogramowanie Arduino jest stale rozszerzane i aktualizowane przez grupę programistów. Funkcjonalność zawsze można rozszerzyć poprzez wgranie tzw bibliotek (tworzonych w języku AVR oraz C++). Możliwe jest również bezpośrednie dodanie kodu AVR-C bezpośrednio do programu.

Otwarte i dostępne są również dla wszystkich projekty płytek Arduino, dzięki czemu – na zasadzie licencji Creative Commons – można samemu zaprojektować obwód drukowany modułu dodatkowego i stworzyć własną wersję Arduino. Jeśli tylko zrozumiesz jak działa Arduino, nie będziesz miał problemu ze stworzeniem własnego modułu czy programu.

Pod Ardesem https://www.arduino.cc/en/Guide/HomePage znajdziesz szczegółową instrukcje do Arduino. Jeśli natomiast szukasz inspiracji,  zawsze możesz odwiedzić Arduino Project Hub pod https://create.arduino.cc/projecthub  , gdzie na pewno znajdziesz wiele przydatnych informacji.  ARDUINO – ZACZYNAMY

Jaką płytkę wybrać.

Oficjalna lista dostępnych płytek Arduino na rynku europejskim

 

Od czego zacząć ? Pierwszym zakupem jaki powinniśmy dokonać jest płytka Arduino.  Czy będzie to płytka uno czy już nie produkowana Leonardo, nie ma to większego znaczenia przy podstawowych projektach. Znaczenie dla naszego portfela może mieć bardziej to czy kupujemy urządzenie firmowe czy wyprodukowane w Chinach klony. Wybór pozostawiam Wam. Ja, w moich projektach, będę wykorzystywać Arduino Uno, jeśli będzie to inna płytka , będzie to zaznaczone.

Kurs będzie podzielony na części. W każdym projekcie będą podane potrzebne do stworzenia projektu elementy. Baza projektów ułatwi wam wybranie projektów tylko tych, do budowy których posiadacie odpowiednie elementy.

Na początek przedstawię wam budowę płytki arduino i opisze co gdzie można dołączyć.

Najważniejsze elementy na schemacie zaznaczyłem kolorem niebieskim.

Dodatkowe mniej ważne elementy zaznaczyłem kolorem zielonym.

Wyprowadzenia zasilania o różnym napięciu zaznaczyłem kolorem czerwonym.

Wyprowadzenia GND [masa] oznaczyłem kolorem czarnym.

 

USB

Wyście USB służy do łączenia Arduino z komputerem. Przez to złącze wgrywane są programy na płytkę. To złącze służy też do komunikacjii programu z komputerem.

Gdy wysyłane są dane do komputera, świeci lampka „LED TX”. Gdy Arduino odbiera dane z komputera, świeci lampka „LED RX”.

POWER

Gniazdo „POWER” służy do podłączenia zasilacza. Zasilacz podłącza się, gdy Arduino ma działać bez komputera. Zasilacz powinien mieć napięcie od 7 do 12 V.

Domyślnie Arduino może być zasilane z komputera przez złącze USB. Lampka LED ON

Lampka oznaczona jako „ON” świeci, gdy Arduino jest podłączone do prądu i działa.

Przycisk RESET

Po przyciśnięciu przycisku „RESET” twój program w Arduino uruchamia się od nowa.

Piny zasilania – POWER

Piny zasilania znajdują się z lewej strony dolnej krawędzi płytki. Mają za zadanie dostarczyć napięć do układu, którym sterujesz. Do wyboru masz napięcie 3,3 V oraz 5 V. „GND” (masa) to oznaczenie drugiego bieguna zasilania, popularnie zwanego „minusem”. Pin oznaczony jako „VIN” to napięcie z wtyczki zasilacza.

Wśród pinów zasilania są także inne, pełniące dodatkowe funkcje. Pin „RESET” pełni tą samą funkcję, co przycisk RESET. Podłączony na chwilę do GND, sprawia że program w Arduino uruchamia się od nowa.

Pin „IOREF” sygnalizuje modułom rozszerzającym Arduino jakim napięciem operują piny cyfrowe.

Piny cyfrowe – Digital

Oznaczyłem je na rysunku jako „Digital”. Znajdują się na górnej krawędzi płytki i są ponumerowane od 0 do 13. Każdy z nich można zaprogramować, by pełnił zarowno rolę wejścia, jak i wyjścia. Charakteryzują się tym, że jako wyjścia mogą mieć napięcie albo 0V, albo 5V. Jako wejścia akceptują też dwa poziomy napięć około 0V i napięcie między 2,5 a 5 V. Sterują urządzeniami w stylu włącz/wyłącz, jak przełącznik sterujący światłem w twoim domu.

Lampka LED L

Arduino ma wbudowaną lampkę oznaczoną jako „L”. Można ją włączać i wyłączać za pomocą programu. W Arduino UNO lampka jest podłączona do pinu cyfrowego numer 13.

Piny analogowe – Analog

Oznaczyłem je na rysunku jako „Analog”. Są ponumerowane od 0 do 5. Pełnią tylko funkcje wejść. Mogą mierzyć napięcie od 0 do 5 V. Wejścia analogowe mają rozdzielczość 10 bitów. Rozpoznają 1024 poziomy napięcia, co daje dokładność około 0.005 V. Dokładność można zwiększyć zmniejszając programowo zakres napięć od 0 do 1.1 V. Do pinu „AREF” można podłączyć inne napięcie regulujące ten zakres. Jenak nie może ono przekraczać 5 V.

Gdy zabraknie ci pinów cyfrowych, możesz też użyć pinów analogowych jako cyfrowych. W tej roli mają one oznaczenia od A0 do A5 i działają z funkcjami programu odpowiedzialnymi za piny cyfrowe.

Piny PWM

Część z pinów cyfrowych ma dodatkową funkcję oznaczoną jako PWM. Funkcja ta pozwala regulować moc jaka jest dostarczana do lampek LED i silników. Dzięki niej można programowo regulować prędkość silnika lub jasność lampki.

Piny przerwań – INT

Dwa piny cyfrowe mają dodatkową funkcję „INT”. Odpowiada ona za przerwania. Przerwania sprawiają, że kontroler przerywa swój normalny program i wykonuje natychmiast specjalnie przygotowany przez ciebie kawałek kodu. Funkcja INT pinów cyfrowych służy do obsługi urządzeń, których sygnał musi być obsłużony natychmiast.

Piny interfejsów szeregowych

Bardziej rozbudowane urządzenia podłączane do Arduino wymagają przesyłania danych za pomocą różnorodnych interfejsów szeregowych.

Serial – RS232 TTL

Podstawowym interfejsem szeregowym jest Serial. Jego piny znajdziesz w grupie pinów cyfrowych o numerach 0 i 1. Są oznaczone jako „RX” (wejście danych) i „TX” (wyjście danych). Interfejs ten działa w standardzie RS-232 TTL. Pozwala przesyłać dane szeregowo, asynchronicznie z prędkością do 115200 bodów. Ten sam interfejs wykorzystywany jest do komunikacji z komputerem przez USB.

I2C / TWI

Kolejnym interfejsem szeregowym jest I2C zwany też „TWI”. To szeregowa magistrala synchroniczna o prędkości zegara 100 lub 400 kHz. Jego wyprowadzenia znajdują się na lewym końcu gniazdek pinów cyfrowych. Są oznaczone jako „SCL” (sygnał zegara) i „SDA” (sygnał danych). Wejscia te opzwalaja na podłączenie do 127 sensorow i niezależną komunikację między soba. Sygnały I2C w Arduino UNO współdzielone są z pinami analogowymi  4 i 5.

SPI

SPI to szybka synchroniczna magistrala szeregowa. W Arduino UNO jej zegar może pracować maksymalnie z prędkością 8 MHz. Wyprowadzenia magistrali mają oznaczenia „SCK” (sygnał zegara), „MOSI” (wyjście danych), „MISO” (wejście danych) i znajdują się w 6pinowym wtyku ICSP z prawej strony płytki.

W Arduino UNO sygnały te są współdzielone z pinami cyfrowymi o numerach od 10 do 13. Znajduje się tam też dodatkowy sygnał „SS” pozwalający na wybór urządzenia w magistrali.

Myślę, że płytka Arduino UNO sprawi ci wiele frajdy przy odkrywaniu tajemnic elektroniki i programowania. Powodzenia w twoich eksperymentach i wynalazkach.

We wpisie wykorzystałem zmodyfikowany obrazek z programu Fritzing.

 

 

Ryszard Marcin

Create Account



Log In Your Account