Сегодня среди любителей конструировать большой популярностью пользуется Arduino. Если вы не разу не слышали о нем, возможно пора познакомиться с этим инструментом. Что он собой представляет? Как коротко можно охарактеризовать Arduino?
Наиболее подходящее словосочетание, которое можно использовать для того, чтобы охарактеризовать Arduino – это электронный конструктор.
При помощи Arduino можно создавать собственные электронные устройства. Это по сути аппаратная вычислительная платформа, которая имеет универсальное предназначение. Ее можно использовать как для построения довольно простых схем, так и для создания сложных проектов. Конструктор базируется на основе аппаратной части, представляющей собой плату ввода-вывода.
Программирование платы осуществляется при помощи использования языков программирования семейства C/C++. Также их называют Processing / Writing. Они унаследовали от группы языков C предельную простоту. Благодаря этому с использованием этих языков разобраться довольно просто. А вот применение знаний языка на практике не всегда приносит нужный результат. Arduino иногда называют инструментом для начинающих конструкторов. Такое определение дает понять, что работать с платами довольно легко.
Область применения Arduino широка: его можно использовать для создания простейших примеров, которые будут приведены в настоящем обзоре, и для довольно сложных проектов. Среди них различные роботы, манипуляторы и производственные станки. Некоторые конструкторы даже могут создавать на основе подобных системы телефоны, планшеты и системы наблюдения, а также компьютеры.
Проекты Arduino для начинающих приведены в конце статьи. Созданием таких устройств могут заняться даже те пользователи, у которых совершенно нет подобного опыта. Такие схемы даже используются для создания примитивных систем виртуальной реальности. Это возможно благодаря простой аппаратной составляющей и возможностям программирования Arduino.
Где купить составляющие?
Комплекты, произведенные в Италии, считаются оригинальными. Однако и стоимость у них соответствующая. По этой причине сегодня целый ряд компаний изготавливают компоненты и устройства, совместимые с Arduino. Занимаются изготовлением подобных элементов и некоторые пользователи. Подобные устройства прозвали производственными клонами. При покупке подобных клонов никто вам не даст гарантии, что они будут работать, так как нужно. Многие отдают предпочтение подобным устройствам из желания сэкономить. Составляющие могут покупаться отдельно или в составе комплектов. Также в продаже имеют заранее подготовленные наборы, из которых можно создавать различные устройства управления, например, машинки, корабли, вертолеты и т.д.
Подробно об аппаратуре Arduino
Плата Arduino представляет собой простой микроконтроллер AVR. Прошит он был бутлоадером. На устройстве имеется порт USB-UART. Есть и другие важные компоненты, но в пределах данной статьи речь о них идти не будет. Для начала поговорим о микроконтроллере. Это механизм, построенный на основе одной схемы. На ней и будет размещаться разработанная программа. Влиять на программу могут различные сигналы, нажатия кнопок, показания датчиков и т.д. Датчики могут быть совершенно разными в зависимости от своего предназначения, например, датчик температуры, уровня освещенности, расстояния, ускорения или давления.
В качестве индикаторов можно использовать простые детали, вроде пищалок и светодиодов. Можно использовать и более сложные устройства, наподобие графических дисплеев. Другими исполнительными устройствами могут быть клапаны, моторчики, сервомашинки, реле, электромагниты и множество других устройств. С некоторыми из перечисленных устройств микроконтроллер работает напрямую. С другими компонентами они соединен при помощи проводов. В некоторых механизмах требуется использовать переходные устройства. Но поверьте, когда вы приступите к конструированию, оторваться будет просто невозможно. Далее речь пойдет о программировании Arduino.
Процесс программирования платы
Программу, которая уже готова к работе на микроконтроллере по-другому называют прошивкой. Она может использоваться для одного или нескольких проектов Arduino. Каждую прошивку желательно хранить в отдельной папке. Так будет проще найти нужные файлы. Программка прошивается на кристалл микроконтроллера при помощи такого специального устройства, как программатор. Здесь у Arduino есть преимущество – для него не требуется программатор. Все сделано таким образом, чтобы даже новичок смог запрограммировать Arduino.
Чтобы загрузить написанный код на микроконтроллер достаточно просто использовать USB шнур. Это преимущество достигается благодаря не какому-то встроенному программатору, а за счет использования специальной прошивки – бутлоадера. Это такая программа, которая запускается сразу после подключения устройства и распознает поступающие команды. Именно она решает, прошивать ли кристалл микроконтроллера, имеются ли проекты Arduino. Использование бутлоадера дает множество преимуществ.
Благодаря использованию только одного канала связи, подключение устройства не требует значительных временных затрат. Поскольку проектам Arduino не требуется огромное количество проводов, при их использовании не возникнет путаницы. Для того чтобы обеспечить успешную работу, достаточно всего одного USB-кабеля. Бутлоадер также позволяет защитить устройство от ошибок пользователя.
Ведь микроконтроллер легко может испортить прямая прошивка. При работе с бутлоадером пользователь не может добраться до потенциально опасных настроек. Для начинающих Arduino предназначен только с той точки зрения, что он прост и удобен в использовании. Также использование данного инструмента позволяет избежать денежных затрат, связанных с отсутствием соответствующего опыта у пользователя.
Простые проекты
После того, как вы обзаведетесь комплектом для начинающих, а также припоем, паяльником и канифолью, не стоит пытаться создать какие-то сложные конструкции. Конечно, вы можете попытаться сделать что-то сложное, но вероятность того, что вам удастся создать что-то стоящее с первого раза, невысока. Чтобы потренироваться и набить руку, можно попробовать реализовать более простые задумки. Они помогут вам более детально разобраться с принципом работы Arduino. Так, например, в качестве первых шагов, можно попытаться выполнить следующие операции:
— создать мигающий светодиод;
— подключить и наладить работу трехцветного светодиода;
— подключить потенциометр;
— наладить управление сервоприводом;
— подключить фоторезистор;
— подключить пьезоэлемент;
— подключить датчик движения и наладить поступление сигналов о его работе;
— подключить датчики температуры и влажности.
Более сложные проект
Arduino можно использовать не только для подключения отдельных светодиодов. Пользователи начинают знакомство с этим инструментом с целью создать какое-то радиоуправляемое устройство, например, катер, машинку или вертолет. Реализация таких проектов довольно сложна и при этом потребует от пользователя много времени. Зато после реализации данных проектов вы получите бесценный опыт.