Проекты ардуино для начинающих

Содержание

Основателями компании, которая начала создавать платы Ардуино, являются итальянцы Массимо Банци, Девида Куартиллье, Тома Иго, Джанлука Мартино и Девида Меллиса. Такой была первоначальная команда создателей.

А название они позаимствовали у итальянского бара, который, в свою очередь, был назван в честь короля Италии.

Фрагмент портрета Ардуина из Ивреи. Замок Мазино. Картина пьемонтской школы около 1700 года.

Ардуин был итальянским дворянином, который был королем Италии с 1002 по 1014 год. В 990 году Ардуин стал маркграфом Ивреи, а в 991 году графом Священного дворца Латеранского в Риме.

Стоит также сказать, что для Соединенных Штатов Америки используется другое название — Genuino.

Плюсы Ардуино

Самый главный плюс плат Arduino для начинающих, как я уже упомянул выше, — это то, что нам не нужно использовать паяльник и не нужно ничего паять.

На платах Ардуино сделаны удобные контакты, которые можно соединять удобными перемычками с любыми сторонними модулями, дисплеями, сенсорами и многим другим.


Пример сборки устройства с помощью перемычек

Кроме того, чтобы плата заработала всего лишь достаточно подключить её к компьютеру через USB.

Дополнительные плюсы я перечислю ниже, но не пугайтесь, если какие-то термины вы не поймете, со временем вы с ними разберетесь:

  1. Плата обладает встроенным программатором (не нужен компилятор);
  2. Использование языка программирования близкого к C/C++, что делает её простой в использовании и изучении;
  3. Наличие множества библиотек для модулей, сенсоров, дисплеев и т.п., доступных для свободного использования;
  4. Для сбора устройства не требуется пайка, компоненты соединяются при помощи специальной макетной платы, перемычек и проводов;
  5. Возможность автономной работы, т.е. использование батареек или аккумуляторов;
  6. Наличие версии для работы с популярной мобильной операционной системой Android;
  7. Огромное количество различных модулей, сенсоров, дисплеев, датчиков и т.п..
  8. Наличие большого количества плат расширения — shields или «шилды».

Есть еще один очень существенный плюс Arduino — просто невероятно огромное сообщество любителей этих плат и любителей посоздавать различные устройства на ее основе своими руками.

Также замечу, что можно создать устройство как стационарным, так и автономным или переносным.

Наличие портативных аккумуляторов и беспроводных источников передачи данных способствуют созданию ряда интересных проектов.

Что умеет Ардуино

С технической точки зрения, Ардуино умеет принимать и отправлять сигналы в соответствии с инструкциями в прошивке. Звучит весьма скромно, но на практике это позволяет получать и обрабатывать информацию с сенсоров и передавать команды исполнительным механизмам или другим устройствам. Например: микроконтроллер может получать данные с датчиков температуры, давления, влажности и выводить сводную информацию на дисплей.

Этих возможностей хватает для реализации сложных устройств, таких как беспилотные летательные аппараты, 3D-принтеры, роботизированные манипуляторы, радиоуправляемые машинки, лодки, вездеходы и т. д. Возможности Ардуино ограничены только воображением. Если вам будет не хватать возможностей Ардуино, то существуют более мощные микроконтроллеры такие как Ардуино Мега, NodeMCU, STM32, Wemos, Raspberry Pi, Orange Pi.

Программная часть Arduino

Программируются микроконтроллеры на упрощенной версии языка C++ с дополнительными функциями обработки ввода и вывода для легкого и удобного использования ардуино. Так же у arduino есть своя среда разработки Arduino IDE. Подробно о том как установить, настроить и использовать эту программу изложено в статье Arduino IDE. Список необходимых функций и описание их использования вы найдете на странице программирование.

Arduino это сложно?

Вовсе нет! Ардуино становится очень популярна, благодаря простоте и дешевизне. Вы легко найдете множество уроков, советов и примеров по работе с этим микроконтроллером. Разобраться в основах можно всего за пару часов. Любой может сделать собственного робота или другое устройство независимо от подготовки. Платформа предоставляет практически безграничные возможности. Есть примеры удивительных, красивых, забавных и полезных устройств, созданных с помощью Arduino.

Сводная таблица

Эта сводная таблица показывает сравнение характеристик всех плат Arduino и Genuino.

Название Процессор Рабочее/входное напряжение Скорость процессора Аналоговый Вход/выход Цифровые IO/PWM EEPROM SRAM Flash USB UART
101 Intel Curie 3.3 V/ 7-12V 32MHz 6/0 14/4 — 24 196 Regular —
Gemma ATtiny85 3.3 V / 4-16 V 8 MHz 1/0 3/2 0.5 0.5 8 Micro
LilyPad ATmega168VATmega328P 2.7-5.5 V /2.7-5.5 V 8MHz 6/0 14/6 0.512 1 16 — —
LilyPad SimpleSnap ATmega328P 2.7-5.5 V /2.7-5.5 V 8 MHz 4/0 9/4 1 2 32 — —
LilyPad USB ATmega32U4 3.3 V / 3.8-5 V 8 MHz 4/0 9/4 1 2.5 32 Micro —
Mega 2560 ATmega2560 5 V / 7-12 V 16 MHz 16/0 54/15 4 8 256 Regular 4
Micro ATmega32U4 5 V / 7-12 V 16 MHz 12/0 20/7 1 2.5 32 Micro 1
MKR1000 SAMD21 Cortex-M0+ 3.3 V/ 5V 48MHz 7/1 8/4 — 32 256 Micro 1
Pro ATmega168 ATmega328P 3.3 V / 3.35-12 V5 V / 5-12 V 8 MHz 16 MHz 6/0 14/6 0.512 1 1 2 16 32 — 1
Pro Mini ATmega328P 3.3 V / 3.35-12 V5 V / 5-12 V 8 MHz 16 MHz 6/0 14/6 1 2 32 — 1
Uno ATmega328P 5 V / 7-12 V 16 MHz 6/0 14/6 1 2 32 Regular 1
Zero ATSAMD21G18 3.3 V / 7-12 V 48 MHz 6/1 14/10 — 32 256 2 Micro 2
Due ATSAM3X8E 3.3 V / 7-12 V 84 MHz 12/2 54/12 — 96 512 2 Micro 4
Esplora ATmega32U4 5 V / 7-12 V 16 MHz — — 1 2.5 32 Micro —
Ethernet ATmega328P 5 V / 7-12 V 16 MHz 6/0 14/4 1 2 32 Regular —
Leonardo ATmega32U4 5 V / 7-12 V 16 MHz 12/0 20/7 1 2.5 32 Micro 1
Mega ADK ATmega2560 5 V / 7-12 V 16 MHz 16/0 54/15 4 8 256 Regular 4
Mini ATmega328P 5 V / 7-9 V 16 MHz 8/0 14/6 1 2 32 — —
Nano ATmega168ATmega328P 5 V / 7-9 V 16 MHz 8/0 14/6 0.5121 12 1632 Mini 1
Yùn ATmega32U4AR9331 Linux 5 V 16 MHz400MHz 12/0 20/7 1 2.516MB 3264MB Micro 1
Arduino Robot ATmega32u4 5 V 16 MHz 6/0 20/6 1 KB (ATmega32u4)/512 Kbit (I2C) 2.5 KB(ATmega32u4) 32 KB (ATmega32u4) of which4 KB used by bootloader 1 1
MKRZero SAMD21Cortex-M0+32bit low powerARM MCU 3.3 V 48 MHz 7 (ADC 8/10/12 bit)/1(DAC 10 bit) 22/12 No 32 KB 256 KB 1 1

Спецификации плат, которые больше не выпускаются.

Подключение Arduino Nano

Подключение платы Arduino Nano к компьютеру не представляет особого труда – оно аналогично обычной плате Uno. Единственная сложность может возникнуть при работе с платой на базе чипа ATMEGA 168 – в настройках нужно выбрать сперва плату Nano, а затем нужный вариант процессора.

Что такое ардуино Arduino. всё об ардуино для начинающих и специалистов. Начинающим на arduino: упаковываем конечный автомат в отдельный класс и библиотеку / хабр Проекты ардуино со схемами и скетчами для начинающих Проекты ардуино на arduino uno, mega, nano для начинающих Arduino: выбор платы, подключение и первая программа Аrduino для начинающих. пошаговое руководство. Язык программирования arduino. справочник | ардуино уроки Arduino типы данных (переменных) | ардуино уроки Arduino что это: виды ардуино и зачем оно нужно, что можно сделать, описание плат и их возможности, как выбрать.

Установка драйвера для CH340

Микросхема CH340 часто используется в платах Ардуино со встроенным USB-to-Serial преобразователем. Она позволяет уменьшить затраты на производство плат, не влияя на ее работоспособность. При помощи этого программатора можно легко прошивать платы Ардуино. Для того, чтобы начать работать с этой микросхемой, нужно установить драйвер на компьютер.

Установка выполняется в несколько этапов:

Настройка Arduino IDE

Стандартная среда разработки Arduino IDE используется для работы всех видов Ардуино с компьютером. Чтобы начать работу, нужно сначала скачать Arduino IDE с официального сайта и установить ее. Удобнее скачивать Windows Installer, особенно если среда разработки будет установлена на постоянном рабочем компьютере. Если скачан архив, то его нужно распаковать и запустить файл Arduino.exe.

Как только среда установлена, нужно ее запустить. Для этого нужно подключить к компьютеру саму плату Ардуино через USB. Затем перейти в меню Пуск Панель управления Диспетчер устройств, найти там Порты COM и LPT. В списке появится установленная плата и указан номер порта, к которому подключается плата.

После этого нужно запустить Arduino IDE, перейти в меню Инструменты Порт, и указать порт, к которому присоединена Ардуино. В меня Инструменты Платы нужно выбрать модель подключенной платы, в данном случае Arduino Nano. Если у вас плата Nano версии 2.0, то вам нужно также выбрать вариант процессора в соответствующем меню.

Важно помнить, что если к компьютеру будет подключаться другая плата, настройки снова нужно будет поменять на соответствующее устройство

Условно, модули для Ардуино можно разделить на два гигантских лагеря, у которых уже присутствуют свои ответвления:

  1. Датчики. Разнообразные системы или контроллеры, позволяющие считывать, отправлять и обрабатывать информацию. Хотя последние иногда относят ко второму классу модулей, но из-за тесной связи с устройствами ввода-вывода их лучше причислить именно к датчикам, тем более, зачастую они выполняют сразу две функции. Все эти устройства направленны на расширение аппаратного функционала системы, например, чтобы дать возможность Ардуино считывать расстояние до объекта или влажность воздуха, что просто необходимо для многих систем.
  2. Модули, расширяющие вычислительные мощности проекта. Это различные карты памяти, дополнительные буферы для проведения операций и вспомогательные многопоточные процессоры. К ним же можно отнести вариации самого микроконтроллера, характеристики которого варьируются от версии к версии. Они направлены именно на улучшение возможностей программной части системы, например, дополнительные карты памяти позволяют хранить больше информации в различных кодеках, чтобы воспроизводить какие-то аудиодорожки. Особенно необходимы при проектировании сложных систем с нейросетями или в робототехнике, в которой также используется Ардуино.

Сами же датчики отдельно делятся на:

  1. Устройства ввода или получения информации. Это различные сканеры, которые позволяют получить данные об окружающей среде, будь то уровень освещённости или влажности воздуха. С их помощью возможно ввести различные переменные, в зависимости от которых система будет определять свои дальнейшие действия. Являются базой для большинства систем, и без них невозможно реализовать любой смарт-девайс. Простейшим примером будет всё тот же датчик расстояния, хотя и их существует несколько видов.
  2. Устройства обработки информации. Зачастую уже встроены в предыдущий тип, из-за чего считаются комбинированными, но нередко такие модули устанавливаются и отдельно. Имеют небольшой объем памяти или вовсе продаются без него, и способны выполнять лишь простые промежуточные операции. Подобным модулем можно считать даже МК Ардуино различных версий, но не стоит их путать с устройствами, расширяющими вычислительные возможности главного контроллера, ведь они именно выполняют операции.
  3. Устройства вывода информации. У большинства ассоциируются с простейшим ЖК-экраном, хотя это далеко не единственная разновидность данных девайсов. Необходимы для того, чтобы выводить результаты вычислений, для получения фидбека от системы и проверки различного функционала. Бывают звуковыми, визуальными и тактильными, соответствуя каждому из органов чувств человека. Также могут комбинироваться с первыми двумя видами, становясь гибридным дополнением к микроконтроллеру.

Существуют и разновидности дополнений, без строгой типизации, так как их сложно отнести к какой-то конкретной группе устройств. Это происходит или из-за узкой направленности их функционала, или из-за изначальной гибридности модулей.

К ним можно отнести различные девайсы, для передачи информации по сети или другим протоколам, так как, с одной стороны, они расширяют программный функционал продукта, используя протоколы, которые невозможно реализовать через стандартные аппаратные возможности, а с другой – как раз дополняют последние.

Что можно сделать с помощью Ардуино?

Для начала работы с Ардуино нам достаточно любой платы. Большинство начинающих Ардуинщиков и любителей сделать что-либо своими руками начинают с Arduino Uno:

Arduino Uno R3

Даже если у вас есть есть только плата, то вы уже можете начать работать с ней.

Как я уже написал выше — один из первых и самых популярных уроков для начинающих — моргание встроенным на плату светодиодом.

Если первой платой, которую вы приобрели, стала Arduino Nano, то сразу же переходите к нашему большому руководству — Ардуино Нано для начинающих.

На базе Arduino создание устройств ограничивается только человеческой фантазией. Вы можете запрограммировать систему быстро среагировать на определённое изменение и сможете управлять:

  • светом,
  • моторами,
  • разнообразными приводами,
  • и т.п..

Самое интересное, что Ардуино применяется не только для домашнего использования, но и для промышленного.

Если вы только начинаете знакомство с микроконтроллерами, то рекомендуем вам начать с самых простых, которые есть на нашем сайте:

Разработка любых устройств зависит только от вашей фантазии, а Ардуино и множество дополнительных компонентов помогают в создании этих устройств своими руками.

Преобразование типов данных

В Ардуино преобразование переменной — это приведение значение переменной к другому типу. Например, требуется в программе преобразовать тип данных byte в тип данных int. Для этого требуется указать нужный тип переменной в скобках перед преобразуемой переменной — результат вернет переменную с новым типом данных. Приведем пример явного преобразования типа данных (переменных) Ардуино:

Разработка под arduino — платформа для создания автоматики / хабр Программирование ардуино Всё об ардуино: что это, области применения и полезные компоненты Скачать книги по ардуино на русском Всё об ардуино. обучение, справочники, использование. Какую ардуину выбрать новичку? Микроконтроллер arduino: описание платы, применение Что такое ардуино Arduino сравнительная таблица всех плат и моделей Arduino pro ide: новые возможности и функции

Заключение. Знание типов переменных поможет правильно использовать объем памяти в плате Arduino, что поможет работать микроконтроллеру намного быстрее и эффективнее. Использование переменных позволяет не запоминать какое-либо значение, для этого достаточно обратиться к ячейке памяти по заданному имени.

Аппаратная часть Arduino

Для начала стоит уяснить, что собой представляет микроконтроллер. По логике, это небольшое устройство, к которому подключаются все остальные элементы системы. Ардуино должен координировать их работу при помощи прописанных в нём скриптов, выдавая соответствующие электрические сигналы. Для стандартного МК Ардуино сигналом является 5 вольт – это единичка, а отсутствие сигнала – нолик.

Именно на таком принципе построено программирование двоичным кодом. Но от такой системы мы уже давно ушли, и потому к устройству можно подключать трансформаторы переменного тока и дополнительные резисторы, ведь некоторым модулям требуется ток в 3.2-4.7 Вольт.

Соответственно, аппаратная часть Ардуино в стандартной комплектации представлена чипом с постоянной памятью, набором из резисторов и транзисторов, а также несколькими пинами. Такая простая конструкция позволяет пользователю самому навешивать «улучшения» по необходимости.

С «коробки» в микроконтроллер устанавливается стандартная прошивка, способная распознавать базовые АТ команды. Пользователь может переустановить её или перепрошить Ардуино по желанию, но стоит учитывать, что без должного опыта вы можете получить бесполезную и неработающую плату.

Как несложно догадаться, изначально Ардуино – это лишь инструмент, который позволяет координировать работу всей системы. А делает он это при помощи встроенных в него библиотек, которые можно устанавливать в систему дополнительно, по необходимости. Вплоть до того, что вы можете поставить вспомогательную карту памяти, если не хватает места. А сами же библиотеки написаны на низкоуровневом C++, который обеспечивает полный контроль над работой микроконтроллера, но имеет и ряд весомых недостатков, о которых мы и поговорим ниже.


Источник: ratingservices.ru