Arduino pamata apmācība iesācējiem: 6 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

1. Kas ir Arduino?

Arduino ir iegulto sistēmu platforma, kuras pamatā galvenokārt ir 8 bitu mikrokontrolleri no AVR saimes. Izņēmums ir Arduino Due, kas izmanto 32 bitu ARM Cortex kodolu. Citiem vārdiem sakot, tā ir iespiedshēmas plate ar mikrokontrolleru un tā izejām, kas spēj darbināt ārējās ierīces, piemēram, sensorus, motora kontrolierus, displejus utt. Pateicoties zelta tapas savienotājiem, moduļus var savienot, izmantojot publiski pieejamus savienojošos kabeļus.

Lielākajai daļai Arduino versiju nav nepieciešams ārējs programmētājs. Viss, kas jums jādara, ir izveidot savienojumu ar datoru, izmantojot miniUSB-USB kabeli.

Viena no platformas priekšrocībām ir sava bezmaksas vide ar neskaitāmām bibliotēkām, piemēriem, pamācībām dažādu veidu ārējo ierīču apstrādei.

2. Kam paredzēta platforma?

Arduino ir paredzēts gan iesācējiem, gan pieredzējušiem elektroniskajiem programmētājiem.

Persona, kas sāk piedzīvojumu ar šāda veida sistēmu, ietaupīs daudz laika un nervu, konfigurējot programmētājus, pārbaudot savienojumus un instalējot draiverus. Ir labi zināms, ka vislabāk ir mācīties no piemēriem. Arduino ir daudz no tiem projekta vietnē un visā internetā.

Vairāk pieredzējušiem lietotājiem patiks daudzas bibliotēkas, gan noklusējuma bibliotēkas (ieskaitot: EEPROM, Ethernet, displejs, servo, SPI, TWI, WiFi), gan faili, kurus padarījuši pieejamus elektronisko moduļu ražotāji (piemēram, mūsu piegādātājs - Pololu).

Piemērs:

Atbalsts populārajam 16x2 LCD displejam sastāv no dažām vienkāršām koda rindām:

LiquidCrystal LCD (12, 11, 5, 4, 3, 2); // potenciālo pirkumu pieaugums

lcd. sākums (16, 2); // Norādiet 16 kolonnu displeja veidu, 2 rindas

lcd.print ("Sveika pasaule"); // Norādiet parādāmo tekstu

Pilnu kodu, kurā attēloti vārdi "Hello World", un displeja savienojuma shēmu var atrast vietnē: Arduino.cc.

3. Kuru versiju izvēlēties?

Versijas izvēle ir atkarīga no moduļa paredzētās izmantošanas. Mūsu veikalā ir pieejami:

1. darbība: Arduino Uno R3

Arduino Uno R3

Vienkāršākā moduļa versija. Uz plāksnes jūs atradīsit:

· Atmega328 mikrokontrolleris (32 KB zibspuldze, SRAM 2 KB, 16 MHz pulksteņa ātrums)

· 14 digitālās ieejas / izejas - kurām var pievienot, piemēram, gaismas diodes, pogas, displejus utt.

· 6 PWM izejas - piemēram, motoru rotācijas ātruma kontrolei, servo pozīcijas iestatīšanai

· 6 analogās ieejas - ļauj darbināt visu veidu sensorus, pārveidotājus ar analogo izeju

Komunikācijas saskarnes:

· UART - viens no vienkāršākajiem datu apmaiņas veidiem ar datoru

· I2C / TWI - atbalsts sensoriem, laika shēmām

· SPI - saziņa ar ātriem pārveidotājiem vai ārējām atmiņām

Enerģijas padeve:

· USB vai ārējs avots (piemēram, maiņstrāvas adapteris)

Arduino Uno ir laba izvēle salīdzinoši vienkāršiem, maziem projektiem. To var veiksmīgi īstenot, piemēram, motora vadība, apgaismojuma regulators ar lietotāja interfeisu, LCD displejs. Modulis ir ieteicams arī lietotājiem, kas ienāk mikrokontrolleru un iegulto sistēmu pasaulē.

2. darbība: Arduino Leonardo

Arduino Leonardo

· Vēl viena versija, kurā mēs varam atrast:

· ATmega32u4 mikrokontrolleris (32 KB zibspuldze, 2,5 KB SRAM, 16 MHz pulksteņa ātrums)

· 20 digitālās ieejas / izejas - kurām var pievienot, piemēram, gaismas diodes, pogas, displejus utt.

· 7 PWM izejas

· 12 analogās ieejas - divas reizes vairāk nekā Uno versijai, tas nozīmē iespēju savienot vairāk sensoru ar analogo izeju

Komunikācijas saskarnes:

· UART - viens no vienkāršākajiem datu apmaiņas veidiem ar datoru

· I2C / TWI - atbalsts sensoriem, laika shēmām

· SPI - saziņa ar ātriem pārveidotājiem vai ārējām atmiņām

· USB - ļauj savienot populāras datora ierīces

· Barošanas avots: USB vai ārējs avots (piemēram, maiņstrāvas adapteris)

Ja mūsu projekta mērķis ir izmantot ierīci, kas savienojas, izmantojot USB interfeisu, Arduino Leonardo būs ideāla izvēle. Sistēmai ir integrēts USB kontrolieris, kas to atšķir no citiem.

Ražotājs piedāvā arī versijas ar "zemu profilu". Plātnei nav savienotāju, lietotājs tos var lodēt pēc saviem ieskatiem. Visi elementi ir pielodēti korpusos. Šī iespēja ir noderīga, ja mūsu projektam ir jāpalielinās nelielā telpā.

3. darbība: Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560

Versija, kas paredzēta plašāku projektu īstenošanai. Tam ir pat 54 digitālās ieejas / izejas, vairāk atmiņas un vairāk saziņas saskarņu nekā Arduino UNO un Leonardo. Plāksnē ir: ATmega2560 no AVR saimes (Flash 256kB, SRAM 8kB, EEPROM 4kb pulksteņa ātrums 16MHz) 54 vispārējas nozīmes digitālās ieejas / izejas14 PWM izejas16 analogās ieejas - Komunikācijas saskarnes: 4 xUART - viens no vienkāršākajiem veidiem, kā apmainīties ar PCI2C / TWI - atbalsts sensoriem, laika shēmām SPI - komunikācija ar ātriem devējiem vai ārējām atmiņām Barošanas avots: USB vai ārējs avots (piemēram, maiņstrāvas adapteris) Modulis ir dārgāks nekā iepriekšējās versijas, taču tam ir vairāk iespēju. Mikrokontrolleram Atmega2560 ir bagāta perifērija un liels atmiņas apjoms. 256 KB zibatmiņa - ļauj atbalstīt paplašinātu kodu, 4 KB EEPROMU daudzu datu ierakstīšanai.

4. darbība: Arduino Mega ADK

Arduino Mega ADK

Papildus Arduino Mega priekšrocībām ADK ir arī iespēja izveidot savienojumu ar Android sistēmu, izmantojot USB saskarni, ko kontrolē MAX34210 mikroshēma. Moduļa specifikācija ir līdzīga Arduino Mega:

· ATmega2560 no AVR saimes (zibspuldze 256 KB, SRAM 8 KB, EEPROM 4 kb pulksteņa ātrums 16 MHz)

· 54 vispārējas nozīmes digitālās ieejas / izejas

· 14 PWM izejas

· 16 analogās ieejas

Komunikācijas saskarnes:

· 4 xUART - viens no vienkāršākajiem datu apmaiņas veidiem ar datoru

· I2C / TWI - atbalsts sensoriem, laika shēmām

· SPI - saziņa ar ātriem devējiem vai ārējām atmiņām

· Barošanas avots: USB vai ārējs avots (piemēram, maiņstrāvas adapteris)

ADK versija ir paredzēta projektiem, kuros tiek izmantota saziņa ar Android. Iebūvētais USB kontrolieris ļauj arī pievienot kameru, spēļu kontrolieri vai kustības kontrolieri.

5. darbība: Arduino Leonardo Ethernet

Arduino Leonardo Ethernet

Moduļa galvenā priekšrocība ir vienkāršs savienojums ar tīklu. Modulim ir tīkla ligzda ar Ethernet kontrolieri. Uz tāfeles ir arī microSD atmiņas kartes slots. Specifikācijas, kas līdzīgas Arduino Leonardo:

· Atmega32u4 mikrokontrolleris (32 KB zibspuldze, 2,5 KB SRAM, · 16MHz pulksteņa ātrums)

· 20 digitālās ieejas / izejas - kurām var pievienot, piemēram, gaismas diodes, pogas, displejus utt.

· 7 PWM izejas - piemēram, motoru rotācijas ātruma kontrolei, servo pozīcijas iestatīšanai

· 12 analogās ieejas - ļauj darbināt visu veidu sensorus, pārveidotājus ar analogo izeju

Komunikācijas saskarnes:

· UART - viens no vienkāršākajiem datu apmaiņas veidiem ar datoru

· I2C / TWI - atbalsts sensoriem, laika shēmām

· SPI - saziņa ar ātriem devējiem vai ārējām atmiņām

· Barošana: ārējs avots (piemēram, maiņstrāvas adapteris)

Ethernet versija ir paredzēta projektiem, kuriem nepieciešams savienojums ar tīklu. Ērtības ir arī integrēts microSD karšu slots, kurā var saglabāt vairāk datu nekā paša mikrokontrollera atmiņā.

6. darbība: Arduino Due

Arduino Due

Pateicoties Arduino Due, lietotājs var izveidot sistēmas, izmantojot ARM 32 bitu Cortex M3 mikrokontrolleru, kura pamatā ir Arduino bibliotēkas. Specifikācija ir šāda:

· Barošanas spriegums: 7V līdz 12V (ieteicams), 6V-20V (maksimums)

· Mikrokontroler: AT91 SAM3X8E, 32 bitu ARM Cortex M3

· Maksimālā pulksteņa frekvence: 84 MHz

· SRAM atmiņa: 96 kB Flash atmiņa: 512 kB

· I / O tapas: 54

· PWM kanāli: 12

· Analogo ieeju skaits: 12 (A / D pārveidotāja kanāli)

· D / A pārveidotājs (digitālais analogs)

· DMA kontrolieris

· Sērijas saskarnes: UART, SPI, I2C, CAN, USB

· Atkļūdotājs JTAG

Tāfele ir veltīta lietotājiem, kuri vēlas iepazīties ar jaunākajiem risinājumiem mikrokontrolleru pasaulē. Tam noteikti ir vairāk iespēju nekā versijām, kuru pamatā ir AVR, bagātīgām perifērijas shēmām, ieskaitot digitālā-analogā pārveidotāju.

Papildus iepriekš minētajam Arduino piedāvā arī:

Arduino Zero M0 Pro - 32 bitu Cortex M0 - Atmel ATSAMD21G18 32 bitu mikrokontrolleru modulis, kas aprīkots ar ARM Cortex M -0 kodolu. Tam ir 256 KB zibatmiņa, 32 KB RAM, 14 digitālās ieejas / izejas, 12 PWM kanāli, 6 analogās ieejas un viena izeja, kā arī populāras sakaru saskarnes. Modulis darbojas ar 3,3 V.

Arduino Yún - WiFi - Arduino savienojums un Linux sistēma. Modulis, kura pamatā ir Leonardo izmantotā sistēma ATmega32u4, ļauj bezvadu režīmā ieprogrammēt un vadīt ierīci, izmantojot WiFi tīklu un atbilstošo bibliotēku. Ir arī Arduino Yun PoE versija, kas tiek darbināta no Ethernet tīkla.

Arduino Micro - miniatūrs modulis, kura pamatā ir Arduino Leonardo, ir mazs izmērs. Tam ir AVR Atmega32U4 mikrokontrolleris. Aprīkots ar 20 digitālajiem I / O un populāriem sakaru interfeisiem.

4. Lietošanas piemēri

- Arduino un orientācija trīsdimensiju telpā.

Piemērs 3 asu žiroskopa, akselerometra un magnetometra (MinImu9 sistēma) izmantošanai orientācijai 3D telpā.

- Arduino un LCD displejs.

LCD displeja atbalsts ar HD44780 kontrolieri, izmantojot Arduino moduli.

- Līdzstrāvas motora vadība, izmantojot Arduino platformu.

Piemērs apstrādes moduļiem (H-tiltiem), ko izmanto līdzstrāvas motoru virziena un ātruma kontrolei.

- Savienojums ar Ethernet tīklu

Arduino savienojums ar Ethernet ENC28J60 moduli.