Arduino – idealny wybór dla początkujących
| Prezentacje firmowe Mikrokontrolery i IoTJeśli mamy zamiar nauczyć się programowania mikrokontrolerów, to platforma Arduino jest doskonałym wyborem. Podobnie jeśli jesteśmy pasjonatami elektroniki, mamy jakiś pomysł i chcemy szybko wykonać urządzenie bazujące na mikrokontrolerze oraz na standardowych peryferiach, takich jak: wyświetlacze alfanumeryczne, graficzne, LED, LCD z towarzyszącymi im przyciskami lub bez nich, czujniki, moduły transmisyjne, drivery silników lub elektrozaworów i wiele, wiele innych. Po platformę Arduino warto również sięgnąć, jeśli chcemy wyprodukować krótką serię urządzeń, w których sercem będzie mikrokontroler, niekoniecznie współpracujący z modułami rozszerzenia Arduino.
Czym jest Arduino? To nie tylko płytka mikrokomputera (najczęściej mówiąc "Arduino", tylko ją mamy na myśli), ale kompletna platforma bazująca na łatwych do użycia sprzęcie i oprogramowaniu. Co istotne, jest to platforma typu open source, co oznacza dostęp do bezpłatnej, szczegółowej dokumentacji oraz schematów i źródeł programów. Typowo, urządzenie wykonane w oparciu o tytułową platformę składa się z płytki bazowej z mikrokontrolerem oraz dołączonego do niej modułu rozszerzenia, nazywanego shield (fot. 1).
Programowanie
Składnia języka umożliwiającego programowanie Arduino zbliżona jest do języka C++ i stała się bardzo popularna wśród użytkowników. Mocna strona środowiska programistycznego to dostępność licznych gotowych bibliotek ułatwiających tworzenie programu oraz niezliczonej wprost liczby gotowych aplikacji opracowywanych przez użytkowników tej platformy z całego świata. Co ważne, środowisko to jest ogólnodostępne, bez względu na to, do jakich celów będzie używane. Podobnie sama płytka bazowa – jeśli nie chcemy jej kupować, możemy ją wykonać samodzielnie na podstawie dostępnej dokumentacji.
Zapewne głównym powodem, obok popularności samego Arduino, jest dostępność ogromnej liczby modułów rozszerzeń. Jeśli wyprowadzenia oferowanej płytki ewaluacyjnej są zgodne z wyprowadzeniami Arduino, użytkownik ma możliwość swobodnego korzystania z ogromnej oferty modułów rozszerzeń, co pozwala na łatwe, tanie i szybkie uzyskanie oczekiwanej funkcjonalności prototypu (fot. 2).
Ze względu na łatwość użycia, dostępność, a także różnorodne potrzeby użytkowników, wśród projektów realizowanych za pomocą Arduino można znaleźć realizacje niemal dowolnych urządzeń. Nie sposób policzyć wszystkich zastosowań, ponieważ omawiane środowisko jest równie chętnie używane przez profesjonalistów, jak i hobbystów. Nauczyciele i studenci używają go do realizacji niedrogich przyrządów pomiarowych, nie tylko wielkości elektrycznych, ale również przeznaczonych do zastosowania w eksperymentach chemicznych i fizycznych. W szkołach na całym świecie jest ono stosowane do nauki programowania oraz robotyki. Projektanci i architekci budują za pomocą Arduino prototypy interaktywnych budynków, muzycy i artyści tworzą przy jego użyciu interaktywne instalacje artystyczne oraz eksperymentują z nowymi rodzajami instrumentów muzycznych. Dla wielu osób platforma jest kluczowym narzędziem do nauki nowych umiejętności. Każdy może jej użyć: dzieci, hobbyści, artyści, programiści, konstruktorzy urządzeń i wiele innych osób. Każdy może zbudować jakieś urządzenie, wykonując instrukcje zestawu krok po kroku lub dzielić się pomysłami online z innymi członkami społeczności.
Co wybrać?
Typowo, aby wykonać prototyp lub urządzenie, musimy mieć płytkę bazową, wyposażoną w odpowiedni dla naszych potrzeb rodzaj mikrokontrolera, moduł rozszerzenia – nakładkę shield, oprogramowanie Arduino IDE, kabel USB, zasilacz oraz komputer PC. Każda ma w pamięci mikrokontrolera zapisany bootloader, który służy do programowania procesora "in-circuit" (bez wylutowywania z układu) za pomocą prostego wyboru opcji z menu środowiska Arduino IDE.
Zależnie od typu, płytki Arduino są wyposażone w złącza – gniazda dla goldpinów lub punkty lutownicze, które mogą posłużyć nie tylko do przyłączenia obwodu peryferyjnego, ale również do jego zamocowania (fot. 3).
Nano, Uno i inne
Niedrogie płytki oraz darmowe środowisko programistyczne są bardzo dobrą alternatywą dla wielu platform ewaluacyjnych dostępnych w handlu, oferowanych np. przez producentów mikrokontrolerów. Dostępność dokumentacji oraz otwarte źródła umożliwiają samodzielne modyfikowanie platformy i dopasowanie jej do własnych potrzeb. Gotowe płytki są dostępne za niewygórowaną cenę. Dobrym punktem startu dla osób początkujących jest Arduino Uno. Zostało ono wyposażone w typowe złącze USB, za pomocą którego można spiąć płytkę z komputerem PC i łatwo przesyłać oprogramowanie jednym kliknięciem.
Mikrokontroler ATmega328 zamontowany na płytce ma wystarczające zasoby pamięci oraz sprzętowe do realizacji wielu aplikacji kontroli i sterowania. Częstotliwość taktowania rdzenia wynosi 16 MHz, a rdzeń AVR zastosowany w mikrokontrolerze realizuje większość instrukcji w pojedynczym cyklu maszynowym. W miarę nabierania wprawy i doświadczenia można wybierać kolejne warianty, takie jak Arduino Due, Mega 2560 i inne. Przede wszystkim warto zwrócić uwagę na model Arduino Nano, który jest zminiaturyzowaną wersją większych układów, pozbawioną np. stabilizatora napięcia i pełnowymiarowego portu USB. Arduino Nano zostało jednak wyposażone w ten sam 8-bitowy procesor co płytka Uno, przy imponującym zmniejszeniu rozmiaru. W przypadku serii Nano wymiar PCB to 18×45 mm! Co ważne, pomimo zmiany sprzętu, nadal korzysta się z tego samego środowiska programistycznego. Typowo, programowanie mikrokontrolera odbywa się przez USB i działające pod Windows środowisko IDE (fot. 4).
Transfer Multisort Elektronik
tel. 42 645 55 55
www.tme.eu
