Arduino-Теперь ты можешь превратить что угодно в компьютер. Если вы видите LED или LCD с клавиатурой, кто — то может поместить ноутбук в это устройство. Некоторые из них содержат даже шесть, семь или более малых компьютеров, называемых микроконтроллерами.
Из них Ардуино является самым популярным. Если вы хотите создать электронное устройство со встроенным компьютером, вы должны знать, что они делают и как они работают.
Только так ты сможешь пойти в магазин PCB, чтобы купить несколько пакетов и начать свой проект.
Что такое Ардуино?
Эти малые компьютеры с микропроцессором часто называют встроенными контроллерами или блоками микропроцессоров ( MCU ). Они являются полными компьютерными системами и имеют все, что вы можете себе представить, чтобы войти в компьютер. Все они имеют центральный процессор для выполнения программ, временную память ОЗУ, постоянную систему хранения данных, а также порты периферийных устройств и принадлежностей.
Микроконтроллеры — это всего лишь компьютеры индивидуального назначения, построенные и спроектированные для выполнения некоторых конкретных задач. В большинстве случаев эти устройства работают только под единой программой, хранящейся на определенном ROM. Однако можно также подключить к ним внешнюю память. Какое бы это ни было, считается оборудованием с низким энергопотреблением, и именно в этом и заключается их очарование. Вы можете работать полностью на батарее.
Arduino – это просто версия микроконтроллера с открытым исходным кодом. Это аппаратная стартовая панель, которую можно использовать для проектирования и построения собственного устройства. идеальный выбор для ремонтников, любителей и изготовителей, который относится к конкретному типу конструкции печатной платы, а также к компаниям, производящим их, и сообществам разработчиков, использующих их. Таким образом, вы можете найти их практически во всех магазинах или каталогах электронных или PCB — деталей.
Платформа принимает форму физической программируемой печатной платы, самого микроконтроллера, а также программного обеспечения или IDE ( интегрированной среды разработки ), используемых для создания программы работы устройства. Ar duinos очень популярен среди новых разработчиков, и ему не требуется отдельное устройство программиста, что делает его более удобным для пользователя, чем другие наборы микроконтроллеров на рынке. Он даже использует упрощенную версию языка программирования C++, что делает программирование легким и простым.
1.1 Что входит в состав Ардуино?
Как комплект микропроцессоров, на плате Arduinos предварительно установлены некоторые компоненты и интерфейсы на одной печатной плате ( PCB ). Эти компоненты устанавливают стандартный габарит, который упрощает работу с микроконтроллерами.
Базовые компоненты
Хотя дизайн постоянно меняется с годами, базовый пакет Arduinos содержит следующие компоненты:
Разъем для ног
Эти подставки расположены в определенном режиме, что позволяет подключать MCU к другим платам настраиваемого устройства. Они также позволяют вам прикрепить дочь, называемую «щитом» к вашему устройству. Есть два типа булавок:
Цифровые разъемы ввода/вывода (ввод/вывод (ввод). Вы можете установить на включение или выключение. У большинства Arduinos есть 14 цифровых контактов
Аналог-мультигосударственные разъемы, которые могут считывать диапазон значений. Вы можете использовать их для более мелкозернистого контроля. Обычно их шесть.
Земля — помеченная GND, эти три штифта позволяют заземлить ваше устройство.
Мощность-четыре 5-вольтовых и пять 3-вольтовых контактов обеспечивают сигналы мощности для надстройки и других вложений.
Модуляция ширины импульса (ШИМ)-восемь цифровых контактов удваиваются в виде пищевых разъемов. Они могут имитировать аналоговые выходные сигналы для такого применения, как светодиоды для затемнения
Аналоговая ссылка (AREF) — иногда используется для регулирования внешних напряжений, но эти девять штифтов используются редко.
Питательный разъем
Этот разъем питает устройство и создает мощность низкого напряжения для таких компонентов, как светодиоды, датчики и другие. Вы можете использовать разъем с помощью адаптера переменного тока или небольшой батареи.
Основной процессор
ЦП микроконтроллера является сердцем платформы. Это позволяет Arduino выполнять команды и принимать решения на основе различных входов и запуска программ. Точный щель будет варьироваться в зависимости от различных типов Arduinos, но большинство наборов поставляют чипсеты Atmel с различной бортовой памятью. Общие модели процессора включают:
Atmega8
Atmega168
Atmega328
ATMEGA1280
ATMEGA2560
Серийный разъем
Большинство досок Arduino поставляются со стандартным USB -портом, который позволяет вам подключать MCU к вашему компьютеру для загрузки новых программ. На некоторых досках USB -порт также удваивается как разъем питания.
Кнопка сброса
Доски Arduino также содержат кнопку сброса. Нажатие кнопки запускает штифт сброса. Он перезапускает любой в настоящее время запущенный код., Идеально, когда вы хотите что -то проверить, но ваша программа не имеет функции перезапуска.
Индикатор светодиодов мощности
Некоторые MCU Arduino поставляются с светодиодом мощности, который указывает, включена ли устройство. Как правило, светодиод загорается при подключении устройства к источнику питания. Если этот свет не включается, есть большая вероятность, что что -то не так.
Передача сигнала и приема светодиодов
Метка как TX (передача) и RX (получение), эти светодиоды показывают серийную коммуникационную деятельность. Они дают тонкую визуальную подсказку, когда устройство получает или передает данные.
Регулятор напряжения
Хотя платы Arduino не запрограммированы пользовательными, поставляются с регулятором напряжения. Регулятор контролирует количество напряжения, проходящего через плату. Конечно, у него есть пределы, но большинство проектов не будут иметь напряжения более 20 вольт.
1.2 Arduino надстройки и аксессуары
Приведенные выше компоненты поставляются со всеми MCUS Arduino, но они не единственные электронные компоненты, которые вы можете использовать на платформе. Доски соответствуют всем стандартам IEEE и ISO. Таким образом, вы можете использовать любые готовые детали, чтобы сделать ваш проект Arduino полезным. Тем не менее, спецификация платформы Arduinos требует некоторых дополнений к платформе. Из -за этого большинство поставщиков Arduinos также несут некоторые датчики и щиты Arduino. Ни один проект Arduino также не будет полным без них.
Датчики
Вы можете использовать немного кода, чтобы контролировать ваш Arduinos и взаимодействовать с ряд датчиков.
Большинство поставщиков Arduino предлагают датчики для измерения:
Легкий
Температура
Степень гибки
Давление
Близость
Ускорение
Монооксид углерода
Радиоактивность
Влажность
Барометрическое давление
Ардуно макет
Вы также можете получить без прикательства для своего проекта. Эти платы позволяют вам прототип и экспериментируют с конструкциями и макетами, не припасывая ваши компоненты к вашей печатной плате. Вы можете экспериментировать и проверить свои идеи макета и дизайна. Макета не имеет своего мощного адаптера. Таким образом, вы должны использовать перемычки для питания через главную плату.
Щиты
Последние части к загадке Arduino — это щиты Arduino. Эти предварительно построенные дочерние доски помещаются поверх главной доски Arduino, чтобы предложить дополнительные возможности.
Некоторые общие функции щита включают
Контроль двигателей
Интернет -подключение
Мобильные и сотовые сети и общение
КОНТРОЛЛЕРЫ ЖК -экрана
Разработчики Arduino использовали официальную интегрированную среду разработки Arduino для написания своих программ Arduino. IDE на основе Java на базе с открытым исходным кодом работает на всех платформах под управлением Windows, Mac и Linux. Это дает вам уникальную среду для написания и тестового кода, написанного на языке программирования обработки, прежде чем загружать его на свое устройство.
Arduino uno — самый популярный Arduino
Поскольку нет двух одинаковых проектов, Arduino Group выпустила спецификации для некоторых типов Arduino Poards. Одним из самых популярных из этих типов совета является Arduino Uno.
Как отличный выбор для начинающих, Arduino Uno MCU за 22 доллара является доской. Он поставляется только с основными компонентами, но позволяет вам разрабатывать свой проект на своем пути. При 25 граммах эта печатная плата 68,5 на 53,4 миллиметра достаточно легкая, чтобы вписаться в корпус.
Текущая версия, Arduino Uno R3, поставляется с:
ATMEGA328P микропроцессор
14 цифровой вход/вывод
6 ШИМ
Встроенный светодиод (подключен к контакту 13)
5-вольт, 3,3-вольт и напряжение заземления
Шесть аналоговых булавок
Порт USB
Силовой Джек
Кнопка сброса
5-вольтовое рабочее напряжение
Флэш -память 32 КБ
2 КБ SRAM и 1 КБ EEPROM
ООН может быть не первым советом Arduino, но это, безусловно, наиболее активно используется. Это также наиболее задокументированный форм -фактор, а также множество учебных пособий и форумов проекта по всему Интернету.
Arduino Mega — MCU для крупных проектов
Эффективно четыре MCU UNO в одном, Arduino Mega — это правление ваших массовых проектов. MEGA, оснащенная чипом Atmel Atmega2560, приносит четыре последовательных порта в таблицу отдельный USB -порт для питания и интерфейсов с компьютерами. Он даже может похвастаться выделенным процессором ATMEGA16U2 только для дополнительного USB -порта. Вы также можете питать MCU аккумулятором.
У мега есть:
54 цифровой вход/вывод (ввод/вывода) с 14 PWM-совместимыми.
16 аналоговых штифтов
Порт USB
Силовой Джек
Кнопка сброса
Большое количество штифтов Mega делает доску. Вы можете использовать их в проектах, которые требуют много цифровых соединений ввода/вывода, светодиодов или кнопок.
Остальная часть власти Mega MCU исходит от его процессора. Микропроцессор ATMEGA2560 может сделать все, что вы можете бросить на него. Он оснащен скоростью 16 МГц, 256 КБ вспышки, 8 КБ SRAM и 4 КБ EEPROM. Все это делает Arduino Mega в качестве доски для 3D-принтеров и робототехники.
Arduino ESP8266 делает ваши проекты беспроводные
Ни одна доска Arduino не имеет беспроводной сети на самой доске. Вы не найдете его ни на одном из доступных щитов. Вам нужен модуль Wi-Fi Arduino ESP8266, если вы хотите сделать свой проект беспроводной.
В то время как есть новые модули, ESP2866 — оригинал. Он не может быть разработан для работы в качестве отдельного MCU, но вашему проекту нужен один на сегодняшнем мобильном рынке.
Это предлагает некоторое приличное беспроводное соединение, хотя. На плате имеются контакты питания, заземления, передачи и приема для подключения этих функций к вашей основной Arduino, а также контакт включения и выключения питания, управляемого микросхемой (CH_PD). Также есть сброс и два вывода данных GPIO.
Есть один недостаток. ESP8266 требует 5-вольтового сигнала питания. Он не будет работать со стандартными для Arduino 3,5 вольтами.
Подсистема и структура ШИМ Arduino
5.1 ШИМ Arduino
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это способ моделирования аналогового сигнала с помощью сигналов квадратной волны с изменяющимися частотой и амплитудой. Платформа Arduino использует эти сигналы для регулирования аналоговых схем с помощью цифровых выходов.
Платформа Arduino PWM не является отдельной частью аппаратного обеспечения. Все платы Arduino поставляются со встроенными системными вызовами. Вам нужно написать программу, которая их использует. Команда создает квадратную волну через совместимый пин.
5.2 Arduino Nano — идеально подходит для небольших устройств и проектов
Являясь самой маленькой версией платформы Arduino, Arduino Nano предлагает следующее.
В комплект поставки Nano входят:
14 цифровых выводов ввода/вывода с 6 PWN-совместимыми выводами
8 аналоговых выводов
5-вольтовое рабочее напряжение
Кнопка сброса
USB-порт
Последовательный порт
32 кб флэш-памяти
8 кб SRAM
1 кб EEPROM
Несмотря на свои размеры, Nano отлично работает со следующими типами проектов:
Встраиваемые системы
Автоматизация
Робототехника
Системы управления
Приборостроение
Почему стоит выбрать Arduino, а не Raspberry Pi?
Платформа Arduino — не единственный MCU на рынке. Многие другие MCU предлагают те же функции, что и Arduino, включая Raspberry Pi. Однако PI — это совсем другой продукт, чем Arduino.
Во-первых, Raspberry PI — это полноценный компьютер. Arduino таковым не является. Микрокомпьютер — это всего лишь один маленький компонент, из которого состоит компьютер. Поэтому платформа Arduino предоставляет лишь небольшое подмножество того, что может предложить PI. Например, на ней можно запускать только небольшие приложения, а не полноценную компьютерную операционную систему.
6.1 Сильные и слабые стороны Arduino
Это не значит, что Arduino бесполезен. Он идеально подходит для проектов электроники, для работы которых не нужен полноценный компьютер. Вы можете подключить его непосредственно к вашим компонентам и датчикам, и все будет работать «из коробки», практически без настройки.
Arduino может делать это благодаря тому, как работает микропрограмма Arduino. Микропрограмма — это основное программное обеспечение, которое управляет линейкой плат Arduino. Она также взаимодействует с вашим компьютером по USB, предоставляя вам доступ ко всем программируемым функциям. Хотя вы всегда можете заменить прошивку, вам никогда не придется этого делать. Вам даже не придется перезагружать устройство. Как только вы загрузите свой код, вы сразу же сможете запустить его в любом месте. Нет необходимости в клавиатуре, дисплее или средствах выбора приложения. Плата выполнит ту единственную работу, которую вы ей поручите.
6.2 Raspberry Pi — полноценный компьютер
Напротив, Raspberry Pi — это полнофункциональный компьютер. Для его работы необходима операционная система, которая требует перезагрузки для поддержания работоспособности. Плата также не имеет внутренней памяти. Для хранения программ, которые вы хотите запустить, необходимо использовать внешнюю карту памяти micro-SD. Правда, у нее есть встроенный Ethernet, так что вы можете обновлять программное обеспечение, не вынимая карту.
Pi работает на процессоре Broadcom Arm-v6 в комплекте с памятью и графическим процессором HDMI. Плата также отлично работает с клавиатурой и мышью, позволяя загрузить вариант Linux, причем так, что никто не сможет сказать, что вы использовали такую крошечную машинку для управления всем. Вот насколько она мощная. Это идеальная платформа для проектов, которые требуют полной интерактивности пользователя и всей этой мощности обработки.
Тем не менее, эта сила делает PI неприятной для небольших проектов. Например, вам нужно подключить светодиод к плате Arduino, чтобы зажечь его только 8 строк кода. PI потребует дополнительных библиотек в дополнение к вашему коду, чтобы начать работу, и если у вас уже есть операционная система, уже установленная на плате.
Это не означает, что вы не можете использовать Raspberry Pi и Arduino для тех же самых типов проектов. Вы можете установить библиотеки Framework, которые дадут PI те же функции, что и Arduino. Просто требуется гораздо больше времени и усилий, чтобы использовать PI в проекте.
У Arduino также есть более крупное сообщество разработчиков. Как самая популярная платформа для проектов электроники, у Arduino есть много учебных пособий для начинающих, которые помогут вам начать работу.
Несмотря на это, вам никогда не нужно выбирать между этими двумя досками. Они прекрасно работают вместе. При правильном вложении ваш Arduino может стать дочерней доской для вашей Raspberry Pi, предоставляя обе функции друг друга.
Вывод
Arduino-это семейство платформ для микроконтроллеров, специально предназначенных для проектов по электронике. Эти одноразовые доски поставляются со всем, что вам нужно для автоматизации вашего проекта, а затем с некоторыми. Вы должны подключить его к компьютеру, создать код и просто запустить его. Он сделает все остальное.
Чтобы получить один или любой другой компонент для ваших проектов, немедленно свяжитесь с нами. Представители понимают Arduino и готовы помочь вам решить, какие доски и надстройки подходят для вас. Мы даже можем помочь вам получить детали, необходимые для подключения вашего Arduino к Raspberry Pi, чтобы вывести ваши устройства на следующий уровень.
