Arduino - základy a design

Definování Arduina

Arduino je ve skutečnosti sada založená na mikrokontroléru, kterou lze buď použít přímo nákupem od prodejce, nebo si ji lze vyrobit doma pomocí komponent, vzhledem k jeho hardwarové funkci otevřeného zdroje. V zásadě se používá v komunikaci a při ovládání nebo provozu mnoha zařízení. Založili jej Massimo Banzi a David Cuartielles v roce 2005.

Architektura Arduino:

Procesor Arduino v zásadě používá architekturu Harvard, kde programový kód a programová data mají samostatnou paměť. Skládá se ze dvou pamětí - Programová paměť a datová paměť. Kód je uložen v paměti flash programu, zatímco data jsou uložena v datové paměti. Atmega328 má 32 kB flash paměti pro ukládání kódu (z toho 0,5 KB se používá pro bootloader), 2 KB SRAM a 1 KB EEPROM a pracuje s rychlostí 16MHz.

Arduino architektura

Arduino Pin Diagram

Typickým příkladem desky Arduino je Arduino Uno. Skládá se z ATmega328 - 28kolíkového mikrokontroléru.

Arduino Pin Diagram

Arduino Uno se skládá ze 14 digitálních vstupních / výstupních pinů (z nichž 6 lze použít jako výstupy PWM), 6 analogových vstupů, krystalový oscilátor 16 MHz, připojení USB, napájecí konektor, záhlaví ICSP a resetovací tlačítko

Napájecí konektor : Arduino lze napájet z počítače přes USB nebo z externího zdroje, jako je adaptér nebo baterie. Může pracovat na externím napájení 7 až 12V. Síla může být aplikována externě přes pin Vin nebo poskytnutím reference napětí přes pin IORef.

Digitální vstupy : Skládá se ze 14 digitálních vstupů / výstupů, z nichž každý poskytuje nebo odebírá proud 40 mA. Některé z nich mají speciální funkce, jako jsou piny 0 a 1, které fungují jako Rx a Tx pro sériovou komunikaci, piny 2 a 3 - což jsou externí přerušení, piny 3,5,6,9,11, které poskytují výstup pwm a pin 13, kde je připojena LED.

Analogové vstupy : Má 6 analogových vstupních / výstupních pinů, z nichž každý poskytuje rozlišení 10 bitů.

ARef : Poskytuje odkaz na analogové vstupy

Resetovat : Resetuje mikrokontrolér, když je nízký.

Jak naprogramovat Arduino?

Nejdůležitější výhodou Arduina je, že programy lze přímo načíst do zařízení, aniž byste museli program vypalovat pomocí hardwarového programátoru. To se děje z důvodu přítomnosti 0,5 kB Bootloaderu, který umožňuje vypálení programu do obvodu. Jediné, co musíme udělat, je stáhnout si software Arduino a napsat kód.

Okno nástroje Arduino se skládá z panelu nástrojů s tlačítky jako ověřit, nahrát, nový, otevřít, uložit, sériový monitor. Skládá se také z textového editoru pro psaní kódu, oblasti zpráv, která zobrazuje zpětnou vazbu, jako je zobrazování chyb, textové konzoly, která zobrazuje výstup, a řady nabídek, jako je nabídka Soubor, Upravit, Nástroje.

5 kroků k programování Arduina

• Programy napsané v Arduinu se nazývají skici. Základní skica se skládá ze 3 částí

1. Deklarace proměnných
2. Inicializace: Je zapsána ve funkci setup ().
3. Řídicí kód: Je zapsán ve funkci loop ().

• Skica se uloží s příponou .ino. Jakékoli operace, jako je ověření, otevření náčrtu, uložení náčrtu, lze provést pomocí tlačítek na panelu nástrojů nebo pomocí nabídky nástroje.
• Skica by měla být uložena v adresáři skicáře.
• Vyberte správnou desku z nabídky nástrojů a čísla sériového portu.
• Klikněte na tlačítko nahrávání nebo vyberte nahrávání z nabídky nástrojů. Kód je tedy nahrán bootloaderem do mikrokontroléru.

Několik základních funkcí Adruino je:

• digitalRead (pin): Přečte digitální hodnotu na daném pinu.
• digitalWrite (pin, value): Zapíše digitální hodnotu na daný pin.
• pinMode (pin, mode): Nastaví pin do vstupního nebo výstupního režimu.
• analogové čtení (pin): Přečte a vrátí hodnotu.
• analogWrite (pin, value): Zapíše hodnotu na tento pin.
• serial.begin (baud rate): Nastaví začátek sériové komunikace nastavením bitové rychlosti.

Jak navrhnout vlastní Arduino?

Můžeme také navrhnout naše vlastní Arduino podle schématu dodaného prodejcem Arduina a také k dispozici na webových stránkách. Vše, co potřebujeme, jsou následující komponenty - prkénko, led, napájecí konektor, zásuvka IC, mikrokontrolér, několik rezistorů, 2 regulátory, 2 kondenzátory.

• Zásuvka IC a napájecí konektor jsou namontovány na desce.
• Přidejte 5V a 3,3V regulační obvody pomocí kombinací regulátorů a kondenzátorů.
• Připojte správné připojení napájení k pinům mikrokontroléru.
• Připojte resetovací kolík zásuvky IC k 10K rezistoru.
• Připojte krystalové oscilátory k pinům 9 a 10
• Připojte led k příslušnému kolíku.
• Namontujte záhlaví samic na desku a připojte je k příslušným pinům na čipu.
• Připojte řadu 6 záhlaví mužů, které lze použít jako alternativu k nahrávání programů.
• Nahrajte program do mikrokontroléru připraveného Adruina a poté jej vypáčte a vložte zpět do uživatelské sady.

7 důvodů, proč je dnes preferováno Arduino

1. Je to levné
2. Dodává se s funkcí hardwaru s otevřeným zdrojovým kódem, která umožňuje uživatelům vyvinout vlastní sadu pomocí již dostupné jako referenční zdroj.
3. Software Arduino je kompatibilní se všemi typy operačních systémů, jako jsou Windows, Linux a Macintosh atd.
4. Dodává se také s funkcí softwaru s otevřeným zdrojovým kódem, která umožňuje zkušeným vývojářům softwaru používat kód Arduino ke sloučení s existujícími knihovnami programovacího jazyka a lze jej rozšiřovat a upravovat.
5. Je to snadné pro začátečníky.
6. Můžeme vyvinout projekt založený na Arduinu, který může být zcela samostatný, nebo projekty, které zahrnují přímou komunikaci se softwarem nahraným v počítači.
7. Dodává se se snadným zajištěním připojení k CPU počítače pomocí sériové komunikace přes USB, protože obsahuje integrované napájecí a resetovací obvody.

Toto je tedy základní myšlenka týkající se Arduina. Můžete jej použít pro mnoho typů aplikací. Například v aplikacích zahrnujících ovládání některých akčních členů, jako jsou motory, generátory, na základě vstupu ze senzorů.

Fotografie Kredit:

• Arduino Pin Diagram z Flickr