Базовое руководство по Arduino для начинающих: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

1. Что такое Ардуино?

Arduino - это платформа для встраиваемых систем, основанная в основном на 8-битных микроконтроллерах семейства AVR. Исключение составляет Arduino Due, в котором используется 32-битное ядро ARM Cortex. Другими словами, это печатная плата с микроконтроллером и его выходами, способными управлять внешними устройствами, например датчиками, контроллерами двигателей, дисплеями и т. Д. Благодаря золотым разъемам модули можно подключать с помощью общедоступных соединительных кабелей.

Большинство версий Arduino не требуют внешнего программатора. Все, что вам нужно сделать, это подключиться к компьютеру с помощью кабеля miniUSB-USB.

Одним из преимуществ платформы является собственная бесплатная среда с бесчисленными библиотеками, примерами, руководствами по работе с различными типами внешних устройств.

2. Для кого предназначена платформа?

Arduino предназначена как для начинающих, так и для продвинутых программистов-электронщиков.

Человек, начинающий приключение с системой этого типа, сэкономит много времени и нервов при настройке программаторов, проверке соединений и установке драйверов. Как известно, лучше всего учиться на примерах. Для Arduino их много на сайте проекта и во всем Интернете.

Более продвинутым пользователям понравятся многочисленные библиотеки, как стандартные (в том числе: EEPROM, Ethernet, Display, Servo, SPI, TWI, WiFi), так и файлы, предоставленные производителями электронных модулей (например, нашим поставщиком - Pololu).

Пример:

Поддержка популярного ЖК-дисплея 16x2 сводится к нескольким простым строкам кода:

ЖК-дисплей LiquidCrystal (12, 11, 5, 4, 3, 2); // прирост лидов

lcd.begin (16, 2); // Указываем тип отображения 16 столбцов, 2 строки

lcd.print («Привет, мир»); // Предоставляем текст для отображения

Полный код со словами «Hello World» и схему подключения дисплея можно найти по адресу: Arduino.cc.

3. Какую версию выбрать?

Выбор версии зависит от предполагаемого использования модуля. В нашем магазине доступны:

Шаг 1: Arduino Uno R3

Arduino Uno R3

Самый простой вариант модуля. На тарелке вы найдете:

· Микроконтроллер Atmega328 (флэш-память 32 КБ, SRAM 2 КБ, тактовая частота 16 МГц)

· 14 цифровых входов / выходов, к которым могут быть подключены, например, светодиоды, кнопки, дисплеи и т. Д.

· 6 выходов PWM - например, для управления скоростью вращения двигателей, установки положения сервопривода

· 6 аналоговых входов - позволяют управлять всеми видами датчиков, преобразователей с аналоговым выходом

Коммуникационные интерфейсы:

· UART - один из самых простых способов обмена данными с ПК

· I2C / TWI - поддержка датчиков, временных схем

· SPI - связь с быстродействующими датчиками или внешней памятью

Источник питания:

· USB или внешний источник (например, адаптер переменного тока)

Arduino Uno - хороший выбор для относительно простых небольших проектов. Вы можете успешно реализовать это, например, управление двигателем, контроллер освещения с пользовательским интерфейсом, ЖК-дисплей. Модуль также рекомендуется пользователям, вступающим в мир микроконтроллеров и встраиваемых систем.

Шаг 2: Ардуино Леонардо

Ардуино Леонардо

· Другая версия, по которой мы можем найти:

· Микроконтроллер ATmega32u4 (32 КБ флэш-памяти, 2,5 КБ SRAM, тактовая частота 16 МГц)

· 20 цифровых входов / выходов, к которым могут быть подключены, например, светодиоды, кнопки, дисплеи и т. Д.

· 7 выходов PWM

· 12 аналоговых входов - в два раза больше, чем у версии Uno, это означает возможность подключения большего количества датчиков с аналоговым выходом

Коммуникационные интерфейсы:

· UART - один из самых простых способов обмена данными с ПК

· I2C / TWI - поддержка датчиков, временных схем

· SPI - связь с быстродействующими датчиками или внешней памятью

· USB - позволяет подключать популярные компьютерные устройства

· Источник питания: USB или внешний источник (например, адаптер переменного тока)

Если в нашем проекте будет использоваться устройство, которое подключается через интерфейс USB, Arduino Leonardo будет идеальным выбором. В систему встроен USB-контроллер, что выгодно отличает ее от других.

Производитель также предлагает версии с «низким профилем». На плате нет разъемов, пользователь может паять их по своему усмотрению. Все элементы находятся в корпусах с пайкой. Эта опция полезна, когда наш проект должен развиваться на небольшом пространстве.

Шаг 3: Arduino Mega 2560

Ардуино Мега 2560

Версия предназначена для реализации более масштабных проектов. У него 54 цифровых входа / выхода, больше памяти и больше интерфейсов связи, чем у Arduino UNO и Leonardo. Табличка содержит: ATmega2560 из семейства AVR (Flash 256kB, SRAM 8kB, EEPROM 4kb, тактовая частота 16MHz) 54 цифровых входа / выхода общего назначения, 14 выходов PWM, 16 аналоговых входов -Интерфейсы связи: 4 xUART - один из самых простых способов обмена данными с PCI2C / TWI - поддержка датчиков, временных схем SPI - связь с быстродействующими преобразователями или внешними запоминающими устройствами Источник питания: USB или внешний источник (например, адаптер переменного тока). Модуль дороже, чем предыдущие версии, но имеет больше возможностей. Микроконтроллер Atmega2560 имеет богатую периферию и большой объем памяти. 256 КБ Flash - позволяет поддерживать расширенный код, 4 КБ EEPROMU для записи большого количества данных.

Шаг 4: Arduino Mega ADK

Arduino Mega ADK

Помимо преимуществ Arduino Mega, ADK также может подключаться к системе Android через интерфейс USB, управляемый микросхемой MAX34210. Спецификация модуля аналогична Arduino Mega:

· ATmega2560 из семейства AVR (Flash 256 КБ, SRAM 8 КБ, EEPROM 4 КБ, тактовая частота 16 МГц)

· 54 цифровых входа / выхода общего назначения

· 14 выходов PWM

· 16 аналоговых входов

Коммуникационные интерфейсы:

· 4 xUART - один из самых простых способов обмена данными с ПК

· I2C / TWI - поддержка датчиков, временных схем

· SPI - связь с быстродействующими датчиками или внешней памятью

· Источник питания: USB или внешний источник (например, адаптер переменного тока)

Версия ADK предназначена для проектов, использующих связь с Android. Встроенный USB-контроллер также позволяет подключать камеру, игровой контроллер или контроллер движения.

Шаг 5: Arduino Leonardo Ethernet

Ардуино Леонардо Ethernet

Основное преимущество модуля - простота подключения к сети. Модуль имеет сетевой разъем с контроллером Ethernet. Также на плате есть слот для карт памяти microSD. Спецификация аналогична Arduino Leonardo:

· Микроконтроллер Atmega32u4 (32 КБ флэш-памяти, 2,5 КБ SRAM, · Тактовая частота 16 МГц)

· 20 цифровых входов / выходов, к которым могут быть подключены, например, светодиоды, кнопки, дисплеи и т. Д.

· 7 выходов PWM - например, для управления скоростью вращения двигателей, установки положения сервопривода

· 12 аналоговых входов - позволяют управлять всеми видами датчиков, преобразователей с аналоговым выходом

Коммуникационные интерфейсы:

· UART - один из самых простых способов обмена данными с ПК

· I2C / TWI - поддержка датчиков, временных схем

· SPI - связь с быстродействующими датчиками или внешней памятью

· Питание: внешний источник (например, адаптер переменного тока)

Версия Ethernet предназначена для проектов, требующих подключения к сети. Удобство также заключается в встроенном слоте для карт памяти microSD, на котором может храниться больше данных, чем в памяти самого микроконтроллера.

Шаг 6: Arduino Due

Arduino Due

Благодаря Arduino Due пользователь может создавать системы с использованием 32-битного микроконтроллера ARM Cortex M3 на основе библиотек Arduino. Спецификация следующая:

· Напряжение питания: от 7 В до 12 В (рекомендуется), от 6 до 20 В (максимум)

· Микроконтроллер: AT91 SAM3X8E, rdzeń 32-битный ARM Cortex M3

· Максимальная тактовая частота: 84 МГц

· Память SRAM: 96 кБ Флэш-память: 512 кБ

· Контакты ввода / вывода: 54

· Каналы ШИМ: 12

· Количество аналоговых входов: 12 (каналы аналого-цифрового преобразователя)

· Цифро-аналоговый преобразователь (цифро-аналоговый)

· Контроллер DMA

· Последовательные интерфейсы: UART, SPI, I2C, CAN, USB

· Отладчик JTAG

Плата предназначена для пользователей, желающих познакомиться с последними решениями в мире микроконтроллеров. У него определенно больше возможностей, чем у версий на базе AVR, богатые периферийные схемы, включая цифро-аналоговый преобразователь.

В дополнение к вышесказанному, Arduino также предоставляет:

Arduino Zero M0 Pro - 32-битный Cortex M0 - 32-битный модуль микроконтроллера Atmel ATSAMD21G18, оснащенный ядром ARM Cortex M-0. Он имеет 256 КБ флэш-памяти, 32 КБ ОЗУ, 14 цифровых входов / выходов, 12 каналов ШИМ, 6 аналоговых входов и один выход, а также популярные коммуникационные интерфейсы. Модуль работает с напряжением 3,3 В.

Arduino Yún - WiFi - соединение Arduino и система Linux. Модуль на базе системы ATmega32u4, используемой в Leonardo, позволяет без проводов программировать и управлять устройством через сеть Wi-Fi и соответствующую библиотеку. Также существует версия Arduino Yun PoE с питанием от сети Ethernet.

Arduino Micro - миниатюрный модуль на базе Arduino Leonardo, отличается небольшими размерами. В нем установлен микроконтроллер AVR Atmega32U4. Оснащен 20 цифровыми входами / выходами и популярными интерфейсами связи.

4. Примеры использования

- Arduino и ориентация в трехмерном пространстве.

Пример использования 3-осевого гироскопа, акселерометра и магнитометра (система MinImu9) для ориентации в трехмерном пространстве.

- Arduino и ЖК-дисплей.

Поддержка ЖК-дисплея с контроллером HD44780 с использованием модуля Arduino.

- Управление двигателем постоянного тока с помощью платформы Arduino.

Пример управляющих модулей (Н-мосты), используемых для управления направлением и скоростью двигателей постоянного тока.

- Подключение к сети Ethernet

Соединение Arduino с модулем Ethernet ENC28J60.