Начало работы с Arduino: что нужно знать: 4 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Я уже много лет работаю с Arduino и электроникой и все еще учусь. В этом постоянно расширяющемся мире микроконтроллеров легко заблудиться и бегать кругами вокруг себя, пытаясь найти информацию.

В этом руководстве я покажу вам:

Что такое Arduino и что он делает.

С чего начать с Ардуино.

Как найти полезные ресурсы.

Это все, чему я научился на собственном опыте, и это проверенные методы достижения успеха. Я не буду отрицать, что, вероятно, существуют сотни различных руководств для начала работы с Arduino, но это те вещи, которые я нашел наиболее полезными в ранние годы. Итак, продолжайте, и давайте исследуем чудесный мир Arduino.

Обратите внимание: некоторые изображения в этой инструкции являются снимками экрана. Содержащиеся в них изображения являются собственностью их владельцев и могут быть защищены авторским правом. Я собрал их здесь как периферийные устройства, чтобы помочь в развитии моего Instructable как некоммерческого образовательного ресурса в соответствии с доктриной добросовестного использования.

Шаг 1: Arduino: что это такое и для чего он нужен?

Arduino - это электронная платформа с открытым исходным кодом, предназначенная для творцов, основанная на простом и удобном в использовании оборудовании и сменном диапазоне датчиков, манипуляторов и дисплеев. Этот термин в более широком смысле обычно используется для обозначения большого количества микроконтроллеров, основанных на микрочипах Atmel.

С точки зрения непрофессионала, они похожи на упрощенные миниатюрные компьютеры. Как вы можете себе представить, это огромная, постоянно расширяющаяся область с сотнями вариантов микроконтроллеров, конфигураций и сенсорного оборудования. Здесь я сузил круг вопросов до основ.

В этом руководстве я рассмотрю 3 самые популярные платы Arduino (которые также оказались моими фаворитами):

Уно, Нано, и Мега

Я также расскажу об использовании IDE (программы, которую мы используем для кодирования Arduino), щитов и датчиков.

Чтобы узнать больше о конкретных досках, обратитесь к шагу «Ресурсы».

Полезные термины и определения:

Микроконтроллер: любая программируемая схема, основанная на циклическом коде условий и задержек. Не путать с микропроцессором, который относится либо к самому чипу управления, либо к гораздо более сложной плате, такой как RaspberryPi.

Плата: оборудование, на котором основана Arduino, обычно используется для обозначения самого микроконтроллера («плата Arduino Uno»).

Щиток: расширение платы, обычно предназначенное для идеального подключения к уже существующей конфигурации контактов, которое дополняет компоновку и добавляет функции, еще не встроенные в базовую плату (например, экран двигателя позволяет управлять двигателями, экран Ethernet добавляет возможность использовать интернет-функции, экран Bluetooth добавляет возможность подключения по Bluetooth и т. д.)

IDE (точнее, Arduino IDE): программное обеспечение, наиболее часто используемое для написания и загрузки кода на плату Arduino. Также есть возможность использовать его для других плат, не относящихся к Arduino, таких как RaspberryPi.

Библиотека: дополнение к коду в виде отдельного файла, используемое для добавления дополнительных функций и обеспечения совместимости с экранами и компонентами без необходимости знать очень длинные и сложные функции и алгоритмы.

Датчик: все, что может принимать физический сигнал и передавать его в электрический сигнал.

Уно:

Arduino Uno на сегодняшний день является самой знаковой и, вероятно, самой популярной платой Arduino, которую вы можете получить. Он имеет 14 цифровых выводов ввода / вывода, которые могут включаться и выключаться, 6 из которых могут использовать ШИМ или широтно-импульсную модуляцию, которая изменяет выходное напряжение путем быстрого включения и выключения вывода (`` импульсный сигнал ''). ') с различными интервалами («ширина»), чтобы увеличить или уменьшить выходной сигнал («модуляция»). Он также имеет 6 контактов аналогового входа. Все контакты могут использоваться как входные или выходные, а некоторые из контактов имеют специальные функции при использовании с определенными экранами и библиотеками.

Интересный факт: Arduino Uno обладает большей вычислительной мощностью, чем компьютеры размером с комнату, используемые для первых лунных миссий Аполлона, и он умещается в вашей руке!

Большинство щитов основано на Arduino Uno и построено для них, и это, как правило, считается лучшей платой для начинающих. И я полностью согласен. Uno может быть не самым универсальным, но его, безусловно, проще всего настроить и использовать, и большинство проектов и руководств по Arduino начинаются с Uno.

Нано:

Эта штука, как следует из названия, представляет собой плату меньшего размера. У него меньше памяти, чем у Uno, но в остальном он разделяет большинство тех же функций в гораздо меньшем корпусе. Идея Nano - это носимые и миниатюрные схемы для использования в ограниченных пространствах или в проектах, чувствительных к весу, таких как дроны. У него меньше общих контактов из-за меньшего размера, но он также дешевле, чем Uno, и подходит для большего количества мест.

Мега:

Опять же, название говорит само за себя. Эта плата длиннее, чем Uno, и имеет в общей сложности 54 контакта цифрового ввода / вывода, 15 из которых поддерживают ШИМ, и 16 контактов аналогового ввода. Эта доска предназначена для больших, лучших и больших проектов. И да, я намеренно повторил. Эта плата огромна и совместима с большинством тех же экранов, что и Uno, потому что у нее та же начальная конфигурация контактов. Он также имеет увеличенный объем памяти, поэтому он может легче запускать большие программы.

IDE:

Arduino IDE - относительно простая платформа для программирования. Для плат Arduino используется собственный язык программирования, но он имеет многие из тех же характеристик, что и популярные языки программирования, такие как Java и C. проведет вас через определенные аспекты кода. Я использую это с 13 лет, и я до сих пор не знаю и половины того, что все делает, так что не волнуйтесь, вам не нужно быть асом, чтобы использовать Arduino.

Щиты:

Разные щиты используются по-разному. Очевидно. И у них также есть разные наборы кода, необходимые для их запуска. Но пока не дыши, я еще не закончил. Для большинства щитов, которые вы в настоящее время можете купить, есть встроенный пример кода, уже присутствующий в среде IDE, или очень хорошее онлайн-руководство. Все, что вам нужно сделать, это найти его. См. «Ресурсы», чтобы узнать, как это сделать.

Датчики:

Подобно щитам, разные датчики, манипуляторы и дисплеи будут иметь разные коды, связанные с ними. Применяется тот же процесс поиска примеров.

Итак, теперь, когда вы знаете немного больше об Arduino, давайте перейдем к разделу «С чего начать».

Шаг 2: как и с чего начать с Arduino

Как я упоминал на последнем шаге, микроконтроллеры Arduino охватывают огромное количество различных плат и оборудования. На этом этапе я дам вам несколько советов о том, с чего начать и что нужно делать в первую очередь.

Наверное, самый полезный совет, который я могу дать вам заранее, таков: начните с простого. Обучение использованию Arduino - это процесс, который требует времени, и если вы попытаетесь сделать слишком много сразу, вы только разочаруетесь. Свое хобби в Arduino я начал с мигания светодиода. И знаете, что мне нравится делать больше всего из всего, для чего я использую Arduino? Мигающие светодиоды. Так что на самом деле, какими бы ни были ваши амбиции по использованию Arduino, я бы серьезно рекомендовал сначала попробовать примеры Blink и Fade в Arduino IDE и поиграть с ними, прежде чем пытаться что-то сложное.

Когда начать:

Спросите себя: для чего вы хотите использовать Arduino? Этот вопрос определит, что вам следует искать в плате Arduino, прежде чем вы получите свою первую.

Если вы действительно не знаете или просто имеете в виду что-то простое, например, маленького робота, я бы порекомендовал Uno. Если вы хотите создавать носимые устройства или миниатюрные схемы, я бы предложил Nano (или Micro, в зависимости от сложности того, что вы хотите сделать). Если вам нужен большой проект, например, 3D-принтер, большой робот или сенсорная сеть, я бы посоветовал Mega. Если вы предпочитаете тяжелую обработку и обработку данных, то хорошей идеей будет Zero или Due. А если вам нужен компьютерный интерфейс, то есть настраиваемая клавиатура, джойстик или мышь, то Леонардо для вас. И на этом список не заканчивается. Количество плат Arduino постоянно растет, и те, которые я упомянул здесь, - это только основы. Существуют такие платы, как Yún или Tian, которые могут работать под Linux и в основном действуют как маленькие версии полноценных компьютеров, и множество вариаций на других платах, о которых я упоминал, которые добавляют различные функции и особенности для определенного диапазона проекты.

Для получения дополнительных сведений о конкретных досках и полного списка досок см. Мой следующий шаг «Ресурсы».

Что получить в первую очередь:

Начните с самой доски. И не волнуйтесь, увидев ценники на официальном сайте Arduino. Хотя я могу честно сказать, что Arduino от бренда Arduino намного качественнее и гарантированно находится в рабочем состоянии, мне действительно не нравится тратить столько денег только на один предмет. Перейдите на Amazon, и у них есть клонированные версии Arduino, которые на самом деле представляют собой одно и то же, сделанные разными компаниями, менее чем за половину цены. Или я мог бы купить ту же плату и комплект деталей по той же цене, что и настоящий Arduino. Однако, если у вас есть деньги, чтобы их потратить, покупайте у официальных специалистов по Arduino, потому что именно они разрабатывают большинство новых микроконтроллеров и поддерживают программное обеспечение, используемое для их кодирования. Выбор действительно за вами.

Если вы планируете приобрести Uno или Mega, я бы серьезно рекомендовал приобрести стартовый комплект. На следующем этапе я составил список ссылок на несколько других. Стартовые комплекты будут поставляться не только с самой Arduino, но и с целой тонной полезных датчиков и компонентов, включая лучшего друга каждого сборщика схем: макетную плату. И что самое лучшее? Стартовые комплекты на самом деле дешевле, чем покупать все компоненты по отдельности. По большому счету. Например, проект, строительство которого обошлось бы мне примерно в 100 евро, обошлось мне всего в 50 евро, потому что я нашел несколько хороших стартовых комплектов, а затем я смог построить еще три проекта с оставшимися компонентами.

Если у вас нет Uno или Mega, я бы порекомендовал стартовый комплект, который идет только с датчиками и дополнительными компонентами, а не плату Arduino. Кстати, этого стоит остерегаться. При покупке стартового набора убедитесь, что он действительно включает в себя все компоненты, изображенные на фотографиях, потому что некоторые скажут «для Arduino» и покажут Uno, но на самом деле не идут с ним. Обычно там будет список деталей, где вы можете проверить содержимое комплекта.

Если у вас есть Arduino, следующим шагом будет загрузка IDE и поиск хороших руководств. Читайте в моем следующем шаге, чтобы узнать, где лучше всего их получить.

Шаг 3. Ресурсы

На этом этапе я укажу на некоторые очень удобные ресурсы для всех домашних мастеров, использующих Arduino, а также на то, как их найти. Я также включу список хороших мест для покупки продуктов Arduino и несколько моих любимых стартовых наборов.

IDE:

IDE занимает центральное место во всех проектах Arduino. К счастью, его также можно загрузить бесплатно, хотя вы можете сделать пожертвование людям, которые его написали, если захотите. Вы можете найти все его версии по этой ссылке. Здесь также есть удобная справочная информация.

Библиотеки:

IDE Arduino поставляется с рядом встроенных библиотек для расширенной функциональности, но я обнаружил, что у меня всегда есть несколько компонентов, которые напрямую не поддерживаются. Когда это происходит, я обычно Google компонент с поисковым запросом «Библиотека Arduino» рядом с ним, чтобы найти, какая библиотека наиболее популярна (и, следовательно, вероятно, наиболее полезна). Другой способ найти их - через сайт Arduino, Arduino.cc. Однако лучшее место для примеров кодов и библиотек - это Github.com. У этих ребят есть все, что касается библиотек, исходного кода, вариантов IDE или чего-либо еще, связанного с программным обеспечением.

Доски:

Чтобы узнать о большинстве плат Arduino и наиболее популярных щитах, эта страница является ресурсом для вас со ссылками на все спецификации, схемы и объяснения для каждого компонента Arduino.

Код и ссылка:

Чтобы узнать, что делает каждая строка кода и как она используется, обратитесь в справочный раздел веб-сайта Arduino. Единственное ограничение заключается в том, что он не включает никаких специальных функций для библиотек, созданных не Arduino.

Учебники и инструкции:

Для руководств по Arduino, страница руководств - хорошее место для начала. Более подробные руководства и проекты можно найти на https://learn.adafruit.com/ и https://create.arduino.cc/projecthub, в дополнение к здесь, в Instructables.

Для получения рекомендаций от опытных членов сообщества официальный форум Arduino, вероятно, лучшее место.

Поиск дополнительных ресурсов:

В большинстве случаев лучшее, что можно сделать, - это погуглить то, что вы ищете. Однако иногда информация может быть неуловимой. В таких случаях я обнаруживаю, что изучаю проекты и руководства, а также форум Arduino в поисках ссылок на хорошие ресурсы. Если я ничего не найду, я просто захожу на форум и спрашиваю, потому что вам лучше держать пари, что среди тысяч людей, бегущих по форуму, кто-то будет знать, как вам помочь.

Стартовые комплекты:

Вот некоторые из моих любимых наборов, которые я рекомендую новичкам, изучающим Arduino. В них есть все компоненты, которые вам понадобятся для изучения основ (и некоторых сложностей) кодирования и схем.

Лучшие по цене комплекты высочайшего качества, которые я нашел до сих пор, с максимальной поддержкой и лучшим обслуживанием клиентов, продает компания под названием Elegoo. Хотя они также продают свои комплекты через Amazon, я связался с официальным сайтом, потому что он, как правило, лучше описывает компоненты, включенные в комплекты. Однако они не являются официальными платами или наборами Arduino, поэтому имейте в виду, что вы не поддерживаете сайт Arduino при их покупке.

Если у вас есть деньги, которые можно потратить, я бы действительно посоветовал приобрести официальный стартовый комплект Arduino / Genuino. У него лучшие пошаговые инструкции и документация для новичков из всех представленных на рынке проектов, да и проекты тоже довольно крутые.

Лучшее место, кроме Amazon, для приобретения отдельных датчиков, щитов и прочего, - это магазин Adafruit. Они высочайшего качества, и для каждого компонента имеется индивидуальная онлайн-документация, которая легко доступна.

Обратите внимание, что это мои мнения и рекомендации, чтобы не ошибиться с фактами. Любые покупки вы делаете по своему усмотрению, и я предлагаю изучить различные наборы, прежде чем покупать один.

Шаг 4: эпилог

Итак, теперь вы можете смело переходить в мир микроконтроллеров и Arduino и начинать с уверенностью, что знаете, где находятся ваши ресурсы, если возникнут проблемы. Выше приведены фотографии различных проектов, которые я реализовал здесь на Instructables с Arduino, просто чтобы дать вам почувствовать безграничные возможности и, надеюсь, вдохновить вас на создание чего-то великого.

Если у вас возникнут вопросы об Arduino, не стесняйтесь спрашивать меня, но имейте в виду, что форум Arduino - гораздо лучшее место, где можно спросить, и они почти гарантированно помогут. Я не знаю всего, поэтому не принимайте все, что я говорю, как должное, посмотрите сами, если хотите знать наверняка.

Пожалуйста, проголосуйте, если вам понравилось это или вы узнали что-то, читая это!

Как всегда, это проекты Dangerously Explosive, его миссии всей жизни: «Смело строить то, что вы хотите построить, и многое другое!»

Остальные мои проекты вы можете найти здесь.