Ардуино что это такое и как пользоваться

Что такое Arduino: первые шаги в электронике

Что можно сделать на Ардуино и зачем это нужно? Разбираемся с популярной и дружелюбной платформой, которая позволяет быстро создавать умные электронные устройства своими руками.

Самодостаточная начинка

Arduino — это небольшая управляющая плата с собственным процессором и памятью. Помимо них на плате есть пара десятков контактов, к которым можно подключать всевозможные компоненты: светодиоды, датчики, моторы, чайники, роутеры, магнитные дверные замки и вообще всё, что работает от электричества.

В процессор Ардуино можно загрузить программу, которая будет управлять всеми этими устройствами по заданному алгоритму. Таким образом можно создать бесконечное количество уникальных классных гаджетов, сделанных своими руками и по собственной задумке.

Чтобы понять общую идею, взгляните на иллюстрацию. Она не отражает и миллионной доли всех возможностей, но всё же даёт первичное представление.

Простота и доступность

Платформа Arduino приобрела бешеную популярность благодаря простоте и дружелюбности. Даже полный ноль в программировании и схемотехнике может освоить основы работы с Ардуино за пару часов. Этому способствуют тысячи публикаций, учебников, заметок в интернете и отличная серия видеоуроков по Arduino на русском языке.

Программы для Ардуино пишутся на обычном C++, дополненным простыми и понятными функциями для управления вводом-выводом на контактах. Если вы уже знаете C++, Arduino станет дверью в новый мир, где программы не ограничены рамками компьютера, а взаимодействуют с окружающим миром и влияют на него. Если же вы новичок в программировании — не проблема, вы с лёгкостью научитесь, это просто.

Для удобной работы с платами Ардуино существует бесплатная официальная среда программирования Arduino IDE, работающая под Windows, Mac OS и Linux. С помощью неё загрузка новой программы в контроллер становится делом одного клика, только лишь подключите плату к компьютеру через USB. Хотя для более пытливых умов возможна работа и через Visual Studio, Eclipse, другие IDE или командную строку, а новичкам подойдёт визуальная среда программирования XOD IDE.

Вам не понадобится паяльник. Полноценные устройства можно собирать, используя специальную макетную доску, перемычки и провода абсолютно без пайки. Прототипирование ещё не было таким быстрым и простым, поэтому ардуинки быстро прижились в школах и кружках робототехники.

Принцип бутерброда

Ещё одной отличительной особенностью Arduino является наличие плат расширения под названием Shield. Эти «шилды» ставятся поверх ардуинки подобно слоям бутерброда и дают ей новые дополнительные возможности. Например, существуют платы расширения для подключения к локальной сети и интернету (Ethernet Shield), для управления мощными моторами (Motor Shield), для получения координат и времени со спутников GPS (приёмник GPS/ГЛОНАСС) и многие другие.

В итоге

Arduino — это сердце конструктора, в котором нет конечного, строго определённого набора деталей, и нет ограничений в разнообразии того, что вы можете из него собрать. Всё ограничено лишь вашей фантазией. Это новый мир, убойное хобби и отличный подарок. Свыше 10 миллионов людей в мире уже поняли это.

Взгляните лишь на несколько примеров того, что можно сделать на Ардуино. Ведь это грандиозно!

Картонный бот-очаровашка

Робот-паук

Генератор мыльных пузырей

Светодиодный куб

Графический эквалайзер

Система полива дачного участка

С чего начать

Вам понадобится сама плата. Например, Arduino Uno — самая популярная модель в настоящий момент. Для начала экспериментов её хватит с головой. Хотя если брать «на вырост», можно рассмотреть более мощную Arduino Mega 2560.

Также вам понадобится USB-кабель, макетная доска, перемычки, резисторы, транзисторы… и ещё десяток подручных вещей. Чтобы не утомлять себя поисками необходимого, возьмите всё, что потребуется, в виде одного из готовых наборов. Например, в наборах «Матрёшка Y» или «Матрёшка Z» мы собрали всё, что нужно для комфортного старта.

Arduino.ru

Язык программирования устройств Ардуино основан на C/C++. Он прост в освоении, и на данный момент Arduino — это, пожалуй, самый удобный способ программирования устройств на микроконтроллерах.

Базовые и полезные знания, необходимые для успешного программирования под платформу Arduino:

• Начало работы с Arduino в Windows
• Работа с Arduino Mini
• Цифровые выводы
• Аналоговые входы
• Широтно-импульсная модуляция
• Память в Arduino
• Использование аппаратных прерываний в Arduino
• Перепрошивка контроллера Atmega8U2 для Arduino Uno и Mega2560

• Переменные
• Функции
• Создание библиотек для Arduino
• Использование сдвигового регистра 74HC595 для увеличения количества выходов
• Прямое управления выходами через регистры микроконтроллера Atmega

Справочник языка Ардуино

Язык Arduino можно разделить на три раздела:

Операторы

Управляющие операторы

Синтаксис

• ; (semicolon)
• <> (curly braces)
• // (single line comment)
• /* */ (multi-line comment)

Арифметические операторы

• = (assignment)
• + (addition)
• — (subtraction)
• * (multiplication)
• / (division)
• % (modulo)

Операторы сравнения

• == (equal to)
• != (not equal to)
• <(less than)
• > (greater than)
• <=(less than or equal to)
• >= (greater than or equal to)

Логические операторы

Унарные операторы

• ++ (increment)
• — (decrement)
• += (compound addition)
• -= (compound subtraction)
• *= (compound multiplication)
• /= (compound division)

Данные

Константы

• HIGH | LOW
• INPUT | OUTPUT
• true | false
• Целочисленные константы
• Константы с плавающей запятой

Типы данных

Преобразование типов данных

Область видимости переменных и квалификаторы

Функции

Цифровой ввод/вывод

Аналоговый ввод/вывод

• analogRead()
• analogReference()
• analogWrite()

Дополнительные фунции ввода/вывода

Работа со временем

Математические функции

Тригонометрические функции

Генераторы случайных значений

Внешние прерывания

• attachInterrupt()
• detachInterrupt()

Функции передачи данных

Библиотеки Arduino

Servo — библиотека управления сервоприводами.
EEPROM — чтение и запись энергонезависимой памяти микроконтроллера.
SPI — библиотека, реализующая передачу данных через интерфейс SPI.
Stepper — библиотека управления шаговыми двигателями.

Авторизация

Примеры

Изменяем яркость светодиода — плавное изменение яркости светодиода функцией analogWrite().

Мигаем светодиодом — пример подключения светодиода к Arduino и работы с ним

Тактовая кнопка — считывание состояния кнопки

Мигаем светодиодом без delay() — еще один, более практичный способ мигать светодиодом

Arduino.ru

Arduino – это инструмент для проектирования электронных устройств (электронный конструктор) более плотно взаимодействующих с окружающей физической средой, чем стандартные персональные компьютеры, которые фактически не выходят за рамки виртуальности. Это платформа, предназначенная для «physical computing» с открытым программным кодом, построенная на простой печатной плате с современной средой для написания программного обеспечения.

Arduino применяется для создания электронных устройств с возможностью приема сигналов от различных цифровых и аналоговых датчиков, которые могут быть подключены к нему, и управления различными исполнительными устройствами. Проекты устройств, основанные на Arduino, могут работать самостоятельно или взаимодействовать с программным обеспечением на компьютере (напр.: Flash, Processing, MaxMSP). Платы могут быть собраны пользователем самостоятельно или куплены в сборе. Среда разработки программ с открытым исходным текстом доступна для бесплатного скачивания.

Язык программирования Arduino является реализацией Wiring, схожей платформы для «physical computing», основанной на мультимедийной среде программирования Processing.

Почему Arduino?

Существует множество микроконтроллеров и платформ для осуществления «physical computing». Parallax Basic Stamp, Netmedia’s BX-24, Phidgets, MIT’s Handyboard и многие другие предлагают схожую функциональность. Все эти устройства объединяют разрозненную информацию о программировании и заключают ее в простую в использовании сборку. Arduino, в свою очередь, тоже упрощает процесс работы с микроконтроллерами, однако имеет ряд преимуществ перед другими устройствами для преподавателей, студентов и любителей:

Низкая стоимость – платы Arduino относительно дешевы по сравнению с другими платформами. Самая недорогая версия модуля Arduino может быть собрана в ручную, а некоторые даже готовые модули стоят меньше 50 долларов.

Кросс-платформенность – программное обеспечение Arduino работает под ОС Windows, Macintosh OSX и Linux. Большинство микроконтроллеров ограничивается ОС Windows.

Простая и понятная среда программирования – среда Arduino подходит как для начинающих пользователей, так и для опытных. Arduino основана на среде программирования Processing, что очень удобно для преподавателей , так как студенты работающие с данной средой будут знакомы и с Arduino.

Программное обеспечение с возможностью расширения и открытым исходным текстом – ПО Arduino выпускается как инструмент, который может быть дополнен опытными пользователями. Язык может дополняться библиотеками C++. Пользователи, желающие понять технические нюансы, имеют возможность перейти на язык AVR C на котором основан C++. Соответственно, имеется возможность добавить код из среды AVR-C в программу Arduino.

Аппаратные средства с возможностью расширения и открытыми принципиальными схемами – микроконтроллеры ATMEGA8 и ATMEGA168 являются основой Arduino. Схемы модулей выпускаются с лицензией Creative Commons, а значит, опытные инженеры имеют возможность создания собственных версий модулей, расширяя и дополняя их. Даже обычные пользователи могут разработать опытные образцы с целью экономии средств и понимания работы.

Программирование Ардуино

Язык программирования устройств Ардуино основан на C/C++ и скомпонован с библиотекой AVR Libc и позволяет использовать любые ее функции. Вместе с тем он прост в освоении, и на данный момент Arduino — это, пожалуй, самый удобный способ программирования устройств на микроконтроллерах.

Справочник языка Ардуино

Язык Arduino можно разделить на четыре раздела операторы, данные (переменные и константы), функции и библиотеки.

Операторы

Управляющие операторы

Синтаксис

• ; (точка с запятой)
• <> (фигурные скобки)
• // (одностроковый коментарий)
• /* */ (многостроковый коментарий)
• #define
• #include

Арифметические операторы

• = (оператор присваивания)
• + (сложение)
• — (вычитание)
• * (умножение)
• / (деление)
• % (остаток от деления)

Операторы сравнения

• == (равно)
• != (не равно)
• <(меньше чем)
• > (больше чем)
• <=(меньше или равно)
• >= (больше или равно)

Логические операторы

Указатели доступа

Битовые операторы

• & (побитовое И)
• | (побитовое ИЛИ)
• ^ (побитовое XOR или исключающее ИЛИ)
• ~ (побитовое НЕ)
• <<(побитовый сдвиг влево)
• >> (побитовый сдвиг вправо)

Составные операторы

• ++ (инкремент)
• — (декремент)
• += (составное сложение)
• -= (составное вычитание)
• *= (составное умножение)
• /= (составное деление)
• &= (составное побитовое И)
• |= (составное побитовое ИЛИ)

Данные

Константы

• HIGH | LOW
• INPUT | OUTPUT| INPUT_PULLUP
• true | false
• целочисленные константы
• константы с плавающей точкой