Arduino для початківців: покрокові інструкції. Програмування та проекти arduino: з чого почати?

Arduino є дуже популярним серед всіх любителів конструювати. Слід ознайомити з ними і тих, хто жодного разу про нього не чув.

Що собою являє Arduino?

Як коротко можна охарактеризувати Arduino? Оптимальними словами будуть такі: електронний конструктор. Arduino являє собою інструмент, за допомогою якого можна створювати різні електронні пристрої. По суті, це справжня апаратна обчислювальна платформа універсального призначення. Вона може використовуватися як для побудови простих схем, так і для реалізації досить складних проектів.

Базується конструктор на своїй апаратної частини, яка являє собою плату вводу-виводу. Для програмування плати використовуються мови, які засновані на C / C ++. Вони отримали назву, відповідно, Processing / Wiring. Від групи С вони успадкували граничну простоту, завдяки чому освоюються вони вельми швидко будь-якою людиною, і застосовувати знання на практиці не є досить значною проблемою. Щоб ви розуміли легкість роботи, часто говорять, що Arduino – для початкуючих чарівників-конструкторів. Розібратися з платами "Ардуіно" можуть навіть діти.

Що на ньому можна зібрати?

Застосування Arduino досить різноманітно, його можна використовувати, як і для найпростіших прикладів, які будуть рекомендовані в кінці статті, так і для досить складних механізмів, серед яких маніпулятори, роботи або виробничі станки. Деякі умільці примудряються на основі таких систем робити планшети, телефони, системи спостереження й безпеки будинків, системи «розумний дім» або просто комп`ютери. Arduino-проекти для початківців, якими може для початку зайнятися навіть той, хто не має досвіду, знаходяться в кінці статті. Їх навіть можна використовувати для створення примітивних систем віртуальної реальності. Все завдяки задоволеною універсальної апаратної складової і можливостям, які надає програмування Arduino.

Де придбати складові?

Оригінальними вважаються складові, вироблені в Італії. Але і ціна таких комплектів не низька. Тому цілий ряд компаній або навіть окремі люди кустарним методом виготовляють Arduino-сумісні пристрої та компоненти, які жартома прозивають виробничими клонами. При покупці таких клонів не можна з упевненістю сказати, що вони будуть працювати, але бажання заощадити бере своє.

Складові можуть придбаватися або у складі комплектів, або окремо. Існують навіть вже заздалегідь підготовлені набори, щоб зібрати машинки, вертольоти з різними типами управління або кораблі. Набір, як на фотографії вгорі, вироблений в Китаї, обійдеться в 49 доларів.

Детальніше про апаратуру

Плата Ардуіно є простим мікроконтролером AVR, який був прошитий бутлоадер і має мінімально необхідний мінімум USB-UART порт. Є ще важливі складові, але в межах статті краще буде зупинитися тільки на цих двох складових.

Спочатку про мікроконтролері, механізмі, побудованому на одній схемі, в якій і розміщується розроблена програма. На програму можуть впливати натискання кнопок, отримання сигналів від складових творіння (резисторів, транзисторів, датчиків і т. Д.) І т. Д. Причому датчики можуть бути самі різні за своїм призначенням: освітлення, прискорення, температури, відстані, тиску, перешкоди і т. д. У якості пристроїв індикації може вестися використання простих деталей, від світлодіодів і пищалок до складним пристроїв, начебто графічних дисплеїв. Як виконавчі пристрої розглядаються моторчики, клапани, реле, сервомашинки, електромагніти та безліч інших, яких перераховувати дуже і дуже довго. З чимось з цих списків МК працює прямо, за допомогою сполучних проводів. Для деяких механізмів потрібні перехідні пристрої. Але якщо ви вже почнете конструювати, відірватися вам буде складно. Тепер поговоримо про програмування Arduino.

Детальніше про процес програмування плати

Вже готову до роботи на мікроконтролері програму називають прошивкою. Може бути як один проект, так і проекти Arduino, тому кожну прошивку бажано було б зберігати в окремій папці, щоб прискорити процес знаходження потрібних файлів. Вона прошивається на кристал МК допомогою спеціалізованих пристроїв: програматорів. І тут "Ардуіно" має одну перевагу – йому не потрібен програматор. Все зроблено так, щоб програмування Arduino для початківців не становило жодних. Написаний код можна завантажити в МК за допомогою USB-шнура. Досягається це перевага не якимось вбудованим вже заздалегідь програматором, а спецпрошівкой – бутлоадер. Бутлоадер є спеціальною програмкою, яка запускається відразу після підключення і слухає, чи будуть якісь команди, прошивати чи кристал, чи є проекти Arduino чи ні. З використання бутлоадер випливає кілька дуже привабливих плюсів:

1. Використання тільки одного каналу зв`язку, що не вимагає додаткових витрат за часом. Так, проекти Arduino не вимагають, щоб ви підключали безліч різних проводів, і виникала плутанина при їх використанні. Для успішної роботи вистачає одного USB-шнура.
2. Захист від кривих рук. Довести мікроконтролер до стану цегли за допомогою прямої прошивки досить легко, сильно напружуватися не треба. При роботі з бутлоадер до потенційно небезпечних налаштувань вам не добратися (за допомогою програми розробки, звичайно, а так зламати можна все). Тому Arduino для початківців призначений не тільки з тієї точки зору, що зрозумілий і зручний, він ще дозволить уникнути небажаних грошових витрат, пов`язаних з недосвідченістю працюючого з ними людини.

Проекти для початку

Коли ви обзавелися комплектом, паяльником, каніфоллю і припоєм, не слід відразу ліпити дуже складні конструкції. Їх, звичайно, зліпити можна, але шанс успіху в Arduino для початківців досить низький при складних проектах. Для тренування і «набивання» руки ви можете спробувати реалізувати кілька більш простих задумів, які допоможуть розібратися з взаємодією і роботою "Ардуіно". В якості таких перших кроків у роботі з Arduino для початківців можна порадити розглянути:

1. Створити миготливий світлодіод, який працюватиме завдяки "Ардуіно".
2. Підключення окремої кнопки до "Ардуіно". При цьому можна зробити так, щоб кнопка могла регулювати світіння світлодіода з пункту №1.
3. Підключення потенціометра.
4. Управління сервоприводом.
5. Підключення і робота з трибарвним світлодіодом.
6. Підключення пьезоелемента.
7. Підключення фоторезистора.
8. Підключення датчика руху і сигнали про його роботу.
9. Підключення датчика вологості або температури.

Проекти для майбутнього

Навряд чи ви цікавитеся "Ардуіно" для того, щоб підключати окремі світлодіоди. Швидше за все, вас приваблює можливість створити свою машинку, радіокерований катер або літаючу вертушку. Такі проекти складні у своїй реалізації, вони потребують багато часу і посидючості, але, виконавши їх, ви отримаєте те, що бажали: цінний досвід конструювання з Arduino для початківців.