Arduinon perusopetus aloittelijoille: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

1. Mikä on Arduino?

Arduino on sulautettujen järjestelmien alusta, joka perustuu pääasiassa AVR-perheen 8-bittisiin mikro-ohjaimiin. Poikkeuksena on Arduino Due, joka käyttää 32-bittistä ARM Cortex -ydintä. Toisin sanoen se on painettu piirilevy, jossa on mikro -ohjain ja sen lähdöt, jotka kykenevät käyttämään ulkoisia laitteita, esim. Antureita, moottorinohjaimia, näyttöjä jne. Kultapiikkiliittimien ansiosta moduulit voidaan kytkeä julkisesti saatavilla olevilla liitäntäkaapeleilla.

Useimmat Arduinon versiot eivät vaadi ulkoista ohjelmoijaa. Sinun tarvitsee vain muodostaa yhteys tietokoneeseen miniUSB-USB-kaapelilla.

Yksi alustan eduista on oma ilmainen ympäristö, jossa on lukemattomia kirjastoja, esimerkkejä ja opetusohjelmia erityyppisten ulkoisten laitteiden käsittelyyn.

2. Kenelle alusta on tarkoitettu?

Arduino on tarkoitettu sekä aloittelijoille että edistyneille elektronisille ohjelmoijille.

Seikkailun aloittava henkilö tämän tyyppisellä järjestelmällä säästää paljon aikaa ja hermoja ohjelmoijien määrittämisessä, yhteyksien tarkistamisessa ja ohjainten asennuksessa. On hyvin tiedossa, että on parasta oppia esimerkeistä. Arduinolle niitä on monia hankkeen verkkosivustolla ja koko Internetissä.

Edistyneemmät käyttäjät pitävät lukuisista kirjastoista, sekä oletuskirjastoista (mukaan lukien: EEPROM, Ethernet, Display, Servo, SPI, TWI, WiFi), että sähköisten moduulien valmistajien (esim. Toimittajamme - Pololu) saataville asettamista tiedostoista.

Esimerkki:

Suositun 16x2 LCD -näytön tuki koostuu muutamista yksinkertaisista koodiriveistä:

LiquidCrystal lcd (12, 11, 5, 4, 3, 2); // liidien lisäys

lcd. alku (16, 2); // Määritä 16 sarakkeen näyttötyyppi, 2 riviä

lcd.print ("Hello World"); // Anna näytettävä teksti

Koko koodi, jossa on sanat "Hello World" ja näytön kytkentäkaavio, löytyy osoitteesta: Arduino.cc.

3. Mikä versio valita?

Version valinta riippuu moduulin käyttötarkoituksesta. Myymälästämme löytyy:

Vaihe 1: Arduino Uno R3

Arduino Uno R3

Yksinkertaisin moduulin versio. Levyltä löydät:

· Atmega328 -mikrokontrolleri (32 kt: n salama, SRAM 2 kt, 16 MHz: n kellotaajuus)

· 14 digitaalista tuloa / lähtöä - joihin voidaan liittää esimerkiksi LED -valoja, painikkeita, näyttöjä jne.

· 6 PWM -lähtöä - esimerkiksi moottorien pyörimisnopeuden säätöön, servoasennon asettamiseen

· 6 analogista tuloa - mahdollistavat kaikenlaisten antureiden ja analogialähtöisten antureiden käytön

Viestintärajapinnat:

· UART - yksi helpoimmista tavoista vaihtaa tietoja tietokoneen kanssa

· I2C / TWI - tuki antureille, aikapiireille

· SPI - kommunikointi nopeiden antureiden tai ulkoisten muistien kanssa

Virtalähde:

· USB tai ulkoinen lähde (esim. Verkkolaite)

Arduino Uno on hyvä valinta suhteellisen yksinkertaisiin, pieniin projekteihin. Voit toteuttaa sen onnistuneesti, esimerkiksi moottorin ohjaus, valaistusohjain käyttöliittymällä, LCD -näyttö. Moduulia suositellaan myös käyttäjille, jotka tulevat mikrokontrollerien ja sulautettujen järjestelmien maailmaan.

Vaihe 2: Arduino Leonardo

Arduino Leonardo

· Toinen versio, josta löytyy:

· ATmega32u4 -mikrokontrolleri (32 kt Flash, 2,5 kb SRAM, 16 MHz kellotaajuus)

· 20 digitaalista tuloa / lähtöä - joihin voidaan liittää esimerkiksi LEDit, painikkeet, näytöt jne.

· 7 PWM -lähtöä

· 12 analogista tuloa - kaksi kertaa enemmän kuin Uno -versio, se mahdollistaa mahdollisuuden liittää enemmän antureita analogialähtöön

Viestintärajapinnat:

· UART - yksi helpoimmista tavoista vaihtaa tietoja tietokoneen kanssa

· I2C / TWI - tuki antureille, aikapiireille

· SPI - kommunikointi nopeiden antureiden tai ulkoisten muistien kanssa

· USB - voit yhdistää suosittuja tietokonelaitteita

· Virtalähde: USB tai ulkoinen lähde (esim. Verkkolaite)

Jos projektimme on käyttää laitetta, joka yhdistää USB -liitännän kautta, Arduino Leonardo on täydellinen valinta. Järjestelmässä on integroitu USB -ohjain, joka erottaa sen muista.

Valmistaja tarjoaa myös "matalan profiilin" versioita. Taululla ei ole liittimiä, käyttäjä voi juottaa ne oman harkintansa mukaan. Kaikki elementit ovat pintajuotetuissa koteloissa. Vaihtoehdosta on hyötyä, kun projektimme täytyy lisääntyä pienessä tilassa.

Vaihe 3: Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560

Versio on suunniteltu toteuttamaan laajemmat projektit. Siinä on peräti 54 digitaalista tuloa / lähtöä, enemmän muistia ja enemmän kommunikaatioliitäntöjä kuin Arduino UNO ja Leonardo. Levy sisältää: AVR -perheen ATmega2560 (Flash 256kB, SRAM 8kB, EEPROM 4kb kellotaajuus 16MHz) 54 yleiskäyttöistä digitaalituloa / -lähtöä 14 PWM -lähtöä16 analogista tuloa PCI2C / TWI - tuki antureille, aikapiireille SPI - kommunikointi nopeiden kaikuanturien tai ulkoisten muistien kanssa Virtalähde: USB tai ulkoinen lähde (esim. Verkkolaite) Moduuli on kalliimpi kuin aiemmat versiot, mutta siinä on enemmän vaihtoehtoja. Atmega2560 -mikrokontrollerissa on runsaasti oheislaitteita ja paljon muistia. 256 kt Flash - voit tukea laajennettua koodia, 4 kB EEPROMU paljon tietojen kirjoittamista varten.

Vaihe 4: Arduino Mega ADK

Arduino Mega ADK

Arduino Megan etujen lisäksi ADK: lla on myös mahdollisuus muodostaa yhteys Android -järjestelmään MAX34210 -sirun ohjaaman USB -liitännän kautta. Moduulin tekniset tiedot ovat samanlaisia kuin Arduino Mega:

· ATmega2560 AVR -perheestä (Flash 256 kB, SRAM 8 kB, EEPROM 4 kb kellotaajuus 16 MHz)

· 54 yleiskäyttöistä digitaalista tuloa / lähtöä

· 14 PWM -lähtöä

· 16 analogista tuloa

Viestintärajapinnat:

· 4 xUART - yksi helpoimmista tavoista vaihtaa tietoja tietokoneen kanssa

· I2C / TWI - tuki antureille, aikapiireille

· SPI - kommunikointi nopeiden antureiden tai ulkoisten muistien kanssa

· Virtalähde: USB tai ulkoinen lähde (esim. Verkkolaite)

ADK -versio on suunniteltu projekteille, jotka käyttävät kommunikointia Androidin kanssa. Sisäänrakennetun USB-ohjaimen avulla voit myös liittää kameran, peliohjaimen tai liikeohjaimen.

Vaihe 5: Arduino Leonardo Ethernet

Arduino Leonardo Ethernet

Moduulin tärkein etu on sen helppo yhteys verkkoon. Moduulissa on verkkoliitäntä, jossa on Ethernet -ohjain. Taululla on myös microSD -muistikorttipaikka. Arduino Leonardon kaltaiset eritelmät:

· Atmega32u4 -mikrokontrolleri (32 kt Flash, 2,5 kb SRAM, · 16MHz kellotaajuus)

· 20 digitaalista tuloa / lähtöä - joihin voidaan liittää esimerkiksi LEDit, painikkeet, näytöt jne.

· 7 PWM -lähtöä - esimerkiksi moottorien pyörimisnopeuden säätöön, servoasennon asettamiseen

· 12 analogista tuloa - mahdollistavat kaikenlaisten antureiden ja analogialähtöisten antureiden käytön

Viestintärajapinnat:

· UART - yksi helpoimmista tavoista vaihtaa tietoja tietokoneen kanssa

· I2C / TWI - tuki antureille, aikapiireille

· SPI - kommunikointi nopeiden antureiden tai ulkoisten muistien kanssa

· Virta: ulkoinen lähde (esim. Verkkolaite)

Ethernet -versio on suunniteltu projekteihin, jotka edellyttävät verkkoyhteyttä. Mukavuus on myös integroitu microSD -korttipaikka, johon voidaan tallentaa enemmän tietoja kuin itse mikro -ohjaimen muistiin.

Vaihe 6: Arduino Due

Arduino Due

Arduino Due -palvelun ansiosta käyttäjä voi luoda järjestelmiä 32-bittisellä ARM-Cortex M3 -mikro-ohjaimella, joka perustuu Arduino-kirjastoihin. Erittely on seuraava:

· Syöttöjännite: 7V-12V (suositus), 6V-20V (enintään)

· Mikro-ohjain: AT91 SAM3X8E, rdzeń 32-bit ARM Cortex M3

· Suurin kellotaajuus: 84 MHz

· SRAM -muisti: 96 kB Flash -muisti: 512 kt

· Nastat I / O: 54

· PWM -kanavat: 12

· Analogiatulojen määrä: 12 (A / D -muuntimen kanavat)

· D / A-muunnin (digitaalinen-analoginen)

· DMA -ohjain

· Sarjaliitännät: UART, SPI, I2C, CAN, USB

· JTAG -virheenkorjaaja

Taulu on omistettu käyttäjille, jotka haluavat tutustua uusimpiin ratkaisuihin mikrokontrollerien maailmassa. Siinä on varmasti enemmän ominaisuuksia kuin AVR-pohjaisissa versioissa, rikkaat oheispiirit, mukaan lukien digitaalinen-analoginen muunnin.

Edellä mainittujen lisäksi Arduino tarjoaa myös:

Arduino Zero M0 Pro - 32 -bittinen Cortex M0 - Atmel ATSAMD21G18 32 -bittinen mikro -ohjainmoduuli, jossa ARM Cortex M -0 -ydin. Siinä on 256 kt Flash -muisti, 32 kt RAM -muistia, 14 digitaalista tuloa / tuloa, 12 PWM -kanavaa, 6 analogista tuloa ja yksi lähtö ja suosittuja kommunikaatioliitäntöjä. Moduuli toimii 3,3 V.

Arduino Yún - WiFi - Arduino -yhteys ja Linux -järjestelmä. Leonardossa käytettyyn ATmega32u4 -järjestelmään perustuvan moduulin avulla voit ohjelmoida ja ohjata laitetta langattomasti WiFi -verkon ja asianmukaisen kirjaston kautta. Saatavilla on myös Arduino Yun PoE -versio, joka saa virtansa Ethernet -verkosta.

Arduino Micro - pienoismoduuli, joka perustuu Arduino Leonardoon, on ominaista pieni koko. Siinä on AVR Atmega32U4 -mikro -ohjain. Varustettu 20 digitaalisella I / O -liitännällä ja suositulla tiedonsiirtoliittymällä.

4. Esimerkkejä käytöstä

- Arduino ja suunta kolmiulotteisessa avaruudessa.

Esimerkki 3-akselisen gyroskoopin, kiihtyvyysmittarin ja magnetometrin (MinImu9-järjestelmä) käyttämisestä 3D-avaruudessa suuntautumiseen.

- Arduino ja LCD -näyttö.

LCD -näytön tuki HD44780 -ohjaimella Arduino -moduulin avulla.

- DC -moottorin ohjaus Arduino -alustan avulla.

Esimerkki DC-moottoreiden suunnan ja nopeuden ohjaamiseen käytettävistä moduuleista (H-sillat).

- Yhteys Ethernet -verkkoon

Arduino -yhteys Ethernet ENC28J60 -moduulilla.