Arduinon käytön aloittaminen: Mitä sinun tarvitsee tietää: 4 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Olen työskennellyt Arduinon ja elektroniikan kanssa monien vuosien ajan ja opettelen edelleen. Tässä jatkuvasti laajenevassa mikro-ohjainten maailmassa on helppo eksyä ja juosta ympyröitä ympärillesi yrittäen löytää tietoa.

Tässä ohjeessa näytän sinulle:

Mikä Arduino on ja tekee.

Mistä aloittaa Arduino.

Kuinka löytää hyödyllisiä resursseja.

Nämä ovat kaikki asioita, jotka olen oppinut kokemuksen kautta, ja ne ovat kokeiltuja ja todellisia menetelmiä menestyä. En kiellä, että Arduinon aloittamiseen on luultavasti satoja erilaisia opetusohjelmia, mutta nämä olivat mielestäni hyödyllisimpiä alkuaikoina. Joten seuraa ja tutustu Arduinon ihmeelliseen maailmaan.

Huomaa: Jotkin tämän ohjeen kuvat ovat kuvakaappauksia. Niiden sisältämät kuvat ovat omistajiensa omaisuutta, ja ne voivat olla tekijänoikeuden alaisia. Olen koonnut ne tänne oheislaitteina auttamaan Instructableni kehittämisessä voittoa tavoittelemattomana koulutusresurssina reilun käytön opin mukaisesti.

Vaihe 1: Arduino: mitä se on ja mitä se tekee?

Arduino on luojalle suunniteltu avoimen lähdekoodin elektroniikka-alusta, joka perustuu yksinkertaiseen ja helppokäyttöiseen laitteistoon sekä vaihdettavaan valikoimaan antureita, manipulaattoreita ja näyttöjä. Laajemmassa merkityksessä tätä termiä käytetään yleensä viittaamaan suureen mikrokontrollerikenttään, joka perustuu Atmel-mikrosiruihin.

Maallikon kannalta ne ovat kuin yksinkertaistettuja, pienikokoisia tietokoneita. Kuten voitte kuvitella, tämä on valtava, jatkuvasti laajeneva kenttä, jossa on satoja muunnelmia mikro-ohjaimista, kokoonpanoista ja anturilaitteista. Tässä olen kaventanut sen perusasioihin.

Tässä Instructable -ohjelmassa käyn läpi 3 suosituinta Arduino -taulua (jotka ovat myös suosikkejani):

Uno, Nano, ja Mega

Käyn myös läpi IDE: n (ohjelman, jota käytämme Arduinon koodaamiseen), kilpien ja antureiden käytön.

Lisätietoja tietyistä taulukoista on kohdassa Resurssit

Hyödyllisiä termejä ja määritelmiä:

Mikro-ohjain: Mikä tahansa ohjelmoitava piiri, joka perustuu silmukoituun olosuhteiden ja viiveiden koodiin. Ei pidä sekoittaa mikroprosessoriin, joka viittaa joko itse ohjaussiruun tai paljon monimutkaisempaan korttiin, kuten RaspberryPi.

Taulu: Laitteisto, jonka ympärille Arduino perustuu, käytetään yleensä viittaamaan itse mikro-ohjaimeen ("Arduino Uno -kortti")

Kilpi: Levyn laajennus, joka on yleensä suunniteltu kiinnittymään täydellisesti olemassa olevaan nastakonfiguraatioon, mikä lisää asettelua ja lisää toimintoja, joita ei vielä ole sisäänrakennettu emolevyyn (esim. Moottorisuoja mahdollistaa moottorien ohjauksen, Ethernet-suoja lisää mahdollisuutta käyttää Internet -toimintoja, Bluetooth -suoja lisää Bluetooth -yhteyden jne.)

IDE (tarkemmin sanottuna Arduino IDE): Ohjelmisto, jota käytetään yleisimmin koodin kirjoittamiseen ja lataamiseen Arduino -kortille. On myös mahdollisuus käyttää sitä muille, ei-Arduino-levyille, kuten RaspberryPi.

Kirjasto: lisäys koodiin erillisenä tiedostona, jota käytetään lisäämään lisätoimintoja ja mahdollistamaan yhteensopivuus kilpien ja komponenttien kanssa ilman tarvetta tietää erittäin pitkiä ja monimutkaisia toimintoja ja algoritmeja.

Anturi: kaikki, joka voi ottaa fyysisen syötön ja siirtää sen sähköiseen signaaliin

Uno:

Arduino Uno on ylivoimaisesti ikonisin ja luultavasti suosituin Arduino -lauta. Siinä on 14 digitaalista I/O -nastaista, jotka voivat vaihdella päälle ja pois päältä, joista 6 pystyy käyttämään PWM: ää tai pulssinleveysmodulaatiota, joka muuttaa lähtöjännitettä kytkemällä nasta päälle ja pois vaihtelee nopeasti (pulssi ') vaihtelevin aikavälein ("leveys"), jotta ulostulo kasvaa tai pienenee ("modulaatio"). Siinä on myös 6 analogista tuloa. Kaikkia nastoja voidaan käyttää tulona tai ulostulona, ja joillakin nastoilla on erityistoimintoja käytettäessä tiettyjen kilpien ja kirjastojen kanssa.

Hauska fakta: Arduino Unolla on enemmän prosessointitehoa kuin huoneen kokoisilla tietokoneilla, joita käytettiin varhaisessa Apollo-kuuoperaatiossa, ja se mahtuu käteen!

Useimmat kilvet perustuvat Arduino Unoon ja on rakennettu tätä varten, ja tätä pidetään yleensä parhaana aluksella aloittelijana. Ja olen täysin samaa mieltä. Uno ei ehkä ole kaikkein monipuolisin, mutta se on varmasti helpoin asentaa ja käyttää, ja useimmat Arduinon projektit ja opetusohjelmat alkavat Unosta.

Nano:

Tämä asia, kuten nimestä voi päätellä, on pienempi levy. Siinä on vähemmän muistia kuin Unossa, mutta muuten se jakaa suurimman osan samoista toiminnoista paljon pienemmässä paketissa. Nanon idea on puettavat ja pienennetyt piirit käytettäväksi ahtaissa tiloissa tai painoherkissä projekteissa, kuten droneissa. Tässä on vähemmän nastat pienemmän koon vuoksi, mutta se on myös halvempaa kuin Uno ja sopii useampiin paikkoihin.

Mega:

Nimi taas kertoo kaiken. Tämä kortti on pidempi kuin Uno, ja siinä on yhteensä 54 digitaalista I/O -nastaa, joista 15 on PWM -yhteensopivia ja 16 analogista sisääntuloa. Tämä levy on tarkoitettu isommille, paremmille ja isommille projekteille. Ja kyllä, toistan itseäni tarkoituksella. Tämä kortti on valtava, ja se on yhteensopiva useimpien samojen kilpien kanssa kuin Uno, koska sillä on sama alkuperäinen nastan kokoonpano. Siinä on myös suurempi muisti, joten se voi ajaa suurempia ohjelmia helpommin.

IDE:

Arduino IDE on suhteellisen yksinkertainen alusta käytettäväksi koodauksen suhteen. Arduino -levyissä se käyttää omaa ohjelmointikieltä, mutta sillä on monia samoja ominaisuuksia kuin suosituilla koodauskielillä, kuten Java ja C. opastaa sinua tietyissä koodin osissa. Olen käyttänyt tätä 13 -vuotiaasta lähtien, enkä vieläkään tiedä puolta kaikesta, joten älä huoli, sinun ei tarvitse olla ässä Arduinon käyttämiseen.

Kilvet:

Eri suojia käytetään eri tavoin. Ilmeisesti. Ja heillä on myös erilaisia koodisarjoja, joita tarvitaan niiden suorittamiseen. Mutta älä vielä hengitä, en ole valmis. Useimmille tällä hetkellä ostettaville kilpeille on olemassa IDE: ssä jo sisäänrakennettu esimerkkikoodi tai erittäin mukava opetusohjelma verkossa. Sinun tarvitsee vain löytää se. Katso kohdasta "Resurssit", miten tämä tehdään.

Anturit:

Shieldsin tapaan eri antureilla, manipulaattoreilla ja näytöillä on eri koodit. Sama prosessi esimerkkien etsimisessä pätee.

Joten nyt, kun tiedät hieman enemmän Arduinosta, siirrymme kohtaan Mistä aloittaa.

Vaihe 2: Miten ja mistä aloittaa Arduino

Kuten mainitsin viimeisessä vaiheessa, Arduinon mikro-ohjaimet kattavat laajan valikoiman erilaisia levyjä ja laitteita. Tässä vaiheessa annan sinulle vinkkejä siitä, mistä aloittaa ja mitä saada ensin.

Luultavasti kaikkein hyödyllisin neuvo, jonka voin antaa sinulle etukäteen, on tämä: Aloita yksinkertaisesti. Arduinon käytön oppiminen on prosessi, joka vie aikaa, ja jos yrität tehdä liikaa kerralla, tulet vain turhautumaan. Aloitin harrastuksen Arduinossa vilkkumalla LED -valoja. Ja tiedätkö, mitä pidän parhaiten kaikista asioista, joihin käytän Arduinoa? Vilkkuva LED. Joten todella, riippumatta tavoitteistasi käyttää Arduinoa, suosittelen vakavasti ensin kokeilemaan Arduino IDE: n Blink- ja Fade -esimerkkejä ja leikkimään niiden kanssa ennen kuin yrität mitään monimutkaista.

Mistä aloittaa:

Kysy itseltäsi tämä: Mihin haluat käyttää Arduinoa? Tämä kysymys määrittää, mitä sinun pitäisi etsiä Arduino -taululta ennen kuin saat ensimmäisen.

Jos et todellakaan tiedä tai sinulla on mielessä jotain yksinkertaista, kuten pieni robotti, suosittelen Unoa. Jos haluat tehdä puettavia tai pienikokoisia piirejä, suosittelen nanoa (tai mikroa, riippuen siitä, mitä haluat tehdä). Jos haluat suuren projektin, kuten 3D -tulostimen, suuren robotin tai anturiverkon, suosittelen Megaa. Jos raskas käsittely ja tietojen murskaus ovat valitsemasi projekti, Zero tai Due olisi hyvä idea. Ja jos haluat tietokoneen käyttöliittymän, eli mukautetun näppäimistön, ohjaussauvan tai hiiren, Leonardo on sinua varten. Eikä lista lopu tähän. Arduino -levyjä on jatkuvasti enemmän, ja mainitsemani ovat vain perusasioita. On olemassa tauluja, kuten Yún tai Tian, jotka voivat käyttää Linuxia ja jotka toimivat pohjimmiltaan täysversioiden tietokoneiden pieninä versioina, ja paljon muunnelmia muista mainitsemistani levyistä, jotka lisäävät erilaisia ominaisuuksia ja erikoisuuksia tietyille alueille hankkeita.

Jos haluat lisätietoja tietyistä taulukoista ja täydellisen luettelon levyistä, katso seuraava vaihe 'Resurssit'.

Mitä hankkia ensin:

Aloita hankkimalla itse levy. Ja älä hämmästy, kun näet hintalaput virallisella Arduinon sivustolla. Vaikka voin rehellisesti sanoa, että Arduino -tuotemerkki Arduinos on paljon korkealaatuisempi ja taataan olevan toimintakunnossa, en todellakaan halua käyttää niin paljon rahaa vain yhteen tuotteeseen. Hyppää Amazoniin, ja heillä on kloonattuja versioita Arduinosta, jotka ovat todella sama asia eri yhtiöiltä, alle puoleen hintaan. Tai voisin saada saman levyn ja osasarjan, samaan hintaan kuin aitoa Arduinoa. Jos sinulla on kuitenkin rahaa käyttää, osta virallisilta Arduinon ihmisiltä, koska he ovat niitä, jotka kehittävät suurimman osan uusista mikro-ohjaimista ja tukevat niiden koodaamiseen käytettävää ohjelmistoa. Valinta on todella sinun.

Jos aiot hankkia Unon tai Megan, suosittelen vakavasti aloituspakkauksen hankkimista. Olen koonnut luettelon linkkejä muutamaan eri linkkiin seuraavassa vaiheessa. Aloituspaketteja tulee paitsi Arduinon kanssa myös koko joukko hyödyllisiä antureita ja komponentteja, mukaan lukien jokaisen piirinrakentajan paras ystävä: leipälauta. Ja paras osa? Aloitussarjat ovat itse asiassa halvempia kuin ostaa kaikki komponentit erikseen. Paljon. Esimerkiksi hanke, jonka rakentaminen olisi maksanut minulle noin 100 euroa, maksoi minulle vain 50 euroa, koska löysin hyviä aloituspakkauksia, ja sitten pystyin rakentamaan vielä kolme projektia jäljellä olevilla komponenteilla.

Jos et saa Unoa tai Megaa, suosittelen silti aloituspakettia, joka tulee vain antureiden ja lisäkomponenttien kanssa, ei Arduino -korttia. Tämä on muuten asia, jota kannattaa varoa. Kun ostat aloituspakkausta, varmista, että se sisältää kaikki kuvien komponentit, koska jotkut sanovat "Arduinolle" ja näyttävät Unon, mutta eivät todellakaan tule mukana. Yleensä siellä on osaluettelo, jossa voit tarkistaa pakkauksen sisällön.

Kun sinulla on Arduino, seuraava askel on ladata IDE ja löytää hyviä opetusohjelmia. Lue seuraava vaiheeni löytääksesi parhaat paikat saada nämä.

Vaihe 3: Resurssit

Tässä vaiheessa tuon esiin joitain erittäin käteviä resursseja kaikille DIY -tekijöille, jotka käyttävät Arduinoa, sekä kuinka löytää lisää. Lisään myös luettelon hyvistä paikoista ostaa Arduino -tuotteita ja muutamia suosikki aloituspakkauksistani.

IDE:

IDE on keskeinen kaikissa Arduino -projekteissa. Onneksi se on myös ladattavissa ilmaiseksi, vaikka voit halutessasi lahjoittaa sen kirjoittaneille. Löydät kaikki versiot tästä linkistä. Täältä löytyy myös kätevä viite.

Kirjastot:

Arduino IDE sisältää useita sisäänrakennettuja kirjastoja laajennettuja toimintoja varten, mutta huomaan, että minulla on aina muutamia komponentteja, joita ei tueta suoraan. Kun näin tapahtuu, Googlen yleensä komponentin, jonka vieressä on hakusanat "Arduino Library", löytääkseni suosituimman (ja siksi todennäköisesti hyödyllisimmän) kirjaston. Toinen tapa löytää ne on Arduinon verkkosivuston Arduino.cc kautta. Paras paikka esimerkiksi koodeille ja kirjastoille on kuitenkin Github.com. Näillä kavereilla on kaikki mitä tulee kirjastoihin, lähdekoodiin, IDE -muunnelmiin tai mihin tahansa muuhun ohjelmistoon liittyvään.

Levyt:

Jos haluat tietää useimmista Arduino -levyistä ja suosituimmista kilpeistä, tämä sivu on resurssi sinulle, ja se sisältää linkit kaikkiin Arduino -komponentin teknisiin tietoihin, kaavioihin ja selityksiin.

Koodi ja viite:

Jos haluat tietää, mitä jokainen koodirivi tekee ja miten sitä käytetään, Arduinon verkkosivuston viiteosio on oikea paikka. Ainoa rajoitus on, että se ei sisällä mitään erityisiä toimintoja kirjastoille, joita Arduino ei ole tehnyt.

Opetusohjelmat ja opas:

Arduinon opetusohjelmissa opetusohjelmat -sivu on hyvä paikka aloittaa. Saat yksityiskohtaisempia opetusohjelmia ja projekteja https://learn.adafruit.com/ ja

Kokeneiden yhteisön jäsenten opastamiseksi virallinen Arduino -foorumi on luultavasti paras paikka mennä.

Lisää resursseja:

Useimmiten paras asia on etsiä Googlea. Joskus tieto voi kuitenkin olla hankalaa. Näissä tapauksissa huomaan pohtivani projekteja ja opetusohjelmia sekä Arduino -foorumia etsiessäni viittauksia hyviin resursseihin. Jos en löydä mitään, menen vain foorumille ja kysyn, koska sinun on parempi lyödä vetoa, että kun kaikki tuhannet ihmiset kulkevat foorumin läpi, joku tietää kuinka auttaa sinua.

Aloitussarjat:

Tässä on joitain suosikkipakkauksistani, joita suosittelen aloittelijoille, jotka oppivat Arduinoa. Heillä on kaikki komponentit, joita tarvitset koodauksen ja piirien perusteiden (ja joidenkin monimutkaisuuksien) oppimiseen.

Elegoo -niminen yritys myy tähän mennessä löytämiäni edullisimpia ja laadukkaimpia sarjoja, joilla on eniten tukea ja paras asiakaspalvelu. Vaikka he myyvät myös sarjojaan Amazonin kautta, olen linkittänyt virallisen sivuston, koska sillä on yleensä parempi kuvaus pakettien sisältämistä komponenteista. Ne eivät kuitenkaan ole virallisia Arduino -levyjä tai -sarjoja, joten muista, ettet tue Arduino -sivustoa ostaessasi niitä.

Jos sinulla on rahaa käytettäväksi, suosittelen todella hankkimaan virallisen Arduino/Genuino -aloituspaketin. Siinä on markkinoiden paras läpivienti ja dokumentaatio aloittelijoille, ja projektit ovat myös hienoja.

Paras paikka, paitsi Amazon, hankkia yksittäisiä antureita, kilpiä ja vastaavia on Adafruit -myymälä. Ne ovat korkealaatuisia, ja jokaisella komponentilla on helposti saatavilla online -dokumentaatio.

Huomaa, että nämä ovat minun mielipiteitäni ja suosituksiani, joita ei pidä sekoittaa tosiasioihin. Kaikki tekemäsi ostokset ovat sinun valintasi, ja suosittelen tutkimaan eri sarjoja ennen kuin ostat sellaisen.

Vaihe 4: Epilogi

Joten nyt voit rohkeasti mennä mikrokontrollerien ja Arduinon maailmaan ja aloittaa luottamuksella siihen, että tiedät, missä resurssit ovat, jos ongelmia tulee koputtamaan. Yllä on joukko kuvia erilaisista projekteista, jotka olen tehnyt täällä Instructables -ohjelmassa Arduinon kanssa, vain antaakseni sinulle maun rajattomista mahdollisuuksista ja toivottavasti inspiroivan sinua tekemään jotain hienoa.

Jos sinulla on kysyttävää Arduinosta, kysy rohkeasti minulta, mutta muista, että Arduino -foorumi olisi paljon parempi paikka kysyä, ja he ovat melkein taatusti avuksi. En tiedä kaikkea, joten älä ota mitään sanomaani itsestäänselvyytenä, etsi se itse, jos haluat tietää varmasti.

Äänestä, jos pidit tästä tai opit jotain lukiessasi tätä!

Kuten aina, nämä ovat Dangerously Explosiven, hänen elinikäisen tehtävänsä projekteja "rakentaa rohkeasti mitä haluat rakentaa ja paljon muuta!"

Loput projektistani löydät täältä.