Arduino-Puteți transforma Arduin orice într -un computer în aceste zile. Dacă vedeți un LED sau LCD cu o tastatură, cineva a pus probabil un laptop în interiorul acelui dispozitiv. Unele dintre aceste lucruri conțin chiar și șase, șapte sau mai multe computere mici, numite microcontrolere.
În interiorul lor, din care Arduino este cel mai popular. Dacă aveți viziuni despre crearea dispozitivului dvs. electronic cu un computer încorporat, trebuie să înțelegeți ce sunt și cum funcționează.
Abia atunci, puteți merge să cumpărați câteva kituri de la un magazin de PCB și să începeți proiectele.
Ce Este Arduino?
Aceste mici computere microcontroller sunt de obicei menționate fie ca controlere încorporate, fie unități de microcontroler (MCU). Sunt sisteme computerizate complete cu tot ce vă puteți imagina că ar intra într -un computer. Toate au o unitate centrală de procesare pentru executarea programelor, stocarea temporară RAM, sisteme de stocare permanentă și porturi pentru periferice și accesorii.
Microcontrolerele sunt doar computere cu scop individual, construite și concepute pentru a îndeplini doar câteva sarcini specifice. De cele mai multe ori, aceste dispozitive rulează doar un singur program stocat pe unele ROM. Cu toate acestea, puteți atașa și stocarea externă la ele. Oricum, acestea sunt considerate dispozitive cu putere redusă, iar acesta este farmecul lor. Puteți rula unul în întregime pe baterii.
Un Arduino este doar o versiune open-source a unui microcontroler. Vine ca o placă de dezvoltare hardware pe care o puteți folosi pentru a proiecta și construi propriile dispozitive. Perfect pentru tinkerers, pasionați și producători, Arduino se referă atât la un tip specific de proiectare a bordului, cât și la compania care le produce și la comunitatea dezvoltatorului care le folosește. Din această cauză, le puteți găsi în aproape fiecare magazin sau catalog de piese electronice sau PCB.
Platforma vine ca o placă de circuit programabilă fizică, microcontrolerul în sine și software -ul sau IDE (mediu de dezvoltare integrat) pe care îl utilizați pentru a crea programul pe care îl rulează dispozitivul. Popular în rândul noilor dezvoltatori, Arduinos nu necesită un dispozitiv programator separat, ceea ce îl face mult mai ușor de utilizat decât alte kituri de microcontroller de pe piață. Folosește chiar și o versiune simplificată a limbajului de programare C ++, ceea ce face ușor și simplu de programat.
1.1 Ce alcătuiește un Arduino?
Ca un kit de microcontroller, plăcile Arduinos vin cu câteva componente și interfețe preinstalate pe o singură placă de circuit imprimată (PCB). Aceste componente stabilesc un factor de formă standard care face microcontrolerul mai accesibil.
Componentele de bază
În timp ce designul s -a schimbat de -a lungul anilor, un kit de bază Arduinos vine cu următoarele componente:
Conectori de pin
Aranjate într -un model specific, acești pini vă permit să conectați MCU la celelalte plăci pot părți ale dispozitivului dvs. personalizat. De asemenea, acestea vă permit să atașați dispozitivului o placă adițională fiică, numită „scut”. Există două tipuri de pini:
Digitale – conectori de intrare/ieșire (I/O) cu o singură stare pe care îi puteți seta la activat sau dezactivat. Majoritatea Arduino au 14 pini digitali
Analogici – conectori cu mai multe stări care pot citi o gamă de valori. Îi puteți utiliza pentru un control mai fin. Există de obicei șase dintre ei.
Ground – Etichetați GND, acești trei pini vă permit să vă împământați dispozitivul.
Power – Cei patru pini de 5 volți și cinci de 3 volți furnizează semnale de alimentare pentru suplimente și alte accesorii.
Modulație de lățime a impulsurilor (PWM) – Opt dintre pinii digitali se dublează ca conectori PWM. Aceștia pot simula semnale de ieșire analogice pentru aplicații cum ar fi atenuarea LED-urilor
Referință analogică (AREF) – Uneori se utilizează pentru a regla tensiuni externe, dar acești nouă pini sunt rar utilizați.
Conector de alimentare
Acest conector alimentează dispozitivul și creează alimentarea de joasă tensiune pentru componente precum LED-uri, senzori și altele. Puteți utiliza conectorul fie cu un adaptor de curent alternativ, fie cu o baterie mică.
Procesor principal
Procesorul microcontrolerului este inima platformei. Acesta permite Arduino să execute comenzi și să ia decizii pe baza diferitelor intrări și a programelor în curs de execuție. Chitul exact va varia între diferitele tipuri de Arduino, dar majoritatea kiturilor furnizează chipset-uri Atmel cu diverse memorii la bord. Modelele comune de procesor includ:
ATmega8
ATmega168
ATmega328
ATmega1280
ATmega2560
Conector serial
Majoritatea plăcilor Arduino sunt prevăzute cu un port USB standard care vă permite să conectați MCU la computer pentru a încărca noi programe. Pe unele plăci, portul USB servește și ca conector de alimentare.
Butonul de resetare
Plăcile Arduino conțin, de asemenea, un buton de resetare. Apăsarea butonului declanșează pinul de resetare. Acesta repornește orice cod care rulează în acel moment, perfect atunci când doriți să testați ceva, dar programul dvs. nu are o funcție de repornire.
Indicator LED de alimentare
Unele MCU Arduino sunt prevăzute cu un LED de alimentare care indică dacă unitatea este pornită. În general, LED-ul se aprinde atunci când conectați unitatea la o sursă de alimentare. Dacă această lumină nu se aprinde, este foarte probabil ca ceva să fie în neregulă.
LED-uri de transmisie și recepție a semnalelor
Etichetate ca TX (transmite) și RX (primește), aceste LED-uri indică activitatea de comunicare serială. Ele oferă un indiciu vizual subtil atunci când unitatea primește sau transmite date.
Regulator de tensiune
Deși nu sunt programabile de către utilizator, plăcile Arduino vin cu un regulator de tensiune. Regulatorul controlează cantitatea de tensiune care trece prin placă. Acesta are limite, desigur, dar majoritatea proiectelor nu vor avea tensiuni mai mari de 20 de volți.
1.2 Suplimente și accesorii Arduino
Componentele de mai sus vin cu toate MCU-urile Arduino, dar acestea nu sunt singurele componente electronice pe care le puteți utiliza cu platforma. Plăcile sunt conforme cu toate standardele IEEE și ISO. Așadar, puteți utiliza orice piese din comerț pentru a face util proiectul Arduino. Cu toate acestea, specificațiile platformei Arduinos solicită unele componente suplimentare conforme cu platforma. Din acest motiv, majoritatea furnizorilor de Arduinos oferă, de asemenea, unii senzori și scuturi Arduino. Nici un proiect Arduino nu va fi complet fără acestea.
Sensory
Puteți folosi puțin cod pentru ca Arduinos să controleze și să interacționeze cu o serie de senzori.
Majoritatea furnizorilor de Arduino oferă senzori pentru măsurători:
Lumină
Temperatura
Gradul de flexiune
Presiune
Proximitate
Accelerație
Monoxid de carbon
Radioactivitate
Umiditate
Presiunea barometrică
Placa de pâine Arduino
Puteți obține, de asemenea, o placă de pâine fără lipire pentru proiectul dumneavoastră. Aceste plăci vă permite să vă prototipați și să experimentați proiectele și aspectele circuitului dvs. fără a lipi permanent componentele dvs. pe PCB. Puteți experimenta și testa aspectul și proiectarea ideilor. Panoul nu are adaptorul de putere. Deci, trebuie să folosiți fire de jumper pentru a -l alimenta prin placa principală.
Scutari
Piesele finale ale puzzle -ului Arduino sunt scuturile Arduino. Aceste plăci fiice pre-construite se încadrează în partea de sus a principalului consiliu Arduino pentru a oferi capacități suplimentare.
Unele funcții comune de scut includ
Controlul motoarelor
Conectivitate la internet
Rețea și comunicare mobilă și celulară
Controlere de ecran LCD
Dezvoltatorii Arduino au folosit mediul oficial de dezvoltare integrată Arduino (IDE) pentru a -și scrie programele Arduino. IDE-ul bazat pe Java open-source funcționează pe toate platformele care rulează Windows, Mac și Linux. Vă oferă un mediu unic pentru a scrie și testa codul, scris în limbajul de programare de procesare înainte de a -l încărca pe dispozitivul dvs.
Arduino Uno – cel mai popular Arduino
Deoarece nu există două proiecte, grupul Arduino a lansat specificații pentru unele tipuri de bord Arduino. Unul dintre cele mai populare dintre aceste tipuri de bord este Arduino Uno.
Ca o alegere excelentă pentru începători, Arduino Uno UNU de 22 de dolari este un consiliu de oase goale. Vine doar cu componentele esențiale, dar vă permite să vă proiectați proiectul. La 25 de grame, acest PCB de 68,5 cu 53,4 milimetri este suficient de ușor pentru a se încadra și într-o incintă.
Versiunea actuală, Arduino Uno R3, vine cu:
Microprocesor ATMEGA328P
14 pini de intrare/ieșire digitală
6 pwm afară
LED încorporat (conectat la pinul 13)
5-volți, 3,3 volți și tensiune de pin la sol
Șase pini analogici
port USB
Jack Power
Butonul de resetare
Tensiune de funcționare de 5 volți
Memorie flash de 32 kb
2 kb sram și 1 kb eeprom
UNO s -ar putea să nu fie primul tablou Arduino, dar este de departe cel mai activ utilizat. De asemenea, este cel mai documentat factor de formă, de asemenea, cu tone de tutoriale de proiect și forumuri pe internet.
Arduino Mega – MCU pentru proiecte mari
În mod efectiv, patru MCU -uri UNO într -unul, Arduino Mega este consiliul de administrație pentru proiectele tale masive. Alimentat de un cip ATMEL ATMEGA2560, Mega aduce patru porturi seriale pe masă cu un port USB separat pentru putere și interfețe cu computere. Chiar se mândrește cu un procesor dedicat ATMEGA16U2 doar pentru portul USB suplimentar. Puteți alimenta MCU și cu o baterie.
Mega are:
54 PIN-uri digitale de intrare/ieșire (I/O) cu 14 compatibile cu PWM
16 pini analogici io
port USB
Jack Power
Butonul de resetare
Numărul mare de pini al mega -ului face consiliul de administrație. Le puteți utiliza în proiecte care necesită multe conexiuni digitale de I/O, LED -uri sau butoane.
Restul puterii mega MCU provine de la procesorul său. Microprocesorul Atmega2560 poate face orice puteți arunca la el. Dispune de o viteză de ceas de 16 MHz, 256 kb de bliț, 8 kb de SRAM și 4 kb de Eeprom. Toate acestea fac ca Arduino Mega ca bord pentru imprimante 3D și robotică.
Arduino ESP8266 face ca proiectele dvs. fără fir
Nici o placă Arduino nu vine cu rețele wireless pe placa în sine. Nu îl veți găsi și pe niciunul dintre scuturile disponibile. Aveți nevoie de un modul Wi-Fi Arduino ESP8266 dacă doriți să vă faceți proiectul fără fir.
În timp ce există module mai noi acolo, ESP2866 este original. S -ar putea să nu fie conceput pentru a funcționa ca un MCU autonom, dar proiectul dvs. are nevoie de unul pe piața mobilă de astăzi.
Cu toate acestea, oferă o conectivitate wireless decentă. Placa vine cu putere, sol, transmite și primiți pini pentru a conecta aceste caracteristici la principalul dvs. Arduino, precum și un pin „Power-ul controlat de CHIP” (CH_PD). De asemenea, aveți o resetare și doi pini de date GPIO.
Există un dezavantaj. ESP8266 necesită un semnal de putere de 5 volți. Nu va funcționa cu standardul Arduino 3,5 volți.
Subsistem și cadru Arduino PWM
5.1 Arduino Pwm
Modularea lățimii pulsului (PWM) este o modalitate de simulare a unui semnal analogic folosind semnale de undă pătrată cu frecvențe și amplitudini variate. Platforma Arduino folosește aceste semnale pentru a regla circuitele analogice cu ieșirile sale digitale.
Platforma Arduino PWM nu este o piesă hardware separată. Toate plăcile Arduino vin cu apelurile de sistem încorporate. Trebuie să scrieți un program care să le folosească. Comanda creează unda pătrată printr -un pin compatibil.
5.2 Arduino Nano – Perfect pentru dispozitive și proiecte mici
Ca cea mai mică versiune a platformei Arduino, Arduino Nano oferă
Nano vine cu:
14 pini digitali de I/O cu 6 pini compatibili cu PWN
Opt pini analogici
Tensiune de funcționare de 5 volți
Butonul de resetare
port USB
Port serial
Memorie flash de 32kb
8 kb sram
1 kb eeprom
În ciuda dimensiunii sale, Nano funcționează excelent cu următoarele tipuri de proiect:
Sisteme integrate
Automatizare
Robotică
Sistem de control
Instrumentaţie
De ce să alegeți un Arduino peste un pi de zmeură?
Platforma Arduino nu este singurul MCU de pe piață. Multe dintre celelalte MCU oferă aceleași caracteristici sunt Arduino, inclusiv Raspberry Pi. Cu toate acestea, PI este un produs foarte diferit decât Arduino.
Pentru unul, Raspberry Pi este un computer complet. Arduino nu este. Un microcomputer este doar o componentă mică care alcătuiește un computer. Din această cauză, platforma Arduino oferă doar un mic subset din ceea ce PI are de oferit. De exemplu, poate rula doar aplicații mici și nu un sistem de operare complet suflat.
6.1 Puncte forte și puncte slabe ale Arduino
Asta nu înseamnă că Arduino este inutil. Este perfect pentru proiectele electronice care nu au nevoie de un computer complet pentru a funcționa. Puteți să -l conectați direct la componentele și senzorii dvs. și să faceți totul să funcționeze din cutie cu puțină sau deloc configurare.
Arduino poate face acest lucru din cauza modului în care funcționează firmware -ul Arduino. Firmware -ul este software -ul de bază care rulează linia de plăci Arduino. De asemenea, comunică cu computerul dvs. peste USB pentru a vă oferi acces la toate caracteristicile sale programabile. În timp ce puteți înlocui întotdeauna firmware -ul, nu va trebui să o faceți niciodată. Nici nu trebuie să -l reporniți. După ce încărcați codul, îl puteți rula oriunde imediat. Nu este nevoie de o tastatură, afișaj sau un mijloc pentru a alege o aplicație. Consiliul de administrație va face singura slujbă pe care o oferiți.
6.2 Raspberry Pi is un computer complete
În schimb, Raspberry Pi este un computer complet funcțional. Are nevoie de un sistem de operare pentru a rula, care necesită repornirea pentru a rămâne operațional. Placa nu are nici un spațiu de stocare intern. Trebuie să furnizați o îngrijire externă micro-SD pentru a stoca programele pe care doriți să le derulați. Cu toate acestea, are Ethernet încorporat, astfel încât să puteți actualiza software-ul fără a fi nevoie să eliminați cardul.
PI rulează pe un procesor Broadcom ARM-V6 completat cu memorie și un procesor grafic HDMI. De asemenea, placa funcționează excelent cu o tastatură și mouse, permițând să încarce o variantă Linux și să o aibă astfel încât nimeni să nu poată spune că ați folosit o mașină atât de minusculă pentru a conduce totul. Atât de puternic este. Este platforma perfectă pentru proiecte care necesită o interactivitate completă a utilizatorului și toată puterea de procesare.
Cu toate acestea, această putere îl face pe Pi să nu fie potrivit pentru proiecte mai mici. De exemplu, trebuie să conectați un LED pe o placă Arduino pentru a -l aprinde cu doar 8 linii de cod. PI -ul va necesita biblioteci suplimentare, pe lângă codul dvs. doar pentru a începe, iar acest lucru este dacă aveți deja un sistem de operare deja instalat pe placă.
Asta nu înseamnă că nu puteți utiliza Raspberry Pi și Arduino pentru aceleași tipuri de proiecte. Puteți instala biblioteci Framework care vor oferi PI aceleași caracteristici ca și Arduino. Este nevoie de mult mai mult timp și efort pentru a folosi un PI într -un proiect.
Arduino are, de asemenea, comunitatea mai mare de dezvoltatori. Fiind cea mai populară platformă pentru proiecte electronice, Arduino are multe tutoriale pentru începători care să vă ajute să începeți.
Indiferent, nu trebuie să alegeți niciodată între aceste două tablouri. Lucrează excelent împreună. Cu o atașare potrivită, Arduino poate deveni o placă de extensie a fiicei pentru Raspberry Pi, oferind ambele acces la card la funcțiile celuilalt.
Conclusion
Arduino este o familie de platforme de microcontroller proiectate special pentru proiecte electronice do-it-yourself. Aceste plăci de unică folosință vin cu tot ce ai nevoie pentru a-ți automatiza proiectul și apoi unele. Trebuie să -l conectați la computer, să creați un cod și să îl rulați. Va face restul.
Pentru a obține una sau orice altă componentă pentru proiectele dvs., contactați -ne imediat. Reprezentanții înțeleg Arduino și sunt gata să vă ajute să decideți ce bord și suplimente sunt potrivite pentru dvs. Vă putem ajuta chiar să obțineți piesele de care aveți nevoie pentru a vă conecta Arduino la un Raspberry Pi pentru a vă aduce dispozitivele la nivelul următor.
