Przeczytaj
Arduino jest platformą sprzętowo‑programistyczną. Oznacza to, że za jej pomocą możemy nie tylko pisać programy wykonywane przez mikrokontrolermikrokontroler (w przypadku Arduino programy nazywane są szkicamiszkicami), lecz także budować rozmaite urządzenia współpracujące z mikrokontrolerem. Wymaga to co prawda zakupienia odpowiednich podzespołów (przewodów, diod LED, czujników, wyświetlaczy, silników krokowych...), jednak nie są one kosztowne, a dzięki nim powstaną konstrukcje ograniczane tylko przez wyobraźnię pomysłodawcy.
Bazą platformy Arduino jest płyta główna. Termin ten jest znany niemal wszystkim użytkownikom komputerów. W tym przypadku płytę główną nazywa się zwykle po prostu płytką Arduino.
Istnieje wiele odmian płytek. Podstawowym, najbardziej popularnym modelem jest Arduino Uno.
Programy wykonywane przez mikrokontroler są pisane w języku C/C++ (ściślej mówiąc, mamy do czynienia z pewną odmianą tego języka, dostosowaną do specyfiki budowy i pracy mikrokontrolerów). Na początku możemy skorzystać z gotowych szkiców dołączonych do płytki Arduino. Dzięki temu szybciej zapoznamy się z podstawowymi pojęciami z dziedziny programowania, takimi jak stałe, zmienne, instrukcje lub biblioteki.
Mikrokontroler komunikuje się ze światem zewnętrznym za pośrednictwem cyfrowych i analogowych złączyzłączy (pinów). Odczytuje z nich np. stan podłączonego czujnika temperatury lub ustawia na pinie stan wysoki, co skutkuje uruchomieniem podłączonego brzęczyka. Aby piny były obsługiwane prawidłowo, podczas pisania programu musimy określić, które złącza służą za wejścia, a które za wyjścia. Ustalamy także, co ma być odczytywane z wejść, a co powinno pojawić się na wyjściach.
Do wejść Arduino można podłączać m.in. czujniki, przyciski i urządzenia pomiarowe; do wyjść podłączymy wyświetlacz, silnik, diodę LED, serwomechanizmy itd.
Podstawowe rodzaje płytek Arduino
Wspomnieliśmy już, że rodzina Arduino składa się z wielu odmian płytek, począwszy od najbardziej popularnej Arduino Uno, a kończąc na zminiaturyzowanej wersji Nano.
Arduino Uno
Płytka Arduino Uno jest zbudowana na bazie mikrokontrolera ATmega328. We wcześniejszych wersjach wykorzystywano układ ATmega168. Mikrokontroler ATtmega328 ma więcej pamięci, dzięki czemu można pisać bardzie obszerne programy.
Dane techniczne płytki Arduino Uno:
mikrokontroler: ATmega328P
napięcie robocze: 5 V
napięcie zasilania (zalecane): 7–12 V
napięcie zasilania (min/max): 6–20 V
wejścia/wyjścia cyfrowe: 14
wejścia analogowe: 6
maksymalne obciążenie prądowe wejść/wyjść: 40 mA
maksymalne obciążenie prądowe wyjścia 3,3 V: 50 mA
pamięć flash: 32 KB
pamięć SRAM: 2 KB
pamięć EEPROM: 1 KB
częstotliwość taktowania: 16 MHz
wymiary: 68,6 mm x 53,4 mm
masa: 25 g
Arduino Mega
Arduino Mega jest największą płytką z rodziny Arduino, zbudowaną z wykorzystaniem mikrokontrolera ATmega2560. Układ ten dysponuje aż 128 kB pamięci flash (Arduino Uno ma 32 kB). W rezultacie możliwe jest pisanie bardzo rozbudowanych programów (szkiców). Aby zwiększyć możliwości płytki w stosunku do wersji Uno, wyposażono ją w 54 piny wejścia i wyjścia.
Dane techniczne płytki Arduino Mega:
mikrokontroler: ATmega2560
napięcie robocze: 5 V
napięcie zasilania (zalecane): 7–12 V
napięcie wejściowe (min/max): 6–20 V
wejścia/wyjścia cyfrowe: 54 (15 wyjść PWM)
wejścia analogowe: 16
maksymalne obciążenie prądowe wejść/wyjść: 40 mA
maksymalne obciążenie prądowe wyjścia 3,3 V: 50 mA
pamięć flash: 256 KB
pamięć SRAM: 8 KB
pamięć EEPROM: 4 KB
częstotliwość taktowania: 16 MHz
wymiary: 101,52 mm x 53,3 mm
masa: 37 g
Arduino Nano
Arduino Nano to zminiaturyzowana wersja płytki Uno. Dzięki temu łatwiej jest skonstruować układy, które mieszczą się w mniejszej obudowie. Płytka Nano ma 22 cyfrowe wejścia/wyjścia, umożliwiające m.in. sterowanie diodami LED, przekaźnikami oraz odczytywanie stanu przycisków.
Dane techniczne płytki Arduino Nano:
mikrokontroler: ATmega328
napięcie robocze: 5 V
napięcie zasilania: 7–12 V
wejścia/wyjścia cyfrowe: 22 (6 wyjść PWM)
wejścia analogowe: 8
maksymalne obciążenie prądowe wejść/wyjść: 40 mA
częstotliwość taktowania: 16 MHz
wymiary: 18 mm x 45 mm
masa: 7 g
Instalacja Arduino IDE
Skrót „IDE” pochodzi od angielskiego terminu Integrated Development Environment i oznacza zintegrowane środowisko programistyczne. Narzędzie takie pozwala zarówno napisać kod, jak i potrafi go skompilować (czyli przekształcić do postaci szkicu zrozumiałego dla mikrokontrolera).
Aby zainstalować Arduino IDE wykonaj następujące czynności:
W przeglądarce internetowej wpisz adres www.arduino.cc.
W menu wyświetlonej strony WWW wybierz
SOFTWARE/DOWNLOADS
.
W sekcji
Download the Arduino IDE
wybierz plik instalacyjny odpowiedni dla systemu operacyjnego, w którym pracujesz. My wykorzystamy plik dla systemu Windows.
Po pobraniu pliku dwukrotnie kliknij ikonę instalatora. Gdy zapoznasz się licencją, zatwierdź jej warunki i przejdź dalej.
Wybierz elementy pakietu, które chcesz zainstalować i ustawienia, które ci odpowiadają. Domyślnie zaznaczone są wszystkie opcje:
Install Arduino software
,Install USB drivers
(zainstaluj sterowniki USB),Create Start Menu shortcut
(utwórz skrót w menu Start),Create Desktop shortcut
(utwórz skrót na Pulpicie),Associating .ino files
(skojarz aplikację z plikami .ino, czyli formatem własnym Arduino). Kliknij przyciskNext
.
Wybierz folder, w którym ma zostać zainstalowana aplikacja; domyślnie instalowana jest ona na dysku głównym. Aby zmienić lokalizację, kliknij przycisk
Browse
, wskaż właściwy folder i kliknij przyciskInstall
.
Po zakończeniu pracy instalatora kliknij przycisk
Close
. Jesteś gotowy do uruchomienia programuArduino IDE
.
Oto widok okna głównego programu
Arduino IDE
:
Słownik
układ scalony, w skład którego wchodzą: jednostka centralna (CPU), pamięć flash przechowująca instrukcje, pamięć RAM (pamięć robocza) oraz pamięć EEPROM (przechowująca dane)
złącza mogące służyć za wejścia lub wyjścia sygnałów; w przypadku pracy jako wyjścia podają one napięcie 5 V (stan wysoki), lub 0 V (stan niski)
program (zestaw instrukcji) wykonywany przez mikrokontroler zamontowany na płytce Arduino