Začíname s Arduinom: Čo potrebujete vedieť: 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

S Arduinom a elektronikou pracujem už mnoho rokov a stále sa učím. V tomto stále sa rozširujúcom svete mikro-ovládačov je ľahké stratiť sa a krúžiť okolo seba a pokúšať sa nájsť informácie.

V tomto návode vám ukážem:

Čo je a robí Arduino.

Kde začať s Arduino.

Ako nájsť užitočné zdroje.

To sú všetko veci, ktoré som sa naučil skúsenosťou, a sú to osvedčené metódy úspechu. Nepopieram, že pravdepodobne existujú stovky rôznych návodov, ako začať s Arduinom, ale tieto veci sa mi v mojich začiatkoch najviac osvedčili. Pokračujte teda a preskúmajme nádherný svet Arduina.

Poznámka: Niektoré obrázky v tomto návode sú snímky obrazovky. Obrázky, ktoré obsahujú, sú majetkom ich príslušných vlastníkov a môžu podliehať autorským právam. Zostavil som ich tu ako periférne zariadenia na pomoc pri vývoji môjho Instructable ako neziskového vzdelávacieho zdroja v súlade s doktrínou Fair Use.

Krok 1: Arduino: Čo je to a čo robí?

Arduino je elektronická platforma s otvoreným zdrojovým kódom navrhnutá pre tvorcov, založená na jednoduchom a ľahko použiteľnom hardvéri a vymeniteľnom rade senzorov, manipulátorov a displejov. Termín v širšom zmysle sa všeobecne používa na označenie veľkého poľa mikrořadičov založených na mikročipoch Atmel.

Laicky povedané, sú ako zjednodušené, miniatúrne počítače. Ako si asi dokážete predstaviť, je to obrovské pole, ktoré sa neustále rozširuje a má stovky variácií mikrořadičov, konfigurácií a senzorových zariadení. Tu som to zúžil na základ.

V tomto návode sa pozriem na 3 najobľúbenejšie dosky Arduino (ktoré sú tiež moje obľúbené):

Uno, Nano, a The Mega

Tiež sa budem zaoberať používaním IDE (program, ktorý používame na kódovanie Arduina), štítov a senzorov.

Ak sa chcete dozvedieť viac o konkrétnych radách, pozrite sa na krok „Zdroje“

Užitočné termíny a definície:

Mikroprocesor: Akýkoľvek programovateľný obvod založený na slučkovom kóde podmienok a oneskorení. Nesmie sa zamieňať s mikroprocesorom, ktorý buď odkazuje na samotný riadiaci čip, alebo na oveľa zložitejšiu dosku, ako je RaspberryPi.

Doska: Hardvér, na ktorom je založené Arduino, sa zvyčajne používa na označenie samotného mikroovládača („doska Arduino Uno“)

Štít: Rozšírenie dosky, zvyčajne navrhnuté tak, aby sa perfektne hodilo na už existujúcu konfiguráciu pinov, ktoré rozširuje rozloženie a pridáva funkcie, ktoré ešte nie sú vstavané do základnej dosky (napr. Motorový štít umožňuje ovládanie motorov, ethernetový štít pridáva možnosť používať internetové funkcie, štít Bluetooth dodáva pripojenie Bluetooth atď.)

IDE (konkrétnejšie Arduino IDE): Softvér, ktorý sa najčastejšie používa na zápis a odosielanie kódu na dosku Arduino. Existuje tiež možnosť použiť ho pre iné dosky, ktoré nie sú súčasťou Arduina, ako napríklad RaspberryPi.

Knižnica: doplnok k kódu ako samostatný súbor, ktorý sa používa na pridanie ďalších funkcií a umožňuje kompatibilitu so štítmi a komponentmi bez toho, aby bolo potrebné poznať extrémne dlhé a zložité funkcie a algoritmy.

Senzor: čokoľvek, čo môže zachytiť fyzický vstup a preniesť ho na elektrický signál

Uno:

Arduino Uno je zďaleka najikonickejšia a pravdepodobne najobľúbenejšia doska Arduino, akú môžete dostať. Má 14 digitálnych I/O pinov, ktoré sa môžu líšiť medzi zapnutím a vypnutím, z ktorých 6 dokáže používať PWM alebo moduláciu šírky impulzu, ktorá mení výstupné napätie zapínaním a vypínaním kolíka sa rýchlo líši („impulz“') v rôznych intervaloch („šírka“), aby bol výkon vyšší alebo nižší („modulácia“). Má tiež 6 pinov analógového vstupu. Všetky piny je možné použiť ako vstup alebo výstup a niektoré piny majú špeciálne funkcie, ak sú použité so špecifickými štítmi a knižnicami.

Zábavný fakt: Arduino Uno má väčší výpočtový výkon ako počítače veľkosti miestnosti používané na začiatku mesačných misií Apollo a padne vám do ruky!

Väčšina štítov je postavená okolo a postavená pre Arduino Uno, a to sa všeobecne považuje za najlepšiu dosku, s ktorou by ste mohli začať ako začiatočník. A úplne súhlasím. Uno nemusí byť najuniverzálnejšie, ale určite je najľahšie ho nastaviť a používať a väčšina projektov a návodov pre Arduino začína na Uno.

Nano:

Táto vec, ako naznačuje názov, je menšia doska. Má menej pamäte ako Uno, ale inak zdieľa väčšinu rovnakých funkcií v oveľa menšom balení. Myšlienkou Nana sú nositeľné a miniaturizované obvody na použitie v tesných priestoroch alebo na projektoch citlivých na hmotnosť, ako sú drony. Vďaka menším rozmerom má celkovo menej kolíkov, ale je tiež lacnejší ako Uno a zmestí sa na viac miest.

Mega:

Opäť názov hovorí za všetko. Táto doska je dlhšia ako Uno a má celkom 54 digitálnych I/O pinov, z ktorých 15 podporuje PWM a 16 analógových vstupných pinov. Táto doska je pre väčšie, lepšie a väčšie projekty. A áno, zámerne som sa opakoval. Táto doska je obrovská a je kompatibilná s väčšinou rovnakých štítov ako Uno, pretože zdieľa rovnakú počiatočnú konfiguráciu pinov. Má tiež zvýšenú pamäť, takže môže jednoduchšie spúšťať väčšie programy.

IDE:

Arduino IDE je relatívne jednoduchá platforma na použitie, pokiaľ ide o kódovanie. Pre dosky Arduino používa vlastný programovací jazyk, ale zdieľa mnoho rovnakých charakteristík ako populárne kódovacie jazyky, ako sú Java a C. Krivka učenia je veľmi jemná a online existujú stovky príkladov, ktoré sú dokonca integrované do softvéru. vás prevedie určitými aspektmi kódu. Používam to od svojich 13 rokov a stále neviem polovicu toho, čo všetko robí, takže sa nemusíte báť, na používanie Arduina nemusíte byť esom.

Štíty:

Rôzne štíty sa používajú rôzne. Očividne. A tiež majú rôzne sady kódov potrebných na ich spustenie. Ale zatiaľ sa nepreperujte, nekončím. Pre väčšinu štítov, ktoré si v súčasnej dobe môžete kúpiť, existuje etier vstavaný ukážkový kód už v IDE alebo veľmi pekný návod online. Jediné, čo musíte urobiť, je nájsť to. Ako postupovať, nájdete v časti „Zdroje“.

Senzory:

Podobne ako v prípade štítov budú k rôznym senzorom, manipulátorom a displejom priradené rôzne kódy. Platí rovnaký postup pri hľadaní príkladov.

Takže teraz, keď viete niečo viac o Arduine, prejdime na Kde začať.

Krok 2: Ako a kde začať s Arduino

Ako som už spomenul v poslednom kroku, mikroradiče Arduino pokrývajú obrovskú škálu rôznych dosiek a zariadení. V tomto kroku vám poskytnem niekoľko tipov, kde začať a ako začať najskôr.

Pravdepodobne najužitočnejšou radou, ktorú vám môžem vopred poskytnúť, je táto: Začnite jednoducho. Naučiť sa používať Arduino je proces, ktorý si vyžaduje čas a ak sa pokúsite urobiť príliš veľa naraz, budete len frustrovaní. Svoje hobby som v Arduine začal blikaním diód LED. A viete, čo robím najradšej zo všetkých vecí, na ktoré používam Arduino? Blikajúce LED diódy. Bez ohľadu na to, aké máte ambície používať Arduino, vážne by som odporučil najskôr vyskúšať príklady Blink a Fade v Arduino IDE a pohrať sa s nimi, než vyskúšate niečo komplikované.

Kde začať:

Položte si otázku: Na čo chcete používať Arduino? Táto otázka určí, čo by ste mali na doske Arduino hľadať, než získate svoju prvú.

Ak naozaj neviete, alebo máte len na mysli niečo jednoduché ako malý robot, odporučil by som Uno. Ak chcete vyrábať nositeľné zariadenia alebo miniaturizované obvody, navrhol by som Nano (alebo Micro, v závislosti od zložitosti toho, čo chcete robiť). Ak chcete veľký projekt, ako je 3D tlačiareň, veľký robot alebo senzorová sieť, odporučil by som Mega. Ak je vašim zvoleným projektom náročné spracovanie a skracovanie dát, potom by bol nulový alebo splatný dobrý nápad. A ak chcete počítačové rozhranie, tj. Vlastnú klávesnicu, joystick alebo myš, potom je Leonardo pre vás. A tým zoznam nekončí. Existuje stále väčší počet dosiek Arduino a tie, ktoré som tu spomenul, sú len základy. Existujú dosky ako Yún alebo Tian, ktoré môžu používať Linux a v zásade pôsobia ako malé verzie plnohodnotných počítačov a množstvo variácií na ďalších doskách, ktoré som spomenul, ktoré dodávajú rôzne funkcie a špeciality pre konkrétny rozsah projektov.

Viac podrobností o konkrétnych doskách a úplný zoznam tabúľ nájdete v mojom nasledujúcom kroku „Zdroje“.

Čo získať ako prvé:

Začnite tým, že získate samotnú dosku. A nebojte sa, keď uvidíte cenovky na oficiálnych stránkach Arduino. Aj keď môžem úprimne povedať, že Arduino značky Arduino sú oveľa vyššej kvality a sú zaručene funkčné, naozaj nemám rád utrácať toľko peňazí za jednu položku. Choďte do Amazonu a oni majú klonované verzie Arduina, ktoré sú skutočne to isté od rôznych spoločností, za menej ako polovicu ceny. Alebo by som mohol dostať rovnakú dosku a súpravu dielov, za rovnakú cenu by som mohol dostať originálne Arduino. Ak však máte peniaze, ktoré môžete minúť, kúpte si ich od oficiálnych ľudí spoločnosti Arduino, pretože sú to ľudia, ktorí vyvíjajú väčšinu nových mikrokontrolérov a podporujú softvér používaný na ich kódovanie. Voľba je skutočne na vás.

Ak plánujete získať Uno alebo Mega, vážne by som odporučil zaobstarať si štartovaciu sadu. V nasledujúcom kroku som zostavil zoznam odkazov na niekoľko rôznych. Štartovacie súpravy budú dodávané nielen so samotným Arduinom, ale aj s tonou užitočných senzorov a komponentov, vrátane najlepšieho priateľa každého staviteľa obvodov: nepájivej dosky. A najlepšia časť? Štartovacie sady sú v skutočnosti lacnejšie ako nákup všetkých komponentov osobitne. O veľa. Napríklad projekt, ktorého výstavba by ma stála približne 100 EUR, ma stál iba 50 EUR, pretože som našiel niekoľko dobrých štartovacích súprav, a potom som bol schopný postaviť ďalšie tri projekty so zvyšnými komponentmi.

Ak nedostanete Uno alebo Mega, stále by som odporučil štartovaciu sadu, ktorá je dodávaná iba so snímačmi a ďalšími komponentmi, a nie dosku Arduino. Mimochodom, na toto si treba dávať pozor. Pri kúpe štartovacej sady skontrolujte, či skutočne obsahuje všetky súčasti na obrázkoch, pretože niektorí hovoria „pre Arduino“a zobrazujú číslo Uno, ale v skutočnosti s ním neprichádzajú. Obvykle bude k dispozícii zoznam dielov, kde môžete overiť obsah súpravy.

Keď máte Arduino, ďalším krokom je stiahnuť si IDE a nájsť niekoľko dobrých návodov. Pokračujte v mojom ďalšom kroku a zistite, kde je najlepšie ich získať.

Krok 3: Zdroje

V tomto kroku poukážem na niekoľko veľmi užitočných zdrojov pre všetkých kutilov, ktorí používajú Arduino, a na to, ako nájsť ďalšie. Priložím tiež zoznam dobrých miest na nákup produktov Arduino a niekoľko mojich obľúbených štartovacích súprav.

IDE:

IDE je ústredným bodom všetkých projektov Arduino. Našťastie je tiež zadarmo na stiahnutie, aj keď môžete, ak sa tak rozhodnete, prispieť darom ľuďom, ktorí ho napísali. Všetky jeho verzie nájdete prostredníctvom tohto odkazu. Tu je k dispozícii aj užitočná referencia.

Knižnice:

Arduino IDE sa dodáva s množstvom vstavaných knižníc na rozšírenie funkcií, ale zistil som, že vždy mám niekoľko komponentov, ktoré nie sú priamo podporované. Keď sa to stane, zvyčajne vyhľadám Google komponent s hľadanými výrazmi „Knižnica Arduino“, aby som zistil, ktorá knižnica je najobľúbenejšia (a teda pravdepodobne najužitočnejšia). Ďalší spôsob, ako ich nájsť, je prostredníctvom webovej stránky Arduino, Arduino.cc. Najlepším miestom, kde napríklad nájsť kódy a knižnice, je Github.com. Títo ľudia majú všetko, čo sa týka knižníc, zdrojového kódu, variácií na IDE alebo čohokoľvek iného súvisiaceho so softvérom.

Dosky:

Ak sa chcete dozvedieť viac o väčšine dosiek Arduino a najobľúbenejších štítoch, je tu táto stránka s odkazmi na všetky špecifikácie, schémy a vysvetlenia pre každú súčasť Arduino.

Kód a referencia:

Ak sa chcete dozvedieť, čo robí každý riadok kódu a ako sa používa, navštívte referenčnú sekciu webovej stránky Arduino. Jediným obmedzením je, že neobsahuje žiadne špeciálne funkcie pre knižnice, ktoré nevyrobilo Arduino.

Návody a návody:

Pokiaľ ide o návody na Arduino, stránka s návodmi je dobrým miestom na začiatok. Podrobnejšie návody a projekty nájdete na https://learn.adafruit.com/ a https://create.arduino.cc/projecthub okrem toho aj tu, na adrese Instructables.

Oficiálne fórum Arduino je pravdepodobne tým najlepším miestom, kde by ste si mohli nechať poradiť od skúsených členov komunity.

Nájdenie ďalších zdrojov:

Väčšinu času je najlepšie urobiť to, čo hľadáte na Googli. Niekedy však môžu byť informácie nepolapiteľné. V týchto prípadoch sa pristihnem pri projektoch a návodoch a fóre Arduino, kde hľadám odkazy na dobré zdroje. Ak nenájdem žiadne, jednoducho vstúpim do fóra a opýtam sa, pretože by ste sa mali radšej staviť na to, že keď cez fórum pobeží všetky tisíce ľudí, niekto vám bude vedieť pomôcť.

Štartovacie súpravy:

Tu sú niektoré z mojich obľúbených súprav, ktoré odporúčam začiatočníkom učiť sa Arduino. Majú všetky komponenty, ktoré budete potrebovať na to, aby ste sa naučili základy (a niektoré zložitosti) kódovania a obvodov.

Súpravy s najlepšou cenou a najvyššou kvalitou, aké som doteraz našiel, s najväčšou podporou a najlepším zákazníckym servisom, predáva spoločnosť Elegoo. Aj keď svoje súpravy predávajú aj prostredníctvom Amazonu, oficiálnu stránku som prepojil, pretože zvyčajne obsahuje lepší popis zahrnutých komponentov v súpravách. Nejde však o oficiálne dosky alebo súpravy Arduino, takže majte na pamäti, že pri ich kúpe nepodporujete stránku Arduino.

Ak máte peniaze, ktoré môžete minúť, skutočne by som vám odporučil zaobstarať si oficiálnu štartovaciu sadu Arduino/Genuino. Má najlepšiu príručku a dokumentáciu pre začiatočníkov akejkoľvek súpravy na trhu a projekty sú celkom v pohode.

Najlepším miestom na získanie individuálnych senzorov, štítov a iných predmetov ako Amazon je obchod Adafruit. Majú najvyššiu kvalitu a každý komponent má k dispozícii individuálnu online dokumentáciu.

Upozorňujeme, že toto sú moje názory a odporúčania, ktoré si nemýlite s realitou. Akékoľvek nákupy, ktoré urobíte, sú na vašom vlastnom výbere a navrhujem pred ich kúpou vykonať prieskum rôznych súprav.

Krok 4: epilóg

Teraz teda môžete smelo vyraziť do sveta mikrokontrolérov a Arduina a začať s istotou, že viete, kde sú vaše zdroje, v prípade problémov s klepaním. Hore je veľa obrázkov rôznych projektov, ktoré som tu vykonal na Instructables s Arduino, len aby ste si urobili predstavu o nekonečných možnostiach a dúfajme, že vás inšpirujú k tomu, aby ste urobili niečo skvelé.

Ak máte niekedy otázky týkajúce sa Arduina, pokojne sa ma opýtajte, ale majte na pamäti, že Arduino Forum by bolo oveľa lepšie miesto na položenie otázky a takmer zaručene vám pomôže. Neviem všetko, takže nič, čo poviem, neberte ako samozrejmosť, vyhľadajte si to sami, ak to chcete vedieť určite.

Hlasujte, ak sa vám to páči alebo ste sa pri čítaní niečo dozvedeli!

Ako vždy, toto sú projekty nebezpečne explozívneho, jeho celoživotného poslania „odvážne stavať to, čo chcete stavať, a ďalšie!“

Ostatné moje projekty nájdete tu.