Nền tảng Arduino là gì và nó dùng để làm gì?

Arduino là gì?

Arduino là một nền tảng phần cứng và phần mềm có sẵn với các thành phần chính là một bảng điều khiển I/O nhỏ và môi trường phát triển dựa trên Xử lý/Dây.

Nguyên mẫu đầu tiên của bộ điều khiển được phát hành vào năm 2005 khi Massimo Banzi thiết kế nó cho sinh viên tại Viện Thiết kế Tương tác ở Ivrea, Ý. Tên của thiết bị bắt nguồn từ tên của Vua Arduino, người cai trị nước Ý chỉ trong hai năm vào đầu thế kỷ 11, sau đó quán bia "di Re Arduino", thuộc sở hữu của Massimo Banzi, cũng được đặt tên và nằm ở chính xác vị trí của nó. , theo truyền thuyết Vua Arduin được sinh ra.

Mục tiêu của Arduino là tạo ra một môi trường dễ tiếp cận cho các nhà phát triển phần mềm để cho phép họ bước vào thế giới lập trình vi điều khiển. Lập trình bộ điều khiển của công ty này được thực hiện trong môi trường lập trình đơn giản và trực quan — Arduino IDE. Môi trường này thuận tiện cho cả người mới bắt đầu và người dùng có kinh nghiệm.Ngôn ngữ lập trình C ++ được sử dụng, được bổ sung nhiều thư viện, giúp làm việc với thiết bị dễ dàng hơn.

Arduino đã tạo ra một cuộc cách mạng thực sự trong lĩnh vực thiết kế điện tử trên phạm vi quốc tế. Cả sơ đồ và mã nguồn đều có sẵn miễn phí, đó là lý do tại sao Arduino lại trở nên phổ biến đến vậy. Bạn có thể mua một bảng làm sẵn với giá chỉ vài đô la hoặc bạn có thể tự lắp ráp nó.

Bo mạch Arduino có bộ xử lý và bộ nhớ riêng, nó được trang bị nhiều đầu vào và đầu ra để có thể kết nối các cảm biến khác nhau, cũng như các bộ truyền động và cơ chế. Hiện tại có hơn 20 mod bo mạch Arduino chính.

Vi điều khiển nền tảng Arduino

Điểm đặc biệt của Arduino là bạn không cần phải là lập trình viên để làm việc với nó, bạn không cần kiến ​​​​thức đặc biệt về cách thức hoạt động của vi điều khiển để xây dựng một dự án đơn giản. Các thư viện tiêu chuẩn của Arduino mở ra rất nhiều sự sáng tạo trong việc tự động hóa mọi thứ.

Việc lập trình ở đây được thực hiện thông qua một môi trường phần mềm đặc biệt (IDE), có thể tải xuống miễn phí trên trang web Arduino. Được viết bằng Java, shell thân thiện này chạy trên Windows, Mac OS X và Linux, đồng thời chứa trình soạn thảo văn bản, trình quản lý dự án, trình biên dịch tiền xử lý và các công cụ để tải chương trình trực tiếp vào bộ vi điều khiển.

Các bộ vi điều khiển được sử dụng trong Arduino đã có bộ tải khởi động nên không cần lập trình viên, chỉ cần kết nối bo mạch với máy tính qua USB hoặc qua bộ chuyển đổi UART-USB và tải xuống chương trình.

Bo mạch cũng có khả năng flash bộ tải khởi động trong vi điều khiển bằng lập trình viên, Arduino IDE có hỗ trợ tích hợp cho các lập trình viên giá rẻ phổ biến nhất, có đầu nối chân để lập trình trong mạch (ICSP cho AVR, JTAG cho ARM).

Hầu hết các thiết bị Arduino sử dụng vi điều khiển Atmel AVR ATmega328, ATmega168, ATmega2560, ATmega32U4, ATTiny85 với tần số xung nhịp 16 hoặc 8 MHz. Ngoài ra còn có các bo mạch dựa trên ARM Cortex M.

cổng Arduino

Bo mạch Arduino UNO R3

Các cổng I/O được sử dụng để kết nối bất kỳ thành phần điện tử nào (đèn LED, động cơ, cảm biến, v.v.) với bảng điều khiển. Chúng còn được gọi là ghim. Đây là các giao diện kỹ thuật số, tương tự hoặc kỹ thuật số sang tương tự có chức năng riêng.

Như tên gợi ý, chúng ta có tín hiệu kỹ thuật số trên các chân kỹ thuật số. Chúng chỉ có thể tạo ra hai giá trị: số 0 logic (0, THẤP) và giá trị logic (1, CAO).

Analog — tương tự như kỹ thuật số, với điểm khác biệt là mục đích chính của chúng là kết nối các cảm biến analog.

Để sử dụng (truyền tín hiệu) qua các cổng này, chúng ta cần khởi tạo chúng trong chương trình của mình bằng hàm pinMode (<số chân>, <chế độ: INPUT / OUTPUT>), trong đó số chân là số đầu nối được chỉ định trên Bảng Arduino… INPUT là cần thiết để đọc dữ liệu, OUTPUT để truyền tải. Trong trường hợp chúng tôi sử dụng các chân như vậy mà không chỉ định pinMode trước, các giá trị thu được có thể sai.

Các cổng tương tự kỹ thuật số (hoặc PWM — I / O với điều chế độ rộng xung) — một giao diện thông minh hơn. Chúng luôn sẵn sàng nhận/truyền dữ liệu và không yêu cầu khởi tạo trước.Ưu điểm chính của chúng là khả năng chuyển các giá trị trong phạm vi từ 0 đến 255, cho phép nhiều hơn nữa
can thiệp chính xác vào hoạt động của các phần tử được kết nối. Các cổng này được chỉ định trên bảng (và trong tài liệu) dưới dạng PWM hoặc với «~» (dấu ngã).

Chân kỹ thuật số và tương tự — cổng chuyển mạch (kết nối). PWM - cổng điều khiển. Nếu cần thay đổi các tham số hoạt động của phần tử vô tuyến, nó phải được kết nối với PWM. Nếu chỉ bật/tắt một phần tử mạch là đủ, bạn có thể sử dụng bất kỳ cổng nào trên Arduino.

Một tiêu chí quan trọng khác và cuối cùng đối với các cổng của bo mạch Arduino là thành phần vật lý của chúng. Hãy nhớ rằng mỗi chân: có đầu ra 5V. Nó có thể cho dòng điện tối đa 0,02A

Đây là những tiêu chí nhỏ nhưng quan trọng cần ghi nhớ để tiết kiệm rất nhiều thời gian.

lập trình

Để thành thạo cơ sở lập trình cho Arduino, người mới bắt đầu chỉ cần vài giờ, vì mạng đã có một số lượng lớn video hướng dẫn, ấn phẩm chuyên đề, ghi chú và bài viết về phát triển Arduino. Cơ sở là C ++, được bổ sung bởi các chức năng điều khiển I / O đơn giản trên bo mạch và những người dùng khó tính hơn sẽ có thể làm việc ngay cả trong Visual Studio, ít nhất là trong Eclipse hoặc thậm chí thông qua dòng lệnh.

Ổ đĩa ngoài và thẻ mở rộng

Trên thực tế, Arduino cung cấp những khả năng to lớn để tạo ra tất cả các loại thiết bị, bạn có thể kết nối cảm biến, ổ khóa, động cơ, màn hình, bộ định tuyến và thậm chí cả ấm đun nước. Bạn có thể mở rộng sản phẩm bằng các bo mạch bổ sung — chẳng hạn như tấm chắn để làm việc với GPS, để kết nối qua mạng cục bộ hoặc Internet, cho bluetooth, Wi-Fi, v.v. Arduino đặc biệt phổ biến trong chế tạo robot.

Thuận tiện, bạn không cần bàn ủi hàn để kết nối các phần mở rộng, các kết nối pin đơn giản được sử dụng, giúp bạn dễ dàng thiết kế bố cục, làm cho chúng phức tạp như bạn muốn, nói chung, phạm vi sáng tạo là vô tận.

Thẻ mở rộng (tấm chắn) hiện được bán với nhiều chức năng khác nhau, chúng có thể được kết nối dưới dạng bánh sandwich nhờ vị trí thuận tiện của các đầu nối. Đó có thể là card giao tiếp không dây, card điều khiển động cơ bướcvà bất kỳ bộ điều khiển nào khác với các mục đích khác nhau.

Tại sao sử dụng Arduino lại phổ biến đến vậy

Nền tảng Arduino đã được công nhận rộng rãi bởi các nhà phát triển thiết bị điện tử mới, giáo viên và sinh viên kỹ thuật, cũng như sinh viên có nền tảng sáng tạo kỹ thuật.

Sử dụng Arduino giúp đơn giản hóa quá trình làm việc với vi điều khiển. Về thiết bị kỹ thuật, đó là lý tưởng cho quá trình giáo dục thiết kế các loại hệ thống cơ điện tử và robot, nhờ môi trường lập trình dễ hiểu và khả năng giám sát các quá trình vật lý trong thời gian thực, cũng như nhờ môi trường lập trình dễ hiểu và một số lợi thế khác.

Nó có thể được sử dụng như một công cụ giảng dạy và nghiên cứu trong xử lý tín hiệu số, điện tử, mạch, người máy, tự động hóa, v.v. Các bảng Arduino mạnh hơn được áp dụng để giải quyết các vấn đề kỹ thuật phức tạp liên quan đến việc phát triển các dự án lớn và tự động hóa phức tạp của chúng.

Arduino là xu hướng phổ biến nhất giúp nhiều người có thể hiểu và sử dụng vi điều khiển, ngay cả các chuyên gia trong ngành.Với sự trợ giúp của nền tảng phổ biến này, bạn có thể thực hiện một số lượng lớn các dự án thú vị và hữu ích.

Chúng ta có thể nói rằng Arduino là một công cụ xây dựng-điều khiển lập trình có thể mở rộng phổ quát, có thể trở thành một trợ lý không thể thiếu trong việc giải quyết mọi nhiệm vụ sáng tạo liên quan đến điện tử cho bất kỳ mục đích nào, thậm chí là đồng hồ báo thức, thậm chí là rô-bốt phức tạp, thậm chí là động cơ bước - tất cả điều này, và không chỉ vậy, nó có thể điều khiển theo thuật toán mong muốn bằng Arduino.

Một số lượng lớn các loại thiết bị ngoại vi: nút bấm, cảm biến, đèn LED, đèn báo LCD và các cơ quan khác để tương tác với thế giới bên ngoài đều có sẵn để hoạt động với Arduino.

Hàng trăm chương trình Arduino hiện có sẵn trên Internet có thể giúp cả người mới bắt đầu và người dùng nâng cao hiện thực hóa dự án của họ.