01.06.2015
Все мы в той или иной степени знакомы с конструктором Arduino: кто-то только слышал, что есть такой конструктор, кто-то планирует начать работу или делает первые шаги в конструировании, а кто-то уже демонстрирует мастер-классы.
Именно тем, кто только начинает знакомство с Arduino, мы адресовали данную статью.
Arduino – это торговая марка конструктора, представляющего собой платформу для разработки электронных устройств, обладающая широкими возможностями – это целая система аппаратного и программного обеспечения. Отличительной особенностью Arduinoявляется то, что конструктор тесно взаимодействует с окружающей физической средой.
Платформа Arduino была разработана в Италии Массимо Банци и Дэвидом Куартилльз в 2005 году как инструмент для студенческих проектов.
Аппаратная платформа представляет собой плату с микроконтроллером и плату расширения.
В линейке Arduino применяются универсальные микроконтроллеры Atmel семейства ATmega. Процессорное ядро AVR микроконтроллеров с модифицированной Гарвардской архитектурой сочетает в себе обширный набор инструкций с 32 рабочими регистрами общего назначения. Все 32 регистра непосредственно подключены к арифметико-логическому устройству (АЛУ), позволяя получить доступ к двум независимым регистрам за один машинный цикл. Микроконтроллеры ATmega могут иметь 4 или 8 КБайт внутрисхемно программируемой Flash-памяти, а также SRAM и EEPROM в различных комбинациях объема.
Процессорное ядро микроконтроллеров окружено разнообразной периферией и устройствами ввода/вывода. Хотя некоторые устройства различаются конфигурацией, многие из них имеют:
Аппаратная платформа постоянно совершенствуется и пополняется новыми процессорными платами, разработанными под специфический форм-фактор или конкретное приложение. Одной из популярных плат, созданных командой Arduino, является плата Arduino Uno.
Порты ввода-вывода микроконтроллеров оформлены в виде штыревых линеек. Никакого буферизирования, защиты, конвертации уровней или подтяжек, как правило, нет. Микроконтроллеры питаются от 5В или 3,3В, в зависимости от модели платы.
Помимо портов на платах микроконтроллеров иногда устанавливается периферия в виде интерфейсов USB или Ethernet.
Платы с микроконтроллером спроектированы таким образом, что при необходимости их можно расширять. Платы расширения подключаются посредством установленных на них штыревых разъемов.
Но самым интересным в данном конструкторе является применение датчиков. Датчики позволяют определять, что происходит во внешней среде - именно через них поступают исходные данные, на основании которых и строится дальнейший алгоритм работы собранного устройства. Основные датчики (по назначению):
Все датчики имеют свои собственные методы взаимодействия. Некоторые можно просто подключить к плате, а подключение других требует дополнительных манипуляций. Например, могут потребоваться резисторы или дополнительные источники питания.
Датчики отличаются по типу сигнала на выходе: аналоговый или цифровой.
Программная платформа представляет собой пакет программного обеспечения с открытым исходным кодом, в который входит интегрированная среда разработки (IDE), стандартный язык программирования с компилятором и загрузчик, запускаемый непосредственно на процессорной плате. Язык программирования Arduino является стандартным C++ (используется компилятор AVR-GCC) с некоторыми особенностями, облегчающими новичкам написание первой работающей программы. Программы, написанные программистом Arduino называются наброски или иногда скетчи, сохраняются в файлах с расширением ino. Эти файлы перед компиляцией обрабатываются препроцессором Arduino. Также существует возможность создавать и подключать к проекту стандартные файлы C++.
Интегрированная среда разработки включает большой набор библиотек функций С/С++, поддерживающих большинство операций ввода/вывода.
Для всех, кому интересно конструирование на платформе Arduino, мы публикуем книгу «Дао робота сумо», Андрея Анатольевича Суркова.
Андрей Анатольевич Сурков
Руководитель Центра инновационного творчества ТОБОРОБОТ, г. Москва.
Вам понравилось? Расскажите о своем опыте своим друзьям в социальных сетях. Пусть им понравится тоже!
