[ 0 ] Wstęp do Kursu Arduino

Przedstawiam Ci kurs Arduino, z którego dowiesz się co to jest arduino i jak z niego korzystać. Kurs został podzielony na małe lekcje dzięki czemu będziesz mógł w łatwy i szybki sposób odszukać interesującą Cię informacje.

Co to jest Arduino?

Arduino jest to firma we Włoszech która projektuje płytki drukowane, stąd ich nazwa. Najpopularniejszą z nich jest arduino uno i to właśnie nią zajmiemy się w tym kursie. Aby dobrze zrozumieć czym dokładnie jest arduino potrzebujesz dowiedzieć się czym jest mikrokontroler.

 Co to jest mikrokontroler: 

Jest to cały mikrokomputer  umieszczony w jednej obudowie (Nr 5), dzięki czemu  nie wymaga dodatkowych układów do działania. Dodatkowe układy dodaje się w celu polepszenia lub rozszerzenia możliwości mikrokontrolera.  Posiada on w swojej obudowie: 

  • procesor
  • pamięć stałą (na nasz program)
  • pamięć ulotną na nasze zmienne
  • porty wejścia do podłączania np. czujników
  • porty wyjścia np. do podłączenia diody
  • zegar, generator zegarowy który wymusza wykonanie operacji, mikrokontroler może użyć wbudowanego lub zewnętrznego generatora. (Arduino Uno taktuje z szybkością 16 milionów razy na sekundę) i korzysta z zewnętrznego.

Aby wgrać do niego program potrzebny jest nam programator, który przesyła program do naszego mikrokontrolera. Na naszej płytce znajduję się układ, który pełni role programatora, jest nim mikrokontroler Atmega 16u2.

Podsumowując Arduino możemy nazwać prostym komputerem. Do naszej płytki jest dedykowane środowisko programistyczne Arduino IDE, w którym będziemy pisać nasze programy. Działa na Windowsie, Macu OS , Linuxie i jest ono darmowe . Arduino zostało stworzone dla hobbystów i osób zaczynających przygodę z elektroniką. Najlepszym atutem arduino jest to że nie wymaga zewnętrznego programatora, wystarczy Ci tylko kabel USB. Przy pomocy Arduino można stworzyć wiele fascynujących projektów mierzyć temperaturę, zrobić prosty oscyloskop,  grę czy robota.

 Budowa Arduino:

Poznajmy teraz budowę płytki naszego arduino.

  • „Numer  1”  oznaczone jest Gniazdo USB służy do zasilania naszej płytki i komunikacji z komputerem.
  • „Numer 2” Dwójką oznaczona jest dioda zasilania.
  • „Numer  3” Jest to Atmega16u2 odpowiada za programowanie i wymianę danych pomiędzy komputerem a arduino.
  • „Numer  4” Są to diody sygnalizujące komunikację z komputerem.
  • „Numer 5” Sercem naszego Arduino jest mikrokontroler AVR Atmega 328P, pracuje on z częstotliwością 16mhz Megaherców (rezonator kwarcowy jest zaznaczony „Nr.6” ) i jest zasilany napięciem 5 volt. 
  • „Numer 6” Są to wyprowadzenia pinów cyfrowych .Piny Rx i Tx służą do wymiany danych i są połączone z naszym usb.
  • „Numer 7” Jest to dioda wbudowana, która jest połączona bezpośrednio z pinem nr. 13.( 2 – 13 ) naszego mikrokontrolera (ATMEGA 238P). Możemy podłączyć do nich np. wyświetlacz.  Piny te można skonfigurować jako wejście, wyjście lub przycisk. Dodatkowo piny oznaczone  tyldą „~’’ mają opcję modulowania wy pełnienia impulsu. Ostanie 2 piny opisane są z drugiej strony płytki i są to piny SDA i SCL, jest to wyprowadzenie magistrali i2c. 
  • „Numer  8 ”Piny od A0 do A5 Są to wyprowadzenia pinów analogowych (A0-A5). Możemy nimi do nich podłączyć  jakiś czujnik lub zmierzyć napięcie. Maksymalne napięcie jakie może podłączyć to 5 Volt!!!!!!. 
  • „Numer  9” Jest to sekcja zasilania. Stąd będziemy mogli zasilać np. Wyświetlacz. Do dyspozycji mamy napięcia 5wolt i 3.3wolta dla tego napięcia maksymalny prąd to 50mAmper. Wyższy pobór prądu może spowodować uszkodzenie płytki . Do zewnętrznego zasilania słyży pin Vin jest do które możemy podłączyć napięcie z zakresu od 7 do 12 wolt.
  • „Numer  11” Jest to przycisk służący do resetowania naszego arduino
  • „Numer 10” Gniazdo zasilania i pin Vin połączone ze stabilizatorem napięcia 5 volt , który zasila nasz mikrokontroler   („Nr.12”). Rekomendowane napięcie zasilacza 7 – 12 volt.
  • „Numer 13” Są to piny służące do zaprogramowania naszego mikrokontrolera zewnętrznym programatorem.
  • „Numer 14” Piny do bezpośredniego zaprogramowania atmegi 16 (programator)
Wersje arduino

Płytki Arduino wychodzą w różnych wersjach. Różnią się one wymiarami, mikrokontrolerami i ilością pinów. Wszystkie dostępne modele znajdziesz na stronie arduino.cc . Dodatkowo na Arduino można dokupić gotowe shieldy i moduły np. shield l293D do sterowania silnikami. Są to gotowe obwody elektroniczne które wystarczy tylko wpiąć w nasze arduino bez konieczności lutowania.

Co warto kupić?

Aby zacząć przygodę z arduino będziesz potrzebował:  Arduino Uno -jest to dobry wybór na początek, ponieważ możesz w nim wymienić bez problemu mikrokontroler gdyby twój się uszkodził. Dodatkowo potrzebujesz przewodów elastycznych, płytki stykowej, kilka diod, rezystorów oraz  przyciski i jakiś wyświetlacz. W jednym z następnych filmów omówimy najpopularniejsze wyświetlacze abyś mógł dobrać odpowiedni do swoich potrzeb. Resztę dokupisz sobie zależnie od tego co będziesz chciał zbudować.

W linku poniżej udostępniona jest lista elementów wykorzystywana w konkretnych lekcjach.

5X) Warto dodać że Firma Arduino  udostępniła swój projekt na licencji Open Source, znaczy to, że każdy może zbudować sobie arduino i je sprzedawać, ale nie może oczywiście nazywać ich arduino.

Arduino IDE

Zainstalujmy teraz Arduino IDE. Wchodzimy na stronę arduino.cc wybieramy software i wersje naszego systemu.

Sprawdźmy czy nasze Arduino działa poprawnie. Podłącz płytkę do komputera. W zakładce „pliki” mamy dostępne przykładowe programy, najpopularniejszym jest blink. Służy on do sterowania wbudowaną diodą L podłączoną do pinu 13-tego. Więc wybieramy Plik-> Przykłady-> Basic-> Blink.

Teraz musimy ustawić jakie mamy arduino. Wybieramy narzędzia-> płytka (ja używam Arduino Uno i takie wybieram).

Następnie musimy wybrać port usb do którego podłączyliśmy naszą płytkę, jeśli masz oryginalne arduino lub wierną kopie to pojawi Ci się obok nazwy portu dopisek Arduino. Jeśli twoja płytka zamiast układu atmega 16u2 ma układ CH340 musisz zainstalować sterownik, link umieszczę w opisie filmu. Aby wgrać nasz program naciśnij zieloną strzałkę.

Jak widzisz dioda L zapala się i gaśnie. Działa!

Jaką drogę musiał pokonać nasz kod programu żebyśmy mogli zobaczyć mrugającą diode „L”?

Gdy naciskamy guzik „wgraj” nasz program jest weryfikowany czy nie zawiera błędów, następnie program jest kompilowany, czyli tłumaczony na język zrozumiany przez mikrokontrolery i jest wysyłany do naszego Arduino. Nasz program trafia do mikrokontrolera atmega16, komunikacja jest sygnalizowana przez diody Tx i Rx, następnie program jest wgrywany do Atmegi328P. Dopiero Atmega328P będzie wykonywać nasz program. Na pinie 13 pojawiać się będzie naprzemienie stan wysoki (5 Volt) i niski (0 Volt). Wbudowana dioda „L” jest fizycznie połączona z pinem 13.

Jeśli coś było dla Ciebie niezrozumiałe w tej lekcji nie przejmuj się. Szczegółowe zagadnienia będą omawiane w późniejszych lekcjach. 

Dodaj komentarz