Pierwsze kroki z Arduino: Co musisz wiedzieć: 4 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Od wielu lat pracuję z Arduino i elektroniką i wciąż się uczę. W tym stale rozwijającym się świecie mikrokontrolerów łatwo się zgubić i krążyć wokół siebie, próbując znaleźć informacje.

W tej instrukcji pokażę ci:

Czym jest i co robi Arduino.

Od czego zacząć od Arduino.

Jak znaleźć przydatne zasoby.

To wszystko, czego nauczyłem się przez doświadczenie i są to sprawdzone metody na sukces. Nie zaprzeczam, że prawdopodobnie istnieją setki różnych samouczków do rozpoczęcia pracy z Arduino, ale są to rzeczy, które najbardziej przydały mi się w moich wczesnych dniach. Więc śledź dalej i odkryjmy Cudowny Świat Arduino.

Uwaga: niektóre zdjęcia w tej instrukcji to zrzuty ekranu. Zawarte w nich obrazy są własnością ich odpowiednich właścicieli i mogą podlegać prawom autorskim. Skompilowałem je tutaj jako urządzenia peryferyjne, aby pomóc w rozwoju mojego Instructable jako zasobu edukacyjnego non-profit, zgodnie z doktryną dozwolonego użytku.

Krok 1: Arduino: co to jest i co robi?

Arduino to platforma elektroniczna typu open source przeznaczona dla twórców, oparta na prostym i łatwym w użyciu sprzęcie oraz wymiennej gamie czujników, manipulatorów i wyświetlaczy. Termin, w szerszym znaczeniu, jest ogólnie używany w odniesieniu do dużego obszaru mikrokontrolerów opartych na mikrochipach Atmel.

W kategoriach laika są jak uproszczone, miniaturowe komputery. Jak możesz sobie wyobrazić, jest to ogromna, stale rozwijająca się dziedzina, z setkami odmian mikrokontrolerów, konfiguracji i wyposażenia czujników. Tutaj zawęziłem to do podstaw.

W tym Instructable omówię 3 najpopularniejsze płyty Arduino (które również są moimi ulubionymi):

Uno, Nano, i Mega

Omówię również użycie IDE (program, którego używamy do kodowania Arduino), osłony i czujniki.

Aby dowiedzieć się więcej o konkretnych tablicach, przejdź do kroku „Zasoby”

Przydatne terminy i definicje:

Mikrokontroler: dowolny programowalny obwód oparty na zapętlonym kodzie warunków i opóźnień. Nie mylić z mikroprocesorem, który odnosi się albo do samego układu sterującego, albo do znacznie bardziej złożonej płyty, takiej jak RaspberryPi.

Płyta: sprzęt, na którym opiera się Arduino, zwykle używany w odniesieniu do samego mikrokontrolera („płyta Arduino Uno”)

Osłona: Rozszerzenie płyty, zwykle zaprojektowane tak, aby idealnie pasowało do istniejącej konfiguracji pinów, które rozszerza układ i dodaje funkcje, które nie są jeszcze wbudowane w płytę główną (np. osłona silnika umożliwia sterowanie silnikami, osłona Ethernet dodaje możliwość korzystania z funkcji internetowych, osłona Bluetooth dodaje łączność bluetooth itp.)

IDE (a dokładniej Arduino IDE): Oprogramowanie najczęściej używane do pisania i przesyłania kodu na płytkę Arduino. Istnieje również możliwość użycia go z innymi płytami nie-Arduino, takimi jak RaspberryPi.

Biblioteka: dodatek do kodu jako osobny plik, służący do dodawania dodatkowych funkcji i umożliwiający kompatybilność z osłonami i komponentami bez konieczności znajomości wyjątkowo długich i złożonych funkcji i algorytmów.

Czujnik: wszystko, co może pobierać fizyczne dane wejściowe i przekazywać je na sygnał elektryczny

Uno:

Arduino Uno jest zdecydowanie najbardziej kultową i prawdopodobnie najpopularniejszą płytką Arduino, jaką można uzyskać. Posiada 14 cyfrowych pinów I/O, które mogą być włączane i wyłączane, z których 6 jest zdolnych do korzystania z PWM lub modulacji szerokości impulsu, która zmienia napięcie wyjściowe poprzez włączanie i wyłączanie pinu, zmienia się szybko (impuls ') w różnych odstępach czasu ('szerokość'), aby zwiększyć lub zmniejszyć wyjście ('modulacja'). Posiada również 6 pinów wejścia analogowego. Wszystkie piny mogą być używane jako wejście lub wyjście, a niektóre piny mają specjalne funkcje, gdy są używane z określonymi osłonami i bibliotekami.

Ciekawostka: Arduino Uno ma większą moc obliczeniową niż komputery wielkości pokoju używane we wczesnych misjach księżycowych Apollo i mieści się w dłoni!

Większość tarcz jest oparta i zbudowana dla Arduino Uno, i jest to ogólnie uważane za najlepszą płytkę na początek jako początkujący. I całkowicie się zgadzam. Uno może nie jest najbardziej wszechstronny, ale z pewnością jest najłatwiejszy w konfiguracji i obsłudze, a większość projektów i samouczków dla Arduino zaczyna się od Uno.

Nano:

Ta rzecz, jak sama nazwa wskazuje, jest mniejszą płytą. Ma mniej pamięci niż Uno, ale poza tym dzieli większość tych samych funkcji w znacznie mniejszym pakiecie. Ideą Nano są nadające się do noszenia i zminiaturyzowane obwody do użytku w ciasnych przestrzeniach lub w projektach wrażliwych na wagę, takich jak drony. Ma mniej szpilek ze względu na mniejszy rozmiar, ale jest również tańszy niż Uno i zmieści się w większej liczbie miejsc.

Mega:

Znowu nazwa mówi wszystko. Ta płyta jest dłuższa niż Uno i ma łącznie 54 cyfrowe piny we/wy, z których 15 obsługuje PWM i 16 analogowych pinów wejściowych. Ta tablica jest przeznaczona do większych, lepszych i większych projektów. I tak, celowo się powtórzyłem. Ta płytka jest ogromna i jest kompatybilna z większością tych samych ekranów co Uno, ponieważ ma tę samą początkową konfigurację pinów. Ma również zwiększoną pamięć, dzięki czemu może łatwiej uruchamiać większe programy.

IDE:

Arduino IDE jest stosunkowo prostą platformą w zakresie kodowania. W przypadku płyt Arduino wykorzystuje swój własny język programowania, ale ma wiele takich samych cech, jak popularne języki kodowania, takie jak Java i C. Krzywa uczenia się jest bardzo delikatna, a w Internecie są setki przykładów, a nawet wbudowane w oprogramowanie, które poprowadzi Cię przez niektóre aspekty kodu. Używam tego od 13 roku życia i nadal nie wiem połowy wszystkiego, co robi, więc nie martw się, nie musisz być asem, aby korzystać z Arduino.

Tarcze:

Różne tarcze są używane w różny sposób. Oczywiście. Mają też różne zestawy kodu potrzebne do ich uruchomienia. Ale jeszcze nie hiperwentyluj, jeszcze nie skończyłem. W przypadku większości osłon, które można obecnie kupić, istnieje wbudowany przykładowy kod już w IDE lub bardzo fajny samouczek online. Wszystko, co musisz zrobić, to go znaleźć. Zobacz „Zasoby”, aby dowiedzieć się, jak to zrobić.

Czujniki:

Podobnie jak w przypadku Shield, różne czujniki, manipulatory i wyświetlacze będą miały przypisane różne kody. Obowiązuje ten sam proces wyszukiwania przykładów.

Teraz, gdy wiesz trochę więcej o Arduino, przejdźmy do sekcji Od czego zacząć.

Krok 2: Jak i od czego zacząć z Arduino?

Jak wspomniałem w ostatnim kroku, mikrokontrolery Arduino obejmują ogromną gamę różnych płyt i urządzeń. W tym kroku podam kilka wskazówek, od czego zacząć i co najpierw zrobić.

Prawdopodobnie najbardziej pomocną radą, jaką mogę ci dać z góry, jest: Zacznij prosto. Nauka obsługi Arduino to proces, który wymaga czasu, a jeśli spróbujesz zrobić zbyt wiele na raz, tylko się sfrustrujesz. Swoje hobby zacząłem w Arduino od mrugania diodami. A wiesz, co lubię robić najbardziej, ze wszystkich rzeczy, do których używam Arduino? Migające diody LED. Więc naprawdę, bez względu na to, jakie masz ambicje dotyczące korzystania z Arduino, poważnie polecam najpierw wypróbowanie przykładów Blink i Fade w Arduino IDE i zabawę z nimi, zanim spróbujesz czegoś skomplikowanego.

Gdzie zacząć:

Zadaj sobie pytanie: Do czego chcesz używać Arduino? To pytanie określi, czego powinieneś szukać w płycie Arduino, zanim zdobędziesz swoją pierwszą.

Jeśli tak naprawdę nie wiesz, lub po prostu masz na myśli coś prostego, jak mały robot, polecam Uno. Jeśli chcesz tworzyć urządzenia do noszenia lub zminiaturyzowane obwody, sugerowałbym Nano (lub Micro, w zależności od złożoności tego, co chcesz zrobić). Jeśli chcesz mieć duży projekt, taki jak drukarka 3D, duży robot lub sieć czujników, proponuję Mega. Jeśli Twoim wyborem jest intensywne przetwarzanie i przetwarzanie danych, dobrym pomysłem będzie Zero lub Due. A jeśli potrzebujesz interfejsu komputerowego, tj. niestandardowej klawiatury, joysticka lub myszy, to Leonardo jest dla Ciebie. Na tym lista się nie kończy. Istnieje coraz więcej płyt Arduino, a te, o których tutaj wspomniałem, to tylko podstawy. Istnieją płyty takie jak Yún lub Tian, które mogą działać pod Linuksem i zasadniczo działają jak małe wersje pełnowymiarowych komputerów, a także mnóstwo odmian innych wspomnianych płyt, które dodają różne funkcje i specjalizacje dla określonego zakresu projektowanie.

Aby uzyskać więcej informacji na temat poszczególnych tablic oraz pełną listę tablic, zobacz mój następny krok, „Zasoby”.

Co zdobyć najpierw:

Zacznij od zdobycia samej tablicy. I nie denerwuj się, gdy zobaczysz metki z cenami na oficjalnej stronie Arduino. Chociaż mogę uczciwie powiedzieć, że Arduino marki Arduino są znacznie wyższej jakości i gwarantują sprawne działanie, naprawdę nie lubię wydawać tak dużo pieniędzy na tylko jeden przedmiot. Przeskocz do Amazon, a oni mają sklonowane wersje Arduino, które są naprawdę tym samym, wyprodukowanym przez różne firmy, za mniej niż połowę ceny. Albo mógłbym dostać tę samą płytkę i zestaw części, za tę samą cenę mogłem dostać oryginalne Arduino. Jeśli jednak masz pieniądze do wydania, kupuj od oficjalnych ludzi Arduino, ponieważ są to ludzie, którzy opracowują większość nowych mikrokontrolerów i obsługują oprogramowanie używane do ich kodowania. Tak naprawdę wybór należy do Ciebie.

Jeśli planujesz zakup Uno lub Mega, poważnie polecam zakup zestawu startowego. W następnym kroku przygotowałem listę linków do kilku różnych. Zestawy startowe będą zawierały nie tylko samo Arduino, ale także całą masę przydatnych czujników i komponentów, w tym najlepszego przyjaciela każdego konstruktora obwodów: płytkę stykową. A najlepsza część? Zestawy startowe są w rzeczywistości tańsze niż kupowanie wszystkich komponentów osobno. Dużo. Na przykład projekt, który kosztowałby mnie około 100 euro, kosztował mnie tylko 50 euro, ponieważ znalazłem kilka dobrych zestawów startowych, a potem mogłem zbudować jeszcze trzy projekty z resztek komponentów.

Jeśli nie dostaniesz Uno lub Mega, nadal polecam zestaw startowy, który zawiera tylko czujniki i dodatkowe komponenty, a nie płytkę Arduino. Nawiasem mówiąc, jest to coś, na co trzeba uważać. Kupując zestaw startowy, upewnij się, że faktycznie zawiera on wszystkie elementy na zdjęciach, ponieważ niektórzy powiedzą „dla Arduino” i pokażą Uno, ale w rzeczywistości nie są dostarczane z jednym. Zwykle będzie lista części, w której możesz zweryfikować zawartość zestawu.

Gdy masz już Arduino, następnym krokiem jest pobranie IDE i znalezienie dobrych samouczków. Czytaj dalej w moim następnym kroku, aby dowiedzieć się, gdzie najlepiej je zdobyć.

Krok 3: Zasoby

W tym kroku wskażę kilka bardzo przydatnych zasobów dla wszystkich majsterkowiczów, którzy używają Arduino, a także jak znaleźć więcej. Zamieszczę również listę dobrych miejsc, w których można kupić produkty Arduino oraz kilka moich ulubionych zestawów startowych.

IDE:

IDE ma kluczowe znaczenie dla wszystkich projektów Arduino. Na szczęście można go również pobrać za darmo, chociaż możesz przekazać darowiznę osobom, które go napisały, jeśli tak zdecydujesz. Wszystkie wersje można znaleźć pod tym linkiem. Dostępny jest również podręczny odnośnik.

Biblioteki:

Arduino IDE zawiera wiele wbudowanych bibliotek zapewniających rozszerzoną funkcjonalność, ale uważam, że zawsze mam kilka komponentów, które nie są bezpośrednio obsługiwane. Kiedy tak się dzieje, zwykle Google element z terminami wyszukiwania „Arduino Library” obok niego, aby znaleźć najbardziej popularną bibliotekę (i dlatego prawdopodobnie najbardziej użyteczną). Innym sposobem ich znalezienia jest strona Arduino, Arduino.cc. Jednak najlepszym miejscem na przykład kody i biblioteki jest Github.com. Ci faceci mają wszystko, jeśli chodzi o biblioteki, kod źródłowy, wariacje IDE lub cokolwiek innego związanego z oprogramowaniem.

Tablice:

Aby dowiedzieć się więcej o większości płyt Arduino i najpopularniejszych nakładkach, ta strona jest źródłem dla Ciebie, z linkami do wszystkich specyfikacji, schematów i wyjaśnień dla każdego komponentu Arduino.

Kod i odniesienie:

Aby dowiedzieć się, co robi każda linia kodu i jak jest używana, należy skorzystać z sekcji referencyjnej na stronie Arduino. Jedynym ograniczeniem jest to, że nie zawiera żadnych specjalnych funkcji dla bibliotek nie stworzonych przez Arduino.

Poradniki i wskazówki:

W przypadku samouczków dotyczących Arduino dobrym miejscem do rozpoczęcia jest strona z samouczkami. Aby uzyskać bardziej szczegółowe samouczki i projekty, https://learn.adafruit.com/ i https://create.arduino.cc/projecthub to dobre miejsca do obejrzenia, oprócz tego w Instructables.

Aby uzyskać wskazówki od doświadczonych członków społeczności, oficjalne forum Arduino jest prawdopodobnie najlepszym miejscem do odwiedzenia.

Znajdowanie więcej zasobów:

Często najlepszą rzeczą do zrobienia jest Google to, czego szukasz. Czasami jednak informacje mogą być nieuchwytne. W takich przypadkach ślęgam nad projektami i samouczkami oraz forum Arduino, szukając odniesień do dobrych zasobów. Jeśli nie znajdę, po prostu wchodzę na forum i pytam, bo lepiej się założyć, że przy tych tysiącach ludzi biegających po forum, ktoś będzie wiedział, jak ci pomóc.

Zestawy startowe:

Oto kilka moich ulubionych zestawów, które polecam początkującym uczącym się Arduino. Zawierają wszystkie elementy, których będziesz potrzebować, aby nauczyć się podstaw (i niektórych złożoności) kodowania i obwodów.

Najlepsze cenowo, najwyższej jakości zestawy, jakie do tej pory znalazłem, z największym wsparciem i najlepszą obsługą klienta, są sprzedawane przez firmę o nazwie Elegoo. Chociaż sprzedają również swoje zestawy za pośrednictwem Amazon, połączyłem oficjalną stronę, ponieważ ma ona lepszy opis zawartych w zestawach komponentów. Nie są to jednak oficjalne tablice ani zestawy Arduino, więc pamiętaj, że nie obsługujesz strony Arduino przy ich zakupie.

Jeśli masz pieniądze do wydania, naprawdę sugerowałbym zakup oficjalnego zestawu startowego Arduino/Genuino. Ma najlepszy przewodnik i dokumentację dla początkujących ze wszystkich zestawów dostępnych na rynku, a projekty też są całkiem fajne.

Najlepszym miejscem, poza Amazonem, na indywidualne sensory, osłony itp. jest sklep Adafruit. Są najwyższej jakości, a każdy element posiada indywidualną dokumentację online, łatwo dostępną.

Proszę pamiętać, że są to moje opinie i zalecenia, aby nie mylić z faktami. Wszelkie zakupy, które robisz, są według własnego wyboru i sugeruję zbadanie różnych zestawów przed zakupem jednego.

Krok 4: Epilog

Teraz możesz śmiało wkroczyć w świat mikrokontrolerów i Arduino i zacząć z pewnością, że wiesz, gdzie leżą Twoje zasoby, jeśli pojawią się kłopoty. Powyżej znajduje się kilka zdjęć różnych projektów, które zrobiłem tutaj na Instructables with Arduino, aby dać ci przedsmak nieskończonych możliwości i, miejmy nadzieję, zainspirować cię do zrobienia czegoś wspaniałego.

Jeśli kiedykolwiek będziesz miał pytanie dotyczące Arduino, nie wahaj się zapytać mnie, ale pamiętaj, że Forum Arduino byłoby o wiele lepszym miejscem do zadawania pytań i prawie na pewno pomogą. Nie wiem wszystkiego, więc nie bierz niczego, co mówię, za pewnik, sprawdź sam, jeśli chcesz wiedzieć na pewno.

Zagłosuj, jeśli podobało Ci się to lub nauczyłeś się czegoś podczas czytania!

Jak zawsze, są to projekty Dangerously Explosive, jego życiowej misji „odważnie budować to, co chcesz zbudować i nie tylko!”

Resztę moich projektów znajdziesz tutaj.