Конструктор arduino инструкция на русском

Обновлено: 28.01.2023

В этой статье я решал собрать полное пошаговое руководство для начинающих Arduino. Мы разберем что такое ардуино, что нужно для начала изучения, где скачать и как установить и настроить среду программирования, как устроен и как пользоваться языком программирования и многое другое, что необходимо для создания полноценных сложных устройств на базе семейства этих микроконтроллеров.

Тут я постараюсь дать сжатый минимум для того, что бы вы понимали принципы работы с Arduino. Для более полного погружения в мир программируемых микроконтроллеров обратите внимание на другие разделы и статьи этого сайта. Я буду оставлять ссылки на другие материалы этого сайта для более подробного изучения некоторых аспектов.

Что такое Arduino и для чего оно нужно?

Arduino — это электронный конструктор, который позволяет любому человеку создавать разнообразные электро-механические устройства. Ардуино состоит из программной и аппаратной части. Программная часть включает в себя среду разработки (программа для написания и отладки прошивок), множество готовых и удобных библиотек, упрощенный язык программирования. Аппаратная часть включает в себя большую линейку микроконтроллеров и готовых модулей для них. Благодаря этому, работать с Arduino очень просто!

С помощью ардуино можно обучаться программированию, электротехнике и механике. Но это не просто обучающий конструктор. На его основе вы сможете сделать действительно полезные устройства.
Начиная с простых мигалок, метеостанций, систем автоматизации и заканчивая системой умного дома, ЧПУ станками и беспилотными летательными аппаратами. Возможности не ограничиваются даже вашей фантазией, потому что есть огромное количество инструкций и идей для реализации.

проекты на Arduino

проекты на Arduino

Стартовый набор Arduino

Для того что бы начать изучать Arduino необходимо обзавестись самой платой микроконтроллера и дополнительными деталями. Лучше всего приобрести стартовый набор Ардуино, но можно и самостоятельно подобрать все необходимое. Я советую выбрать набор, потому что это проще и зачастую дешевле. Вот ссылки на лучшие наборы и на отдельные детали, которые обязательно пригодятся вам для изучения:

Базовый набор ардуино для начинающих:Купить
Большой набор для обучения и первых проектов:Купить
Набор дополнительных датчиков и модулей:Купить
Ардуино Уно самая базовая и удобная модель из линейки:Купить
Беспаечная макетная плата для удобного обучения и прототипирования:Купить
Набор проводов с удобными коннекторами:Купить
Комплект светодиодов:Купить
Комплект резисторов:Купить
Кнопки:Купить
Потенциометры:Купить

Среда разработки Arduino IDE

Для написания, отладки и загрузки прошивок необходимо скачать и установить Arduino IDE. Это очень простая и удобная программа. На моем сайте я уже описывал процесс загрузки, установки и настройки среды разработки. Поэтому здесь я просто оставлю ссылки на последнюю версию программы и на статью с подробной инструкцией.

Язык программирования Ардуино

Когда у вас есть на руках плата микроконтроллера и на компьютере установлена среда разработки, вы можете приступать к написанию своих первых скетчей (прошивок). Для этого необходимо ознакомиться с языком программирования.

Для программирования Arduino используется упрощенная версия языка C++ с предопределенными функциями. Как и в других Cи-подобных языках программирования есть ряд правил написания кода. Вот самые базовые из них:

  • После каждой инструкции необходимо ставить знак точки с запятой (;)
  • Перед объявлением функции необходимо указать тип данных, возвращаемый функцией или void если функция не возвращает значение.
  • Так же необходимо указывать тип данных перед объявлением переменной.
  • Комментарии обозначаются: // Строчный и /* блочный */

Подробнее о типах данных, функциях, переменных, операторах и языковых конструкциях вы можете узнать на странице по программированию Arduino. Вам не нужно заучивать и запоминать всю эту информацию. Вы всегда можете зайти в справочник и посмотреть синтаксис той или иной функции.

Все прошивки для Arduino должны содержать минимум 2 функции. Это setup() и loop().

Функция setup

Функция setup() выполняется в самом начале и только 1 раз сразу после включения или перезагрузки вашего устройства. Обычно в этой функции декларируют режимы пинов, открывают необходимые протоколы связи, устанавливают соединения с дополнительными модулями и настраивают подключенные библиотеки. Если для вашей прошивки ничего подобного делать не нужно, то функция все равно должна быть объявлена. Вот стандартный пример функции setup():

В этом примере просто открывается последовательный порт для связи с компьютером и пины 9 и 13 назначаются входом и выходом. Ничего сложного. Но если вам что-либо не понятно, вы всегда можете задать вопрос в комментариях ниже.

Функция loop

Функция loop() выполняется после функции setup(). Loop в переводе с английского значит «петля». Это говорит о том что функция зациклена, то есть будет выполняться снова и снова. Например микроконтроллер ATmega328, который установлен в большинстве плат Arduino, будет выполнять функцию loop около 10 000 раз в секунду (если не используются задержки и сложные вычисления). Благодаря этому у нас есть большие возможности.

Макетная плата Breadbord

Вы можете создавать простые и сложные устройства. Для удобства я советую приобрести макетную плату (Breadbord) и соединительные провода. С их помощью вам не придется паять и перепаивать провода, модули, кнопки и датчики для разных проектов и отладки. С беспаечной макетной платой разработка становится более простой, удобной и быстрой. Как работать с макетной платой я рассказывал в этом уроке. Вот список беспаечных макетных плат:

Макетная плата на 800 точек с 2 шинами питания, платой подачи питания и проводами: Купить
Большая макетная плата на 1600 точек с 4 шинами питания: Купить
Макетная плата на 800 точек с 2 шинами питания: Купить
Макетная плата на 400 точек с 2 шинами питания: Купить
Макетная плата на 170 точек: Купить
Соединительные провода 120 штук: Купить

Первый проект на Arduino

Давайте соберем первое устройство на базе Ардуино. Мы просто подключим тактовую кнопку и светодиод к ардуинке. Схема проекта выглядит так:

Управление яркостью светодиода

Управление яркостью светодиода

Обратите внимание на дополнительные резисторы в схеме. Один из них ограничивает ток для светодиода, а второй притягивает контакт кнопки к земле. Как это работает и зачем это нужно я объяснял в этом уроке.

Для того что бы все работало, нам надо написать скетч. Давайте сделаем так, что бы светодиод загорался после нажатия на кнопку, а после следующего нажатия гас. Вот наш первый скетч:

В этом скетче я создал дополнительную функцию debounse для подавления дребезга контактов. О дребезге контактов есть целый урок на моем сайте. Обязательно ознакомьтесь с этим материалом.

ШИМ Arduino

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это процесс управления напряжением за счет скважности сигнала. То есть используя ШИМ мы можем плавно управлять нагрузкой. Например можно плавно изменять яркость светодиода, но это изменение яркости получается не за счет уменьшения напряжения, а за счет увеличения интервалов низкого сигнала. Принцип действия ШИМ показан на этой схеме:

Когда мы подаем ШИМ на светодиод, то он начинает быстро зажигаться и гаснуть. Человеческий глаз не способен увидеть это, так как частота слишком высока. Но при съемке на видео вы скорее всего увидите моменты когда светодиод не горит. Это случится при условии что частота кадров камеры не будет кратна частоте ШИМ.

В Arduino есть встроенный широтно-импульсный модулятор. Использовать ШИМ можно только на тех пинах, которые поддерживаются микроконтроллером. Например Arduino Uno и Nano имеют по 6 ШИМ выводов: это пины D3, D5, D6, D9, D10 и D11. В других платах пины могут отличаться. Вы можете найти описание интересующей вас платы в этом разделе.

Для использования ШИМ в Arduino есть функция analogWrite(). Она принимает в качестве аргументов номер пина и значение ШИМ от 0 до 255. 0 — это 0% заполнения высоким сигналом, а 255 это 100%. Давайте для примера напишем простой скетч. Сделаем так, что бы светодиод плавно загорался, ждал одну секунду и так же плавно угасал и так до бесконечности. Вот пример использования этой функции:

Аналоговые входы Arduino

Как мы уже знаем, цифровые пины могут быть как входом так и выходом и принимать/отдавать только 2 значения: HIGH и LOW. Аналоговые пины могут только принимать сигнал. И в отличии от цифровых входов аналоговые измеряют напряжение поступающего сигнала. В большинстве плат ардуино стоит 10 битный аналогово-цифровой преобразователь. Это значит что 0 считывается как 0 а 5 В считываются как значение 1023. То есть аналоговые входы измеряют, подаваемое на них напряжение, с точностью до 0,005 вольт. Благодаря этому мы можем подключать разнообразные датчики и резисторы (терморезисторы, фоторезисторы) и считывать аналоговый сигнал с них.

Для этих целей в Ардуино есть функция analogRead(). Для примера подключим фоторезистор к ардуино и напишем простейший скетч, в котором мы будем считывать показания и отправлять их в монитор порта. Вот так выглядит наше устройство:

Подключение фоторезистора к Ардуино

Подключение фоторезистора к Ардуино

В схеме присутствует стягивающий резистор на 10 КОм. Он нужен для того что бы избежать наводок и помех. Теперь посмотрим на скетч:

Вот так из двух простейших элементов и четырех строк кода мы сделали датчик освещенности. На базе этого устройства мы можем сделать умный светильник или ночник. Очень простое и полезное устройство.

Вот мы и рассмотрели основы работы с Arduino. Теперь вы можете сделать простейшие проекты. Что бы продолжить обучение и освоить все тонкости, я советую прочитать книги по ардуино и пройти бесплатный обучающий курс. После этого вы сможете делать самые сложные проекты, которые только сможете придумать.

19 комментариев

дело в том, что легче написать новую прошивку, чем разбираться в прошивке, а для этого надо понимать, как работает ваше устройство! т.е. надо работать вместе программист, и пользователь!
иначе никак!
илли 2 способ- изучите программирование, и пишите сами что вам надо!
поверьте- это не так сложно!

Хороший сайт. Спасибо.

Благодарен автору за полезное дело.
Помогать учиться, это самое лучшее занятие для человека.

Этот раздел сайта предназначен для обучения новичков. Здесь будут собранны уроки по Arduino для начинающих. Так же будут уроки и по более сложным аспектам программирования ардуино. Почти все уроки будут содержать видео для наглядного получения информации, а так же текстовую интерпретацию, ссылки на необходимые компоненты и архив с исходниками урока. Так вы сможете не только посмотреть и послушать урок, но и без труда повторить его для приобретения практических навыков. После прохождения курса вы сможете реализовать проекты любой сложности. Курс по работе с arduino для новичков рассчитан на 8 часов.

Мощность резистора

Мощность резистора

Что такое мощность резисторов. Как ее рассчитать, и как узнать мощность рассеивания резистора. Таблица мощности SMD резисторовЧитать дальше

Онлайн калькулятор маркировки SMD резистора

Онлайн калькулятор маркировки SMD резистора

Определяем номинал SMD резисторов. Определение мощности резисторов. Разберем на примерах расшифровку SMD резисторов: 4R7, 103, 0805, 100, 102, 1R0, 1206Читать дальше

RGB светодиод и Arduino

RGB светодиод и Arduino

Подключение светодиода к Arduino

Подключение светодиода к Arduino

Подключение светодиода к Arduino Nano V3 и к Arduino Uno R3. Разберемся с принципом работы светодиода, его выводами, рассчитаем резистор и напишем скетч.Читать дальше

Цветовая маркировка резисторов

Цветовая маркировка резисторов

Онлайн калькулятор цветовой маркировки резисторов, а также таблицы маркировки помогут вам определить параметры вашего резистора.Читать дальше

Резисторы

Резисторы

Разберемся что такое резистор, для чего он нужен, какие резисторы бывают, как их отличить друг от друга, и даже рассчитаем номинал резистора для светодиода.Читать дальше

Arduino. Урок 15. SD карта.

Arduino. Урок 15. SD карта.

Сегодня речь пойдет об использовании SD и micro SD карт в Arduino. Мы разберемся как можно подключить SD карты к Ардуино, как записывать и считывать информацию. Использование дополнительной памяти может. Читать дальше

Ардуино для начинающих. Урок 14. Прерывания.

Ардуино для начинающих. Урок 14. Прерывания.

В этом уроке мы поговорим о прерываниях. Как понятно из названия, прерывание это событие, которое приостанавливает выполнение текущих задач и передает управление обработчику прерывания. Обработчик прерывания - это функция.Читать дальше

Ардуино для начинающих. Урок 13. Беспроводная связь.

Ардуино для начинающих. Урок 13. Беспроводная связь.

В этом уроке мы поговорим о беспроводной связи между двумя платами Arduino. Это может быть очень полезно для передачи команд с одной ардуино на другую, или обменом информации между вашими. Читать дальше

Ардуино для начинающих. Урок 12. Интерфейс SPI.

Ардуино для начинающих. Урок 12. Интерфейс SPI.

В данном уроке рассмотрим SPI интерфейс. Данный способ связи схож с I2C, рассмотренном в прошлом уроке. SPI - это формат последовательной передачи данных от Ведущего устройства (master) к ведомым (slave).Читать дальше

Ардуино для начинающих. Урок 11. Интерфейс I2C.

Ардуино для начинающих. Урок 11. Интерфейс I2C.

В этом уроке мы познакомимся с шиной I2C. I2C это шина связи, использующая всего две линии. С помощью этого интерфейса Arduino может по двум проводам обмениваться данными со множеством устройств. Читать дальше

Ардуино для начинающих. Урок 10. Serial и processing

Ардуино для начинающих. Урок 10. Serial и processing

В этом уроке мы будем говорить о Serial интерфейсе связи Arduino. Мы уже использовали этот интерфейс в прошлых уроках, когда выводили значения с датчиков на экран компьютера. Сегодня мы подробнее. Читать дальше

Ардуино для начинающих. Урок 9. Моторы и транзисторы

Ардуино для начинающих. Урок 9. Моторы и транзисторы

Сегодня мы поговорим о транзисторах и подключении нагрузки к Arduino. Сама Ардуино не может выдать напряжение выше 5 вольт и ток больше 40 мА с одного пина. Этого достаточно для. Читать дальше

Ардуино для начинающих. Урок 8. Аналоговые входы

В этом уроке мы поговорим об аналоговых входах Arduino. Аналоговые пины измеряют напряжение поступающего сигнала с точностью до 0,005 вольт. Благодаря этому мы можем подключать разнообразные датчики и резисторы (термо. Читать дальше

Ардуино для начинающих. Урок 7. Основы схемотехники

Ардуино для начинающих. Урок 7. Основы схемотехники

В этом уроке мы поговорим об основах схемотехники, применительно к Arduino. И начнем, конечно же, с закона Ома, так как это основа всей схемотехники. Так же в этом уроке мы. Читать дальше

Ардуино для начинающих. Урок 6. Дребезг контактов

Ардуино для начинающих. Урок 6. Дребезг контактов

В этом уроке мы поговорим о том: что такое дребезг контактов, почему он появляется и как от него избавится. В среде Arduino это сделать достаточно просто. Для этого не понадобится. Читать дальше

Ардуино для начинающих. Урок 5. Кнопки, ШИМ, функции

Ардуино для начинающих. Урок 5. Кнопки, ШИМ, функции

В этом уроке мы узнаем: как подключить кнопку к ардуино, как подавить дребезг контактов, как в прошивке обработать нажатие на кнопку, как послать ШИМ сигнал, как создать свою функцию и. Читать дальше

Ардуино для начинающих. Урок 4. Макетная плата BREADBOARD

Ардуино для начинающих. Урок 4. Макетная плата BREADBOARD

В этом видео уроке рассказывается о том, что такое беспаечные макетные платы и для чего они используются. Это необходимый инструмент не только для новичков но и для опытных пользователей платформы. Читать дальше

Ардуино для начинающих. Урок 3. Первые шаги

Ардуино для начинающих. Урок 3. Первые шаги

Это первое обучающее видео из цикла уроков по arduino для начинающих. В этом уроке мы узнаем: как подключить ардуино к компьютеру, как загрузить прошивку на микроконтроллер. А так же мы. Читать дальше

Ардуино для начинающих. Урок 2. Как устроена плата Ардуино

Ардуино для начинающих. Урок 2. Как устроена плата Ардуино

В этом видео уроке вы узнаете, что из себя представляет плата Arduino Uno. Данную плату мы рассматриваем потому, что она является самой популярной и удобной при обучении ардуино для начинающих. Читать дальше

Ардуино для начинающих. Урок 1. Введение.

Ардуино для начинающих. Урок 1. Введение.

В этом уроке я расскажу что такое Arduino. Из чего состоит платформа ардуино. Что необходимо для того, что бы начать свое знакомство с ардуино.Читать дальше

В этой статье я собрал для вас самые популярные книги по проектированию устройств на базе микроконтроллеров Ардуино. Прочитав одну из этих книг вы сможете создавать умные гаджеты и системы автоматизации. Начиная от простых устройств, отображающих значения датчиков, и заканчивая системами умного дома или ЧПУ станками. Все это можно сделать и без прочтения книг, но тогда это займет гораздо больше времени, сил и денег. В книгах рассмотрены общие понятия электротехники, принципы действия микроконтроллеров и подключаемых датчиков и механизмов.

Ниже представлены 5 самые популярные книги по Arduino. Советую прочитать, если не все, то хотя бы первую из них. Среди этих книг есть книги как для начинающих, так и для людей уже знакомых с темой ардуино. Любой сможет найти для себя, что то новое и полезное. Все книги ниже переведены на русский язык.

Изучаем Arduino. Джереми Блум

Изучаем Arduino. Джереми Блум

Изучаем Arduino. Джереми Блум

Данная книга описывает аспекты и принципы проектирования устройств с помощью Arduino. Рассказывает об аппаратной и программной части Ардуино. В этой книге объясняются принципы программирования в среде Arduino IDE. Показано, как правильно читать технические описания, подбирать детали для собственных проектов и как анализировать электрические схемы готовых устройств. Так же в книге описаны примеры использования разнообразных датчиков, индикаторов, разных интерфейсов передачи данных и исполнительных механизмов. Для всех примеров в книге есть перечисление необходимых деталей, монтажные схемы, примеры кода с полным описанием.

Проекты с использованием контроллера Arduino. Петин В.А.

Проекты с использованием контроллера Arduino

Проекты с использованием контроллера Arduino

В этой книге основное внимание уделено практической части создания собственных устройств на базе микроконтроллеров ардуино. Приведены схемы подключения, подробное описание логики программной части, список необходимых датчиков и модулей. Так же в книге рассмотрены популярные библиотеки для удобной работы в Arduino IDE. Эта книга предназначена для тех кто уже имеет представление о том что такое ардуино и знаком с основными функциями языка программирования ардуино.

Программируем Arduino. Саймон Монк

Программируем Arduino. Саймон Монк

Программируем Arduino. Саймон Монк

Arduino и Raspberry Pi в проектах Internet of Things. Виктор Петин

Arduino и Raspberry Pi в проектах Internet of Things

Arduino и Raspberry Pi в проектах Internet of Things

Рассмотрено создание простых устройств в рамках концепции Интернета вещей (IoT, Internet of Things) на базе популярной платформы Arduino и микрокомпьютера Raspberry Pi. Показана установка и настройка среды разработки приложений Arduino IDE, а также среда макетирования Frizing. Описаны технические возможности, особенности подключения и взаимодействия различных датчиков и исполнительных устройств. Показана организация доступа разрабатываемых проектов к сети Интернет, отправка и получение ими данных с использованием популярных облачных IoT сервисов: Narodmon, ThingSpeak, Xively, Weaved, Blynk, Wyliodrin и др. Уделено внимание обмену данными с помощью платы GPRS/GSM Shield. Рассмотрен проект создания собственного сервера для сбора по сети данных с различных устройств на платформе Arduino. Показано как использовать фреймворк WebIOPi для работы с Raspberry Pi. Приведены примеры использования Wi-Fi-модуля ESP8266 в проектах “Умный дом”.

Практическая энциклопедия Arduino

Практическая энциклопедия Arduino

Практическая энциклопедия Arduino

В книге обобщаются данные по основным компонентам конструкций на основе платформы Arduino, которую представляет самая массовая на сегодняшний день версия Arduino UNO или аналогичные ей многочисленные клоны. Книга представляет собой набор из 33 глав-экспериментов. В каждом эксперименте рассмотрена работа платы Arduino c определенным электронным компонентом или модулем, начиная с самых простых и заканчивая сложными, представляющими собой самостоятельные специализированные устройства. В каждой главе представлен список деталей, необходимых для практического проведения эксперимента. Для каждого эксперимента приведена визуальная схема соединения деталей в формате интегрированной среды разработки Fritzing. Она дает наглядное и точное представление — как должна выглядеть собранная схема. Далее даются теоретические сведения об используемом компоненте или модуле. Каждая глава содержит код скетча (программы) на встроенном языке Arduino с комментариями.

Быстрый старт. Первые шаги по освоению Arduino

Быстрый старт Arduino

Быстрый старт Arduino

Стартовый набор-конструктор c платой Arduino — Ваш пропуск в мир программирования, конструирования и электронного творчества.
Эта брошюра содержит всю информацию для ознакомления с платой Arduino, а также 14 практических экспериментов с применением различных электронных компонентов и модулей.
Полученные знания, в дальнейшем, дадут возможность создавать свои собственные проекты и с легкостью воплощать их в жизнь.

Подключение и программирование Ардуино для начинающих

Электронная промышленность постоянно развивается. Это нетрудно заметить, например, потому что все возрастающая группа продуктов, предназначенных для бытового и профессионального использования, содержит в своей конструкции один или несколько микроконтроллеров. По этой причине на рынке растет спрос на специалистов в области электроники и программирования.

Arduino - это инструмент, который позволяет быстро научиться программировать электронные устройства от простейших основ (управление кнопками и управление светодиодами) до сложных прототипов (например, роботов, поддерживающих производственные процессы).

Изучение микроконтроллеров кажется чем-то сложным и непонятным? До появления Арудино – это было действительно не легко и требовало определенный набор программаторов и прочего оборудования.


Что такое Arduino?

Это своего рода электронный конструктор. Изначальная задача проекта – это позволить людям легко обучаться программированию электронных устройств, при этом уделяя минимальное время электронной части.

Сборка сложнейших схем и соединение плат может осуществляться без паяльника, а с помощью перемычек с разъёмными соединениями «папа» и «мама». Так могут подключаться как навесные элементы, так и платы расширения, которые на лексиконе ардуинщиков зовут просто «Шилды» (shield).

Что такое Arduino

Какую первую плату Arduino купить новичку?

Базовой и самой популярной платой считается Arduino Uno. Эта плата размером напоминает кредитную карту. Довольно крупная. Большинство шилдов которые есть в продаже идеально подходят к ней. На плате для подключения внешних устройств расположены гнезда.

Arduino Uno

В отечественных магазинах на 2017 год её цена порядка 4-5 долларов. На современных моделях её сердцем является Atmega328.

Arduino Uno

Изображение платы ардуино и расшифровка функций каждого вывода, Arduino UNO pinout

Микроконтроллер на данной плате это длинна микросхема в корпусе DIP28, что говорит о том, что у него 28 ножек.

Следующая по популярности плата, стоит почти в двое дешевле предыдущей – 2-3 доллара. Это плата Arduino Nano. Актуальные платы построены том же Atmega328, функционально они аналогичны с UNO, различия в размерах и решении согласования с USB, об этом позже подробнее. Еще одним отличием является то, что для подключения к плате устройств предусмотрены штекера, в виде иголок.

Arduino Nano

Количество пинов (ножек) этой платы совпадает, но вы можете наблюдать что микроконтроллер выполнен в более компактном корпусе TQFP32, в корпусе добавлены ADC6 и ADC7, другие две «лишних» ножки дублируют шину питания. Её размеры довольно компактные – примерно, как большой палец вашей руки.

Третья по популярности плата – это Arduino Pro Mini, на ней нет USB порта для подключения к компьютеру, как осуществляется связь я расскажу немного позже.

Сравнение размеров Arduino Nano и Pro Mini

Сравнение размеров Arduino Nano и Pro Mini

Это самая маленькая плата из всех рассмотренных, в остальном она аналогична предыдущим двум, а её сердцем является по-прежнему Atmega328. Другие платы рассматривать не будем, так как это статья для начинающих, да и сравнение плат – это тема отдельной статьи.

Arduino Pro Mini pinout, в верхней части схема подключения USB-UART, пин «GRN» - разведен на цепь сброса микроконтроллера, может называться по иному, для чего это нужно вы узнаете далее.

Если UNO удобна для макетирования, то Nano и Pro Mini удобны для финальных версий вашего проекта, потому что занимают мало места.

Arduino для начинающих

Как подключить Arduino к компьютеру?

Arduino Uno и Nano подключаются к компьютеру по USB. При этом нет аппаратной поддержки USB порта, здесь применено схемное решение преобразования уровней, обычно называемое USB-to-Serial или USB-UART (rs-232). При этом в микроконтроллер прошит специальный Arduino загрузчик, который позволяет прошиваться по этим шинам.

В Arduino Uno реализована эта вязь на микроконтроллере с поддержкой USB – ATmega16U2 (AT16U2). Получается такая ситуация, что дополнительный микроконтроллер на плате нужен для прошивки основного микроконтроллера.

В Arduino Nano это реализовано микросхемой FT232R, или её аналогом CH340. Это не микроконтроллер — это преобразователь уровней, этот факт облегчает сборку Arduino Nano с нуля своими руками.

Обычно драйвера устанавливаются автоматически при подключении платы Arduino. Однако, когда я купил китайскую копию Arduino Nano, устройство было опознано, но оно не работало, на преобразователе была наклеена круглая наклейка с данными о дате выпуска, не знаю нарочно ли это было сделано, но отклеив её я увидел маркировку CH340.

До этого я не сталкивался с таким и думал, что все USB-UART преобразователи собраны на FT232, пришлось скачать драйвера, их очень легко найти по запросу «Arduino ch340 драйвера». После простой установки – всё заработало!

Через этот же USB порт может и питаться микроконтроллер, т.е. если вы подключите его к адаптеру от мобильного телефона – ваша система будет работать.

Что делать если на моей плате нет USB?

Плата Arduino Pro Mini имеет меньшие габариты. Это достигли тем что убрали USB разъём для прошивки и тот самый USB-UART преобразователь. Поэтому его нужно докупить отдельно. Простейший преобразователь на CH340 (самый дешевый), CPL2102 и FT232R, продаётся стоит от 1 доллара.

При покупке обратите внимание на какое напряжение рассчитан этот переходник. Pro mini бывает в версиях 3.3 и 5 В, на преобразователях часто расположен джампер для переключения напряжения питания.

Arduino Pro Mini

При прошивке Pro Mini, непосредственно перед её началом необходимо нажимать на RESET, однако в преобразователях с DTR это делать не нужно, схема подключения на рисунке ниже.

Схема подключения для прошивки

Стыкуются они специальными клеммами «Мама-Мама» (female-female).

Подключение ардуино

Собственно, все соединения можно сделать с помощью таких клемм (Dupont), они бывают как с двух сторон с гнездами, так и со штекерами, так и с одной стороны гнездо, а с другой штекер.

Штекера

Как писать программы для Arduino?

Для работы со скетчами (название прошивки на языке ардуинщиков), есть специальная интегрированная среда для разработки Arduino IDE, скачать бесплатно её можно с официального сайта или с любого тематического ресурса, с установкой проблем обычно не возникает.

Программа для Arduino

Так выглядит интерфейс программы. Писать программы можно на специально разработанном для ардуино упрощенном языке C AVR, по сути это набор библиотек, который называют Wiring, а также на чистом C AVR. Использование которого облегчает код и ускоряет его работу.

В верхней части окна присутствует привычное меню, где можно открыть файл, настройки, выбрать плату, с которой вы работаете (Uno, Nano и много-много других) а также открыть проекты с готовыми примерами кода. Ниже расположен набор кнопок для работы с прошивкой, назначение клавиш вы увидите на рисунке ниже.

Интерфейс программы

В нижней части окна – область для вывода информации о проекте, о состоянии кода, прошивки и наличии ошибок.

Основы программирования в Arduino IDE

В начале кода нужно объявить переменные и подключить дополнительные библиотеки, если они имеются, делается это следующим образом:

Команда Define дают компилятору самому выбрать тип переменной, но вы можете его задать вручную, например, целочисленный int, или с плавающей точкой float.

int led = 13; // создали переменную “led” и присвоили ей значение «13»

Программа может определять состояние пина, как 1 или 0. 1 –это логическая единица, если пин 13 равен 1, то напряжение на его физической ножке будет равняться напряжению питания микроконтроллера (для ардуино UNO и Nano – 5 В)

Запись цифрового сигнала осуществляется командой digitalWrite (пин, значение), например:

digitalWrite(led, high); //запись единицы в пин 13(мы его объявили выше) лог. Единицы.

Как вы могли понять обращение к портам идёт по нумерации на плате, соответствующей цифрой. Вот пример аналогичного предыдущему коду:

digitalWrite (13, high); // устанавливаем вывод 13 в едиицу

Часто востребованная функция задержки времени вызывается командой delay(), значение которой задаётся в миллисекундах, микросекунды достигаются с помощью

delayMicroseconds() Delay (1000); //микроконтроллер будет ждать 1000 мс (1 секунду)

Настройки портов на вход и выход задаются в функции void setup<>, командой:

pinMode(NOMERPORTA, OUTPUT/INPUT); // аргументы – название переменной или номер порта, вход или выход на выбор

Понимаем первую программу «Blink»

В качестве своеобразного «Hello, world» для микроконтроллеров является программа мигания светодиодом, давайте разберем её код:

В начале командой pinMode мы сказали микроконтроллеру назначить порт со светодиодом на выход. Вы уже заметили, что в коде нет объявления переменной “LED_BUILTIN”, дело в том, что в платах Uno, Nano и других с завода к 13 выводу подключен встроенный светодиод и он распаян на плате. Он может быть использован вами для индикации в ваших проектах или для простейшей проверки ваших программ-мигалок.

Далее мы установили вывод к которому подпаян светодиод в единицу (5 В), следующая строка заставляет МК подождать 1 секунду, а затем устанавливает пин LED_BUILTIN в значение нуля, ждет секунду и программа повторяется по кругу, таким образом, когда LED_BUILTIN равен 1 – светодиод(да и любая другая нагрузка подключенная к порту) включен, когда в 0 – выключен.

Всё работает и всё понятно? Тогда идём дальше!

Читаем значение с аналогового порта и используем прочитанные данные

Микроконтроллер AVR Atmega328 имеет встроенный 10 битный аналогово цифровой преобразователь. 10 битный АЦП позволяет считывать значение напряжение от 0 до 5 вольт, с шагом в 1/1024 от всего размаха амплитуды сигнала (5 В).

Чтобы было понятнее рассмотрим ситуацию, допустим значение напряжения на аналоговом входе 2.5 В, значит микроконтроллер прочитает значение с пина «512», если напряжение равно 0 – «0», а если 5 В – (1023). 1023 – потому что счёт идёт с 0, т.е. 0, 1, 2, 3 и т.д. до 1023 – всего 1024 значения.

Вот как это выглядит в коде, на примере стандартного скетча «analogInput»

int sensorPin = A0;

int sensorValue = 0;

Схема подключения потенциометра к Arduino, по аналогии центральный вывод вы можете подключить к любому аналоговому входу

Схема подключения потенциометра к Arduino, по аналогии центральный вывод вы можете подключить к любому аналоговому входу.

Ledpin – самостоятельно назначаем пин со встроенным светодиодом на выход и даём индивидуальное имя;

sensorPin – аналоговый вход, задаётся соответственно маркировке на плате: A0, A1, A2 и т.д.;

sensorValue – переменная для хранения целочисленного прочитанного значения и дальнейшей работы с ним.

Код работает так: sensorValue сохраняем прочитанное с sensorPin аналоговое значение (команда analogRead). – здесь работа с аналоговым сигналом заканчивается, дальше всё как в предыдущем примере.

Записываем единицу в ledPin, светодиод включается и ждем время равное значению sensorValue, т.е. от 0 до 1023 миллисекунд. Выключаем светодиод и снова ждем этот период времени, после чего код повторяется.

Таким образом положением потенциометра мы задаем частоту миганий светодиода.

Функция map для Арудино

Не все функции для исполнительных механизмов (мне ни одной не известно) в качестве аргумента поддерживают «1023», например, сервопривод ограничен углом поворота, т.е на пол оборотоа (180 градуов) (пол оборота) сервомоторчика максимальный аргумент функции равен «180»

Теперь о синтаксисе: map (значение которое мы переводим, минимальная величина входного, максимальная величина входного, минимальная выходного, максимальная выходного значения).

В коде это выглядит так:

(map(analogRead(pot), 0, 1023, 0, 180));

Мы считываем значение с потенциометра (analogRead(pot))от 0 до 1023, а на выходе получаем числа от 0 до 180

Значения карты величин:

На практике применим это к работе коду того-же сервопривода, взгляните на код с Arduino IDE, если вы внимательно читали предыдущие разделы, то он пояснений не требует.


И схема подключения.

Схема подключения

Выводы Ардуино – очень удобное средство для обучения работы с микроконтроллерами. А если использовать чистый C AVR, или как его иногда называют «Pure C» - вы значительно уменьшите вес кода, и его больше поместиться в память микроконтроллера, в результате вы получите отличную отладочную плату заводского исполнения с возможностью прошивки по USB.

Ардуино для начинающих

Мнение автора:

Мне нравится ардуино. Жаль, что её многие опытные программисты микроконтроллеров безосновательно ругают, что она слишком упрощена. Упрощен, в принципе, только язык, но никто не заставляет пользоваться именно им, плюс вы можете прошить микроконтроллер через ICSP разъём, и залить туда тот код, который вам хочется, без всяких ненужных Вам бутлоадеров.

Для тех, кто хочет проиграться с электроникой, как продвинутый конструктор – отлично подойдёт, а для опытных программистов как плата, не требующая сборки, тоже станет полезной!

Еще больше информации про Ардуино и особенности его использования в различных схемах смотрите в электронной книге - Ардуино для чайников. Иллюстрированное практическое руководство .

В данной базе уроков находятся в основном теоретические уроки по программированию. На сайте нашего Arduino-набора GyverKIT можно найти уроки, ориентированные на работу с различными датчиками, модулями и прочими железками, а также мини проекты из компонентов набора.

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ


















ВАМ ПРИГОДИТСЯ

Паяльники, припой


Мультиметры


Радиодетали


Блоки питания


Инструменты


Шуруповёрты


Данные уроки посвящены программированию Arduino и некоторым особенностям работы с “железками” – электронными компонентами и модулями. Уроки находятся на стадии написания/оформления, поэтому не забывайте сюда возвращаться, уроков будет больше! Основная концепция данной подборки уроков Ардуино – собрать в одном месте все особенности программирования и работы с Arduino, особенностей этих много, и некоторые приходится гуглить где-то по форумам, натыкаясь на противоречивую информацию. Очень хочу отметить статью Список команд Arduino из раздела Документация, в ней вы найдёте самый полный список поддерживаемых команд из C++ и из самой библиотеки Arduino с кратким описанием и примерами. Там затронуты даже математические функции из math.h и встроенные системные константы, такого вы не найдёте ни в какой книжке! Раздел Введение в Arduino познакомит вас с платформой и ответит на многие ещё не заданные вопросы. Раздел Программирование содержит краткую информацию по языку C++, на котором программируется Arduino, и тем особенностям, которые появляются при программировании под неё. Раздел Базовые уроки Ардуино познакомит с набором Ардуино-функций и особенностями их применения, а в Продвинутых уроках Arduino вы узнаете о некоторых крутых “хаках” и скрытых возможностях платформы.

Читайте также: