Электроника для начинающих

«Ардуино» (т. е. программно-аппаратная платформа) проложила нам путь, показав, что вещи могут быть очень простыми. Чтобы использовать «Ардуино», достаточно установить текстовый редактор, который содержит компилятор и программу для перевода информации к «Ардуино». Внешнийпрограмматор не нужен. «Ардуино» использует небольшую программу, установленную в качестве загрузчика внутри микросхемы. Плата подключается непосредственно к компьютеру с помощью обычного USB-кабеля. Идея «Ардуино» – простая, но очень мощная с точки зрения удобства и упрощения системы, которая облегчила распространение этих комплектов даже среди неспециалистов в электронике и программировании.

Комплект для разработки

Давайте рассмотрим некоторые из самых известных платформ для разработки.

«Ардуино»

«Ардуино» является одной из самых популярных плат с микроконтроллером. Она была создана в Италии, в городе Иврея в 2005 году в Interaction Design Institute, который несколько лет ранее уже имел опыт работы с другой платформой, называемой Wiring (аналогичная платформа, но, возможно, немного впереди своего времени и намного дороже). Плата «Ардуино UNO» имеет 14 цифровых выводов, которые могут быть сконфигурированы как входы или выходы, 6 аналоговых входов и несколько выходов, используемых для генерирования ШИМ-сигналов. Плата выпускалась в разных версиях, первая модель называлась Diecimila, за ней последовала модель «2009», а затем UNO с чипом ATmega328 производства ATMEL.

«Ардуино» является программно-аппаратным средством с открытым исходным кодом: исходные файлы платы являются открытыми, то есть свободно доступными для всех. Эта «открытость», в дополнение к упрощенному языку программирования и отсутствию программатора, поспособствовала распространению ее среди электронщиков. «Ардуино» имеет модульную конструкцию: существует множество плат, называемые «шилдами», которые накладываются один на другой, добавляя комплексные функции, такие как проводную и беспроводную связь, различные датчики, управление двигателем, ЖК-дисплей, Bluetooth и т. д. Преимуществом данной платформы является ее простота, так что даже тот, кто не имеет практических навыков в электронике, может самостоятельно реализовать довольно сложные электронные схемы. Со временем ассортимент «Ардуино» расширился, добавив более мощные платы, такие как «Ардуино MEGA», «Ардуино Due», снабженная ARM-микроконтроллером.

Рис. 9.2. Плата «Ардуино Уно»

Прошивка платы пишется с использованием среды разработки, созданной для проектов Processing и Wiring. Пишется программа, называемая скетч, затем плата подключается к компьютеру с помощью USB-кабеля, и скетч переносится с компьютера на плату простым щелчком мыши. Существует специальный форум для «Ардуино», это очень активное сообщество. На форуме вы найдете множество примеров и ответ на любой вопрос. «Ардуино» существует уже в течение многих лет и была подключена к любому оборудованию, датчику и приводу: сделав поиск в «Гугле» или на форуме, вы в короткое время можете найти интересующую вас схему подключения и пример кода, необходимого для ее работы. Разрешается и даже приветствуется копировать и вставлять интересующий вас код.

Wiring

В 2003 году Эрнандо Барраган при взаимодействии с Interaction Design Institute в Иврее разработал инновационную платформу для использования микроконтроллеров, которую назвал Wiring. Барраган взял на себя задачу упростить использование микроконтроллеров и сделать их популярными и используемыми среди артистов и дизайнеров, использовать их в творениях и сделать их интерактивными. Он разработал печатную плату, на которую смонтировал небольшой чип компании ATMEL, а именно ATmega128. Для программирования Wiring Барраган модифицировал проект Processing, среду программирования для языка Java, соединив его с платой при помощи простого USB-кабеля. Программирование микроконтроллера простое и понятное: написав программу, достаточно нажать на кнопку тестирования кода, а затем кнопку для передачи прошивки на Wiring. IDE содержитмножество примеров и полезные функции для соединения и управления широким спектром датчиков и исполнительных механизмов. Со временем были выпущены несколько версий платы с различными характеристиками и возможностями. Wiring в будущем может быть распространена на более мелкие чипы как ATtiny или другие чипы с ARM-архитектурой. Проект является открытым как для аппаратного, так и для программного обеспечения.

Рис. 9.3. Плата Wiring

OpenPicus