ما هي منصة Arduino وما الغرض منها؟

ما هو اردوينو؟

Arduino عبارة عن نظام أساسي للأجهزة والبرامج الجاهزة والذي تتمثل مكوناته الرئيسية في لوحة تحكم I / O صغيرة وبيئة تطوير تعتمد على المعالجة / الأسلاك.

تم إصدار أول نموذج أولي لوحدة التحكم في عام 2005 عندما صممه ماسيمو بانزي للطلاب في معهد التصميم التفاعلي في إيفريا بإيطاليا. يأتي اسم الجهاز من اسم الملك أردوينو ، الذي حكم إيطاليا لمدة عامين فقط في أوائل القرن الحادي عشر ، وبعده سمي أيضًا بار البيرة "دي ري أردوينو" ، المملوك لماسيمو بانزي ، ويقع في المكان بالضبط. وفقا للأسطورة ولد الملك اردوين.

هدف Arduino هو إنشاء بيئة يمكن الوصول إليها لمطوري البرامج للسماح لهم بدخول عالم برمجة وحدات التحكم الدقيقة. تتم برمجة وحدات التحكم في هذه الشركة في بيئة برمجة بسيطة وبديهية - Arduino IDE. هذه البيئة ملائمة لكل من المستخدمين المبتدئين وذوي الخبرة.يتم استخدام لغة البرمجة C ++ ، والتي يتم استكمالها بالعديد من المكتبات ، مما يسهل العمل مع الجهاز.

أحدثت Arduino ثورة حقيقية في مجال التصميم الإلكتروني على نطاق دولي. تتوفر كل من المخططات ورموز المصدر مجانًا ، ولهذا السبب اكتسبت Arduino شعبية كبيرة. يمكن شراء السبورة الجاهزة مقابل بضعة دولارات فقط ، أو يمكنك تجميعها بنفسك.

تحتوي لوحة Arduino على معالج وذاكرة خاصة بها ، وهي مجهزة بالعديد من المدخلات والمخرجات التي يمكن توصيل أجهزة استشعار مختلفة بها ، بالإضافة إلى المشغلات والآليات. يوجد حاليًا أكثر من 20 تعديلًا رئيسيًا للوحة Arduino.

متحكمات منصة اردوينو

خصوصية Arduino هي أنك لست بحاجة إلى أن تكون مبرمجًا للعمل معها ، ولا تحتاج إلى معرفة خاصة بكيفية عمل وحدة التحكم الدقيقة لبناء مشروع بسيط. تفتح مكتبات Arduino القياسية الكثير من الإبداع فيما يتعلق بأتمتة أي شيء.

تتم البرمجة هنا من خلال بيئة برمجية خاصة (IDE) ، والتي يمكن تنزيلها مجانًا على موقع Arduino الإلكتروني. تمت كتابة هذا الصدفة الودية بلغة Java ، وتعمل على أنظمة تشغيل Windows و Mac OS X و Linux وتحتوي على محرر نصوص ومدير مشروع ومجمع معالج أولي وأدوات لتحميل البرنامج مباشرةً في وحدة التحكم الدقيقة.

تحتوي المتحكمات الدقيقة المستخدمة في Arduino بالفعل على محمل إقلاع ، لذلك ليست هناك حاجة إلى مبرمج ، فقط قم بتوصيل اللوحة بجهاز كمبيوتر عبر USB أو عبر محول UART-USB وقم بتنزيل البرنامج.

تتمتع اللوحة أيضًا بالقدرة على وميض أداة تحميل التشغيل في وحدة التحكم الدقيقة باستخدام مبرمج ، كما أن Arduino IDE يحتوي على دعم مدمج للمبرمجين ذوي التكلفة المنخفضة الأكثر شيوعًا ، وهناك موصل دبوس للبرمجة داخل الدائرة (ICSP لـ AVR ، JTAG لـ ARM).

تستخدم معظم أجهزة Arduino متحكمات دقيقة Atmel AVR ATmega328 و ATmega168 و ATmega2560 و ATmega32U4 و ATTiny85 بتردد ساعة يبلغ 16 أو 8 ميجا هرتز. هناك أيضًا لوحات تعتمد على ARM Cortex M.

منافذ اردوينو

لوحة اردوينو UNO R3

تُستخدم منافذ الإدخال / الإخراج لتوصيل أي مكونات إلكترونية (مصابيح LED ومحركات وأجهزة استشعار وما إلى ذلك) بلوحة التحكم. يطلق عليهم أيضا دبابيس. هذه واجهات رقمية أو تمثيلية أو رقمية إلى تمثيلية لها وظيفتها الخاصة.

كما يوحي الاسم ، لدينا إشارة رقمية على المسامير الرقمية. يمكن أن ينتجوا قيمتين فقط: صفر منطقي (0 ، منخفض) وواحد منطقي (1 ، مرتفع).

التناظرية - تشبه الرقمية ، مع اختلاف أن الغرض الرئيسي منها هو توصيل أجهزة الاستشعار التناظرية.

لاستخدام (تمرير إشارة) عبر هذه المنافذ ، نحتاج إلى تهيئتها في برنامجنا باستخدام الوظيفة pinMode (<رقم التعريف الشخصي> ، <الوضع: INPUT / OUTPUT>) ، حيث يكون رقم التعريف الشخصي هو رقم الموصل المحدد على اللوحة Arduino… INPUT مطلوب لقراءة البيانات ، والإخراج للإرسال. في حالة استخدامنا لمثل هذه المسامير دون تحديد pinMode مسبقًا ، فقد تكون القيم التي تم الحصول عليها خاطئة.

المنافذ التناظرية الرقمية (أو PWM - الإدخال / الإخراج مع تعديل عرض النبض) - واجهة أكثر ذكاءً. فهي جاهزة دائمًا لاستقبال / إرسال البيانات ولا تتطلب تهيئة مسبقة.ميزتهم الرئيسية هي القدرة على نقل القيم في النطاق من 0 إلى 255 ، مما يسمح بأكثر من ذلك بكثير
تتداخل بدقة مع تشغيل العناصر المتصلة. يشار إلى هذه المنافذ على السبورة (وفي الوثائق) كـ PWM أو بـ «~» (التلدة).

دبابيس رقمية وتناظرية - تبديل (توصيل) المنافذ. PWM - منافذ التحكم. إذا كان من الضروري تغيير معلمات التشغيل لعنصر الراديو ، فيجب توصيله بـ PWM. إذا كان يكفي تشغيل / إيقاف تشغيل عنصر الدائرة فقط ، فيمكنك استخدام أي منفذ على Arduino.

المعيار المهم الآخر والأخير لمنافذ لوحة Arduino هو تكوينها المادي. تذكر أن كل دبوس: له خرج 5 فولت. يمكن أن يعطي الحد الأقصى للتيار 0.02A

هذه معايير صغيرة من المهم وضعها في الاعتبار لتوفير الكثير من الوقت.

برمجة

لإتقان قاعدة برمجة Arduino ، يحتاج المبتدئ إلى بضع ساعات فقط ، لأن الشبكة لديها بالفعل عدد كبير من دروس الفيديو والمنشورات الموضوعية والملاحظات والمقالات حول تطوير Arduino. الأساس هو C ++ ، مدعومًا بوظائف التحكم في الإدخال / الإخراج البسيطة على اللوحة ، وسيتمكن المستخدمون الأكثر تطلبًا من العمل حتى في Visual Studio ، على الأقل في Eclipse ، أو حتى من خلال سطر الأوامر.

محركات الأقراص الخارجية وبطاقات التوسعة

في الواقع ، يوفر Arduino إمكانيات هائلة لإنشاء جميع أنواع الأجهزة ، يمكنك توصيل المستشعرات والأقفال والمحركات والشاشات وأجهزة التوجيه وحتى الغلايات. يمكنك توسيع المنتج بلوحات إضافية - دروع ، على سبيل المثال ، للعمل مع GPS ، للاتصال عبر شبكة محلية أو الإنترنت ، للبلوتوث ، و Wi-Fi ، وما إلى ذلك. تحظى Arduino بشعبية خاصة في مجال الروبوتات.

بشكل ملائم ، لا تحتاج إلى مكواة لحام لتوصيل الامتدادات ، يتم استخدام وصلات دبابيس بسيطة ، مما يجعل من السهل تصميم المخططات ، وجعلها معقدة كما تريد ، بشكل عام ، مجال الإبداع لا حصر له.

تُباع بطاقات التوسيع (الدروع) الآن للعديد من الوظائف المختلفة ، ويمكن توصيلها كساندويتش ، وذلك بفضل الموقع المناسب للموصلات. يمكن أن تكون هذه بطاقات اتصالات لاسلكية وبطاقات تحكم السائر المحركات، وأي وحدات تحكم أخرى ذات أغراض مختلفة.

لماذا يحظى استخدام Arduino بشعبية كبيرة

تم التعرف على منصة Arduino على نطاق واسع من قبل مطوري الأجهزة الإلكترونية الجديدة والمعلمين وطلاب الهندسة ، وكذلك الطلاب من خلفيات الإبداع التقني.

يؤدي استخدام Arduino إلى تبسيط عملية العمل باستخدام وحدات التحكم الدقيقة. من حيث المعدات التقنية ، فهي مثالية للعملية التعليمية لتصميم مختلف أنظمة ميكاترونيك وروبوتاتبفضل بيئة البرمجة المفهومة والقدرة على مراقبة العمليات المادية في الوقت الفعلي ، وكذلك بفضل بيئة البرمجة المفهومة وعدد من المزايا الأخرى.

يمكن استخدامه كأداة تعليمية وبحثية في معالجة الإشارات الرقمية ، والإلكترونيات ، والدوائر ، والروبوتات ، والأتمتة ، إلخ. لوحات Arduino الأكثر قوة قابلة للتطبيق لحل المشكلات التقنية المعقدة المتعلقة بتطوير المشاريع الكبيرة وأتمتتها المعقدة.

Arduino هو الاتجاه الأكثر شيوعًا الذي يجعل المتحكمات الدقيقة في متناول عدد كبير من الأشخاص لفهمها واستخدامها ، حتى خبراء الصناعة.بمساعدة هذه المنصة الشعبية ، يمكنك إنشاء عدد كبير من المشاريع الشيقة والمفيدة.

يمكننا القول أن Arduino عبارة عن مُنشئ وحدة تحكم قابل للبرمجة وقابل للتوسيع عالميًا يمكن أن يصبح مساعدًا لا غنى عنه في حل أي مهام إبداعية متعلقة بالإلكترونيات لأي غرض ، حتى ساعة منبه ، وحتى روبوت معقد ، وحتى محرك متدرج - كل هذا ، و ليس فقط ، بل يمكنه التحكم وفقًا للخوارزمية المرغوبة باستخدام Arduino.

يتوفر عدد كبير من جميع أنواع الأجهزة الطرفية: الأزرار وأجهزة الاستشعار ومصابيح LED ومؤشرات LCD وغيرها من الأجهزة للتفاعل مع العالم الخارجي للعمل مع Arduino.

المئات من برامج Arduino متاحة الآن على الإنترنت والتي يمكن أن تساعد المستخدمين المبتدئين والمتقدمين على حد سواء على تحقيق مشاريعهم.