Hobby Elektro Elektronické konstrukce
Úvod do Arduina

V současné době na trhu existuje nemalá množství vývojových platforem. Začínají u jednoduchých a malých desek až k výkonným deskám, které zvládnou běh vlastního OS. V tomto seriálu se budeme zabývat italskou platformou Arduino. Tato platforma má po celém světě největší zastoupení. O celý běh programu se stará mikroprocesor výrobce ATMEL. Námi používané desky jsou osazené ATmega8, ATmega328 nebo ATmega2560. Jelikož konstrukce celého Arduina není nijak složitá, může si ho každý postavit sám.

Typy vývojových desek

Arduino desek existuje velké množství, počínaje malými deskami do nepájivého pole až k velkým deskám osazených konektory pro připojení monitoru, internetu, ... Zde se pokusím nejrozšířenější desky stručně popsat.

Jako nejmenší zástupne vývojových desek je Arduino Mini. Kvůli jeho velikosti je ochuzen o USB port, o komunikaci a programování se tedy stará externí USB -> Serial převodník. Jeho výkon však nijak nezaostává, je osazen ATmega328 s taktem 16MHz. Díky velikosti je jeho použití ideální například k chytrým vypínačům, ovladačům a všude kde je dbán důraz na místo.

Arduino Nano se od předchozí desky moc neliší. Jediný rozdíl je přidaný USB port a převodník, tím odpadá potřeba použít externí převodník. Ideální pro použití do nepájivého pole.

Arduino Micro je jedna z desek, která neobsahuje převodník. Výhoda toho je, že se v PC netváří jako virtuální sériový port, ale USB periferie. Lze ji tedy jednoduše použít jako myš, klávesnici nebo jako herní ovladač. Deska je také uspůsobená do nepájivého pole.

Arduino Uno je v dnešní době nejpoužívanější deskou. Od předchozíš verzí se také nijak neliší, pouze je poněkud větší, vývody pinů jsou vedené nahoru. To je využitelné k připojení tzv. Arduino Shieldů, které mají potřebná rozšíření a jednoduše se na desku připojí. Obsahuje USB konektor a napájecí konektor se vstupním napětím 5-12V. Další nemalou výhodou je připojený mikroprocesor patící, to využijeme tehdy, když na hotový projekt máme vlastní plošný spoj. Lze tedy i vyměnit poškozený mikroprocesor. Arduino Uno

Arduino Leonardo od typu Uno se zase nijak neliší, pouze použitým čipem se stejnou funkcí jako jako typ Micro.

Arduino Mega je jedním z největších nejpoužívanějších desek. Jedná se o prodlouženou verzi typu Uno. Je tedy doplňěn více porty. Jeho využití je až v náročných systémech, které vyžadují dostatečné množství pinů pro připojení. Jako příklad uvedu malou zabezpečovací ústřednu, na které pracuji. Je zde připojen displej, klávesnice, vstupy na vyváženou smyčku a logické vstupy a výstupy.

Další desky není třeba v tomto seriálu zmiňovat, jelikož je stejně nepoužijeme. Jsou rozdílné pouze ve využití. Jako příklad uvedu Arduino Robot, z jeho názvu je funkce jasná. Arduino Esplora jako herní ovladač. Arduino Galileo a Arduino Tre jsou výkonné desky, svoje místo najdou například ve webovém serveru nebo jako malý PC se systémem Linux.

Výběr desky

Předtím než začneme, musíme si vybrat jakou desku koupit. Z vlastní zkušenosti mohu do začátku doporučit Arduino Nano nebo Uno. V tomto seriálu začneme desku Arduino Uno. Na obrázku níže jsou popsané části desky, které budeme používat. Jako první je tlačítko Reset, slouží ke spuštění programu od začátku, pokud nemá opakování nebo se nějakým způsobem zasekl. Další je USB konektor, ten slouží jako jedna možnost pro nahrávání programu a napájení celé desky. Na různých deskách nalezneme i jiné typy USB konektorů. Napájecí konektor je druhá možnost napájení desky, když je program nahraný a nechce desku dále připojovat k PC nebo zabudovat do hotového projektu, je možnost využít tento konektor. Mikroprocesor ATmega328, u starších modelů ATmega8. Doporučuji pořídit desku s mikroprocesorem v patici, na některých je mikroprocesor v provedení SMD. AVR ISP konektor, na desce popsaný jako ICSP spouží k externímu programování, popřípadě se používá k nahrání bootloaderu do nového mikroprocesoru. Digitálních pinů na desce je 14 a jsou 8-bitové. Piny označené vlnovkou jsou PWM piny. Pin 0 a 1 jsou piny pro sériovou komunikaci. Napájecí piny na desce obsahují základní 5V, 3,3V a GND. Dále je doplněno vstupním napětím Vin. Analogové piny jsou využívané pouze jako vstupní, jsou 10-bitové.

Arduino uno popis

Arduino IDE

Arduino IDE je vývojové prostředí pro desky Arduino. Jedná se o software vzniklý z předešlého Processing, to bylo mírně upraveno, byli přidané funkce a podpora jazyka Wiring. Tento program si můžete stáhnout ZDE na stránkách výrobce, doporučiji vždy stáhnout nejnovější verzi. Při instalaci se nainstalují ovladače pro komunikaci, pokud tak není a po připojení desky k PC jí nepozná, najdeme je ve složce drivers. A teď už k samotnému používání Arduino IDE. Samotné prostředí je velmi jednoduché. Obsahuje záložky v horní části, pár tlačítek, místo pro kód a stavový řádek. Tlačítka slouží ke zkontrolování napsaného programu, nahrátí do desky, otevřít nebo uložit a následně Serial monitor, ten slouží k zobrazení informací posílaných po virtuální sériové lince. V černém stavovém řádku se nám vypisují chyby nebo stav při programování desky. Pokud máme desku připojenou, zobrazí se nám Arduino xxx on COMx v pravém dolním rohu. Důležitá záložka v rozbalovací liště je Tools -> Board, kde si vybereme desku kterou budeme programovat.

Arduino IDE

Programovací jazyk

Arduino je možné programovat v jazykách C nebo C++. Nejsnadnější je však používat knihoven Wiring. Je velmi rozšířená a v dnešní době se o ní mluví jako o samotném programovacím jazyku. Pro první seznámení si otevřete program BareMinimumm naleznete jí File -> Examples -> 0.1Basic. Tímto způsobem si můžete otevřít všechny připravené programy pro seznámení s funkcemi. Po utevření BareMinimus se nám zobrazí tento kód:

void setup() {
// put your setup code here, to run once:

}

void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:

}

V přikladovém programu jsou dvě hlavní části. To je void setup, tato část se provede vždy jednou a to na začátku programu (při stisknutí tlačítka reset, připojení napájecího napětí nebo nahrátí programu). Část void loop se opakuje neustále dokola až do odpojení napájecího napětí nebo stisknutí tlačítka reset, v tu chvíli začne program znovu. Dále jsou v programu také napsány texty za dvěma lomítky, to jsou komentáře, které se při kompilaci do programu nezakomponují, složí pouze k orientaci v programu. Více řádkový komentář se přidává mezi /* komentář zde */.

V dalším díle si ukážeme první program a vyzkoušíme si práci s digitálními výstupy a zastavení programu na určitý čas.

Novinky
16. červen 2016

Řídící jednotka do koloběžky.
Číst více

12. duben 2016

Indikace vybitého akumulátoru pomocí LED diody.
Číst více

Kontakt

V případě jakéhokoli dotazu nás neváhejte kontaktovat, na Vaši otázku se budeme snažit co nejrychleji odpovědět.