Ардуино. Что это такое?

Arduino — торговая марка аппаратно-программных средств для построения простых систем автоматики и робототехники, ориентированная на непрофессиональных пользователей. Программная часть состоит из бесплатной программной оболочки Arduino IDE для написания программ, их компиляции и программирования контроллеров.

История создания Arduino

Первый прототип контроллера Arduino был выпущен еще в далеком 2005 году, когда итальянский преподаватель Массимо Банци разработал его для студентов Института проектирования взаимодействий города Ивреа, Италия. Ардуино изначально создавалось для большего вовлечения студентов в электротехнику. 

Название устройства происходит от имени короля Ардуина, правившего Италией всего два года в начале XI века, в честь которого был назван и пивной бар «ди Ре Ардуино», принадлежащий Массимо Банци, и расположенный на том самом месте, где по преданию родился король Ардуин.

Изначально команда преподавателей, разработавших ардуино, открыли сайт arduino.cc. Но из-за разногласий, в коллективе произошел раскол в 2008 году. Отделившаяся часть создала другой сайт arduino.org. Это повлекло путаницу, из-за одинаковых названий для разных Ардуинок, программ и прошивок.

Только в 2017 году конфликт разрешился полностью. Так остался только один официальный сайт arduino.cc.

Идея стала иметь огромный успех не только в студенческой среде, но и среди обычных любителей электроники и проект Arduino начал успешно развиваться. Благодаря своей простой и открытой архитектуре производить данные контроллеры, дополнять модельный ряд, писать программы может кто угодно. Чем и воспользовались китайские производители электроники, которые за короткое время наводнили китайский и не только рынок, дешёвыми аналогами плат контроллеров Ардуино. Теперь вы с легкостью можете купить великое множество китайских аналогов Ардуино на всем известной торговой площадке AliExpress.

Что представляет из себя плата Arduino?

Основой контроллеров Arduino является микроконтроллер фирмы Atmel Atmega328-P, который представляет собой 8-ми битный микропроцессор с памятью и различными периферийными устройствами, выполненной на одной микросхеме. По факту это однокристальный микрокомпьютер, который способен выполнять различные задачи. Разные модели из семейства Arduino оснащены разными микроконтроллерами, более и менее мощными и функциональными. На данный момент доступно более 20 основных официальных модификаций плат контроллеров Ардуино, таких как Arduino UNO, Arduino Nano, Arduino Mega, Arduino Micro и т.д. Весь модельный ряд можно посмотреть на официальном сайте проекта arduino.cc.

Как же взаимодействует Arduino с внешним миром?

Для подключения и взаимодействия с любым электронным компонентом (светодиоды, моторы, датчики и т.д.) на плате контроллера используются так называемые порты ввода/вывода контроллера. Еще их часто называют пинами (от английского слова pin - вывод) . Порты Ardiono бывают цифровые, аналоговые или цифро-аналоговые интерфейсы, имеющие свою собственную функцию, которая заключается во взаимодействии с другими электронными устройствами. Например ваша плата может взаимодействовать с цифровым датчиком температуры и влажности или например с аналоговым датчиком температуры.

Как вы теперь знаете есть выводы цифровые, а есть аналоговые и основное отличие между ними в том, что на цифровых выводах возможно только 2 значения: либо логическая "1" (от 3 до 5 вольт), либо логический "0" (от 0 до 1,5 вольт), на аналоговых же выводах - существует диапазон от 0 до 5 В, который Ардуино измеряет с определенной точностью.

При помощи логических уровней осуществляется передача информации между различными электронными устройствами. Это относиться не только к Ардуино, но и к смартфонам, компьютерам, плеерам и другим устройствам.

Как управлять Ардуино?

Для управления используется специальный язык программирования, который очень похож на язык программирования С++. Для упрощения процесса программирования разработана специальная программная среда –  Arduino IDE.  В её состав входят десятки примеров кода, которые помогут вам быстро изучить язык программирования. 

Что делает Arduino IDE?

Она преобразует ваш код в машинный язык, который будет понятен контроллеру и который будет автоматчики загружаться в память вашей платы Arduino и немедленно выполняться. По сути Arduino IDE очень сильно облегчает весь процесс разработки программ для Ардуино. Интерфейс программы очень минималистичен и позволит вам сразу разобраться что за чем. Притом есть еще один плюс Arduino IDE совершенно бесплатная и вы ее можете скачать на официальном сайте.

Начать писать программы можно с простых программ по миганию светодиодами, создания условий, циклов и пр. Можно использовать реле и управлять бытовыми приборами у себя дома или на расстоянии. Ардуино позволяет реализовать многие технические задумки без профессиональных навыков в этой области.

С чем может взаимодействовать Ардуино?

Вот перечень самых популярных вариантов взаимодействия:

• датчики температуры, влажности, освещённости, движения и др.
• ЖК дисплеи, индикаторы, светодиоды
• реле, кнопки, элементы коммутации
• Bluetooth,WiFi и Ethernet устройства
• Дальномеры
• Считыватели SD-карт
• GPS и GSM модули
• и многое другое

С чего начать?

Большинство людей начинают свое знакомство с покупки платы контроллера Arduino UNO. Это самая распространённая плата для начинающих. Еще вам понадобится набор макетных плат. А так же набор соединительных проводов, для того что бы соединять плату контроллера и внешние устройства. Так же советую сразу купить периферию для изучения всех  возможностей Arduino. Для начала вам понадобятся несколько светодиодов, пассивная пищалка, самый простой датчик температуры и влажности и потенциометр. Этого набора вам будет достаточно для старта изучения Ардуино.

В дальнейшем, если занятия действительно увлекут и будет желание продолжить эксперименты, то список оборудования можно расширить до покупки дисплеев, двигателей, модулей связи и дополнительных плат расширения (шилдов).

Где купить плату Ардуино?

Купить плату можно без труда во многих интернет-магазинах специализирующихся на продаже Ардуино. Во многих магазинах есть готовые наборы для начинающих, которые позволят вам быстро начать работать с Арудино.

Так же вы можете купить платы в Китае через всем известную торговую площадку AliExpress. На данной площадке присутствует большой выбор всевозможных плат-аналогов. При этом надо будет учитывать, что доставка в страны СНГ будет довольно дорогой, а купленная там плата может быть не совсем аналогичной оригинальной плате Ардуино!