1. labor - Arduino

tartalom

  • 1 Mi az Arduino és hogyan NEM szabad megölni
  • 2 Hol lehet Arduino-t vásárolni
  • 3 Az illesztőprogramok telepítése
  • 4 alapvető dolog, amit tudnia kell az Arduino-ról
  • 5 IDE
  • 6 Példa
    • 6.1 Pislog
    • 6.2 Adatok küldése a számítógép soros portjára.
    • 6.3 Információ fogadása a soros interfészről (vagy a gittről).
  • 7 Gyakorlatok
    • 7.1 1. feladat (10pt)

Mi az Arduino és hogyan NEM szabad megölni

Az Arduino egy platform, amely az Atmel család processzorainak sorozatát programozza. Az Arduino SoC (System on a Chip) processzorokat használ, az egyes Arduino típusok specifikációi megtalálhatók itt: https://www.arduino.cc/en/Products/Compare .

arduino

Az Arduino Uno platform egy példánysorozatát használják a DSFUM laboratóriumaiban, a példányokat Kínából veszik, és a programok betöltésére szolgáló modul kivételével, amelyet a kínaiak helyénvalónak találtak kicserélni egy általuk építettre, a modult működése és specifikációi megegyeznek. Tehát az alkalmazandó processzor ATmega328P, 5 V feszültségen működik (bár az Arduino bemeneti feszültsége 7 V és 12 V között lehet), és 16 MHz-es. Bár kevésnek tűnik, a 16Mhz elegendő nagyon összetett programok készítéséhez, de nem ad akkora szabadságot, mint egy PC processzora: ezúttal a kódot kell maximálisan optimalizálnia, különben megvan az esélye, hogy a program nem fog illeszkedni RAM-ban (2Kb), vagy pedig nem kielégítő sebességgel (remélem, tudja, hogy van ez az algoritmusok összetettségével).

Mivel találkoztunk olyan hallgatókkal, akik félnek az Arduinótól, meg kell említenünk, hogy az emberre veszélyes feszültség meghaladja a 24 V-ot (bár csak 50 V feletti lehet végzetes) - így félelem nélkül is dolgozhat együtt az Arduinóval áramot kaphatna. Inkább károsíthatja az Arduino-t, ha nem megfelelően illeszti be a vezetékeket, vagy ha nem megfelelő (12 V feletti) transzformátorba helyezi. Ebben a laboratóriumban az Arduino-t csatlakoztatja a számítógépek USB portjaihoz, és mivel ezek 5 V (500 mA) feszültséget biztosítanak, az áramellátás elegendő az Arduino működéséhez. Vannak olyan eszközök, amelyek az Arduino-hoz csatlakoztathatók, és amelyeknek 5 V-nál nagyobb áramra van szükségük, de ezeket egy későbbi laboratóriumban megvitatjuk. Először is, itt van néhány korlátozás, amelyet szem előtt kell tartani, hogy ne égesse el a rendelkezésünkre álló Arduino táblákat:

Bár a fentiek célja, hogy egy kicsit megijesszenek, egy Arduino nem olyan drága (kb. 30 lej), így elégetése nem olyan nagy dráma. Emellett az USB-portok égtek egy Arduino miatt, amit nem nagyon láttam (de nem lehetetlen).

Hol lehet Arduino-t vásárolni

Néhány link az online áruházakhoz Romániában:

https://www.robofun.ro - itt drágábbak, de eredetiek

Vagy, ha akarja, megvásárolhatja az Arduinókat és más alkatrészeket kínai testvéreinktől, akik az egész ebay-n vannak (azonban vegye figyelembe, hogy annak a személynek, akitől vásárol, nagy százalékban vannak pozitív vélemények, vagy az ebay tanúsítja). Olyan webhelyek, mint az alibaba, az aliexpress, az extrém domb stb. Arduino + alkatrészekkel is ellátják. Javasoljuk, hogy szigorúan vásárolja meg, amire szüksége van, és ne teljes szenzorcsomagot, amelyet később már nincs hova használni.

Kipróbálhatja azokat a kollégákat is, akik tavaly készítették az Arduinót.

Illesztőprogram telepítése

A nem eredeti arduinosok (különösen kínai vagy romániai oldalakról alacsonyabb árúak) esetén szükség lesz egy illesztőprogramra ahhoz az összetevőhöz, amely betölti a programot az Arduino processzorába. Megtalálható a kurzus oldalán vagy közvetlenül a következő címen: https://profs.info.uaic.ro/

Az illesztőprogram telepítéséhez először csatlakoztassa az Arduino kártyát a számítógéphez, majd jelölje meg az illesztőprogram kibontásának helyét. Abban az esetben, ha ez nem így működik, az illesztőprogramban talál egy futtatható fájlt is, amely kényszerített telepítést hajt végre (de még mindig előzetesen csatlakoztatnia kell az arduinót, és a telepítés során csatlakoztatva kell tartania - hogy a telepítő felismerje, hogy arduino csatlakoztattad). Az általunk használt Arduinók nem működnek MacOS-szal (amennyire tudjuk), azokat a hallgatókat, akiknek ez az operációs rendszere telepítve van a laptopokra, felkérjük, hogy dolgozzanak a laboratórium meglévő számítógépein.

Az alapok, amelyeket tudnia kell az Arduino-ról

Az Arduino-t kifejezetten az oktatásban való felhasználásra építették, különösen az elektronika-orientált műszaki iskolák számára. Az Arduino platform bármely számítógép USB-portjáról táplálható (vagy akár egy USB-portot kínáló töltővel). A C nyelvhez nagyon hasonló nyelv segítségével programozható, amelynek specifikációi megtalálhatók az arduino.cc oldalon, az Arduino platform hivatalos webhelyén (pontosabban a https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePage oldalon).

Különféle érzékelők és működtetők csatlakoztathatók az arduino-hoz. Az érzékelők információkat vesznek fel a környezettől, és a működtetőket arra használják, hogy bizonyos módon megváltoztassák őket (például egy fényérzékelőn keresztül átvehetjük azt a tényt, hogy kint elsötétült, és bezárhatunk egy relét, amely a nappaliban található izzóra van kötve fogás). A hardver csatlakoztatásához az Arduino UNO 14 digitális csatlakozást kínál (0-tól 13-ig számozva) és 6 analóg kapcsolatot (0-tól 5-ig számozva). Általában digitális csatlakozásokat használnak az aktuátorok és az analógok összekapcsolására az érzékelők csatlakoztatásához (bár ez nem szabály).

Mint minden számítógép (kíváncsi vagyok, tudta-e ezt), az Arduino is végtelen ciklusban működik. Az áramellátás bekapcsolása után (vagy egy új program feltöltése után) végrehajtódik egy beállítási szakasz, amely után automatikusan belép a hurok nevű területre. Az Arduino által futtatható program legegyszerűbb felépítése tehát:

Számos IDE létezik az Arduino platform programozásához (nem csoda, ha figyelembe vesszük, hogy itt minden a jelenlegi OpenSource udvarán zajlik), amelyet ezen a tanfolyamon használunk, az a hivatalos, amely az arduino.cc oldalon található ( pontosabban a https://www.arduino.cc/en/Main/Software oldalon).

A legfontosabb/legérdekesebb helyeket ezen a felületen, amelyek megtalálására meghívjuk Önt, a következőknek tekintjük:

Példák

Pislogás

Az első példa, amelyet az 1. laboratóriumban látunk, a Blink (a Fájl-> Példák-> Alapok-> Blink menüből). Ennek a programnak az a feladata, hogy az Arduino táblán lévő LED-et bekapcsolja, majd kikapcsolja, és amely a 13. tűhöz csatlakozik. Általában ezt a programot használják a számítógép és az Arduino platform közötti jó kommunikáció ellenőrzésére (ellenőrizheti, hogy egy program feltöltődött-e, és hogy megfelelően fut-e - általában az új Arduinos pontosan azért érkezik ehhez az előre telepített programhoz, mert a megfelelő működés ellenőrzésére szolgál. A LED_BUILTIN érték (amely állandó) helyettesíthető 13-mal - a digitális tűvel, amelyhez a LED csatlakozik. Mivel egy program feltöltésekor az Arduino platformra ez a soros porton keresztül történik, láthatja, hogy az Arduino táblán két TX/RX LED villog. Ha nem látja, hogy ez a két LED villog, az azt jelenti, hogy nem megfelelően választotta ki azt a portot, amelyhez az Arduino csatlakozik, vagy nem telepítette az illesztőprogramokat.

Adatok küldése a számítógép soros portjára.

A soros port valószínűleg a legrégebbi létezik. Karaktereket küld egymás után (ahogy a neve is sugallja: soros). Bár a soros portot frissítették, és ma USB (Universal Serial Port) néven ismert, az átviteli mód hasonló. A két eszköz szinkronizálásához mindkettőnek ismernie kell a kommunikáció sebességét. Ezt a sebességet a soros portra baudban mérik, és jelzi a másodperc alatt továbbítható kódok számát. Minél magasabb ez az érték, annál gyorsabb a kommunikáció és annál gyorsabb az utasítás, amely elküldi a kódot. Ebben a példában 9600 baudot fogunk használni (bár az Arduino másodpercenként elérheti a 2.000.000 karaktert). Az IDE-ben írunk, majd feltöltöttük a következő kódot, a magyarázatokat a laboratóriumi tanár ajánlja fel:

Ha látta, hogyan működik a program (a Serial Monitor használatával 9600-as sebességgel - lásd fent, hogyan érheti el), nyissa meg az Internetről letölthető gitt alkalmazást, a kapcsolattípusnál válassza a "Soros" lehetőséget, majd válassza ki a portot a amely az Arduino-hoz van csatlakoztatva (az IDE jobb alsó sarkában látható), és válassza a 9600 sebességet. Az Open gomb megnyomása után megtekintheti az Arduino által továbbított információkat.

Információ fogadása a soros interfészről (vagy a gittről).

A következő alkalmazás működésének megtekintéséhez használhatja a Serial Monitor alkalmazást az IDE felületen, vagy a Putty alkalmazást.

Feladatok

1. feladat (10pt)

Hozzon létre egy Arduino programot, amely megkapja az 1,2 vagy 3 opció egyikét a soros porttól.

  • (3pt) Ha a választott opció 1, akkor a "be" szó jelenik meg a soros porton, és a 13. érintkező LED kigyullad.
  • (3pt) Ha a választott opció 2, akkor a "kikapcsolt" szó jelenik meg a soros porton, és a 13. érintkező LED kialszik.
  • (3pt) Ha a választott opció 3, akkor a "villog" szó jelenik meg a soros porton, és a 13. érintkező LED villog (hasonlóan a villogó alkalmazáshoz).
  • (1pt) A kód küldésének hatása azonnali (azonnali). Kipróbálásra kerül, ha villogás közben. amikor az izzó világít, az 1. opciót behelyezik, a LED folyamatosan világít, ha villogás közben, és ha a LED nem világít, a 2. opció be van kapcsolva, a LED nem világít.