Arduino-Je kunt Arduin tegenwoordig van alles in een computer veranderen. Als u een LED of LCD met een toetsenbord ziet, heeft iemand waarschijnlijk een laptop in dat apparaat geplaatst. Sommige van deze dingen bevatten zelfs zes, zeven of meer kleine computers, genaamd microcontrollers.
In hen, waarvan de Arduino het populairst is. Als u visies hebt om uw elektronische apparaat met een ingebouwde computer te maken, moet u begrijpen wat ze zijn en hoe ze functioneren.
Alleen dan, kunt u een paar kits kopen bij een PCB -winkel en uw projecten starten.
What is Arduino?
Deze kleine microcontroller -computers worden meestal aangeduid als ingebedde controllers of microcontroller -eenheden (MCU). Het zijn complete computersystemen met alles wat je je kunt voorstellen dat naar een computer zou gaan. Ze hebben allemaal een centrale verwerkingseenheid voor het uitvoeren van programma’s, tijdelijke RAM -opslag, permanente opslagsystemen en poorten voor randapparatuur en accessoires.
Microcontrollers zijn slechts individuele computers, gebouwd en ontworpen om slechts enkele specifieke taken uit te voeren. Meestal hebben deze apparaten slechts één programma dat is opgeslagen op een ROM. U kunt echter ook externe opslag aan hen bevestigen. Hoe dan ook, ze worden beschouwd als low-power apparaten, en dit is hun charme. U kunt er een volledig op batterijen uitvoeren.
Een Arduino is slechts een open-source versie van een microcontroller. Het komt als een hardware -ontwikkelingsbord die u kunt gebruiken om uw eigen apparaten te ontwerpen en te bouwen. Perfect voor knutjes, hobbyisten en makers, verwijst Arduino naar zowel een specifiek type bordontwerp als het bedrijf dat hen produceert en de gemeenschap van ontwikkelaar die ze gebruiken. Daarom kunt u ze vinden in bijna elke elektronica- of PCB -onderdelenwinkel of catalogus.
Het platform wordt geleverd als een fysiek programmeerbare printplaat, de microcontroller zelf en de software of IDE (geïntegreerde ontwikkelingsomgeving) die u gebruikt om het programma te maken dat het apparaat uitvoert. Populair bij nieuwe ontwikkelaars, de Arduinos vereist geen apart programmeurapparaat, waardoor het veel gebruiksvriendelijker is dan andere microcontroller-kits op de markt. Het maakt zelfs gebruik van een vereenvoudigde versie van de programmeertaal C ++, waardoor het ook gemakkelijk en eenvoudig te programmeren is.
1.1 Wat vormt een Arduino?
Als een microcontroller -kit worden Arduinos -boards geleverd met een paar componenten en interfaces vooraf geïnstalleerd op een enkele afgedrukte printplaat (PCB). Deze componenten stellen een standaardvormfactor in die de microcontroller toegankelijker maakt.
De basisonderdelen
Hoewel het ontwerp in de loop der jaren is veranderd, wordt een eenvoudige Arduinos -kit geleverd met de volgende componenten:
PIN -connectoren
Met deze pinnen gerangschikt in een specifiek patroon, kunnen u de MCU aansluiten op de andere boards delen van uw aangepaste apparaat. Hiermee kunt u ook een dochter-add-on bord bevestigen, een “schild” op uw apparaat genoemd. Er zijn twee soorten pinnen:
Digitale-connectoren met één staten invoer/uitvoer (I/O) die u kunt instellen op of Uit. De meeste Arduino’s hebben 14 digitale pennen
Analog-multi-state connectoren die een reeks waarden kunnen lezen. Je kunt ze gebruiken voor meer fijnkorrelige controle. Er zijn er meestal zes.
Ground – Labeled GND, met deze drie pinnen kunt u uw apparaat aarden.
Vermogen-De vier 5-volt en vijf 3-volt pins bieden stroomsignalen voor add-ons en andere bijlagen.
Puls-breedte-modulatie (PWM)-Acht van de digitale pinnen verdubbelen als PWM-connectoren. Ze kunnen analoge uitgangssignalen simuleren voor een dergelijke toepassing als LED’s dimmen
Analoge referentie (AREF) – Soms gebruikt om externe spanningen te reguleren, maar deze negen pinnen worden zelden gebruikt.
Stekker
Deze connector voedt het apparaat en creëert het lage spanningsvermogen voor componenten zoals LED’s, sensoren en andere. U kunt de connector gebruiken met een AC -adapter of een kleine batterij.
Hoofdverwerker
De Microcontroller CPU is het hart van het platform. Hiermee kan de Arduino commando’s uitvoeren en beslissingen nemen op basis van verschillende inputs en lopende programma’s. De exacte chit varieert tussen de verschillende Arduinos -typen, maar de meeste kits leveren Atmel -chipsets met verschillende ingebouwde geheugen. Gemeenschappelijke processorkodellen omvatten:
Atmega8
Atmega168
Atmega328
Atmega1280
Atmega2560
Seriële connector
De meeste Arduino -boards worden geleverd met een standaard USB -poort waarmee u de MCU met uw computer kunt aansluiten om nieuwe programma’s te laden. Op sommige boards fungeert de USB -poort ook als een stroomconnector.
Reset knop
Arduino -boards bevatten ook een resetknop. Als u op de knop drukt, wordt de resetpen geactiveerd. Het herstart elke momenteel lopende code. Perfect wanneer u iets wilt testen, maar uw programma heeft geen herstartfunctie.
Power LED -indicator
Sommige Arduino MCUS wordt geleverd met een stroom -LED die aangeeft of de eenheid is ingeschakeld. Over het algemeen licht de LED op wanneer u het apparaat aansluit op een stroombron. Als dit licht niet wordt ingeschakeld, is er een goede kans dat er iets mis is.
Signaal verzenden en ontvangen LED’s
Label als TX (verzend) en RX (ontvangen), deze LED’s tonen seriële communicatie -activiteit. Ze bieden een subtiele visuele aanwijzing wanneer het apparaat gegevens ontvangt of verzendt.
Spanningsregelaar
Hoewel niet-programmeerbaar gebruiker, worden Arduino-boards geleverd met een spanningsregelaar. De toezichthouder regelt de hoeveelheid spanning die door het bord gaat. Het heeft natuurlijk limieten, maar de meeste projecten hebben geen spanningen van meer dan 20 volt.
1.2 Arduino-add-ons en accessoires
De bovenstaande componenten worden geleverd met alle Arduino MCU’s, maar ze zijn niet de enige elektronische componenten die u met het platform kunt gebruiken. De boards voldoen aan alle IEEE- en ISO -normen. U kunt dus alle kant-en-klare onderdelen gebruiken om uw Arduino-project nuttig te maken. De specificatie van het Arduinos-platform vereist echter dat enkele platform-conforme add-ons. Daarom hebben de meeste Arduinos -leveranciers ook enkele Arduino -sensoren en schilden. Geen enkel Arduino -project zal ook zonder hen compleet zijn.
Sensoren
U kunt een klein beetje code gebruiken om uw Arduinos te besturen en te communiceren met een reeks sensoren.
De meeste Arduino -leveranciers bieden sensoren voor het meten:
Licht
Temperatuur
Mate van flex
Druk
Nabijheid
Versnelling
Koolmonoxide
Radioactiviteit
Vochtigheid
Barometrische druk
Arduino breadboard
U kunt ook een soldeerloos breadboard krijgen voor uw project. Met deze boards kunt u prototypen en experimenteren met uw circuitontwerpen en lay -outs zonder uw componenten permanent naar uw PCB te solderen. U kunt experimenteren en uw lay -out en ontwerpideeën testen. Het breadboard heeft niet zijn stroomadapter. U moet dus jumper draden gebruiken om het door het hoofdbord te voeden.
Children
De laatste stukken van de Arduino -puzzel zijn Arduino Shields. Deze vooraf gebouwde dochterborden passen bovenop het belangrijkste Arduino-bord om extra mogelijkheden te bieden.
Sommige veel voorkomende schildfuncties omvatten
Controlerende motoren
Internetconnectiviteit
Mobiel en mobiel netwerken en communicatie
LCD -schermcontrollers
Arduino -ontwikkelaars gebruikten de officiële Arduino Integrated Development Environment (IDE) om hun Arduino -programma’s te schrijven. De op Open-source op Java gebaseerde IDE werkt op alle platforms met Windows, Mac en Linux. Het geeft u een unieke omgeving om te schrijven en te testen, geschreven in de programmeertaal van de verwerking voordat u het naar uw apparaat uploadt.
The Arduino Uno – de meest populaire Arduino
Omdat er geen twee projecten op elkaar zijn, heeft de Arduino Group specificaties vrijgegeven voor sommige Arduino Board -typen. Een van de meest populaire van deze bordtypen is de Arduino Uno.
Als een uitstekende keuze voor beginners is de $ 22 Arduino Uno MCU een kale bord. Het wordt alleen geleverd met de essentiële componenten, maar u kunt uw project op uw manier ontwerpen. Bij 25 gram is deze PCB van 68,5 bij 53,4 millimeter ook licht genoeg om in een behuizing te passen.
De huidige versie, de Arduino Uno R3, wordt geleverd met:
Atmega328p Microprocessor
14 digitale invoer/uitvoerpennen
6 pwm uit
Ingebouwde LED (verbonden met pin 13)
5-volt, 3,3-volt en grondpenspanning naar buiten
Zes analoge pinnen
USB poort
Power Jack
Reset knop
5-volt bedieningsspanning
32 kb flash -geheugen
2 kb sram en 1 kb eeprom
De UNO is misschien niet het eerste Arduino -bord, maar het is verreweg het meest actief gebruikt. Het is ook de meest gedocumenteerde vormfactor met tonnen project tutorials en forums op internet.
Arduino Mega – The MCU voor grote projecten
Eigenlijk vier UNO MCUS In één is de Arduino Mega het bestuur voor je enorme projecten. Aangedreven door een Atmel Atmega2560 -chip, brengt de mega vier seriële poorten naar de tafel met een afzonderlijke USB -poort voor stroom en interfaces met computers. Het heeft zelfs een speciale ATMEGA16U2 -processor alleen voor de extra USB -poort. U kunt de MCU ook met een batterij voeden.
De mega heeft:
54 Digitale invoer/uitvoer (I/O) -pennen met 14 PWM-compatibele
16 analoge IO -pinnen
USB poort
Power Jack
Reset knop
Het grote aantal pinnen van de mega maakt het bord. U kunt ze gebruiken in projecten die veel digitale I/O -verbindingen, LED’s of knoppen vereisen.
De rest van de kracht van de Mega MCU komt van zijn processor. De ATMEGA2560 Microprocessor kan alles doen wat u er naartoe kunt gooien. Het beschikt over een kloksnelheid van 16 MH Dit alles maakt de Arduino-mega als board voor 3D-printers en robotica.
Arduino ESP8266 maakt uw projecten draadloos
Geen enkel Arduino -bord wordt geleverd met draadloos netwerken op het bord zelf. U zult het ook niet vinden op een van de beschikbare schilden. U hebt een Arduino ESP8266 Wi-Fi-module nodig als u uw project draadloos wilt maken.
Hoewel er nieuwere modules zijn, is de ESP2866 het origineel. Het is misschien niet ontworpen om te werken als een op zichzelf staande MCU, maar uw project heeft er een nodig in de mobiele markt van vandaag.
Het biedt echter wel een behoorlijke draadloze connectiviteit. Het bord wordt geleverd met stroom, grond, verzenden en ontvangen pins om deze functies aan te sluiten op uw belangrijkste Arduino, evenals een aan-uit, “chip-gecontroleerde power down” (CH_PD) pin. U hebt ook een reset en twee GPIO -gegevenspinnen.
Er is één nadeel. De ESP8266 vereist een 5-volt stroomsignaal. Het werkt niet met de Arduino Standard 3,5 volt.
Arduino PWM -subsysteem en framework
5.1 Arduino PWM
Puls-breedte-modulatie (PWM) is een manier om een analoog signaal te simuleren met behulp van blokgolfsignalen met verschillende frequenties en amplitudes. Het Arduino -platform gebruikt deze signalen om analoge circuits te reguleren met zijn digitale uitgangen.
Het Arduino PWM -platform is geen apart stuk hardware. Alle Arduino-boards worden geleverd met de ingebouwde systeemoproepen. U moet een programma schrijven dat ze gebruikt. De commando creëert de blokgolf door een compatibele pin.
5.2 Arduino Nano – perfect voor kleine apparaten en projecten
Als de kleinste versie van het Arduino -platform, biedt de Arduino Nano de
De nano komt met:
14 digitale I/O-pinnen met 6 PWN-compatibele pennen
Acht analoge pinnen
5-volt bedieningsspanning
Reset knop
USB poort
Seriële poort
32kb flash -geheugen
8 kb sram
1 KB EEPROM
Ondanks zijn grootte werkt de nano uitstekend met de volgende projecttypen:
Ingebedde systemen
Automatisering
Robotica
Controlesystemen
Instrumentatie
Waarom kiezen voor een Arduino boven een Raspberry Pi?
Het Arduino -platform is niet de enige MCU op de markt. Veel van de andere MCU’s bieden dezelfde functies de Arduino, inclusief de Raspberry Pi. De PI is echter een heel ander product dan de Arduino.
Ten eerste is de Raspberry Pi een volledige computer. De Arduino is dat niet. Een microcomputer is slechts één klein onderdeel dat een computer vormt. Daarom biedt het Arduino -platform slechts een kleine subset van wat de PI te bieden heeft. Het kan bijvoorbeeld gewoon kleine applicaties uitvoeren en geen volledig computerbesturingssysteem.
6.1 Sterke en zwakke punten van de Arduino
Dat betekent niet dat de Arduino nutteloos is. Het is perfect voor elektronische projecten die geen volledige computer nodig hebben om te functioneren. U kunt het rechtstreeks aansluiten op uw componenten en sensoren en alles uit de doos laten werken met weinig of geen opstelling.
De Arduino kan dit doen vanwege hoe de Arduino -firmware werkt. De firmware is de kernsoftware die de Arduino -lijn van boards uitvoert. Het communiceert ook met uw computer via USB om u toegang te geven tot al zijn programmeerbare functies. Hoewel u de firmware altijd kunt vervangen, hoeft u dit nooit te doen. U hoeft het niet eens opnieuw op te starten. Nadat u uw code hebt geüpload, kunt u deze meteen overal uitvoeren. Er is geen toetsenbord, display of een middel nodig om een applicatie te kiezen. Het bord zal de enige taak doen die u het geeft.
6.2 De Raspberry Pi is een volledige computer
De Raspberry Pi is daarentegen een volledig functionele computer. Het heeft een besturingssysteem nodig om te worden uitgevoerd, wat opnieuw moet worden opgestart om operationeel te blijven. Het bord heeft ook geen interne opslag. U moet een externe micro-SD-zorg leveren om de programma’s die u wilt uitvoeren op te slaan. Het heeft echter een ingebouwde Ethernet, zodat u de software kunt bijwerken zonder de kaart te verwijderen.
De PI draait op een Broadcom ARM-V6 CPU compleet met geheugen en een HDMI-grafische processor. Het bord werkt ook geweldig met een toetsenbord en muis, waardoor een Linux -variant kan worden geladen, en het zo kan hebben dat niemand kan zien dat je zo’n kleine machine hebt gebruikt om alles te besturen. Dat is hoe krachtig het is. It is the perfect platform for projects that require full user interactivity and all that processing power.
However, this power makes the Pi ill-suited for smaller projects. For example, you need to plug an LED onto an Arduino board to light it up with only 8 lines of code. The Pi will require extra libraries in addition to your code just to get started, and that is if you already have an operating system already installed on the board.
That does not mean you cannot use the Raspberry Pi and the Arduino for the same types of projects. You can install framework libraries that will give the Pi the same features as the Arduino. It just takes a lot more time and effort to use a Pi in a project.
The Arduino also has a larger community of developers. As the most popular platform for electronics projects, the Arduino has many tutorials for beginners to help you get started.
Regardless, you never have to choose between these two boards. They work great together. With the right attachment, your Arduino can become a daughter extension board for your Raspberry Pi, giving both cards access to each other’s functions.
Conclusion
The Arduino is a family of microcontroller platforms designed specifically for Do-it-yourself electronics projects. These single-use boards come with everything you need to automate your project and then some. You have to plug it into your computer, create some code, and just run it. It will do the rest.
To get one or any other component for your projects, contact us immediately. Out representatives understand Arduino and are ready to help you decide which board and add-ons are right for you. We can even help you get the parts you need to hook your Arduino up to a Raspberry Pi to bring your devices to the next level.
