Jak zacząć przygode z arduino Cz.1

[Erni86]

Co to jest Arduino ?

Arduino jest mikrokontrolerem. Platforma Arduino została bardzo ciepło przyjęta przez
miłośników elektroniki. Jest ona otwarta i łatwa w obsłudze, a więc może się przydać każdej
osobie, która chce zrealizować swój własny projekt związany z elektroniką.
Arduino kontroluje urządzenia podłączone do swoich złączy. Na przykład włącza i wyłącza
światła lub silniki. Może być również stosowane do odczytu temperatury lub ilości padają-
cego światła. Z tego powodu Arduino określane jest czasem mianem fizycznego komputera.
Wszystkie elementy podłączone do Arduino mogą być również sterowane z poziomu
komputera, do którego podłączony jest ten mikrokontroler. W tym wypadku Arduino odgry-
wa rolę interfejsu.
Niniejszy rozdział stanowi wstęp do Arduino. Opisano tutaj rys historyczny tego urzą-
dzenia, a także omówiono jego budowę.

Mikrokontrolery

Sercem Arduino jest mikrokontroler. Wszystkie pozostałe elementy na płytce układu zaj ­
mują się zasilaniem układu lub pozwalają na komunikację układu z komputerem.
Mikrokontroler jest tak naprawdę małym komputerem zamkniętym w pojedynczym
chipie. Ma on wszystko to, co miały pierwsze komputery przeznaczone do użytku domowego,
a nawet więcej. Arduino posiada procesor, kilobajt lub dwa kilobajty pamięci o dostępie
bezpośrednim (RAM) służącej do przechowywania danych, kilka kilobajtów pamięci stałej
programowalnej elektrycznie (EEPROM) lub pamięci flash służącej do przechowywania
programów, a także złącza wejścia i wyjścia. Złącza te służą do łączenia mikrokontrolera
z innymi elementami elektronicznymi. Wejścia mogą odbierać zarówno sygnał cyfrowy (stan
zwarcia i rozwarcia), jak i analogowy (napięcie na złączu). Pozwala to między innymi na
podłączenie różnorodnych czujników temperatury, czujników ciśnienia akustycznego oraz światłomierzy
Wyjścia mogą działać również w trybie cyfrowym lub analogowym. Możesz skonfigu-
rować dany pin tak, aby działał w trybie zwarcia lub rozwarcia (O woltów lub 5 woltów).
A więc można w ten sposób bezpośrednio włączać lub wyłączać diodę elektroluminescencyj-
ną (LED). Wyjścia mogą być również stosowane do sterowania urządzeniami większej mo-
cy, takimi j ak silniki. Złącza wyjściowe mogą również działać w trybie analogowym. A więc
można ustalić jakąś wartość napięcia na danym złączu, a tym samym sterować prędkością
obrotową silnika albo jasnością diody.
Mikrokontroler zainstalowany na płytce Arduino jest dwudziestoośmiostykowym chi-
pem umieszczonym w gnieździe znajdującym się na środku płytki. Ten pojedynczy chip
posiada wbudowane układy procesora oraz pamięci. Wbudowano w nim również całą elek-
tronikę odpowiedzialną za styki wejścia i wyjścia. Firma Atmel - jeden z największych
producentów mikrokontrolerów - jest odpowiedzialna za produkcję tego układu. Każdy
producent mikrokontrolerów produkuje różne układy zgrupowane w rodziny. Nie wszystkie
mikrokontrolery są tworzone z myślą o elektronikach hobbystach. Jesteśmy tylko niewielką
cząstką tego ogromnego rynku. Mikrokontrolery są tworzone w celu stosowania ich w takich
produktach konsumpcyjnych jak samochody, pralki, odtwarzacze DVD, zabawki, a nawet
odświeżacze powietrza.
Dużą zaletą Arduino jest to, że ogranicza on tę zatrważającą liczbę kontrolerów możli-
wych do wyboru do jednego wystandaryzowanego układu. Później dowiesz się, że zdanie to
nie jest do końca prawdziwe, ale na chwilę obecną możemy je za takie uznać.
Oznacza to, że rozpoczynając pracę nad nowym projektem, nie musisz zastanawiać się
nad zaletami i wadami mikrokontrolerów różnych typów.

Płyty rozwojowe.

Powiedzieliśmy, że mikrokontroler to tak naprawdę tylko układ scalony. Pojedynczy chip
nie j est jednakże w stanie działać bez elektroniki odpowiednio go zasilającej (mikrokon-
trolery są wrażliwe na problemy związane z zasilaniem) oraz bez elektroniki pozwalającej
na komunikację z komputerem programującym mikrokontroler.
Wszystkie te funkcje zapewniają płyty rozwojowe. Płyta Arduino jest tak naprawdę
płytą rozwojową mikrokontrolera, której projekt jest niezależny i otwarty. Oznacza to, że
pliki projektowe płytki drukowanej układu, a także jej schematy są ogólnodostępne i każdy
może na ich podstawie tworzyć i sprzedawać swoje własne płytki Arduino.
Każdy producent mikrokontrolerów - w tym również Atmel produkujący mikrokontro-
ler ATmega328 stosowany w płytach Arduino - dostarcza własne płyty rozwojowe i opro-
gramowanie służące do programowania układu. Co prawda rzeczy te zwykle nie są drogie,
jednakże ich docelowym odbiorcą są inżynierowie, a nie elektronicy hobbyści. Takie płyty
i oprogramowanie są trudniejsze w użyciu i wymagają dłuższej nauki obsługi przed uzyska-
niem jakichkolwiek użytecznych rezultatów.