Wróć do informacji o e-podręczniku Udostępnij materiał Wydrukuj

Arduino jest platformą sprzętowo‑programistyczną. Oznacza to, że za jej pomocą możemy nie tylko pisać programy wykonywane przez mikrokontrolermikrokontrolermikrokontroler (w przypadku Arduino programy nazywane są szkicamiszkicszkicami), lecz także budować rozmaite urządzenia współpracujące z mikrokontrolerem. Wymaga to co prawda zakupienia odpowiednich podzespołów (przewodów, diod LED, czujników, wyświetlaczy, silników krokowych...), jednak nie są one kosztowne, a dzięki nim powstaną konstrukcje ograniczane tylko przez wyobraźnię pomysłodawcy.

Bazą platformy Arduino jest płyta główna. Termin ten jest znany niemal wszystkim użytkownikom komputerów. W tym przypadku płytę główną nazywa się zwykle po prostu płytką Arduino.

Istnieje wiele odmian płytek. Podstawowym, najbardziej popularnym modelem jest Arduino Uno.

R5OqSbQn1gaqJ
Płytka Arduino Uno
Źródło: Contentplus.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Programy wykonywane przez mikrokontroler są pisane w języku C/C++ (ściślej mówiąc, mamy do czynienia z pewną odmianą tego języka, dostosowaną do specyfiki budowy i pracy mikrokontrolerów). Na początku możemy skorzystać z gotowych szkiców dołączonych do płytki Arduino. Dzięki temu szybciej zapoznamy się z podstawowymi pojęciami z dziedziny programowania, takimi jak stałe, zmienne, instrukcje lub biblioteki.

Mikrokontroler komunikuje się ze światem zewnętrznym za pośrednictwem cyfrowych i analogowych złączyzłącza cyfrowezłączy (pinów). Odczytuje z nich np. stan podłączonego czujnika temperatury lub ustawia na pinie stan wysoki, co skutkuje uruchomieniem podłączonego brzęczyka. Aby piny były obsługiwane prawidłowo, podczas pisania programu musimy określić, które złącza służą za wejścia, a które za wyjścia. Ustalamy także, co ma być odczytywane z wejść, a co powinno pojawić się na wyjściach.

Do wejść Arduino można podłączać m.in. czujniki, przyciski i urządzenia pomiarowe; do wyjść podłączymy wyświetlacz, silnik, diodę LED, serwomechanizmy itd.

Podstawowe rodzaje płytek Arduino

Wspomnieliśmy już, że rodzina Arduino składa się z wielu odmian płytek, począwszy od najbardziej popularnej Arduino Uno, a kończąc na zminiaturyzowanej wersji Nano.

Arduino Uno

Płytka Arduino Uno jest zbudowana na bazie mikrokontrolera ATmega328. We wcześniejszych wersjach wykorzystywano układ ATmega168. Mikrokontroler ATtmega328 ma więcej pamięci, dzięki czemu można pisać bardzie obszerne programy.

Dane techniczne płytki Arduino Uno:

  • mikrokontroler: ATmega328P

  • napięcie robocze: 5 V

  • napięcie zasilania (zalecane): 7–12 V

  • napięcie zasilania (min/max): 6–20 V

  • wejścia/wyjścia cyfrowe: 14

  • wejścia analogowe: 6

  • maksymalne obciążenie prądowe wejść/wyjść: 40 mA

  • maksymalne obciążenie prądowe wyjścia 3,3 V: 50 mA

  • pamięć flash: 32 KB

  • pamięć SRAM: 2 KB

  • pamięć EEPROM: 1 KB

  • częstotliwość taktowania: 16 MHz

  • wymiary: 68,6 mm x 53,4 mm

  • masa: 25 g

R1CFzH9BAllRv
Płytka Arduino Uno
Źródło: Contentplus.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Arduino Mega

Arduino Mega jest największą płytką z rodziny Arduino, zbudowaną z wykorzystaniem mikrokontrolera ATmega2560. Układ ten dysponuje aż 128 kB pamięci flash (Arduino Uno ma 32 kB). W rezultacie możliwe jest pisanie bardzo rozbudowanych programów (szkiców). Aby zwiększyć możliwości płytki w stosunku do wersji Uno, wyposażono ją w 54 piny wejścia i wyjścia.

RBq1fF7o7uuc3
Płytka Arduino Mega
Źródło: David Mellis, licencja: CC BY 2.0.

Dane techniczne płytki Arduino Mega:

  • mikrokontroler: ATmega2560

  • napięcie robocze: 5 V

  • napięcie zasilania (zalecane): 7–12 V

  • napięcie wejściowe (min/max): 6–20 V

  • wejścia/wyjścia cyfrowe: 54 (15 wyjść PWM)

  • wejścia analogowe: 16

  • maksymalne obciążenie prądowe wejść/wyjść: 40 mA

  • maksymalne obciążenie prądowe wyjścia 3,3 V: 50 mA

  • pamięć flash: 256 KB

  • pamięć SRAM: 8 KB

  • pamięć EEPROM: 4 KB

  • częstotliwość taktowania: 16 MHz

  • wymiary: 101,52 mm x 53,3 mm

  • masa: 37 g

Arduino Nano

Arduino Nano to zminiaturyzowana wersja płytki Uno. Dzięki temu łatwiej jest skonstruować układy, które  mieszczą się w mniejszej obudowie. Płytka Nano ma 22 cyfrowe wejścia/wyjścia, umożliwiające m.in. sterowanie diodami LED, przekaźnikami oraz odczytywanie stanu przycisków.

Dane techniczne płytki Arduino Nano:

  • mikrokontroler: ATmega328

  • napięcie robocze: 5 V

  • napięcie zasilania: 7–12 V

  • wejścia/wyjścia cyfrowe: 22 (6 wyjść PWM)

  • wejścia analogowe: 8

  • maksymalne obciążenie prądowe wejść/wyjść: 40 mA

  • częstotliwość taktowania: 16 MHz

  • wymiary: 18 mm x 45 mm

  • masa: 7 g

R1C5U3EgO0OX3
Płytka Arduino Nano
Źródło: Enirstad, licencja: CC BY-SA 4.0.

Instalacja Arduino IDE

Skrót „IDE” pochodzi od angielskiego terminu Integrated Development Environment i oznacza zintegrowane środowisko programistyczne. Narzędzie takie pozwala zarówno napisać kod, jak i potrafi go skompilować (czyli przekształcić do postaci szkicu zrozumiałego dla mikrokontrolera).

Aby zainstalować Arduino IDE wykonaj następujące czynności:

  1. W przeglądarce internetowej wpisz adres www.arduino.cc.

  2. W menu wyświetlonej strony WWW wybierz SOFTWARE/DOWNLOADS.

R1Qg2TDqhejER
  1. W sekcji Download the Arduino IDE wybierz plik instalacyjny odpowiedni dla systemu operacyjnego, w którym pracujesz. My wykorzystamy plik dla systemu Windows.

RBdb3JQlnSZvN
  1. Po pobraniu pliku dwukrotnie kliknij ikonę instalatora. Gdy zapoznasz się licencją, zatwierdź jej warunki i przejdź dalej.

R1OfTSdORBWdx
  1. Wybierz elementy pakietu, które chcesz zainstalować i ustawienia, które ci odpowiadają. Domyślnie zaznaczone są wszystkie opcje: Install Arduino softwareInstall USB drivers (zainstaluj sterowniki USB), Create Start Menu shortcut (utwórz skrót w menu Start),  Create Desktop shortcut (utwórz skrót na Pulpicie),  Associating .ino files (skojarz aplikację z plikami .ino, czyli formatem własnym Arduino). Kliknij przycisk Next.

R1KD6pS9qPZrf
  1. Wybierz folder, w którym ma zostać zainstalowana aplikacja; domyślnie instalowana jest ona na dysku głównym. Aby zmienić lokalizację, kliknij przycisk Browse, wskaż właściwy folder i kliknij przycisk Install.

R1V5dPCGMXlEu
  1. Po zakończeniu pracy instalatora kliknij przycisk Close. Jesteś gotowy do uruchomienia programu Arduino IDE.

RUONwxwGm8Z9I
  1. Oto widok okna głównego programu Arduino IDE:

RvwBVo3OboUb3

Słownik

mikrokontroler
mikrokontroler

układ scalony, w skład którego wchodzą: jednostka centralna (CPU), pamięć flash przechowująca instrukcje, pamięć RAM (pamięć robocza) oraz pamięć EEPROM (przechowująca dane)

złącza cyfrowe
złącza cyfrowe

złącza mogące służyć za wejścia lub wyjścia sygnałów; w przypadku pracy jako wyjścia podają one napięcie 5 V (stan wysoki), lub 0 V (stan niski)

szkic
szkic

program (zestaw instrukcji) wykonywany przez mikrokontroler zamontowany na płytce Arduino