به گزارش «خبرنامه دانشجویان ایران» ما در این مطلب، قصد معرفی بهترین دوره آموزش آردوینو را داریم و همچنین به طور کامل با پلتفرم آردوینو آشنا میشویم. آردوینو Arduino یک پلتفرم platform سخت افزاری و نرم افزاری متن باز یا open source می باشد و لذا کاربر امکان تغییر و اصلاح عملکرد آن را دارد و می تواند محصول نهایی با تغییرات خاص خودش را توزیع نماید. همانند سیستم عامل لینوکس که به صورت متن باز می باشد. میکروکنترلر Atmel قطعه اصلی سخت افزاری آردوینو بوده و زبان اصلی برنامه نویسی آن جاوا می باشد. ما در این مطلب قصد معرفی سایت الکترونیک آیرنکس را داریم که یکی از مراجع در زمینه برنامه نویسی آردوینو میباشد.
مزایای یادگیری آردوینو
یادگیری آردوینو مزیتهای فوق العاده ای را دارا است از جمله مقرون به صرفه بودن از نظر اقتصادی، چرا که قیمت بردهای آردوینو نسبت به سایر بردها بسیار پایین بوده و به علاوه اینکه آن را چندین بار می توان برنامه ریزی دوباره کرده و در پروژه های مختلف استفاده کرد. از مزیت دیگر این بردها امکان گسترش آن توسط ماژول ها، شیلدها و سنسورها است. اگر در پی یک دوره ایده آل آموزش آردوینو، پیشنهاد ما دوره آموزش آردوینو سایت آیرنکس میباشد.
مهمتر از همه متن باز بودن آن است که سالانه کتابخانه های مختلف به زبان هایی چون پایتون و جاوا برای آردوینو نوشته می شود و امکان دانلود این کتابخانه ها و استفاده از کدهای آنها به راحتی فراهم است مانند کتابخانه تشخیص چهره آن که هر روز به روز تر می شود. علاوه بر موارد گفته شده وجود دوره های ایده آل آموزش آردوینو و منابع آموزشی فراوان آن در سطح وب از مزیت های قابل ذکر می باشد.
آردوینو در اینترنت اشیا کاربردهای فراوانی دارد مانند تشخیص میزان نم و رطوبت خاک توسط سنسور و برنامه ریزی برای آبیاری هوشمند، استفاده از آن در چراغ راهنمایی و رانندگی برای شمارش معکوس زمان، کنترل و اتوماسیون از راه دور وسایل مختلف از کاربرد های آن می باشد. به طور مثال ثبت علائم بالینی بیمار به صورت لحظه ای و آنالیز وضعیت بیمار از کاربردهای مهم آن می باشد و نمونه های عینی آن دستگاههای تب سنج برای بیماری کرونا را می توان مثال زد. البته پر کار برد ترین بخش برای آردوینو رشته رباتیک و رباتهای انسان نما و جاروبرقی های هوشمند می باشد.
آردوینو چیست؟
آردوینو Arduino یک پلتفرم platform سخت افزاری و نرم افزاری متن باز یا open source می باشد و لذا کاربر امکان تغییر و اصلاح عملکرد آن را دارد و می تواند محصول نهایی با تغییرات خاص خودش را توزیع نماید. همانند سیستم عامل لینوکس که به صورت متن باز می باشد. میکروکنترلر Atmel قطعه اصلی سخت افزاری آردوینو بوده و زبان اصلی برنامه نویسی آن جاوا می باشد. اگر میخواهید به طور کامل با آردوینو آشنا شوید و برنامه نویسی آن را یاد بگیرید، پیشنهاد میکنم مقاله آردوینو چیست را در سایت irenx بخوانید.
از این پلتفرم در پروژه های مختلف الکترونیک می توان استفاده کرد زیرا بهره گیری از میکروکنترلر ها برای همه فراهم و کار با این پلتفرم ساده و روان است. پرکاربرد ترین برد آردوینو، UNO می باشد که بر پایه میکروکنترلر AVR ATmega328 ساخته شده است و برد پایه در دوره آموزش آردوینو می باشد. از مشخصات آن می توان به پورت یو اس بی جهت برنامه ریزی و ارتباط با کامپیوتر اشاره نمود. این برد شش پین ورودی آنالوگ و همچنین چهارده پین ورودی-خروجی دیجیتال دارد و همین موجب اتصال راحت آن به قطعات و ماژول های دیگر می شود.
نمونه برد آردوینو uno
ویژگی ها
البته تعداد ورودی و خروجی آنالوگ و دیجیتال آن بسته به میکروکنترلر اصلی آن متفاوت است. در واقع آردوینو ابزاری برای ساخت کامپیوتری کوچک برای لمس جهان مادی و فیزیکی و کنترل آن می باشد. ورودی گرفتن از تعدادی حسگر، سوییچ و دادن خروجی جهت کنترل اشیای تعاملی مانند موتورها و لامپ و غیره از ویژگی های این کامپیوتر کوچک می باشد. برد آن اگر چه به صورت مونتاژ شده در بازار موجود است اما امکان مونتاژ دستی آن برای همه در دسترس می باشد.
محیط نرم افزاری آن متن باز بوده و امکان دانلود رایگان آن را دارید. اگر شما خواهان کنترل ابزارهایی مثل قهوه جوش از طریق گوشی موبایلتان هستید و یا فرضا کنترل اسپیلت اتاق که در دمای خاص کولر روشن بشه و اگر زیادی سرد شد هیتر، به احتمال زیاد به سمت یک دوره آموزش آردوینو ایده آل کشیده خواهید شد.
ساختار سخت افزاری آردوینو
برد سخت افزاری آردوینو در کشور ایتالیا ساخته شده و به دلیل متن باز بودن آن، فایلهای شماتیک و نقشه برد و PCB آن توسط سازنده در سایت شان برای مراجعه عموم قرار داده شده است. همانطور که اشاره شد از انواع برد آردوینو، نوع UNO از پرکاربردترین مدل سخت افزاری آن می باشد که شامل یک میکروکنترلر ATmega328p و بخش تغذیه و پورتهای ارتباطی با کامپیوتر و دستگاههای مختلف می باشد.
از این نوع پلتفرم آردوینو در بیشتر پروژه های رباتیک و آموزشی استفاده می گردد. پین های ورودی و خروجی این میکروکنترلر در دو طرف برد در دسترس می باشند. چهل و یک پین ورودی و خروجی دیجیتال که شش تای آن توان تبدیل به خروجی PWM یا ورودی آنالوگ را دارد. علاوه بر این یک کریستال نوسان ساز جهت کلاک با ارتعاش 46 مگاهرتز، یک پورت یو اس بی جهت ارتباط با رایانه و پروگرمینگ آن، منبع تغذیه و یک دکمه ریست از دیگر اجزای آردوینو نوع UNO می باشد.
سایت آیرنکس دات آی آر، مرجع برنامه نویسی پروژه های امبدد
یک آداپتور مبدل برقAC به DC و یا حتی خود پورت یو اس بی می تواند راهی برای تغذیه برد باشد. ولتاژ پین ها پنج ولت و حداکثر جریان عبوری هر یک چهارده آمپر می باشد. با توابع خاص در برنامه ریزی آن می توان از هرکدام این پین ها به صورت خروجی یا ورودی استفاده کرد اما برخی از این پینها در برد آردوینو بازیگر عمل خاصی می باشند مثلا پین RX برای دریافت و TX جهت انتقال اطلاعات به صورت سریال می باشد.
برنامه نویسی و ساختار نرم افزاری آردوینو
بخش نرم افزاری آردوینو خود مشتمل بر دو بخش است اولی بوت لودر Boot Loader و بخش دیگر محیط یکپارچه توسعه یا IDE می باشد. بوت لودر که وظیفه ارتباط بین بخش محیط توسعه و برد را دارد، در واقع یک کد بسیار کوچک در درون میکروکنترلر می باشد که با حذف آن دیگر امکان برنامه ریزی بخش IDE را نخواهید داشت در واقع بوت لودر مترجم و راه ارتباطی بین برد و بخش برنامه ریزی است.
با زبان های c , c++ می توان آن را کد نویسی و پروگرمینگ کرد. در واقع IDE بر مبنای زبان پراسینگ نوشته شده و محیط و ظاهر برنامه به زبان جاوا نوشته شده است. اصول نگارش دستورها در این نرم افزار شبیه به c یا c++ است دستورات نوشته شده در IDE قبل از انتقال به برد آردوینو به زبان سی ترجمه و توسط کامپایلر avr-gcc در میکروکنترلر نوشته می شود. به برنامه های نوشته در محیط این برنامه اسکچ گفته می شود.
محیط برنامه آردوینو
