Цикл статей и обучающих схем с радиолюбительскими экспериментами на Arduino для начинающих. Это такая радиолюбительская игрушка-конструктор, из которой без паяльника, травления печатных плат и тому подобного любой чайник в электронике может собрать полноценное работающее устройство, подходящее как для профессионального прототипирования так и для любительских опытов при изучении электроники.
Плата Arduino для предназначена в первую очередь для обучения начинающих радиолюбителей основам программирования микроконтроллеров и созданию микроконтроллерных устройств своими руками без серьезной теоретической подготовки. Среда разработки Arduino позволяет, скомпилировать и загрузить в память платы готовый программный код. Причем загрузка кода предельно проста.
Arduino с чего начать новичку |
В первую очередь для работы с платой Ардуино начинающему электронщику нужно скачать программу для разработки Arduino, она состоит из встроенного текстового редактора, в котором мы работаем с программным кодом, области сообщений, окна вывода текста(консоли), панели инструментов с кнопками часто применяемых команд и нескольких меню. Для загрузки своих программ и связи это программа через типовой шнур USB подключается к плате Arduino.
Код, написанный в среде Arduino, называют скетч . Он пишется в текстовом редакторе, имеющем специальные инструменты вставки/вырезки, замены/поиска текста. Во время сохранения и экспорта в области сообщений (смотри рисунок в первом уроке для начинающих, чуть ниже) появляются пояснения, также могут отображаться ошибки. Консоль показывает сообщения Arduino, включающие полные отчеты об ошибках и другую полезную информацию. Кнопки инструментальной панели позволяют проверить и записать скейтч, открыть, создать и сохранить его, открыть мониторинг последовательной шины и многое др.
Итак, переходим к первому уроку Arduino схемы начинающих электронщиков.
Контроллер Arduino UNO для удобства начинающих уже имеет сопротивление и LED-светодиод, подсоединенный к 13 выводу разъема, поэтому никаких внешних радиоэлементов в первом опыте нам не нужно.
Загрузив код, Ардуино позволяет нашей программе поучаствовать в инициализации системы. Для этого мы указываем микроконтроллеру команды, которые он выполнит в момент первоначальной загрузки и далее напрочь забудет об них (т.е. эти команды выполнятся Ардуинкой только один раз при старте). И именно с этой целью в нашем коде мы выделяем блок, в котором храняться эти команды. void setup() , а точнее в том пространстве внутри фигурных скобок этой функции, смотри программный скейтч.
Не забывайте про фигурные скобки! Потеря хотя бы одной из них сделает весь скейтч полностью нерабочим. Но и лишние скобки тоже не ставьте, т.к также возникнет ошибка.
| Код скачать:
|
Функция void loop() это то место, куда мы помещаем команды, которые будут выполняться все то время, пока включена плата Arduino. Начав выполнение с первой команды, Ардуинка дойдет до самого конца и сразу же перейдет в начало, чтобы повторить ту же самую последовательность. И так бесконечное число раз, до тех пор, пока на плату поступает питание. По своей сути, void loop – это главная функция, точка входа в Arduino.
Функция delay (1000) задерживает обработку программы на 1000 милисекунд. Все это идет в вечном цикле loop() .
Главный вывод после восприятия нашей первой програмки на Ардуино: С помощью функций void loop и void setup мы передаем микроконтроллеру наши инструкции. Все то, что находится внутри блока setup выполнится всего один раз. Содержимое модуля loop будет повторятся в цикле до тех пор, пока останется включенным Arduino.
В предыдущей программе между включением и выключением светодиода была секундная задержка. В используемом выше простейшем коде начинающего ардуинщика был один большой минус. Для выдержки паузы между включением и отключением светодиода в одну секунду мы применили функцию delay() и поэтому в этот момент контроллер не способен выполнять другие команды в главной функции loop() . Корректировка кода в функции loop(), представленная ниже решает эту проблему.
Вместо установки значения в HIGH, а затем в LOW, мы получим значение ledPin и проинвертируем его. Допустим если оно было HIGH, то станет LOW и т.п.
Второй вариант кода Ардуино для управления светодиодом здесь:
Затем можно заменить функцию delay() . Вместо нее, лучше использовать функцию millis() . Она возвращает количество миллисекунд, прошедшее с момента старта программы. Функция переполнится приблизительно через 50 суток работы программного кода.
Похожей функцией является micros() , которая возвращает количество микросекунд, прошедшее с момента запуска программного кода. Функция вернется в ноль через 70 минут работы программы.
Конечно, это добавит немного строк кода в наш скетч, но это, сделает вас несомненно более опытным программистом и увеличит потенциал вашего Arduino. Для этого нужно всего лишь научиться применять функцию millis.
Следует четко понимать, что простейшая функция delay приостанавливает выполнение всей программы Ардуино, делая ее неспособной выполнять какие-либо задачи в этот период времени. Вместо того, чтобы приостанавливать всю нашу программ, можно подсчитывать, сколько времени прошло до завершения действия. Это, прекрасно, реализуется с помощью функции millis(). Чтобы все было легко в понимании, мы рассмотрим следующий вариант мигания светодиодом без временной задержки.
Начало этой программы такое же как и у любого другого стандартного скетча Arduino.
В данном примере используется два цифровых ввода-вывода Arduino. Светодиод подсоединяется к 8 пину, который сконфигурирован как OUTPUT. К 9 через подключена кнопка, которая настроена как INPUT. Когда нажимаем на кнопку пин 9 устанавливается в HIGH, и программа переключает вывод 8 в HIGH, тем самым включая светодиод. Отпускание кнопки сбрасывает девятый вывод в состояние LOW. Затем код переключает вывод 8 в LOW, отключая световой индикатор.
Для управления пятью светодиодами будем применять различные манипуляции с портами Arduino. Для этого напрямую запишем данные в порты Arduino, это позволит задать значения для светодиодов при помощи одной лишь функции.
Arduino UNO обладает тремя портами: B (цифровые входа/выхода с 8 по 13); C (аналоговые входа); D (цифровые входа/выхода с 0 по 7)
Каждый порт осуществляет управление тремя регистрами. Первый DDR задает чем будет являться pin входом или выходом. При помощи второго регистра PORT можно задать pin в состояние HIGH или LOW. При помощи третьего можно считать информацию о состояние ножек Arduino, в случае если они работает на вход.
Для работы схемы задействуем порт B. Для этого установим все ножки порта как цифровые выхода. У порта B всего 6 ножек. Биты регистра DDRB должны быть заданы в "1" , если пин будет использоваться как выход (OUTPUT), и в "0" , если пин планируем применять как вход (INPUT). Биты портов нумеруются с 0 по 7, но не всегда имеют все 8 пинов
Допустим: DDRB = B00111110; // установить ножки порта В с 1 по 5 как выхода, а 0 как вход.
В нашем схеме бегущих огней мы задействуем пять выходов: DDRB = B00011111 ; // установить пины порта В с 0 по 4 как выходы.
Для записи данных в порт В нужно задействовать регистр PORTB. Зажечь первый светодиод можно с помощью управляющей команды: PORTB = B00000001; , первый и четвертый LED: PORTB = B00001001 и т.п
Существует два оператора двоичного сдвига: влево и вправо. Оператор сдвига влево заставляет все биты данных переместиться влево, соответственно оператор сдвига вправо, перемещает их вправо.
Пример:
varA = 1; // 00000001
varA = 1
varA = 1
varA = 1
Теперь вернемся к исходному коду нашей программе. Нам требуется ввести две переменные: upDown будет включать в себя значения куда двигаться - вверх или вниз, а вторая cylon укажет какие Led зажигать.
Конструктивно такой светодиод имеет один общий вывод и три вывода для каждого цвета. Ниже показана схема подключения RGB-светодиода к плате Arduino с общим катодом. Все резисторы используемые в схеме для подключения должны быть одного номинала от 220-270 Ом.
Для подключения с общим катодом схема подключения трехцветного led будет почти аналогична, за исключением того, что общий вывод будет подключен не к земле (gnd на устройстве), а к выводу +5 вольт. Выводы Красный, зеленый и синий в обоих случаях подключаются к цифровым выходам контроллера 9, 10 и 11.
К девятому пину Arduino UNO подключим внешний светодиод через сопротивление 220 Ом. Для плавного управления яркостью последнего применим функцию analogWrite() . Она обеспечивает вывод ШИМ-сигнала на ножку контроллера. Причем команду pinMode() вызывать не требуется. Т.к analogWrite(pin,value) включает два параметра: pin - номер ножки для вывода, value - значение от 0 до 255.
Код:
/*
Учебный пример начинающего ардуинщика, раскрывает возможности команды analogWrite()
для реализации Fade-эффекта светодиода
*/
int brightness = 0; // яркость LED
int fadeAmount = 5; // шаг изменения яркости
unsigned long currentTime;
unsigned long loopTime;
Void setup() {
pinMode(9, OUTPUT); // устанавливаем 9 пин как выход
currentTime = millis();
loopTime = currentTime;
}
Void loop() {
currentTime = millis();
if(currentTime >= (loopTime + 20)){
analogWrite(9, brightness); // устанавливаем значение на 9 выводе
Brightness = brightness + fadeAmount; // прибавляем шаг изменения яркости, которая установится в следующем цикле
// если достигли мин. или макс. значения, то идем в обратную сторону (реверс):
if (brightness == 0 || brightness == 255) {
fadeAmount = -fadeAmount ;
}
loopTime = currentTime;
}
}
Работа Arduino с энкодером |
Энкодером предназначен для преобразования угла поворота в электрический сигнал. С него мы получаем два сигнала (А и В), которые противоположны по фазе. В этом учебном примере мы будем применять энкодер SparkFun COM-09117, имеющий двенадцать положений на один оборот (каждое положение ровно 30°). На приведенном ниже рисунке хорошо видно, как зависят выход А и В друг от друга при движении энкодера по часовой или против часовой стрелки.
Если сигнал А переходит от положительного уровня к нулевому, мы считываем значение выхода В. Если выход В в этот момент времени находится в положительном состоянии, значит энкодер двигается по направлению часовой стрелке, если В выдает нулевой уровень, то энкодер двигается в противоположном направлении. Считывая оба выхода, мы при помощи микроконтроллера способны вычислить направление вращения, а при помощи подсчета импульсов с А выхода энкодера - угол поворота.
При необходимости можно при помощи расчета частоты, определить насколько быстро происходит вращение энкодера.
Применяя энкодер в нашем учебном примере мы будем регулировать яркостью светодиода при помощи ШИМ выхода. Для считывания данных с энкодера мы будем использовать метод, базирующийся на программных таймерах, которые мы уже рассмотрели.
Учитывая тот факт, что в самом быстром случае, мы можем повернуть ручку энкодера на 180° за 1/10 секунды, то это будет 6 импульсов за 1/10 секунды или 60 импульсов в одну секунду.
В реальности быстрее вращать не возможно. Так как нам необходимо отслеживать все полупериоды, то частота должна быть около 120 Герц. Для полной уверенности, возьмем 200 Гц.
Так как, в данном случае, у нас используется механический энкодер, то возможен дребезг контактов, а низкая частота прекрасно отфильтровывает подобный дребезг.
По сигналам программного таймера необходимо постоянно осуществлять сравнение текущего значения выхода А энкодера с предыдущим значением. Если состояние меняется от положительного к нулю, то мы опрашиваем состояние выхода В. В зависимости от результата опроса состояния мы увеличиваем или снижаем счетчик значения яркости LED светодиода. Код программы с временным интервалом около 5 мс (200 Гц), представлен ниже:
Код начинающего ардуинщика:
/*
** Энкодер
** Для управлением яркостью светодиода применяется энкодер фирмы Sparkfun
*/
Int brightness = 120; // яркость светодиода, начинаем с половины
int fadeAmount = 10; // шаг изменения яркости
unsigned long currentTime;
unsigned long loopTime;
const int pin_A = 12; // pin 12
const int pin_B = 11; // pin 11
unsigned char encoder_A;
unsigned char encoder_B;
unsigned char encoder_A_prev=0;
void setup() {
// declare pin 9 to be an output:
pinMode(9, OUTPUT); // устанавливаем 9 вывод как выход
pinMode(pin_A, INPUT);
pinMode(pin_B, INPUT);
currentTime = millis();
loopTime = currentTime;
}
void loop() {
currentTime = millis();
if(currentTime >= (loopTime + 5)){ // проверяем состояния каждые 5мс (частота 200 Гц)
encoder_A = digitalRead(pin_A); // считываем состояние выхода А энкодера
encoder_B = digitalRead(pin_B); // выхода В энкодера
if((!encoder_A) && (encoder_A_prev)){ // если состояние меняется с положительного к нулевому
if(encoder_B) {
// выход В в положительном состояние, значит вращение осуществляется по часовой стрелке
// увеличиваем яркость свечения, не более чем до 255
if(brightness + fadeAmount
}
else {
// выход В в нулевом состояние, значит вращение идет против часовой стрелки
// снижаем яркость, но не ниже нуля
if(brightness - fadeAmount >= 0) brightness -= fadeAmount;
}
}
encoder_A_prev = encoder_A; // сохраняем значение А для последующего цикла
AnalogWrite(9, brightness); // устанавливаем яркость на девятый пин
LoopTime = currentTime;
}
}
В этом примере для начинающих мы рассмотрим работу с пьезоизлучателем для генерирования звуков. Для этого возьмем пьезодатчик позволяющий генерировать звуковые волны в диапазоне частот 20 Гц - 20 кГц.
Это такая радиолюбительская конструкция где по всему объему расположены светодиоды. С помощью этой схемы можно генерировать различные световые и анимационные эффекты. Сложные схемы способны даже отображать различные объемные слова. Другими словами это элементарный объемным монитор
Сервопривод является основным элементом при конструировании различных радиоуправляемых моделей, а управление им с помощью контроллера просто и удобно.
Программа для управления проста и наглядна. Начинается она с подключения файла, содержащего все необходимые команды для управления сервоприводом. Далее, мы создаем объект servo, например servoMain. Следующая функция setup(), в которой мы прописываем, что сервопривод подсоединен к девятому выводу контроллера.
Код:
/*
Arduino Servo
*/
#include
Servo servoMain; // Обьект Servo
Void setup()
{
servoMain.attach(9); // Servo подключен к девятому выводу
}
Void loop()
{
servoMain.write(45); // Повернуть сервопривод влево на 45 °
delay(2000); // Ожидание 2000 милисекунд (2 секунды)
servoMain.write(0); // Повернуть серво влево на 0 °
delay(1000); // Пауза 1 с.
delay(1500); // Ожидание 1.5 с.
servoMain.write(135); // Повернуть серво вправо на 135 °
delay(3000); // Пауза 3 с.
servoMain.write(180); // Повернуть серво вправо на 180 °
delay(1000); // Ожидание 1 с.
servoMain.write(90); // Повернуть серво на 90 °. Центральная позиция
delay(5000); // Пауза 5 с.
}
В главной функции loop() , мы задаем команды для серводвигателя, выдерживая паузы между ними.
Схема Arduino счетчика на 7-сегментном индикаторе |
Этот простой проект на Arduino для начинающих, заключается в создании схемы счетчика на обычном 7-сегментном индикаторе с общим катодом. Программный код, приведенный ниже, позволяет при нажатии на кнопку запускать счет от 0 до 9.
Семисегментный индикатор – представляет собой комбинацию 8 светодиодов (последний отвечает за точку) с общим катодом, которые можно включать в нужной последовательности так, чтобы они создавали цифры. Следует обратить внимание, что в данной схеме, смотри рисунок ниже, выводы 3 и 8 отведены под катод.
Справа показана таблица соответствия выводов Arduino и выводов светодиодного индикатора.
Код этого проекта:
byte numbers = {
B11111100, B01100000, B11011010, B11110010, B01100110,
B10110110, B10111110, B11100000, B11111110, B11100110
};
void setup() {
for(int i = 2; i
pinMode(i, OUTPUT);
}
pinMode(9, INPUT);
}
int counter = 0;
bool go_by_switch = true;
int last_input_value = LOW;
void loop() {
if(go_by_switch) {
int switch_input_value = digitalRead(9);
if(last_input_value == LOW && switch_input_value == HIGH) {
}
last_input_value = switch_input_value;
} else {
delay(500);
counter = (counter + 1) % 10;
}
writeNumber(counter);
}
Void writeNumber(int number) {
if(number 9) {
return;
}
byte mask = numbers;
byte currentPinMask = B10000000;
for(int i = 2; i
if(mask & currentPinMask) digitalWrite(i,HIGH);
else digitalWrite(i,LOW);
currentPinMask = currentPinMask >> 1;
}
}
Существенно расширить потенциал плат Ардуино можно и с помощью дополнительных модулей, которые можно подключить к PIN выводам практически любого устройства. Рассмотри наиболее популярные и интересные модули расширения или как их еще называют - шилды.
При установке Arduio IDE должны автоматически поставиться драйверы, необходимые для работы с оригинальными платами Arduino. Но фишка в том, что на китайских платах стоит более дешёвый контроллер интерфейса USB, для работы с ним нужен специальный драйвер. Китайский контроллер ничем не хуже, он просто дешевле =)
Если по какой-то причине у вас не установились драйверы от Arduino, их можно установить вручную из папки с программой.
Драйвер CH341 для Windows можно скачать , либо самому поискать в гугле .
 |
Далее подключить Arduino к компьютеру, подождать, пока Windows её распознает и запомнит (первое подключение).
P.S. Вылезет окошечко, сообщающее, что устройство опознано и подключено к COM порту с определённым номером отличным от номера 1
По умолчанию в linux можно прошивать китайские ардуинки без дополнительного оборудования. Но вначале ничего не получается и Arduino IDE выдает ошибку.
Дело вот в чем. Linux (в моем случае linux mint) определяет ардуинку как устройство ttyUSB*. Обычно это ttyUSB0. Это можно узнать командой dmesg
в терминале.
То есть, в системе появляется интерфейс /dev/ttyUSB0
. Но чтобы с ним работать, нужны права доступа. Читать и писать на устройство /dev/ttyUSB0
имеет пользователь root и пользователи группы dialout. Работы с правами суперпользователя лучше избегать, поэтому следует занести своего пользователя в группу dialout. Это можно сделать следующей командой(обратите внимание, команда whoami в обратных кавычках)
sudo usermod -a -G dialout `whoami`
После этого нужно перелогиниться. Дальше запускаем Arduino IDE и в меню «Инструменты-Порт» ставим галочку напротив /dev/ttyUSB0
.
За инфу спасибо Владу Шеменкову
Данный документ разъясняет, как подключить плату Arduino к компьютеру и загрузить ваш первый скетч.
Необходимое железо — Arduino и USB-кабель
В этом руководстве предполагается, что вы используете Arduino Uno, Arduino Duemilanove, Nano или Diecimila.
Вам потребуется также кабель стандарта USB (с разъемами типа USB-A и USB-B): такой, каким, к примеру, подключается USB-принтер. (Для Arduino Nano вам потребуется вместо этого кабель с разъемами А и мини-В).
Программа - среда разработки для Arduino
Найдите последнюю версию на странице скачивания .
После окончания загрузки распакуйте скачанный файл. Убедитесь, что не нарушена структура папок. Откройте папку двойным кликом на ней. В ней должны быть несколько файлов и подкаталогов.
Подсоедините плату
Arduino Uno, Mega, Duemilanove и Arduino Nano получают питание автоматически от любого USB-подключения к компьютеру или другому источнику питания. При использовании Arduino Diecimila убедитесь, что плата сконфигурирована для получения питания через USB-подключение. Источник питания выбирается с помощью маленького пластикового джампера, надетого на два из трех штырьков между разъемами USB и питания. Проверьте, чтобы он был установлен на два штырька, ближайших к разъему USB.
Подсоедините плату Arduino к вашему компьютеру, используя USB-кабель. Должен загореться зеленый светодиод питания, помеченный PWR.
Установите драйвера
Установка драйверов для на Windows7, Vista или XP:
- Подключите вашу плату и подождите, пока Windows начнет процесс установки драйвера. Через некоторое время, несмотря на все её попытки, процесс закончится безрезультатно.
- Нажмите на кнопку ПУСК и откройте Панель управления.
- В панели управления перейдите на вкладку Система и безопасность (System and Security). Затем выберите Система. Когда откроется окно Система, выберите Диспетчер устройств (Device Manager).
- Обратите внимание на порты (COM и LPT). Вы увидите открытый порт под названием «Arduino UNO (COMxx)».
- Щелкните на названии «Arduino UNO (COMxx)» правой кнопкой мышки и выберите опцию «Обновить драйвер» (Update Driver Software).
- Кликните "Browse my computer for Driver software".
- Для завершения найдите и выберите файл драйвера для Uno - «ArduinoUNO.inf», расположенный в папке Drivers программного обеспечения для Arduino (не в подкаталоге «FTDI USB Drivers»).
- На этом Windows закончит установку драйвера.
Выберите ваш последовательный порт
Выберите устройство последовательной передачи платы Arduino из меню Tools | Serial Port. Вероятно, это будет COM3 или выше (COM1 и COM2 обычно резервируются для аппаратных COM-портов). Чтобы найти нужный порт, вы можете отсоединить плату Arduino и повторно открыть меню; пункт, который исчез, и будет портом платы Arduino. Вновь подсоедините плату и выберите последовательный порт.
Загрузите скетч в Arduino
Теперь просто нажмите кнопку «Upload» в программе - среде разработки. Подождите несколько секунд - вы увидите мигание светодиодов RX и TX на плате. В случае успешной загрузки в строке состояния появится сообщение «Done uploading (Загрузка выполнена)».
(Замечание. Если у вас Arduino Mini, NG или другая плата, вам необходимо физически кнопкой подать команду reset непосредственно перед нажатием кнопки «Upload»).
Несколько секунд спустя после окончания загрузки вы увидите как светодиод вывода 13 (L) на плате начнет мигать оранжевым цветом. Поздравляю, если это так! Вы получили готовый к работе Arduino!
Вам понадобится
- - плата Arduino UNO,
- - кабель USB (USB A - USB B),
- - персональный компьютер,
- - светодиод,
- - резистор 220 Ом,
- - пара проводов 5-10 см,
- - при наличии - макетная плата (breadboard).
Инструкция
Загрузите среду разработки Arduino для своей операционной системы (поддерживаются ОС Windows, Mac OS X, Linux) на странице http://arduino.cc/en/Main/Software, можно установщик, можно . Скачанный файл содержит также и драйверы для плат Arduino.
Установите драйвер. Рассмотрим вариант для ОС Windows. Для этого дождитесь, когда операционная система предложит установить драйвер. Откажитесь. Нажмите Win + Pause, запустите Диспетчер устройств. Найдите раздел "Порты (COM & LPT)". Увидите там порт с названием "Arduino UNO (COMxx)". Кликните правой кнопкой мыши на нём и выберите "Обновить драйвер". Далее выбираете расположение драйвера, который вы только что скачали.
Среда разработки уже содержит в себе множество примеров для изучения работы платы. Откройте пример "Blink": Файл > Примеры > 01.Basics > Blink.
Укажите среде разработки свою плату. Для этого в меню Сервис > Плата выберите "Arduino UNO".
Выберите порт, которому назначена плата Arduino. Чтобы узнать, к какому порту подключена плата, запустите диспетчер устройств и найдите раздел Порты (COM & LPT). В скобках после названия платы будет указан порта. Если платы нет в списке, попробуйте её от компьютера и, выждав несколько секунд, снова.
Отключите плату от компьютера. Соберите схему, как показано на рисунке. Обратите внимание, что короткая ножка светодиода должна быть соединена с выводом GND, длинная через резистор с цифровым пином 13 платы Arduino. Удобнее пользоваться макетной , но при её отсутствии можно соединить провода скруткой.
Важное примечание! Цифровой пин 13 уже имеет свой резистор на плате. Поэтому при подключении светодиода к плате внешний резистор использовать не обязательно. При подключении светодиода к любым другим выводам Ардуино использование обязательно!
Теперь можно загрузить программу в память платы. Подключите плату к компьютеру, подождите несколько секунд, пока происходит инициализация платы. Нажмите кнопку "Загрузить", и Ваш запишется в память платы Arduino. Программирование под Arduino весьма интуитивно и совсем не сложно. Посмотрите на изображение - в комментариях к программе есть небольшие пояснения. Этого достаточно чтобы разобраться с вашим первым экспериментом.
Видео по теме
Обратите внимание
Будьте внимательны при работе с платой Arduino - это электронное изделие, которое требует бережного отношения. Снизу платы есть оголённые проводники, и если Вы положите плату на токопроводящую поверхность, есть вероятность сжечь плату. Также не трогайте плату влажными или мокрыми руками и избегайте при работе сырых помещений.
Полезный совет
В сети есть множество сайтов, посвящённых Arduino. Читайте, осваивайте, не бойтесь экспериментировать и познавать новое!
Источники:
- Мигаем светодиодом
Программирование привлекает и интересует многих современных людей, в особенности - молодых и начинающих специалистов, которые только начинают выбирать будущую профессию. Они нередко встают перед вопросом - с чего начать в изучении программирования? Если вы решили научиться программировать, не стоит совершать распространенную ошибку - не беритесь сразу за сложные системы и языки (например, Си). Начав со слишком сложного языка, вы можете сформировать неправильное впечатление о программировании в целом. Начинающим рекомендуется работать с самыми простыми системами - например, учиться писать программы в Бейсик. Изучение этого языка позволит в короткие сроки добиться хороших результатов. Усвоить PureBasic несложно - этот универсальный компилируемый язык, имеющий широкие возможности, поможет вам понять основы программирования и совершенствовать свои умения в дальнейшем.
Инструкция
На изучение основ программирования у вас может уйти около года. Вам предстоит узнать особенности процедурного и объектно-ориентированного программирования, принципы работы с бинарными деревьями, массивами, списками и т.д. Только после изучения основ переходите к более сложным задачам.
Посещайте сайты разработчиков языков программирования, изучайте документацию. Обязательно общайтесь на форумах программистов, они, как правило, отвечают на большинство вопросов новичков.
Математика
Если вы хотите научиться программировать, вам просто необходимо знать математику. В процессе работы вам предстоит столкнуться с большим количеством проблем, которые невозможно будет решить без знания основ этой науки. Существует большое количество математических , систем и теорий (ряды Фурье, числа Фибоначчи и т.д.), которые значительно упрощают процесс программирования.Обучение не заканчивается
Эволюция языков программирования не стоит на месте, их развитие идет постоянно. Старайтесь читать как можно больше литературы, посвященной той области программирования, в которой вы планируете работать. Всегда ищите альтернативные пути решения возникающих проблем, это поможет вам постоянно повышать эффективность работы создаваемого вами программного кода. Беседуйте с профессиональными программистами, они всегда смогут посоветовать, как справиться с той или иной проблемой. Чтение кодов их программ также принесет вам большую пользу.Невозможно постоянно держать все в уме. Не стесняйтесь пользоваться справочниками по языкам программирования.
Задачи программирования, какими бы простыми они ни были, никогда не решаются с наскока. Они всегда требуют выработки правильного алгоритма действий, эффективного в данной конкретной ситуации. Поиск оптимальных алгоритмов требует постоянной практики и тренировки. Старайтесь чаще решать небольшие задачи по программированию (найти их можно на специализированных сайтах), это поможет вам постепенно оттачивать свои навыки в этой области.
Мы рассмотрели ранее. Сегодня же мы проделаем вместе с вами первые шаги с Arduino – начнем с установки программного обеспечения и закончим написанием и запуском первой программы.
Мы полагаем, что саму плату Arduino вы уже себе приобрели:). Если кто-то проспал предыдущий пост, то напомним, что Arduino можно приобрести (сама плата Arduino UNO) или (стартовый комплект Arduino). Имея в руках Arduino, мы можем перейти к изучению.
Программное обеспечение «Arduino IDE»
Для начала нам нужно скачать с сайта программное обеспечение «Arduino IDE» на русском языке. С помощью IDE мы будем программировать микроконтроллер в нашей Arduino.
В случае с Windows достаточно скачать нужный архив и распаковать его в папку (желательно в корне диска «С»). После распаковки «Arduino IDE» мы уже можем подключить плату Arduino к персональному компьютеру.
Подключение Arduino к компьютеру и установка драйверов
Arduino подключаем к компьютеру с помощью (такой же, как для принтера). При подключении операционная система попытается сама установить соответствующие драйверы, но скорее всего ей это не удастся и нужно будет установить эти драйвера вручную.
Ручная установка драйверов выглядит примерно так:
Первый запуск Arduino IDE
Запустите «Arduino IDE», кликнув два раза на файл arduino.exe. Вы увидите такое окно:
Именно в этом окне мы и будем создавать и отправлять в микроконтроллер все программы. Однако, прежде чем мы напишем первую программу, мы должны установить еще две вещи.
В меню «Инструменты — Плата» выберите версию Arduino, которая у вас уже есть (например, Arduino UNO):
а в «Инструменты — Порт» выберите порт, к которому подключена плата Arduino (это тот порт, который нужно было запомнить во время установки драйверов).
На этом все, теперь мы можем уже перейти к программированию
Первая программа Arduino
В самой «Arduino IDE» есть масса примеров программ, работа которых хорошо описана с помощью комментариев. Для начала выберем один из таких примеров.
Из меню «Файл – Примеры – Basics» выберите «Blink»
Это очень простая программа, отвечающая за мигание , расположенного на плате Arduino, который подключен к выводу 13:
Давайте рассмотрим по порядку всю программу:
// Все что стоит после (//…) или между (/* … */) являются комментариями в коде /* Функция setup () выполняется только один раз, в начале программы. Она чаще всего используется для загрузки различных параметров. */ void setup() { pinMode(13, OUTPUT); // Установить вывод 13 в качестве выхода } //Функция loop () — это цикл, который выполняется все время пока включено питание. void loop() { digitalWrite(13, HIGH); // подать высокий уровень (+5В) на вывод 13 delay(1000); // ждать секунду (1000 мсек = 1 сек) digitalWrite(13, LOW); // подать низкий уровень (0В) на вывод 13 delay(1000); // ждать секунду // После достижения конца цикла loop () все начнется с самого начала }
Для загрузки программы в Arduino достаточно нажать на кнопку со стрелкой.
После загрузки программы, в нижней части окна появится надпись: «Загрузка завершена, после чего светодиод начнет мигать с интервалом в 1 сек.
В самом низу окна «Arduino IDE» будут отображаться различные сообщения компилятора. В данном случае отображается информация о размере нашей программы (скетч) и максимально доступной памяти микроконтроллера. В случае появления каких-то ошибок они будут отображаться в этом месте.
Самая простая схема на Arduino
Нам удалось заставить моргать светодиод, расположенный на плате Arduino. Теперь построим максимально простую аналогичную схему: заставим мигать светодиод, подключенный через резистор (около 220 Ом) к одному из выводов Arduino.
Наша программа «Blink» из примера управляет сигналом на контакте 13, к которому подключен светодиод на плате. Однако ничто не мешает нам подключить к этому выводу (13) и «земле» (GND) любой другой внешний светодиод. Имея мы можем быстро собрать такую схему:
Конечно, контакт 13, здесь только как пример. Мы так же можем в программе изменить номер контакта (например, на 6) и к этому контакту подключить дополнительный светодиод.
Чтобы нам не менять номер контакта в нескольких местах (в нашем примере программы он встречается 3 раза), мы можем его присвоить переменной, к которой мы будем ссылаться:
Int led = 13; // назначаем переменной led номер контакта 13 void setup() { pinMode(led, OUTPUT); // подставить переменную led вместо номера контакта 13 } void loop() { digitalWrite(led, HIGH); // подставить переменную led вместо номера контакта 13 delay(1000); digitalWrite(led, LOW); // подставить переменную led вместо номера контакта 13 delay(1000); }
В коротких программах это не имеет большого значения, но в более сложных проектах, в которых мы используем десяток входов и выходов и неоднократно на них ссылаемся, использование переменных очень облегчает работу.
Все самое интересное в микроконтроллерах обретает смысл только тогда, когда кроме выходов мы начнем использовать и входы. В следующем примере подключим к Arduino, с помощью которого мы будем регулировать частоту мигания светодиода.
Потенциометр здесь использован в роли . То есть, напряжение на его крайних выводах (+5В и «земля») делится на две части, из которых одна часть подается (центральный вывод потенциометра) на вход A0 (аналоговый вход Arduino). Вращая потенциометр, мы меняем величину напряжения, которое подается на аналоговый вход.
Напряжение, поступающее на аналоговый вход, определяется Arduino как число в диапазоне от 0 (0В) до 1023 (для 5В). Таким образом, если мы, например, подадим на аналоговый вход 2,5В, это будет истолкована Arduino как 512. Надеемся, что до этого момента все ясно
Все остальное объясним уже в самой программе:
Int led = 13; // это уже для нас понятно int potPin = 0; // назначаем переменной номер аналогового входа int pot; // переменная, в которой мы будем сохранять значение потенциометра int bk; // переменная, в которой мы будем сохранять значение скорости мигания светодиода void setup() { pinMode(led, OUTPUT); } void loop() { pot = analogRead(potPin); // считываем A0 и сохраняем в переменной pot /* Использованная ниже функция map() служит для преобразования одного диапазона чисел в другой. В нашем случае, перерасчет числа из диапазона от 0 до 1023 (значение, полученное с A0) на диапазон чисел от 50 до 3000 (интервал между включением и выключением светодиода). Пересчитанный диапазон чисел будет сохранен в переменной «bk». */ bk = map(pot, 0, 1023, 50, 3000); digitalWrite(led, HIGH); delay(bk); // пауза зависит от положения потенциометра digitalWrite(led, LOW); delay(bk); // пауза зависит от положения потенциометра }
Код начинает потихоньку усложнять, но мы надеемся, что все понятно. Введя в схему небольшую модификацию, мы можем добиться изменения частоты мигания светодиода, например, от интенсивности света в комнате Для этого вместо потенциометра необходимо использовать делитель напряжения, сделанный из фоторезистора и резистора.
Проще говоря, это резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от интенсивности падающего на него света.
Как видно на рисунке выше, фоторезистор подключен между +5В и контактом A0, а затем A0 через резистор на массу. Это точно такое же подключение, как и в случае с потенциометром. Здесь просто вместо двух крайних выводов потенциометра у нас ножка от фоторезистора и резистор, а вместо среднего вывода потенциометра, мы соединили друг с другом оставшиеся свободные выводы фоторезистора и резистора.
Программу в принципе менять не нужно, потому что наша схема практически не изменился. После монтажа достаточно подать питание и можно наслаждаться светодиодом, скорость мигания которого зависит от степени освещенности фоторезистора.
На этом закончим данную статью, в который мы попытались ввести вас в основы программирования Arduino. В последующих статьях мы будем уже рассматривать конкретные проекты.