Arduino Eine Einführung

DIY Elektronik ist gerade ein heißes Thema! Bei so vielen verschiedenen verfügbaren Technologien wie Wi-Fi, Touchscreens, Beschleunigungssensoren und Gyroskopen kann man sich leicht fragen, auf welche verschiedenen Arten sie zusammengefügt werden könnten, um etwas Spaß zu machen.

Ich überlege gerne, wie ich Objekte um mich herum verbessern und interessanter machen kann. Die Verwendung von Elektronik ist eine Möglichkeit, statische Objekte in nützliche Gadgets umzuwandeln. In diesem Artikel möchte ich Ihnen alles über ein Werkzeug erzählen, das Ihnen dabei hilft, genau das zu tun. Treffen wir uns mit Arduino!


Arduino

Ein offizielles Arduino Leonardo Board

Meine persönlichen Erfahrungen mit Arduino begannen mit dem Bau einer Hobby-Drohne. Als ich versuchte zu verstehen, wie sie funktionierten, wurde mir klar, dass viele dieser Drohnen nur mit ein paar Sensoren und einem Mikrocontroller-Board wie Arduino gesteuert wurden. Ich recherchierte weiter über Arduino und war beeindruckt von dem, was ich gelernt hatte.

Offizielle Arduino-Boards haben manchmal einen Teil des Arduino-Logos auf ihrer Rückseite

Arduino ist eine vollständige Open Source- und kostenlose Plattform für physikalisches Computing. Es kann so programmiert werden, dass es sich auf eine bestimmte Weise verhält, Aufgaben ausführt, mit Sensoren und Lichtern interagiert, Motoren bedient, mit Relaiskontakten mit Hochspannung verbunden wird und vieles mehr! Arduino verfügt über eine Standardmethode, um die Anschlüsse freizulegen, sodass er mit einer Vielzahl von austauschbaren Modulen arbeiten kann Schilde. Mehr über Schilde später.

Sie können ein Arduino-Board mit einem Computer mit USB-Anschluss und der frei verfügbaren Arduino-IDE programmieren. Fast alle Technologien, die zur Herstellung von Arduino verwendet werden, sind ebenfalls Open Source.

Das Arduino-Projekt wurde vor etwa 7 Jahren von Massimo Banzi und David Cuartielles während ihrer Zeit am Interaction Design Institute in Ivrea (Italien) begonnen. Sie brauchten etwas, um ihren Design-Studenten den Umgang mit Elektronik in ihren Projekten beizubringen. Dies war im Grunde ein zweifaches Problem: Sie mussten ein Werkzeug entwickeln, das leicht genug ist, um ohne vorherige Vorkenntnisse in der Elektronik verwendet zu werden, und es musste für Studenten erschwinglich genug sein.

Das Experimentieren mit verschiedenen Designs führte letztendlich zur Entwicklung des Arduino-Prototyping-Boards, das jetzt für etwa 25 US-Dollar erhältlich ist.


Micro Controller-Karten

Von links: Uno R3, Leonardo, Due und Micro

Seit der Veröffentlichung des ersten Arduino-Boards gab es mehrere Überarbeitungen. Die vielen Verbesserungen haben die ursprüngliche Platine für verschiedene Anwendungen nutzbarer gemacht. Derzeit gibt es mehr als zehn verschiedene offizielle Arduino-Boards, von denen vier im Bild oben dargestellt sind.

Von oben: MultiWii Nano, EtherTen und Arduino Mega 2650

Neben den offiziellen Arduino-Boards gibt es zahlreiche Kopien oder kompatible Boards von verschiedenen Herstellern. Einige dieser Karten von Drittanbietern sind möglicherweise mit denen einer offiziellen Arduino-Karte identisch, andere verfügen jedoch möglicherweise über zusätzliche Funktionen wie einen integrierten Ethernet-Anschluss, einen Beschleunigungsmesser oder ein Gyroskop, genau wie die auf dem obigen Foto.


Code

Arduino-Programme können in C oder C ++ geschrieben werden. Das einfachste Programm kann mit nur wenigen Codezeilen ausgedrückt werden:

 void setup ()  void Schleife () 

Diese beiden Funktionen, Konfiguration() und Schleife(), sind in jedem Arduino-Programm erforderlich. Selbstverständlich können Sie Ihre eigenen Funktionen definieren. Die Arduino-Website enthält eine Reihe von Artikeln, in denen die Kontrollstruktur eines gültigen Arduino-Programms beschrieben wird.

Code

Ein Großteil der Inspiration für Arduino und seine Entwicklungsumgebung stammt von Processing, einem Werkzeug zum Erstellen von Bildern und interaktiven Animationen. Durch die Verarbeitung können Nichtprogrammierer durch sofortiges und visuelles Feedback Programmierkenntnisse vermittelt werden. Die gleichen Prinzipien stehen im Mittelpunkt des Arduino-Projekts selbst, das sich eng an die Verarbeitungsumgebung anlehnt.

Tatsächlich hat Arduino seine praktische Entwicklungsumgebung von Processing übernommen, und aus diesen Gründen wird Arduino als Hardware-Äquivalent bezeichnet. Obwohl die beiden Projekte voneinander getrennt sind, ist es nützlich zu wissen, dass sie zusammen verwendet werden können.


Schilde

Arduino Shields übereinander gestapelt

Wahrscheinlich ist das Mördermerkmal von Arduino austauschbar Schilde. Shields sind andere Boards, die direkt auf einige der Arduino-Boards aufgesteckt werden können und somit ihre Basisfähigkeiten erweitern. Dieses Design ähnelt den Erweiterungssteckplätzen in PCs. Mit Arduino können Sie jedoch im Gegensatz zu PCs, denen die Steckplätze ausgehen können, so viele Shields anschließen, wie Sie für eine Zusammenarbeit zusammenarbeiten könnten.

Das Bild oben zeigt verschiedene übereinander gestapelte Arduino-Schilde. Verschiedene Schilde ermöglichen es Arduino, eine Verbindung zu verschiedenen anderen Schnittstellen herzustellen und / oder ein GPS-, WLAN-, Bluetooth- oder andere nützliche Module enthalten.


I / O-Schnittstellen

Arduino kann über seine E / A-Schnittstellen (Input / Output) mit verschiedenen Sensoren verbunden werden. Sensoren geben ihre Werte normalerweise über analoge oder digitale Signale aus. Verschiedene Sensoren bieten unterschiedliche Schnittstellenoptionen. Zum Beispiel müssen einige Sensoren mit Widerständen verwendet werden, während andere zum Betrieb eine niedrigere oder höhere Leistung benötigen.

Freetronic EtherTen verfügt über einen integrierten Ethernet- und Micro SD-Kartenleser

Abhängig von der jeweiligen Karte bietet Arduino Unterstützung für gängige E / A-Schnittstellen wie SPI, I2C, PWM oder CAN. Andere Schnittstellen können durch Verwendung eines geeigneten Shields unterstützt werden. Häufig enthalten Drittanbieter-Platinen zusätzliche integrierte Schnittstellen, wie z. B. die EtherTen-Platine im obigen Foto, die einen integrierten Ethernet-Port und einen Micro SD-Kartenleser enthält.

Es ist das gleiche wie ein Arduino-Board, ein Ethernet Shield und ein Micro SD Card Reader Shield.


Schlussgedanken

Es gibt noch viel mehr über das Arduino-Projekt zu sagen. Es überrascht nicht, dass viele Schulen Arduino bereits verwenden, um beim Unterrichten von Elektronik und Programmierung zu helfen. Wir können erwarten, dass die nächste Welle von Schulkindern genauso gut mit der Programmierung umgehen kann wie mit Mathematik und Englisch.

Um es zusammenzufassen: Hier sind meine sechs einfachen Gründe, warum Sie auch überlegen sollten, Arduino zu lernen:

  1. Es ist billig.
  2. Wenn Sie bereits einige Programmierkenntnisse haben, ist die Entwicklung von Arduino nur einen Schritt entfernt.
  3. Arduino hat eine blühende Benutzergemeinschaft, die zu Beginn sehr hilfreich ist.
  4. Es gibt zahlreiche Softwarebibliotheken und eine noch größere Auswahl an Shields, die in Ihr Projekt integriert werden können.
  5. Sie können die Arduino IDE auf Ihrer Plattform Ihrer Wahl verwenden.
  6. Es ist Open Source und kann problemlos in kommerziellen Projekten verwendet werden.

Ich habe die Oberfläche von Arduino kaum berührt. In Kürze erhalten Sie weitere Informationen und Schritt-für-Schritt-Anleitungen zum Erstellen Ihrer eigenen Arduino-Projekte. Wir werden auch in andere verwandte Produkte wie Raspberry Pi eintauchen. Selbst wenn Arduino nicht Ihr Ding ist, haben wir Sie abgedeckt.