Джереми Блум - Изучаем Arduino: инструметы и методы технического волшебства

Если вам интересно узнать о том, какие замечательные вещи можно создать, творчески сочетая электронику, микроконтроллеры и информатику, рекомендую

- 23 -

посмотреть мое портфолио (http://www.jeremyblum.com/portfolio) с самыми интересными проектами. Как и устройства на основе Arduino, большинство моих разработок соответствуют открытой лицензии, которая позволяет легко дублировать созданное мною для ваших собственных нужд.

Мне будет интересно узнать, как вы примените знания и навыки, полученные при прочтении данной книги. Я призываю вас поделиться ими со мной и с остальным миром. Желаю удачи в ваших экспериментах с Arduino!

Для выполнения проектов, описанных в книге, издательство подготовило специальный набор, который включает в себя Arduino Uno, плату прототипирования и необходимые электронные компоненты. Подробную информацию о наборе можно получить по адресу http://www.bhv.ru/books/193108.

Издательство "БХВ-Петербург" выражает благодарность компании "Амперка" за участие в подготовке русскоязычного издания книги. На интернет-ресурсах этой компании вы сможете найти:

• учебные материалы по Arduino на русском от Амперки

http://wiki.amperka.ru.

• большую часть видеоуроков от автора этой книги Джереми Блума, переведенных на русский язык,

http://www.youtube.com/AmperkaRU или http://wiki.amperka.ru/вндеоуроки:джереми-блюм.

Общие сведения о платформе Arduino

В этой части

Глава 1. Начало работы, переключаем светодиод из Arduino

Глава 2. Цифровые контакты ввода-вывода шиотно-импульсная модуляция

Глава 3. Опрос аналоговых датчиков

Для повторения примеров главы вам потребуются следующие детали:

• плата Arduino Uno;

• USB-кабель.

На странице http://www.exploringarduino.com/content/ch1 можно загрузить программный код, видеоуроки и другие материалы для данной главы. Кроме того, листинги примеров можно скачать со страницы www.wiley.com/go/exploringarduino в разделе Downloads.

Плату Arduino, а также все электронные компоненты и инструменты можно приобрести в магазине компании "Амперка". Все необходимое для повторения опытов из этой книги можно найти в специальном разделе: http://amperka.ru/jeremy. Используйте кодовое слово JEREMY при покупке товаров из этого раздела для получения скидки. Кроме того, на сайте компании можно найти видеоуроки автора книги, переведенные на русский язык.

Если у вас уже есть некоторое представление о платформе Arduino и его возможностях, можно начинать более подробное изучение Arduino. В этой главе вы познакомитесь с аппаратными средствами, узнаете о среде и языке программирования, а также напишете первую программу. А при наличии деталей из списка, приведенного в начале главы, вы сможете увидеть результат работы программы - мигание светодиода!

Вводный видеоурок по платформе Arduino можно найти на странице www.jeremyblum.com/2011/01/02/arduino-tutorial-series-it-begins/ [4] На русском: http://wiki.amperka.ru/видеоуроки:1-первые-шаги. и на сайте издательства Wiley.

- 28 -

При изучении платформы Arduino для повторения проектов из книги вам потребуются три главных компонента:

• основная плата Arduino;

• платы расширения;

• интегрированная среда разработки Arduino - Arduino IDE.

В этой книге рассмотрены преимущественно фирменные платы Arduino. Подойдут и выпускаемые в большом ассортименте клоны Arduino - платы, совместимые как с аппаратной, так и с программной частью Arduino. Там, где это будет необходимо, вы найдете рекомендации по поводу пригодности тех или иных плат для различных устройств. Большинство проектов базируется на плате Arduino Uno. Сначала мы рассмотрим общие функциональные возможности всех разновидностей плат Arduino, а затем укажем особенности, присущие каждой плате. В результате вы сможете подобрать подходящую плату Arduino для каждого конкретного проекта.

Все платы Arduino содержат основные компоненты, необходимые для программирования и совместной работы с другими схемами (рис. 1.1 ):

• микроконтроллер Atmel;

• USB-интерфейс для программирования и передачи данных;

• стабилизатор напряжения и выводы питания;

• контакты входов ввода-вывода; индикаторные светодиоды (Debug, Power, Rx, Тх);

• кнопку сброса;

• встроенный последовательный интерфейс программирования (ICSP).

Основной элемент платы Arduino - микроконтроллер Atmel. На большинстве плат Arduino, включая Arduino Uno, установлен микроконтроллер ATmega. На плате Arduino Uno, изображенной на рис. 1.1, вы видите микроконтроллер ATmega 328.

Исключением является плата Due, укомплектованная микроконтроллером ARM Cortex.

Микроконтроллер исполняет весь скомпилированный код программы. Язык Arduino предоставляет доступ к периферийным устройствам микроконтроллера: аналого-цифровым преобразователям (ADCs), цифровым портам ввода-вывода, коммуникационным шинам (включая I 2C и SPI) и последовательным интерфейсам.

На плате все эти порты выведены на штырьковые контакты.

К тактовым контактам микроконтроллера ATmega подключен кварцевый резонатор на 16 МГц.

С помощью кнопки сброса выполнение вашей программы можно перезапустить.

Рис. 1.1. Компоненты платы Arduino Uno

1. Кнопка сброса

2. USB — разъем

3. Конвертер - последовательного и USB интерфейсов

4. Разъем для подключения внешнего источника питания 7-12 В

5. Цифровые контакты ввода-вывода

6. Светодиод, предназначенный для отладки

7. Контакты интерфейса ICSP для программирования микроконтроллера

8. Микроконтроллер ATmega 328

9. Входы аналого-цифрового преобразователя

10. Контакты питания и вспомогательные контакты

- 30 -

Большинство плат Arduino оснащено светодиодом отладки (Debug), подсоединенным к контакту 13, который позволит реализовать нашу первую программу (мигающий светодиод) без дополнительных компонентов.

Обычно программы микроконтроллера ATmega, написанные на С или Ассемблере загружаются в микроконтроллер через интерфейс ICSP с помощью программатора (рис. 1.2). Возможно, самая важная особенность Arduino - непосредственное программирование через USB-порт, без дополнительного программатора. Эту функцию обеспечивает загрузчик Arduino, записанный в микроконтроллер ATmega на заводе-изготовителе, и позволяющий загружать пользовательскую программу на плату Arduino по последовательному порту USART.