Что такое Arduino

Arduino - это платформа для создания собственный электронный устройств без знания тонкостей электроники и низкоуровневого программирования. Это значит, что любой желающий, даже не зная ничего в этой сфере, может приобщиться к сообществу Arduino. И таким образом можно создать бесконечное количество уникальных устройств. Их количество будет ограничено лишь фантазией.



На данной картинке изображены лишь немногие возможности Arduino.

История Arduino
Появилась Arduino в 2005 году, в небольшом городе Италии, Иврее, где Массимо Банци думал над созданием более легкого пути конструирования электронных устройств, чем Basic Snap, которая использовалась тогда и из-за ограниченности языка Basic, большой цены и недоступности была не лучшим способом обучиться созданию электронных устройств. К проекту присоединяется Джанлука Мартина, инженер и владелец завода по производству печатных плат. Его участие снизило стоимость готовой платы до 30$. Мозгом первой платы стал сравнительно дешевый микроконтроллер Atmega8. Еще один друг Массимо, Кейси Рис, работал в MIT над созданием среды разработки, подобной популярной Java, Processing. На основе этой идеи, один из учеников Массимо разработал среду Wiring, которая используется в Arduino IDE.Именно простота и доступность платы стали залогом ее популярности.

Так выглядела созданная Массимо первая плата Arduino.

Сложно ли это?
Свою популярность Arduino получила в первую очередь из-за простоты в использовании. Даже тот, кто не разбирается в программировании, сможет за пару часов понять основы работы с Arduino.

Arduino программируется на языке С++, дополненным функциями для работы с Arduino.
Если вы знакомы с С++ то Arduino позволит создать программы взаимодействия с реальным миром.

Для сборки устройств не понадобится паяльник, устройства можно собирать на макетной плате.
Так-же существует большое количество плат расширения «шилдов» (англ. shield). Они устанавливаются прямо на Arduino, без проводов.
Для программирования используется бесплатная среда программирования «Arduino IDE», работающая на Windows, Linux и MacOS. Для загрузки программы нужно только подключить плату к компьютеру.
Но вы не ограничены стандартной Arduino IDE, возможна работа через Visual Studio, Scratch, Ardublock, другие IDE и даже через командную строку.

Что же все-таки такое Arduino?
Arduino - это не конкретная плата, а платформа для разработки. Модельный ряд плат очень широк, но мы остановимся на самой популярной Arduino Uno

По картинке мы видим плату и ее компоненты. Мозгом платы является микроконтроллер. Здесь это Atmega328P. Он выполняет функции как прием, передача и хранение информации.Микроконтроллер это по самая главная часть платы, остальное - это просто обвязка для него.
На плате имеются 6 Аналоговых входов (A0-A5) и 14 Цифровых пинов ввода-вывода(0-13), питания (5V, GND и VIN), опорного напряжения (AREF), аналоговые пины используются только для ввода. Через цифровые пины передается цифровой сигнал (0 или 1). Это значит, что цифровой сигнал принимает значение только 0 и 5 вольт. Аналоговый сигнал колеблется в пределах 0 и 5 вольт.


Так, датчики, подключенные к Arduino, могут передавать на плату аналоговый и цифровой сигнал. Тот же аналоговый сигнал можно "закодировать" в цифровой посредством использования ШИМ (Широтно-Импульсная Модуляция). Это необходимо, так как плата не может генерировать аналоговый сигнал. Также аналоговый сигнал принимает помехи с воздуха и соседних проводов, что делает его еще более ненадежным.

На фото показано как шифруется аналоговая волна. В зависимости от напряжения аналогового сигнала, меняется частота цифровых сигналов ШИМ. На плате шим пины помечены символом тильда (~).
На плате расположен порт USB для подключения к компьютеру. Он нужен для загрузки программы на плату, порт для питания 7-15 вольт.
Также питать плату можно через пин VIN (7-17 вольт) или 5V (5 вольт).
На плате расположены светодиоды для индикации питания, общения по UART и логический светодиод L, привязанный к пину 13.

Программирование
Плата программируется на языке Wiring, что подобен популярному C++.
Программирование осуществляется в специальной среде Arduino IDE.
О том, как ее установить, рассказано в статьях на нашей вики: Установка для Windows, Установка для Linux.
После установки открываем окно программы:

Вверху имеются кнопки. Их назначение изображено ниже:

Для начала нужно подключить плату к компьютеру.
Открываем меню инструменты и ищем пункт "Плата", выбираем из списка нужную плату.
Далее в том же меню выбираем пункт "Порт" и выбираем тот, к которому подключена плата.
Программа пишется поле редактирования кода или другом редакторе (настроить редактор можно в настройках).
После написания кода нужно его скомпилировать и загрузить на плату.
При возникновении ошибок нужно проверить правильность подключения платы, наличие драйверов и ошибок в программном коде.

Характеристики
У разных платформ разные характеристики, рассмотрим характеристики двух из них: Arduino Uno и Arduino Mega 2560.
Ссылки

Установка Arduino IDE (Windows)
Установка Arduino IDE (Linux)
Arduino - оригинал и подделка