Alapok

Alapok

Mi is pontosan az az Arduino?

Az Arduino egy az Atmel AVR mikrovezérlő családra épülő, szabad szoftveres elektronikai fejlesztőplatform, arra tervezve, hogy a különböző projektekben az elektronikus eszközök könnyebben hozzáférhetőek, kezelhetőek legyenek. Széles tömegek számára elérhető, mivel olcsó, könnyen beszerezhető, egyszerűen programozható, és csatlakoztatható más eszközökhöz. A fejlesztői platform az úgynevezett IDE-ből (integrált fejlesztői környezet), és az Arduino Board-okból áll. Előbbi segítségével programokat írhatunk és tesztelhetünk számítógépen, utóbbi pedig egy előre összeszerelt elektronikus eszköz, amelyre az előzőleg elkészített programokat feltölthetjük USB porton keresztül, majd elektronikus eszközöket vezérelhetünk a segítségével.

Milyen szoftver van rajta?

 Az Arduino IDE egy kereszt-platformos Java nyelven írt fejlesztőkörnyezet, amely segítségével Arduino programokat készíthetünk, tesztelhetünk, majd az Arduino Board-okra tölthetjük. Az induláshoz a fejlesztőeszköz több mintaprogramot tartalmaz, amelyek segítségével egyszerűen megtanulhatjuk, hogyan tudunk LED-et villogtatni, fényerőt szabályozni, vagy a számítógéppel kommunikálni USB-n keresztül. Az Arduino programokat egy C/C++ alapú programozási nyelven írhatjuk, így az ezeket a nyelveket ismerők könnyen kiismerhetik magukat a környezetben. AZ IDE-hez tartozik a "Wiring" nevezetű C/C++ programkönyvtár, amellyel egyszerűen végezhetjük el a leggyakoribb input/output műveleteket.

Shield-ek

Az Arduino-k funkcionalitását könnyedén kiegészíthetjük az úgynevezett Shield-ekkel, amelyek a Board-okhoz egyszerűen illeszthető elektronikai áramkörök. Ezek segítségével azt Arduino-t akár közvetlenül az internetre csatlakoztathatjuk, motorokat vezérelhetünk vele, vagy WiFi hálózatra kapcsolódhatunk. A jelenlegi hivatalos Arduino Shield-ek:

·         Arduino Ethernet Shield

·         Arduino WiFi Shield

·         Arduino Proto Shield

·         Arduino GSM Shield

·         Arduino Motor Shield

Ezeken kívül több cég gyárt világszerte Arduino kompatibilis Shield-eket, különböző célokra.

 

Arduino Duemilanove részei

A Duemilanove 2009-es modell, ATmega168 típusú vagy ATmega328 típusú mikrokontrollerrel felszerelt verzióban létezik. 14 digitális ki-/bemenete van amiből 6 speciális PWM funkciót is képes ellátni, 6 analóg bemenettel rendelkezik, valamint egy 16 MHz-es osszcillátorral, egy USB, egy hálózati és egy ICSP csatlakozóval rendelkezik. Egy reset (újraindító) gomb is található rajta. Minden alkatrészt tartalmaz, ami a mikrokontroller működéséhez szükséges, így ha csatlakoztatjuk USB kábelünkkel (5V) a számítógéphez, megkezdhetjük használatát, de akár elemet, akkumulátort vagy AC-to-DC adaptert (a nagyfeszültséget átalakítja kisfeszültségű egyenárammá) dughatunk a hálózati csatlakozójába, ezek ajánlott feszültség értéke maximum 12V lehet. A DC a Direct Current rövidítése, ami kisfeszültségű egyenáramot jelent, ezzel fogunk dolgozni.

A Duemilanove adatai:

Mikrokontroller típusa: ATmega 168 vagy ATmega 328

Működtető feszültségérték: 5V

Bementi feszültség – ajánlott értéke: 7-12V

Bemeneti feszültség – határ értéke: 6-20V

Digitális ki-/bemeneti pinek száma: 14, ebből 6 PWM. 5V-on működnek, mindegyik rendelkezik egy belső felhúzó (pull-up) ellenállással, ami egy speciális paranccsal bekapcsolható (alap állapotban ki van kapcsolva), értéke 20-50 kOhm lehet.

Analóg bemeneti pinek száma: 6, ezek 10 bites felbontáson tudnak egy értéket felvenni 0-1023             között.

Az egyes pinekre jutó áramerősség értéke:  40mA

A 3.3V elnevezésű pinre jutó áramerősség értéke:  50mA

Flashmemória mérete: 16KB (ATmega168), 32KB (ATmega328) amiből 2KB-ot a bootloader foglal el. A flashmemória egy olyan újraprogramozható, adattárolásra alkalmas eszköz, aminek nincs szüksége tápfeszültségre ahhoz, hogy megtartsa a benne tárolandó adatot. A bootloader magyarul rendszer betöltő program, ezzel képes elindulni az eszköz.

SRAM mérete: 1 KB (ATmega168), 2 KB (ATmega328).Ez egy statikus memória, amiben a tárolt adat a tápfeszültség megszűnéséig marad meg.

EEPROM mérete: 512 byte (ATmega168), 1 KB (ATmega328).Elektronikusan törölhető és újraírható, azaz programozható tároló memória. Olyan mint a flashmemória.

Órajel sebessége: 16 MHz. Ez egy olyan jel, amely két vagy több áramkör tevékenységét koordinálja, szinkronizálja. Egy alacsony és egy magas jelszint között osszcillál.

Áramot kezelő pinek:

Vin: bemeneti feszültség, ha külső áramforrást használunk az üzemeltetéshez.

Gnd: földelés.

5V: értelemszerűen 5V jön belőle.

3V3: az alaplapra szerelt FTDI chip által termelt 3,3 V feszültség.

Némelyik pin speciális funkciók ellátására is képes, ezeket a későbbiekben használat közben ismerjük meg.

Speciális funkciókkal ellátott pinek:

Digitális 0(RX) és 1(TX): Ezek a pinek össze vannak kötve a FTDI USB-to-TTL nevű soros chip megfelelő részeivel, ezért soros port kommunikációhoz használhatjuk őket. Az RX fogadja, a TX pedig küldi az adatot.

Digitális 2 és 3 pin külső megszakításhoz: a csatlakozón fellépő fel- vagy lefutó él hatására fellépő megszakításkéréshez használható, ez a mikrovezérlő valamelyik bemenetének értékváltozására generálódik. Az attachInterrupt() funkcióval használjuk.

Digitális PWM pinek: 3, 5, 6, 9, 10, és 11 (pulse width modulation = impulzus-szélesség moduláció). Az analogWrite() paranccsal 8 biten küldhetünk rá adatot.

SPI pinek:10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK), SPI busz (Serial Peripheral Interface = soros periféria illesztő) kommunikációhoz használhatjuk, az SPI Library meghívásával.

LED 13 pin: a beépített LED van ide kivezetve ide.

Analóg A4 (SDA) és A5 (SCL) pinek: I2C (TWI) busz kommunikációra alkalmasak, Wire Library meghívásával.

 

Egyéb pinek:

AREF pin: Alapvetően az analóg pinek 0-5V között mérik a bementi adatot. Ennek felső értéke ezzel a pinnel és az analogReference() paranccsal megváltoztaható.

Reset pin: ha a shieldet használunk és van rajta reset gomb, akkor használjuk ezt a pint. LOW-ra állítva működik.