Arduino и совместимые языки программирования | GeekBrains
Для тех, кто не разделяет железо и код.
https://d2xzmw6cctk25h.cloudfront.net/post/1017/og_cover_image/d546216a36e4dcd612076245e1060f61
Начать свой путь в IT бывает очень сложно хотя бы просто потому, что глядя на окружающие технологии невозможно отделить «железный» интерес от программного. С одной стороны — желание создать устройство с безупречным внешним видом, множеством датчиков и безграничными возможностями, с другой — таинство обработки данных, стремление максимально увеличить быстродействие, не пренебрегая функциональностью. Arduino — первый шаг к большим изобретениям, не требующий ни глубоких знаний схемотехники, ни опыта в программировании.
Что такое Arduino
Если называть вещи своими именами, то Arduino — это конструктор для тех, кому надоело созидать бесполезные образы и захотелось хоть немного наделить их жизнью. В самом простейшем случае Arduino — печатная плата, на которой расположен контроллер, кварцевый генератор, АЦП/ЦАП, несколько разъёмов, диодов и кнопок.
Конечно, в зависимости от того. насколько далеко вы хотите зайти в своих экспериментах, хотите ли вы получать фильтрованное удовольствие или сделать из Arduino платформу для собственного заработка, вам придётся совершенствоваться и в проектировании железа, и в изучении языков программирования. О последнем сегодня чуть подробнее.
Arduino достаточно ограниченная платформа в плане возможностей программирования, особенно в сравнении с Raspberry Pi. В силу того, что порог входа неприлично низкий (базовый Tutorial занимает 3 листа формата A4), то рассчитывать на изобилие языков без подключения дополнительных модулей не приходится. За основу здесь принят C/C++, но с использованием различных IDE и библиотек вы получите доступ к оперированию Python, C#, Go, а также таким детским развлечениям, как Snap! и ArduBlock.
О том как, когда и кому их использовать, поговорим далее.C/C++
Базовый язык платформы Arduino, который с некоторыми доработками и упрощениями используется в стандартной программной оболочке. Найти все доступные команды «для новичка» можно здесь, но никто не мешает вам воспользоваться исходными возможностями языка C++, никаких надстроек не потребуетс. Если же есть желание поиграть с «чистым» C, то к вашим услугам программа WinAVR, предназначенная, как следует из названия, для взаимодействия ОС Windows и МК серии AVR, которые и используются на Arduino. Более подробное руководство можете прочитать вот здесь.
Использование C/C++ рекомендуется тем, кто уже имеет представление о программировании, выучил в школе пару языков и хочет создать на Arduino что-то большее, чем светодиодную «мигалку» или простую машинку.
Ardublock
Временно отойдем от языков взрослых к любимому ребятней языку Scratch, а вернее к его адаптации — Ardublock. Здесь всё тоже самое, но с адаптацией к вашей платформе: цветные блоки, конструктор, русские названия, простейшая логика. Такой вариант здорово подойдет даже тем, кто с программированием не знаком вовсе. Подобно тому, как в языке Logo вы можете перемещать виртуальную черепашку по виртуальной плоскости, здесь с помощью нехитрых операций вы можете заинтересовать ребенка реальной интерпретацией его программных действий.
Да, кстати, для использования необходимо на вашу стандартную среду Arduino IDE установить плагин. Последние версии лучше не хватать, они довольно сложные, для начала подойдет датированная концом 2013 года. Для установки скачанный файл переименовываем в «ardublock-all» и запихиваем в папку «Мои документы/Arduino/tools/ArduBlockTool/tool». Если её не существует – создаем. Если что-то не поняли, то вот здесь более подробно.
Snap!
По сравнению с Ardublock, Snap! имеет расширенные возможности в виде дополнительных блоков, возможности использования списков и функций. То есть Snap! в общем и целом уже похож на взрослый язык программирования, не считая, что вам по прежнему необходимо играть в конструктор кода.
Для того, чтобы использовать этот язык, придется сходить на сайт snap4arduino.org и скачать необходимые компоненты для вашей ОС. Инструкции по установке, использованию и видеопримеры ищите здесь же.
Рекомендуется младшей возрастной группе, тем, кто учил программирование так давно, что уже ничего не помнит и тем, кто хочет завлечь своего ребенка в IT через Scratch и Snap!.
Python
Формально программировать на Arduino вы можете используя хоть язык Piet, просто потому что при должном упорстве вы скомпилируете в машинный код что угодно. Но в силу того, что Python — один из наиболее популярных языков с практически оптимальным сочетанием сложность\возможности, то обойти стороной его применяемость в Arduino было бы нелепо. Начать изучение Python вы можете с нашего бесплатного интенсива “Основы языка Python”.
Итак, для этого вам понадобится библиотеки PySerial (ранее, возможно, вы использовали её для общения с портами компьютера) и vPython. О том, как правильно всё настроить и заставить в конечном счёте работать, можете соответственно почитать здесь и здесь.
Go и другие языки.
Подобно тому, как Arduino взаимодействует с Python через библиотеку PySerial, он может взаимодействовать и с Go, и c Java, и с HTML, и с чем только захотите. Arduino — достаточно популярная платформа, чтобы такой банальный вопрос, как выбор удобного языка, не остановил очередного исследователя. Единственное, что требуется от владельца этой маленькой платы — задумать что-нибудь удивительно интересное, а удобный инструмент неизбежно найдётся.
Производитель: ARDUINO | TME – Электронные компоненты
- больше заданного значения – ввести, напр. , >5
- меньше заданного значения – ввести, напр., <5
- больше или равно – ввести, напр., >=5
- меньше или равно – ввести, напр., <=5
- а также, напр., с указанного диапазона – ввести, напр., 5-10
(важно – перед, после и между операторами не должно быть пробелов)
Система параметров может также правильно интерпретировать основные префиксы единиц измерения – напр., миллиамперы – m, киловольты – k, нанофарады – n.
Внимание!
В окнах поиска значений параметров не используются обозначения основных единиц (то есть, напр., ампер – A, вольт – V, фарад – F и т.п.).
Необходимо использовать префиксы, только если это окажется полезным.
Для цифровых параметров можно искать значения:
- больше заданного значения – ввести, напр., >5
- меньше заданного значения – ввести, напр., <5
- больше или равно – ввести, напр., >=5
- меньше или равно – ввести, напр. , <=5
- а также, напр., с указанного диапазона – ввести, напр., 5-10
(важно – перед, после и между операторами не должно быть пробелов)
Система параметров может также правильно интерпретировать основные префиксы единиц измерения – напр., миллиамперы – m, киловольты – k, нанофарады – n.
Внимание!
В окнах поиска значений параметров не используются обозначения основных единиц (то есть, напр., ампер – A, вольт – V, фарад – F и т.п.).
Необходимо использовать префиксы, только если это окажется полезным.
Для цифровых параметров можно искать значения:
- больше заданного значения – ввести, напр., >5
- меньше заданного значения – ввести, напр., <5
- больше или равно – ввести, напр., >=5
- меньше или равно – ввести, напр., <=5
- а также, напр., с указанного диапазона – ввести, напр., 5-10
(важно – перед, после и между операторами не должно быть пробелов)
Система параметров может также правильно интерпретировать основные префиксы единиц измерения – напр.
, миллиамперы – m, киловольты – k, нанофарады – n.Внимание!
В окнах поиска значений параметров не используются обозначения основных единиц (то есть, напр., ампер – A, вольт – V, фарад – F и т.п.).
Необходимо использовать префиксы, только если это окажется полезным.
В случае текстовых параметров значение данного параметра можно быстро найти, вписывая название либо его фрагмент в поле поиска.
В случае текстовых параметров значение данного параметра можно быстро найти, вписывая название либо его фрагмент в поле поиска.
В случае текстовых параметров значение данного параметра можно быстро найти, вписывая название либо его фрагмент в поле поиска.
В случае текстовых параметров значение данного параметра можно быстро найти, вписывая название либо его фрагмент в поле поиска.
Как программируют Arduino
Arduino — это программируемый микроконтроллер, который можно использовать в робототехнике, умном доме и вообще запрограммировать его как угодно: чтобы он кормил кота, поливал растения, предупреждал вас о приближении врагов или открывал двери с помощью магнитного ключа. У нас есть подборка 10 интересных вещей, которые можно сделать на этой платформе. Теперь время разобраться, как программисты с ней работают.
Язык Arduino
Если опытный программист посмотрит на код для Arduino, он скажет, что это код на C++. Это недалеко от истины: основная логика Ардуино реализована на C++, а сверху на неё надет фреймворк Wiring, который отвечает за общение с железом.
На это есть несколько причин:
- У С++ слава «слишком сложного языка». Arduino позиционируется как микроконтроллеры и робототехника для начинающих, а начинающим иногда трудно объяснить, что С++ не такой уж сложный для старта. Проще сделать фреймворк и назвать его отдельным языком.
- В чистом С++ нет удобных команд для AVR-контроллеров, поэтому нужен был инструмент, который возьмёт на себя все сложные функции, а на выходе даст программисту часто используемые команды.
- Разработчики дали программистам просто писать нужные им программы, а все служебные команды, необходимые для правильного оформления кода на С++, взяла на себя специальная среда разработки.
Среда разработки (IDE) Arduino.
Подготовка и бесконечность
В любой программе для Arduino есть две принципиальные части: подготовительная часть и основной цикл.
В подготовительной части вы говорите железу, чего от вас ожидать: какие порты настроить на вход, какие на выход, что у вас как называется. Например, если у вас датчик подключён ко входу 10, а лампочка к выходу 3, то вы можете обозвать эти входы и выходы как вам удобно, а дальше в коде обращаться не к десятому входу и третьему выходу, а по-человечески: к датчику или лампочке. Вся часть с подготовкой выполняется один раз при старте контроллера. Контроллер всё запоминает и переходит в основной цикл.
Основной цикл — это то, что происходит в функции loop(). Ардуино берёт оттуда команды и выполняет их подряд. Как только команды закончились, он возвращается в начало цикла и повторяет всё. И так до бесконечности.
В основном цикле мы описываем все полезные вещи, которые должен делать контроллер: считывать данные, мигать лампами, включать-выключать моторы, кормить кота и т. д.
Что можно и чего нельзя
Ардуино работает на одноядерном и не шибко шустром процессоре. Его тактовая частота — 16 мегагерц, то есть 16 миллионов процессорных операций в секунду. Это не очень быстро, плюс ядро только одно, и оно исполняет одну команду за другой.
Вот какие ограничения это на нас накладывает.
Нет настоящей многозадачности. Можно симулировать многозадачность с помощью приёма Protothreading, но это скорее костыль. Нельзя, например, сказать: «Когда нажмётся такая-то кнопка — сделай так». Вместо этого придётся в основном цикле писать проверку: «А эта кнопка нажата? Если да, то…»
Нет понятия файлов (без дополнительных примочек, библиотек и железа). На контроллер нельзя ничего сохранить, кроме управляющей им программы. К счастью, есть платы расширения, которые позволяют немножко работать с файлами на SD-карточках.
Аналогично с сетью: без дополнительных плат и библиотек Ардуино не может ни с чем общаться (кроме как включать-выключать электричество на своих выходах).
Полегче со сложной математикой: если вам нужно что-то сложное типа тригонометрических функций, будьте готовы к тому, что Ардуино будет считать их довольно медленно. Для вас это одна строчка кода, а для Ардуино это тысячи операций под капотом. Пощадите.
Отчёты? Ошибки? Только при компиляции. У Ардуино нет встроенных средств сообщить вам, что ему нехорошо. Если он завис, он не покажет окно ошибки: во-первых, у него нет графического интерфейса, во-вторых — экрана. Если хотите систему ошибок или отчётность, пишите её 🙂
Если серьёзно, то перед заливом программы на контроллер компилятор проверит код и найдёт в нём опечатки или проблемы с типами данных. Но на этом всё: если у вас случайно получилась бесконечная петля в коде или при каких-то обстоятельствах вы повесите процессор делением на ноль — жмите перезагрузку и исправляйте код.
И всё же
Ардуино — это кайф: вы с помощью кода можете управлять физическим миром, моторами, лампами и электродеталями. Можно создать умную розетку; можно собрать умный замок для сейфа; можно сделать детектор влажности почвы, который будет включать автоматический полив. И всё это — на довольно понятном, читаемом и компактном языке C++, на который сверху ещё надета удобная библиотека для железа. Прекрасный способ провести выходные.
Какие ещё языки используют для Arduino
Но чу! Под Arduino можно писать и на других языках!
С. Как и С++, Си легко можно использовать для программирования микроконтроллеров Arduino. Только если С++ не требует никаких дополнительных программ, то для С вам понадобится WinAVR, чтобы правильно перевести код в язык, понятный контроллерам AVR.
Python. Было бы странно, если бы такому универсальному языку не нашлось применения в робототехнике. Берёте библиотеки PySerial и vPython, прикручиваете их к Python и готово!
Java. Принцип такой же, как в Python: берёте библиотеки для работы с портами и контроллерами и можно начинать программировать.
HTML. Это, конечно, совсем экзотика, но есть проекты, которые заставляют HTML-код работать на Arduino.
А вообще Arduino работает на контроллерах AVR, и прошить их можно любым кодом, который скомпилирован под это железо. Всё, что вам нужно — найти библиотеку для вашего любимого языка, которая преобразует нужные команды в машинный код для AVR.
Arduino какой язык программирования. | Знаток Статьи
Нынешний мир роботоконструирования многосторонен и перспективен. На данном этапе роботы стали ключевым компонентом существования. Они и бытовые помощники, но еще и необычные технические функциональные платформы, обеспечивающие безопасность связи, всестороннюю помощь в различных сферах, а также вывод информации. программные комплексы, содействующие различным научным целям, совершенные врачебные модули, ежедневно сохраняющие жизни, и конечно современные робототехнические наборы.
Роботизированные системы огромными темпами развиваются. Самым из наиболее глобальных путей в этой области представляется ИИ. Навыки высоконагруженных систем безусловно высоки. Умные роботы-конструкторы могут прогнозировать, а также формировать свою интерпретацию данных на представлении той, которая уже есть.
Фактически Искусственный Интеллект предназначен транслировать умственную суть homo sapiens.
Cамый понятный и доступный путь понять Искусств. Интеллект — построение настраиваемой сети, разработанной на основании устройства мозга. И еще программное обеспечение, реализация её математической модели. Чтобы это воплотить достаточно иметь навыки основ компьютерной грамотности и устройства микропроцессоров. На базе программируемых конструкторов сделанных на ядре Ардуино есть возможность строить всевозможные роботизированные умные конструкции, руководимые нейронными сетями.
Все модернизированные компьютерные системы, не исключая конструкторы исполняются микроконтроллерами. Посредством каковых устанавливается их кооперация по общим сетям. А также сотрудничество с человеком. Платы Ардуино организованы на модульных структурах из известных типов микропроцессоров, типа таких как MK Atmega328P.
Код программирования конструкторов «Arduino» основывается на C++. Этот язык, как правило прост в освоении и включает в себя специфическую интегрированную среду разработки. Что помогает создать оригинальные проекты даже тем, кто владеет только самыми не самыми высокими возможностями создания программ.
В наше время многие старшеклассники с интересом увлеченно учат начальный уровень написания программ, и микроконтроллеры. Сейчас и у самых маленьких представилась возможность постигнуть нужные в дальнейшем знания. Всюду открываются группы программистов и робототехники для детей 9-11 лет. В этих классах ребята учатся познавать комп как вычислительную технику для креативного развития, своими руками делать сайты, работать с искусственной реальностью, создавать простые компьютерные бродилки, но и разрабатывать сложные роботизированные конструкции. Подростки самого разного возраста практически с третьего класса могут сориентироваться с избранием пути в IT и осмыслить желают ли они улучшать свое обучение в информационной области. Кроме того, подобные уроки обучают подростков моментально работать на результат, общаться в компании и уметь находить выход из самых необычных ситуаций.
Для современных подростков великолепным подарком станет электромеханический набор, а именно, трансформируемый конструктор. С его помощью он приобретет умения, требующиеся в школе, и сможет самостоятельно придумывать и разрабатывать необычные изобретения, которые в обозримом будущем станут востребованными для всего мира.
Arduino Учебный курс – MBS Electronics уроки по Arduino
Урок 1. Введение в Arduino
Добро пожаловать в мир Arduino!
Эта серия статей познакомит вас с Arduino. Вы узнаете основы, построите свой первый ардуино — проект и еще многое другое. Каждый последующий урок основывается на навыках, полученных в предыдущих уроках.
Начнем мы с простых упражнений, которые демонстрируют основные приемы программирования. К концу занятий вы сможете создавать и планировать свои собственные сравнительно сложные проекты.
Предмет изучения
Проект Arduino существует для того, чтобы помочь начинающим радиолюбителям, интересующимся электроникой, начать общение с микроконтроллерной техникой, преодолеть некий психологический барьер.
Arduino — лучший способ начать программирование микроконтроллеров. Вы научитесь создавать свои собственные «умные» схемы. Эти схемы воспринимают окружающий мир и реагируют на его изменения. Мы освоим творческий подход к радиоэлектронике и концепции, которые вы будете использовать в дальнейшем своем путешествии в мире микроконтроллеров.
Слово «Arduino» подразумевает несколько уровней вашего опыта:
- Программное обеспечение. Используется для составления ваших программ и общения с оборудованием, называемого интегрированной средой разработки (Arduino IDE)
- Аппаратное обеспечение. Относится к самим платам ардуино (например, Arduino Uno)
- язык программирования. Язык программирования Arduino основан на Си. Другие изготовители могут производить платы, совместимые с Arduino, но только некоторые средства являются официальными, а их собственный товарный знак обеспечивает уникальную защиту. Он также позволяет аппаратным и программным средствам оставаться открытыми, с полностью открытым и бесплатным исходным кодом.
- Кроме того, Arduino является огромным глобальным сообществом, а это означает, что в Интернете вы найдете огромное количество интересных проектов, примеры кода и решения для своих задач.
Эти уроки предназначены для поэтапного наращивания ваших навыков в использовании Arduino, это даст вам достаточно базовых знаний, чтобы в последствии реализовать любые проекты, которые только можно вообразить.
Начнем с простых проектов на макетной плате (breadboard) чтобы освоить ключевые концепции, связанные с электричеством, электронными компонентами и кодированием на языке Arduino.
Следующей задачей станет добавление в наши проекты интерактивности. В то время как вы повышаете свои навыки в аппаратной области, добавляя кнопки и регуляторы для управления своими схемами, вы также больше узнаете о программировании.
Далее вы приобретете понимание требований к электропитанию проектов Arduino, вопросы программирования, сборки и пайки. Мы также коснемся вопросов установки библиотек кодов. В аоследних уроках мы займемся задачей управления адресуемыми светодиодными лентами. В конце уроков вы приобретете главное — уверенность в работе с вашими будущими проектами Arduino.
Следующий урок…
Pages: 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Какие ИТ-навыки нужно освоить прямо сейчас
Если десять лет назад важно было учить английский, чтобы найти хорошую работу, то сейчас на первый план выходят ИТ-навыки. Какие из них пригодятся прямо сейчас и как проще им научиться — в материале РБК Трендов
Об эксперте: Дарья Абрамова, CEO онлайн-школы программирования «Кодабра».
1. Программирование
Почему это важно
Во-первых, именно программирование позволяет не просто пользоваться технологиями, а самому создавать программы и приложения. Оно может пригодиться как в карьере, так и в быту. Представьте: в офисе вы пишете приложения для Android на языке Kotlin, а дома программируете систему для очистки аквариума или автополив растений на языке Arduino.
Во-вторых, каждый язык программирования — это просто свод правил, и если вы изучили основы одного из них, то сможете затем быстрее разобраться в любом другом. Программирование — это вход в профессию. Вы учите язык, начинаете создавать на нем проекты, а затем, если нужно, изучаете другой.
В-третьих, программирование учит мыслить абстрактно, на уровне понятий, а не конкретных предметов. Этим программирование полезно для детей: умеющие кодить, быстрее разбираются в математике и физике.
Где можно применить
Это зависит от языка программирования. В быту легко применять Arduino, Java, Java Script: на Arduino можно программировать микроконтроллеры для детских игрушек на радиоуправлении, бытовых приборов; на Java можно написать приложение для телефона; на Javascript сделать сайт, который будет собирать запросы пользователей, например, заказы покупателей.
Менеджерам, аналитикам и маркетологам может пригодиться Python, чтобы работать с данными в таблицах и базах, иногда базовых знаний достаточно, чтобы настроить макросы в Excel.
Разработчик подбирает языки под задачи: серверы пишут на PHP и Go, движки для игр — на C# и C++, мобильные приложения создают на Java и Kotlin, системные приложения пишут на C.
2. Основы веб-разработки
Почему это важно
Среднестатистический человек сидит в интернете семь часов в день, то есть видит веб-страницы чаще, чем смотрит в окно. С помощью сайта можно донести информацию, выразить свои эмоции, найти работу, продать товары. Базовые навыки веб-разработки не только помогают самому «на коленке» собрать сайт, но также понять и оценить работу профессионалов. Вы приходите в агентство, заказываете сайт, вам выставляют счет — здорово, если вы можете оценить компетенции заказчика, понять, адекватны ли цены и сроки и даже заранее понять, реально ли выразить на сайте свои идеи.
Где можно применить
В первую очередь, веб-разработка нужна веб-дизайнерам, верстальщикам и UX-дизайнерам. Также основы разработки пригодятся специалисту в любой профессии, чтобы собрать портфолио, сделать сайт-визитку, собрать страницу для мероприятия и так далее. В-третьих, веб-разработка помогает получить дополнительный опыт представителям смежных профессий. Например, графический дизайнер, рисующий открытки и плакаты, может освоить веб-разработку и верстку сайтов и расширить круг своих компетенций. Знание основ CSS, одного из элементов веб-разработки, пригодится книжным верстальщикам — на CSS собраны популярные движки для верстки книг.
3. Работа с видео и графикой
Почему это важно
Количество и качество видеоконтента в сети растет — сейчас проще посмотреть ролик, особенно без звука, чем прочитать текст. Также растет количество платформ для дистрибуции видео (Instagram, TikTok, Snapchat, YouTube, частные платформы), и многим хочется размещать на них ролики. Конечно, карьеры оператора, монтажера или блогера во многом зависят от насмотренности, умения писать сценарии и знаний основ композиции, но технические навыки также важны.
Где можно применить
Навыки монтажа и съемки можно применять и в быту, и для решения профессиональных задач. Можно снять ролик ко дню рождения дедушки, не умея снимать и монтировать, но, если применить навыки, видео выйдет профессиональным и запомнится надолго. Также эти умения пригодятся преподавателям и всем остальным, кто снимает обучающие видео или готовит видеопрезентации для клиентов и сотрудников.
Также навыки монтажа и съемки пригодятся для работы на телевидении, кинопроизводстве, в рекламных агентствах.
4. Машинное обучение и работа с данными
Почему это важно
Мы живем, окруженные данными, и каждому приходится с ними взаимодействовать — сортировать фотографии, обрабатывать заказы клиентов, считать средние баллы учеников. Специальные инструменты помогают работать с данными быстрее и проще, но для этого нужно знать хотя бы основы машинного обучения. При этом получить базовые знания не так сложно — на популярном языке Python можно решать несложные задачи, даже не особо понимая, как работает машинное обучение.
Где можно применить
Почти в любой сфере. Работа с данными и машинное обучение помогают проводить медицинскую и психологическую диагностику, анализировать поведение пользователей, предсказывать стихийные бедствия и поведение фондовых рынков, создавать программы для беспилотных автомобилей и ботов для компьютерных игр, анализировать качество дорожного полотна.
Но навыки работы с данными нужны не только разработчикам. Маркетологи и менеджеры могут работать с Excel-таблицами, автоматически собирать информацию сразу с нескольких сайтов, работать с SEO-запросами. В быту эти навыки тоже могут пригодиться — например, чтобы сортировать домашний архив фотографий и выбирать из него только фото с дедушкой или котиками.
5. UI/UX
Почему это важно
UX-дизайн — это создание полезных и простых продуктов, как цифровых, так и физических. Чаще всего UX-дизайнеры разрабатывают интерфейсы мобильных приложений, но это только из-за того, что сейчас в телефонах сосредоточена вся жизнь. В принципе, UX-дизайнеры создают такие продукты, с которыми пользователю легко взаимодействовать — хоть бытовые приборы, хоть промышленные объекты. Если ты разбираешься в UX, то понимаешь, как упростить форму заявки в интернет-магазине, создать меню для приложения, нарисуешь кнопку, на которую клиент точно нажмет.
Где можно применить
UX-дизайнеры помогают создавать сайты, мобильные и десктопные приложения, а также все то, с чем взаимодействует пользователь. UX-дизайнер может найти работу не только в цифровых компаниях, но и на промышленных предприятиях, научно-производственных лабораториях, а также в разработке психологических экспериментов.
Как научиться ИТ-навыкам
- Заниматься регулярно
Самый простой способ освоить ИТ-навыки — поставить перед собой сложную задачу и решать ее. И не так важно, работаешь ты с преподавателем или занимаешься сам — нужно оттачивать умения постоянно, постепенно повышая уровень сложности задач. В обучении ИТ-навыкам работает тот же принцип, что и в фитнес-тренировках, да и в любом обучении — лучше заниматься понемногу, но каждый день, чем просидеть за компьютером сутки, а потом не садиться за него месяц.
- Создавать свои проекты
Решать учебные задачи скучно, поэтому лучше задумать собственный проект: программу, которая поможет вести бюджет, видеопрезентацию, которая принесет новых клиентов на основной работе, сайт для родственника, который давно хочет заняться своим делом. И даже лучше, если этот проект будет не для себя, а для другого — сработает внешняя мотивация. Но важно понимать степень комфорта — если не получится сразу и станет стыдно перед другими людьми, то возможно вы не захотите возвращаться к этому снова.
- Найти подходящий формат
Заниматься одному эффективно, но сложно — не все готовы набивать шишки самостоятельно, иногда хочется воспользоваться готовыми решениями. Поэтому нужно пробовать разные форматы — например, заниматься на курсах. Плюс курсов — в низких темпах, к ним легче адаптироваться. Также в случае с курсами работает дополнительная мотивация: ты заплатил деньги, значит должен посещать занятия и стараться получить от них максимум пользы.
Еще один формат обучения — работа в команде. Несколько человек одного уровня берут проект и пытаются его реализовать. Главный плюс в том, что с проблемами и можно разобраться быстрее, чем одному. Главный минус — не все одинаково хорошо освоят навык, кому-то достанутся более простые задачи, кому-то — более сложные.
- Найти наставника
В обучении важно получать обратную связь, и для этого нужен наставник: он скажет, почему у тебя получилось, или почему нет. Он может подсказать более простые решения и в принципе показать, что и как должно работать.
Если вы занимаетесь сами, то можете получать обратную связь на специальных форумах, но ответ может прийти не всегда вовремя. Также для такого поиска лучше изучать англоязычные ресурсы: русскоязычное сообщество более токсично, новичков скорее ругают, чем поддерживают. Еще один минус такой поддержки — советы все время дают разные люди. Один наставник всегда может построить ваш образовательный маршрут, а случайные советчики нет.
В Telegram-канале «Списать не получится» мы еще больше рассказываем о трендах в образовании и о том, как учиться в течение всей жизни и делать это с удовольствием. Подписывайтесь!
цены, отзывы, услуги репетиторов — Ваш репетитор
- Предмет
- Цель занятий
- Кому
- Где
- Когда
- Стоимость
- Пожелания
- Контакты
Репетиторы
4Справка и поддержка
Отклики
Получать новые отклики
7 репетиторов26 отзывовСредняя оценка 4,5Средняя цена 600
Был на сайте 3 дня назад
Пригласить
Мои ученики – неоднократные победители и призеры областных и всероссийских соревнований.
Робототехника на конструкторах Lego EV3 (от 10 лет), робототехника на Arduino (от 12 лет), программирование Minecraft на языке Java (от 13 лет), спортивная робототехника (подготовка к олимпиадам по робототехнике и проектным конкурсам).
Скидка30 %Скидка на групповые занятия при выборе 2 и более направлений
У себя:
Центральный- Репетиторская деятельность · с 2006 г. (15 лет)
- На сервисе с марта 2008 г. (13 лет)
Пригласить
Был на сайте 3 дня назад
У себя:
ЦентральныйБыл на сайте больше месяца назад
Пригласить
- Репетиторская деятельность · с 2014 г. (7 лет)
- На сервисе с декабря 2015 г. (5 лет)
Пригласить
Был на сайте больше месяца назад
Как найти репетитора
- Укажите свой предмет и ответьте на несколько уточняющих вопросов
- Подождите откликов репетиторов и обсудите с ними условия в чате
- Обменяйтесь контактами и договоритесь о начале занятий
Была на сайте вчера в 09:21
Пригласить
Добрый день.
Педагог колледжа по профильным предметам у специалистов по направлению информационных технологий, информационной безопасности.
Педагог дополнительного образования по программированию и робототехнике(Учащиеся победители международных конкурсов по программированию)
Нахожу подход как к детям, так и к студентам. Для каждого учащегося формируется свой индивидуальный план для достижения наилучшего результата.
Скидка10 %При оплате 5-ти занятий сразу
У себя:
Парковый- УРТК им. А.С. Попова, педагог профильных предметов учащихся по направлениям ИТ · с 2017 г. (4 года)
- Дворец молодежи, педагог дополнительно образования по направлениям ИТ · 2017–2018 гг.
- ООО «Элемент Трейд», специалист по информационной безопасности · с 2019 г. (2 года)
- На сервисе с июля 2019 г. (2 года)
Пригласить
Была на сайте вчера в 09:21
У себя:
ПарковыйБыла на сайте больше недели назад
Пригласить
Скидка100 %Первое занятие
Только дистанционно
- На сервисе с апреля 2020 г. (1 год)
Пригласить
Была на сайте больше недели назад
Только дистанционно
Все, что вам нужно знать о коде Arduino
С момента запуска платформы с открытым исходным кодом Arduino бренд зарекомендовал себя в центре обширного сообщества разработчиков ПО с открытым исходным кодом. Экосистема Arduino состоит из разнообразного сочетания аппаратного и программного обеспечения. Универсальность Arduino и ее простой интерфейс делают ее лучшим выбором для широкого круга пользователей по всему миру, от любителей, дизайнеров и художников до прототипов продуктов.
Плата Arduino подключается к компьютеру через USB, где она подключается к среде разработки Arduino (IDE).Пользователь записывает код Arduino в IDE, а затем загружает его в микроконтроллер, который выполняет код, взаимодействуя с входами и выходами, такими как датчики, двигатели и источники света.
И новички, и эксперты имеют доступ к огромному количеству бесплатных ресурсов и материалов для их поддержки. Пользователи могут найти информацию о том, как настроить свою плату или даже о том, как кодировать на Arduino. Открытый исходный код, стоящий за Arduino, сделал его особенно удобным для новых и опытных пользователей. В Интернете доступны тысячи примеров кода Arduino.В этом посте мы познакомим вас с некоторыми основными принципами программирования для Arduino.
Спланируйте следующий проект Arduino >>
Среда кодирования Arduino и основные инструменты
Какой язык представляет собой Arduino?
Код Arduino написан на C ++ с добавлением специальных методов и функций, о которых мы поговорим позже. C ++ – это язык программирования, понятный человеку. Когда вы создаете «эскиз» (имя, данное файлам кода Arduino), он обрабатывается и компилируется на машинный язык.
Arduino IDE
Интегрированная среда разработки Arduino (IDE) – это основная программа редактирования текста, используемая для программирования Arduino. Здесь вы будете набирать код, прежде чем загружать его на доску, которую хотите запрограммировать. Код Arduino обозначается как , наброски .
Примечание. Важно использовать последнюю версию Arduino IDE. Время от времени проверяйте обновления здесь.
Пример кода Arduino
Как видите, IDE имеет минималистичный дизайн.В строке меню всего 5 заголовков, а также ряд кнопок под ними, которые позволяют вам проверять и загружать свои эскизы. По сути, IDE переводит и компилирует ваши наброски в код, понятный Arduino. Как только ваш код Arduino скомпилирован, он загружается в память платы.
Все, что нужно сделать пользователю, чтобы начать компилировать свой скетч, – это нажать кнопку (руководство по этому поводу можно найти ниже).
Если есть какие-либо ошибки в коде Arduino, появится предупреждающее сообщение, предлагающее пользователю внести изменения.Большинство новых пользователей часто испытывают трудности с компиляцией из-за строгих требований к синтаксису Arduino. Если вы сделаете какие-либо ошибки в пунктуации при использовании Arduino, код не скомпилируется, и вы получите сообщение об ошибке.
Последовательный монитор и последовательный плоттер
Последовательный монитор Arduino можно открыть, щелкнув значок увеличительного стекла в верхнем правом углу IDE или под инструментами. Последовательный монитор используется в основном для взаимодействия с платой Arduino с помощью компьютера и является отличным инструментом для мониторинга и отладки в реальном времени.Чтобы использовать монитор, вам нужно использовать класс Serial.
В коде, который вы загружаете с сайта circuito.io, есть тестовая секция, которая помогает вам тестировать каждый компонент с помощью последовательного монитора, как вы можете видеть на снимке экрана ниже:
Последовательный плоттер Arduino – еще один компонент Arduino IDE, который позволяет создавать график ваших последовательных данных в реальном времени. Последовательный плоттер значительно упрощает анализ данных с помощью визуального дисплея. Вы можете создавать графики, графики отрицательных значений и проводить анализ сигналов.
Отладка кода и оборудования Arduino
В отличие от других программных платформ, Arduino не имеет встроенного отладчика. Пользователи могут либо использовать стороннее программное обеспечение, либо использовать последовательный монитор для печати активных процессов Arduino для мониторинга и отладки.
Используя класс Serial, вы можете печатать на последовательном мониторе, отлаживать комментарии и значения переменных. На большинстве моделей Arduino будут использоваться последовательные контакты 0 и 1, подключенные к USB-порту.
Структура кода
Библиотеки
В Arduino, как и в других ведущих платформах программирования, есть встроенные библиотеки, обеспечивающие базовую функциональность. Кроме того, можно импортировать другие библиотеки и расширить возможности и функции платы Arduino. Эти библиотеки примерно делятся на библиотеки, которые взаимодействуют с конкретным компонентом, или на те, которые реализуют новые функции.
Чтобы импортировать новую библиотеку, вам нужно перейти в Sketch> Import Library
Кроме того, вверху файла.ino, вам нужно использовать “#include” для включения внешних библиотек. Вы также можете создавать собственные библиотеки для использования в изолированных эскизах.
Определения выводов
Чтобы использовать выводы Arduino, вам необходимо определить, какой вывод используется и его функции. Удобный способ определить используемые контакты:
‘#define pinName pinNumber’.
Функциональные возможности являются входными или выходными и определяются с помощью метода pinMode () в разделе настройки.
Объявления
Переменные
Всякий раз, когда вы используете Arduino, вам необходимо объявить глобальные переменные и экземпляры, которые будут использоваться позже.Вкратце, переменная позволяет вам присвоить имя и сохранить значение, которое будет использоваться в будущем. Например, вы можете сохранить данные, полученные от датчика, чтобы использовать их позже. Чтобы объявить переменную, вы просто определяете ее тип, имя и начальное значение.
Следует отметить, что объявление глобальных переменных не является абсолютной необходимостью. Однако рекомендуется объявить переменные, чтобы упростить использование значений в дальнейшем.
Экземпляры
В программировании класс представляет собой набор функций и переменных, которые хранятся вместе в одном месте.Каждый класс имеет специальную функцию, известную как конструктор , которая используется для создания экземпляра класса. Чтобы использовать функции класса, нам нужно объявить для него экземпляр.
Setup ()
Каждый скетч Arduino должен иметь функцию настройки. Эта функция определяет начальное состояние Arduino при загрузке и запускается только один раз.
Здесь мы определим следующее:
- Функциональность контактов с использованием функции pinMode
- Начальное состояние контактов
- Инициализация классов
- Инициализация переменных
- Кодовая логика
Loop ()
Функция цикла также является обязательным для каждого скетча Arduino и запускается после завершения setup ().Это основная функция, и, как следует из названия, она запускается в цикле снова и снова. Цикл описывает основную логику вашей схемы.
Например:
Примечание. Использование термина «void» означает, что функция не возвращает никаких значений.
Как программировать Arduino
Базовая логика кода Arduino представляет собой структуру «если-то» и может быть разделена на 4 блока:
Setup – обычно записывается в разделе настройки кода Arduino и выполняет вещи, которые нужно сделать только один раз, например, калибровка датчика.
Вход – в начале цикла читать входы. Эти значения будут использоваться в качестве условий («если»), таких как показания внешнего освещения от LDR с использованием analogRead ().
Manipulate Data – этот раздел используется для преобразования данных в более удобный вид или выполнения вычислений. Например, AnalogRead () дает значение 0-1023, которое может быть сопоставлено с диапазоном 0-255, который будет использоваться для ШИМ. (См. AnalogWrite ())
Выход – этот раздел определяет окончательный результат логика («затем») в соответствии с данными, рассчитанными на предыдущем шаге.Рассматривая наш пример LDR и PWM, включайте светодиод только тогда, когда уровень окружающего освещения опускается ниже определенного порога.
Библиотеки кода Arduino
Структура библиотеки
Библиотека – это папка, состоящая из файлов с файлами кода C ++ (.cpp) и файлов заголовков C ++ (.h).
Файл .h описывает структуру библиотеки и объявляет все ее переменные и функции.
Файл .cpp содержит реализацию функции.
Импорт библиотек
Первое, что вам нужно сделать, это найти библиотеку, которую вы хотите использовать, из множества библиотек, доступных в Интернете. После загрузки на свой компьютер вам просто нужно открыть Arduino IDE и щелкнуть Sketch> Include Library> Manage Libraries. Затем вы можете выбрать библиотеку, которую хотите импортировать в IDE. После завершения процесса библиотека будет доступна в меню эскиза.
В коде, предоставленном circuito.io, вместо добавления внешних библиотек, как упоминалось ранее, мы предоставляем им папку с прошивкой.В этом случае IDE знает, как их найти при использовании #include.
От программного обеспечения к оборудованию
О программных возможностях Arduino можно много сказать, но важно помнить, что платформа состоит как из программного, так и из аппаратного обеспечения. Они работают в тандеме, чтобы запустить сложную операционную систему.
Код → Скомпилировать → Загрузить → Выполнить
В основе Arduino лежит возможность компилировать и запускать код.
После написания кода в IDE вам необходимо загрузить его в Arduino.Нажатие кнопки «Загрузить» (значок со стрелкой вправо) скомпилирует код и загрузит его, если он прошел компиляцию. После завершения загрузки программа запустится автоматически.
Вы также можете сделать это шаг за шагом:
- Сначала скомпилируйте код. Для этого просто щелкните значок проверки (или щелкните эскиз> Проверить / Компилировать в строке меню.
Как видите, значок проверки находится в верхнем левом углу под тегом «Файл» в разделе меню.
Как только вы это сделаете, Arduino начнет компиляцию. По завершении вы получите сообщение о завершении, которое выглядит следующим образом:
Как видите, зеленая линия внизу страницы сообщает вам, что вы «закончили компиляцию». Если ваш код не запускается, вы получите уведомление в том же разделе, а проблемный код будет выделен для редактирования.
После того, как вы скомпилировали свой набросок, пора его загрузить.
- Выберите последовательный порт, к которому в настоящее время подключена ваша Arduino.Для этого нажмите в меню Инструменты> Последовательный порт, чтобы указать выбранный вами последовательный порт (как показано выше). Затем вы можете загрузить скомпилированный эскиз.
- Чтобы загрузить эскиз, щелкните значок загрузки рядом с галочкой. В качестве альтернативы вы можете перейти в меню и щелкнуть Файл> Загрузить. Ваши светодиоды Arduino будут мигать после передачи данных.
По завершении вы увидите сообщение о завершении, в котором сообщается, что Arduino завершила загрузку.
Настройка IDE
Для подключения платы Arduino к компьютеру вам понадобится USB-кабель.При использовании Arduino UNO USB передает данные программы прямо на вашу плату. USB-кабель используется для питания вашего Arduino. Вы также можете запустить Arduino от внешнего источника питания.
Перед загрузкой кода необходимо настроить некоторые параметры.
Выберите свою плату. Вам необходимо указать, какую плату Arduino вы собираетесь использовать. Сделайте это, щелкнув Инструменты> Доска> Ваша доска.
Выберите свой процессор – существуют определенные платы (например, Arduino pro-mini), для которых вам нужно указать, какая у вас модель процессора.В разделе инструменты> процессор> выберите имеющуюся у вас модель.
Выберите свой порт – чтобы выбрать порт, к которому подключена ваша плата, перейдите в Инструменты> Порт> COMX Arduino (это последовательный порт Arduino).
Как установить сторонние платы (например, NodeMCU)
Некоторые модели плат не предварительно установлены в Arduino IDE, поэтому вам необходимо установить их перед загрузкой кода.
Чтобы установить дополнительную плату, такую как NodeMCU, вам необходимо:
- Нажмите «Инструменты»> «Платы»> «Диспетчер плат».
- Найдите плату, которую хотите добавить, в строке поиска и нажмите «установить».
Некоторые платы нельзя найти через Board Manager. В этом случае вам нужно будет добавить их вручную. Для этого:
- Щелкните «Файлы»> «Настройки».
- В поле «Диспетчер дополнительных плат» вставьте URL-адрес установочного пакета вашей платы. Например, для nodeMCU добавьте следующий URL-адрес: http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
- Нажмите OK
- Перейдите в инструменты> Доски> Диспетчер плат
- Найдите плату, которую вы хотите добавить в строке поиска и нажмите «установить».
По завершении этого шага вы увидите установленные платы в списке плат под инструментами.
Примечание: процесс может незначительно отличаться для разных плат.
Arduino: чрезвычайно универсальная платформа
Arduino – это гораздо больше, чем просто микроконтроллер. Благодаря обширной среде IDE и широкому спектру аппаратных конфигураций Arduino действительно представляет собой разнообразную платформу. Разнообразие библиотек и интуитивно понятный дизайн делают его любимым как для новых пользователей, так и для опытных разработчиков.Существуют тысячи ресурсов сообщества, которые помогут вам начать работу с аппаратным и программным обеспечением.
По мере развития навыков вы можете столкнуться с проблемами, требующими отладки, что является слабым местом Arduino IDE. К счастью, есть несколько инструментов и методов для отладки оборудования и программного обеспечения Arduino. В следующей статье мы рассмотрим, как отлаживать Arduino (и как тестировать код Arduino), а также как использовать симуляторы и эмуляторы.
Какие языки программирования поддерживаются для программирования Arduino?
Какие языки программирования поддерживаются для программирования Arduino? – Обмен электротехнического стекаСеть обмена стеками
Сеть Stack Exchange состоит из 177 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.
Посетить Stack Exchange- 0
- +0
- Авторизоваться Зарегистрироваться
Electrical Engineering Stack Exchange – это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.
Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществуКто угодно может задать вопрос
Кто угодно может ответить
Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх
Спросил
Просмотрено 38k раз
\ $ \ begingroup \ $ Заблокировано .Этот вопрос и ответы на него заблокированы, потому что вопрос не по теме, но имеет историческое значение. В настоящее время он не принимает новые ответы или взаимодействия.Я хотел бы начать играть с Arduino.
Я читал, что C и C ++ являются официальными языками, но я также нашел другой способ общения, используя, например, Python или Java.
Какие языки программирования поддерживаются для программирования Arduino?
Есть ли ограничения при использовании Python или Java?
Создан 28 апр.
система52533 золотых знака55 серебряных знаков1111 бронзовых знаков
\ $ \ endgroup \ $ 1 \ $ \ begingroup \ $Мой совет: придерживайтесь языка Arduino, производного от C ++, или используйте необработанный C / C ++.Идеально подходит для микроконтроллеров. Но, если вам нравятся эзотерические языки:
Создан 28 апр.
Тоби ДжеффиТоби Джеффи28.3k1818 золотых знаков9292 серебряных знака149149 бронзовых знаков
\ $ \ endgroup \ $ 2 \ $ \ begingroup \ $, вы можете использовать язык, который вам удобнее, а затем искать способ компиляции в кодовой машине Arduino.Например, я использую Go Lang и gobot.io, чтобы он работал …
Exist Cylon.js, если вы хотите программировать на JavaScript или Artoo для разработчиков Ruby.
На самом деле C является наиболее распространенным, потому что с ним работают IDE arduino.
Создан 23 окт.
\ $ \ endgroup \ $ 3 \ $ \ begingroup \ $Вы немного запутались.Я бы придерживался среды c / c ++ arduino для arduino. Java, Python, Processing используются на компьютере для связи с Arduino, они не являются языками для Arduino. Одним из ограничений для них является то, что они не работают на Arduino.
Создан 28 апр.’11 в 18: 342011-04-28 18:34
russ_henselruss_hensel2,8941414 серебряных знаков1212 бронзовых знаков
\ $ \ endgroup \ $ 4язык-c
Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScriptВаша конфиденциальность
Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Принимать все файлы cookie Настроить параметры
Язык Arduino – Код: Робототехника
Робот RedBot запускает программы, написанные на языке программирования под названием Arduino.
f64caa9899ca7dea54d238″> Arduino – это фактически библиотека кода, написанная на другом компьютерном языке, называемом C ++ (аналогично тому, как jQuery представляет собой библиотеку кода, написанную на JavaScript). Если и когда необходимо, ваша программа Arduino также может включать код, написанный непосредственно на C ++.
Язык Arduino разработан для упрощения написания программ для микроконтроллеров, которые представляют собой небольшие недорогие компьютеры с низким энергопотреблением, управляющие физическими входами и выходами (такими как датчики, освещение, двигатели и т. Д.).
Печатная плата Arduino Uno
Микроконтроллер содержит процессор (CPU), память (RAM), хранилище (Flash) и контакты ввода / вывода.Микроконтроллер на базе Arduino интегрирован в печатную плату, которая обычно также имеет:
USB-порт (для передачи данных и / или для питания)
вход источника питания (для использования питания от батареи вместо питания USB)
входных / выходных контакта (для подключения проводов датчиков и т. Д.)
один или несколько встроенных светодиодных индикаторов (для индикации наличия питания на устройстве и т. Д.)
один или несколько встроенных кнопки (для перезагрузки устройства и т. д.).
Микроконтроллер не имеет клавиатуры, монитора или других периферийных устройств, которые обычно используются в полноразмерных компьютерах. Микроконтроллер также намного менее мощный, чем полноразмерный компьютер: микроконтроллер имеет более медленный процессор, меньше памяти, меньше памяти и т. Д.
Кроме того, микроконтроллеры обычно могут хранить только одну программу за раз. Если вы хотите изменить программу, работающую на микроконтроллере, вам необходимо загрузить другую программу в микроконтроллер.
Вам нужно будет использовать редактор кода Arduino для создания и сохранения ваших программ Arduino. Вы можете настроить либо веб-редактор Arduino Create , либо настольный редактор Arduino IDE .
Если необходимо, следуйте этим инструкциям, чтобы настроить редактор кода Arduino на свой компьютер.
USB-кабель будет использоваться для подключения вашего робота к компьютеру, чтобы загрузить программу Arduino на робота.
USB-соединение также может использоваться для передачи данных между вашим роботом и вашим компьютером во время работы программы на роботе. Эти данные могут отображаться на последовательном мониторе, доступном в редакторе кода Arduino. Это можно использовать как способ устранения неполадок в программах (путем отображения сообщений или данных) или для проверки правильности работы датчиков (путем отображения измерений датчиков).
Несмотря на то, что устройства Arduino, такие как ваш робот, могут хранить и запускать только одну программу за раз, вы можете создать и сохранить нескольких программ в своей учетной записи Arduino (при использовании онлайн-редактора Arduino Create) или на ваш компьютер (при использовании настольного редактора Arduino IDE).
Программа (или приложение) Arduino также называется скетчем , потому что язык Arduino разработан для того, чтобы вы могли быстро создавать программы – точно так же, как скетч – это быстрое рисование.
Справочник по языку программирования Arduino полезен для понимания структуры и синтаксиса кода Arduino.
Все программы Arduino должны включать эти две основные функции:
Setup Function – которая будет запускаться только один раз при первом запуске вашей программы. Операторы кода, добавленные в функцию
setup ()
, выполняют одноразовые действия при запуске, такие как: установка режимов вывода для входов и выходов устройства, инициализация настроек и т. Д.Функция цикла – которая запускается после завершения функции
setup ()
, а затем повторяется в бесконечном цикле (до выключения устройства). Операторы кода, добавленные в функциюloop ()
, выполняют основные задачи программы вашего устройства.
void setup () {
}
void loop () {
}
Фактически, если вы хотите, чтобы ваше устройство выполняло только одну задачу – время, вы можете перечислить весь свой код внутри функции setup ()
и просто оставить функцию loop ()
пустой.Однако почти во всех случаях вы помещаете код для своих задач в цикл loop ()
, чтобы устройство могло непрерывно выполнять любые задачи, на которые вы его запрограммировали.
Если ваше устройство перезапущено – нажатием кнопки «сброса» или выключением и последующим включением питания – программа устройства начнется заново, запустив функцию setup ()
один раз, а затем запустив цикл . ()
функция повторно.
Вот два простых требования, которым необходимо следовать при кодировании программы Arduino:
Ваша программа должна иметь функцию
setup ()
и функциюloop ()
, даже если внутри нее нет кода. или обе эти функции.Ваша программа не может иметь более одной функции
setup ()
или более одной функцииloop ()
.
Помимо необходимых функций setup ()
и loop ()
, большинство программ Arduino также будут иметь:
библиотеки , которые включены в качестве «ссылок» в самом начале программы. . Эти внешние библиотеки кода предоставляют дополнительные функции, которые может использовать ваша программа.Например, ваши программы роботов должны включать библиотеку SparkFun
RedBot.h
, в которой есть методы (функции), используемые для управления двигателями и датчиками RedBot.глобальные переменные и объекты – которые обычно объявляются перед функцией
setup ()
. Эти переменные используются для хранения данных, которые будут использоваться в функциях вашей программы. В вашей программе робота некоторые из ваших переменных будут объектами, созданными из классов, определенных в библиотеке RedBot.пользовательских функций – которые обычно перечислены в самом конце вашей программы, после функции
loop ()
. Пользовательские функции используются для содержания кода, который выполняет определенные задачи. Пользовательские функции не являются обязательными, но они могут помочь разбить ваш код на более мелкие модули, которые легче понять (и легче использовать повторно). Код внутри пользовательской функции запускается только в том случае, если и когда пользовательская функция «вызывается» в рамках функцииsetup ()
илиloop ()
.Пользовательская функция также может быть «вызвана» внутри другой пользовательской функции.комментариев – которые могут быть встроены в программу везде, где они могут быть полезны. Комментарии – это просто примечания, которые помогают объяснить код людям, читающим программу. Комментарии необязательны, но они могут помочь прояснить части кода для вас или других. Любые комментарии в программе игнорируются, когда программа компилируется и загружается на устройство. Комментарии могут быть однострочными или блочными (многострочными).
Подводя итог, вот типичная структура кода (в порядке) для программы Arduino:
Комментарии (могут быть встроены во всю программу)
Включенные библиотеки (при необходимости)
Глобальные переменные и объекты
Функция цикла (требуется – должна иметь один и только один цикл)
Пользовательские функции (необязательно – может иметь много до необходимо)
Вот пример простой программы Arduino, поэтому вы можете увидеть, как структура ее кода следует этому шаблону:
#include
const int динамик = 9;
Кнопка RedBotButton;
void setup () {
pinMode (динамик, ВЫХОД);
}
void loop () {
if (button.read () == true) {
singleBeep ();
}
}
void singleBeep () {
тон (динамик, 3000);
задержка (200);
noTone (динамик);
}
Для сравнения – модифицированная версия той же программы.Он выполняет ту же задачу и , за исключением того, что программа не включает никаких комментариев, библиотек, глобальных переменных или пользовательских функций. Он просто имеет функции setup ()
и loop ()
:
void setup () {
pinMode (12, INPUT_PULLUP);
pinMode (9, ВЫХОД);
}
void loop () {
if (digitalRead (12) == LOW) {
тон (9, 3000);
задержка (200);
noTone (9);
}
}
Хотя эта вторая версия программы, очевидно, намного более лаконична, на самом деле сложнее понять, что программа должна делать.Это одна из причин (среди многих других), почему комментарии, библиотеки, переменные и пользовательские функции полезны в программировании.
С чего начать – Real Python
Микроконтроллеры существуют уже давно, и они используются во всем, от сложных машин до обычных бытовых приборов. Однако работа с ними традиционно предназначена для тех, кто имеет формальное техническое образование, например техников и инженеров-электриков. Появление Arduino сделало дизайн электронных приложений намного более доступным для всех разработчиков.В этом руководстве вы узнаете, как использовать Arduino с Python для разработки собственных электронных проектов.
Платформа Arduino
Arduino – это платформа с открытым исходным кодом, состоящая из аппаратного и программного обеспечения, которая позволяет быстро разрабатывать проекты интерактивной электроники. Появление Arduino привлекло внимание профессионалов из самых разных отраслей, что способствовало зарождению Maker Movement.
С ростом популярности Maker Movement и концепции Интернета вещей, Arduino стала одной из основных платформ для электронного прототипирования и разработки MVP.
Arduino использует собственный язык программирования, похожий на C ++. Однако можно использовать Arduino с Python или другим языком программирования высокого уровня. Фактически, такие платформы, как Arduino, хорошо работают с Python, особенно для приложений, требующих интеграции с датчиками и другими физическими устройствами.
В целом, Arduino и Python могут способствовать созданию эффективной среды обучения, которая побуждает разработчиков заниматься проектированием электроники. Если вы уже знаете основы Python, вы сможете начать работу с Arduino, используя Python для управления им.
Платформа Arduino включает как аппаратные, так и программные продукты. В этом руководстве вы будете использовать оборудование Arduino и программное обеспечение Python, чтобы узнать об основных схемах, а также о цифровых и аналоговых входах и выходах.
Оборудование Arduino
Чтобы запустить примеры, вам нужно собрать схемы, подключив электронные компоненты . Обычно вы можете найти эти предметы в магазинах электронных компонентов или в хороших стартовых наборах Arduino. Вам понадобится:
- Arduino Uno или другая совместимая плата
- Стандартный светодиод любого цвета
- Кнопка
- A Потенциометр 10 кОм
- А Резистор 470 Ом
- А резистор 10 кОм
- Макет
- Перемычки разных цветов и размеров
Давайте подробнее рассмотрим некоторые из этих компонентов.
Component 1 – это Arduino Uno или другая совместимая плата. Arduino – это проект, который включает в себя множество плат и модулей для разных целей, и Arduino Uno – самый простой среди них. Это также самая используемая и наиболее документированная плата из всего семейства Arduino, поэтому это отличный выбор для разработчиков, которые только начинают работать с электроникой.
Примечание. Arduino – это открытая аппаратная платформа, поэтому есть много других поставщиков, которые продают совместимые платы, которые можно использовать для запуска примеров, которые вы видите здесь.В этом руководстве вы узнаете, как использовать Arduino Uno.
Компоненты 5 и 6 – это резисторы . Большинство резисторов идентифицируются цветными полосами в соответствии с цветовым кодом. В общем, первые три цвета представляют значение резистора, а четвертый цвет представляет его допуск . Для резистора 470 Ом первые три цвета – желтый, фиолетовый и коричневый. Для резистора 10 кОм первые три цвета – коричневый, черный и оранжевый.
Компонент 7 – это макетная плата , которую вы используете для подключения всех других компонентов и сборки схем.Хотя макетная плата не требуется, рекомендуется получить ее, если вы собираетесь начать работать с Arduino.
Программное обеспечение Arduino
В дополнение к этим аппаратным компонентам вам потребуется установить некоторое программное обеспечение. Платформа включает в себя Arduino IDE, интегрированную среду разработки для программирования устройств Arduino, а также другие онлайн-инструменты.
Arduino был разработан, чтобы позволить вам легко программировать платы. Обычно вам нужно выполнить следующие действия:
- Подключите плату к ПК
- Установите и откройте Arduino IDE
- Сконфигурируйте настройки платы
- Напишите код
- Нажмите кнопку на IDE, чтобы загрузить программу на плату
Чтобы установить Arduino IDE на свой компьютер, загрузите соответствующую версию для своей операционной системы с веб-сайта Arduino.Инструкции по установке см. В документации:
- Если вы используете Windows , используйте установщик Windows, чтобы убедиться, что вы загрузили необходимые драйверы для использования Arduino в Windows. Обратитесь к документации Arduino для получения более подробной информации.
- Если вы используете Linux , возможно, вам придется добавить своего пользователя в некоторые группы, чтобы использовать последовательный порт для программирования Arduino. Этот процесс описан в руководстве по установке Arduino для Linux.
- Если вы используете macOS , вы можете установить Arduino IDE, следуя руководству по установке Arduino для OS X.
Примечание. В этом руководстве вы будете использовать IDE Arduino, но Arduino также предоставляет веб-редактор, который позволит вам программировать платы Arduino с помощью браузера.
Теперь, когда вы установили Arduino IDE и собрали все необходимые компоненты, вы готовы приступить к работе с Arduino! Затем вы загрузите сообщение «Hello, World!» программу на вашу доску.
«Привет, мир!» С Arduino
IDE Arduino поставляется с несколькими примерами скетчей , которые вы можете использовать для изучения основ Arduino.Эскиз – это термин, который вы используете для обозначения программы, которую вы можете загрузить на доску. Поскольку к Arduino Uno нет подключенного дисплея, вам понадобится способ увидеть физический вывод вашей программы. Вы воспользуетесь примером эскиза Blink , чтобы заставить мигать встроенный светодиод на плате Arduino.
Загрузка скетча-примера Blink
Для начала подключите плату Arduino к компьютеру с помощью USB-кабеля и запустите Arduino IDE. Чтобы открыть пример скетча Blink, войдите в меню Файл и выберите Примеры , затем 01.Основы и, наконец, Blink :
Пример кода Blink будет загружен в новое окно IDE. Но прежде чем вы сможете загрузить эскиз на плату, вам необходимо настроить IDE, выбрав плату и подключенный порт.
Чтобы настроить плату, войдите в меню Tools , а затем в меню Board . Для Arduino Uno вы должны выбрать Arduino / Genuino Uno :
После выбора платы необходимо установить соответствующий порт.Снова войдите в меню инструментов и на этот раз выберите Порт :
Имена портов могут отличаться в зависимости от вашей операционной системы. В Windows порты будут называться COM4
, COM5
или что-то подобное. В macOS или Linux вы можете увидеть что-то вроде / dev / ttyACM0
или / dev / ttyUSB0
. Если у вас возникли проблемы с настройкой порта, загляните на страницу устранения неполадок Arduino.
После того, как вы настроили плату и порт, все готово для загрузки скетча в Arduino.Для этого вам просто нужно нажать кнопку Загрузить на панели инструментов IDE:
Когда вы нажимаете Загрузить , IDE компилирует скетч и загружает его на вашу плату. Если вы хотите проверить наличие ошибок, вы можете нажать Проверить перед Загрузить , что скомпилирует только ваш скетч.
Кабель USB обеспечивает последовательное соединение для загрузки программы и питания платы Arduino. Во время загрузки на плате будут мигать светодиоды.Через несколько секунд загруженная программа запустится, и вы увидите, что светодиодный индикатор мигает раз в секунду:
После завершения загрузки USB-кабель продолжит питать плату Arduino. Программа хранится во флеш-памяти микроконтроллера Arduino. Вы также можете использовать аккумулятор или другой внешний источник питания для запуска приложения без USB-кабеля.
Подключение внешних компонентов
В предыдущем разделе вы использовали светодиод, который уже был на плате Arduino.Однако в большинстве практических проектов вам потребуется подключить к плате внешние компоненты. Для этих подключений в Arduino есть несколько контактов разных типов:
Хотя эти соединения обычно называются контактами , вы можете видеть, что это не совсем физические контакты. Скорее штыри – это отверстия в розетке, к которым можно подключить перемычки. На рисунке выше вы можете увидеть разные группы контактов:
- Оранжевый прямоугольник: Это 13 цифровых контактов , которые можно использовать как входы или выходы.Они предназначены только для работы с цифровыми сигналами, которые имеют 2 разных уровня:
- Уровень 0: , представленный напряжением 0 В
- Уровень 1: представлен напряжением 5В
- Зеленый прямоугольник: Это 6 аналоговых контактов , которые можно использовать в качестве аналоговых входов. Они предназначены для работы с произвольным напряжением от 0 до 5 В.
- Синий прямоугольник: Это 5 контактов питания . В основном они используются для питания внешних компонентов.
Чтобы начать работу с внешними компонентами, вы подключите внешний светодиод, чтобы запустить пример скетча Blink. Встроенный светодиод подключается к цифровому выводу № 13 . Итак, давайте подключим к этому контакту внешний светодиод и проверим, мигает ли он. (Стандартный светодиод – это один из компонентов, которые вы видели в перечисленных ранее.)
Перед тем, как что-либо подключать к плате Arduino, рекомендуется отключить ее от компьютера. Отключив USB-кабель, вы сможете подключить светодиод к своей плате:
Обратите внимание, что на рисунке показана плата с цифровыми контактами, обращенными к вам.
Использование макета
Проекты электронных схем обычно включают тестирование нескольких идей, при этом вы добавляете новые компоненты и вносите коррективы по ходу дела. Однако может быть сложно подключить компоненты напрямую, особенно если схема имеет большой размер.
Чтобы облегчить создание прототипа, вы можете использовать макетную плату для соединения компонентов. Это устройство с несколькими отверстиями, которые соединены особым образом, чтобы вы могли легко соединять компоненты с помощью перемычек:
Вы можете увидеть, какие отверстия связаны между собой, посмотрев на цветные линии.Вы будете использовать отверстия по бокам макета для питания схемы:
- Подключите одно отверстие на красной линии к источнику питания.
- Подключите одно отверстие на синей линии к земле.
Затем вы можете легко подключить компоненты к источнику питания или заземлению, просто используя другие отверстия на красной и синей линиях. Отверстия в середине макета соединены, как показано цветами. Вы будете использовать их для соединения компонентов схемы.Эти две внутренние секции разделены небольшим углублением, через которое вы можете подключать интегральные схемы (ИС).
Вы можете использовать макетную плату для сборки схемы, использованной в скетче примера Blink:
Для этой схемы важно отметить, что светодиод должен быть подключен в соответствии с его полярностью, иначе он не будет работать. Положительный вывод светодиода называется анодом и обычно является более длинным. Отрицательный вывод называется катодом и короче.Если вы используете восстановленный компонент, то вы также можете идентифицировать клеммы по плоской стороне самого светодиода. Это укажет на положение отрицательной клеммы.
Когда вы подключаете светодиод к выводу Arduino, вам всегда понадобится резистор, чтобы ограничить его ток и избежать преждевременного выгорания светодиода. Здесь для этого используется резистор 470 Ом. Вы можете проследить за подключениями и убедиться, что схема такая же:
- Резистор подключен к цифровому выводу 13 на плате Arduino.
- Анод светодиода подключен к другому выводу резистора.
- Катод светодиода подключен к земле (GND) через синюю линию отверстий.
Для более подробного объяснения, посмотрите Как использовать макетную плату.
После завершения подключения снова подключите Arduino к ПК и повторно запустите скетч Blink:
Поскольку оба светодиода подключены к цифровому выводу 13, они мигают вместе во время выполнения скетча.
«Привет, мир!» С Arduino и Python
В предыдущем разделе вы загрузили скетч Blink на свою плату Arduino.Эскизы Arduino написаны на языке, похожем на C ++, и компилируются и записываются во флеш-память микроконтроллера, когда вы нажимаете Загрузить . Хотя вы можете использовать другой язык для непосредственного программирования микроконтроллера Arduino, это нетривиальная задача!
Однако есть несколько подходов, которые вы можете использовать для использования Arduino с Python или другими языками. Одна из идей – запустить основную программу на ПК и использовать последовательное соединение для связи с Arduino через USB-кабель.Скетч будет отвечать за чтение входных данных, отправку информации на ПК и получение обновлений с ПК для обновления выходов Arduino.
Чтобы управлять Arduino с ПК, вам нужно разработать протокол для связи между ПК и Arduino. Например, вы можете рассмотреть протокол с такими сообщениями, как:
- ЗНАЧЕНИЕ ПИН 13 ВЫСОКОЕ: используется для сообщения ПК о состоянии цифровых входных контактов
- SET PIN 11 LOW: используется для указания Arduino установить состояния выходных контактов
Определив протокол, вы можете написать скетч Arduino для отправки сообщений на ПК и обновления состояний контактов в соответствии с протоколом.На ПК вы можете написать программу для управления Arduino через последовательное соединение на основе разработанного вами протокола. Для этого вы можете использовать любой язык и библиотеки, которые вам нравятся, например Python и библиотеку PySerial.
К счастью, для всего этого существуют стандартные протоколы! Firmata – одна из них. Этот протокол устанавливает формат последовательной связи, который позволяет вам считывать цифровые и аналоговые входы, а также отправлять информацию на цифровые и аналоговые выходы.
IDE Arduino включает готовые эскизы, которые будут управлять Arduino через Python с протоколом Firmata. На стороне ПК есть реализации протокола на нескольких языках, включая Python. Чтобы начать работу с Firmata, давайте воспользуемся ею, чтобы реализовать «Hello, World!» программа.
Загрузка эскиза фирмы
Перед тем, как написать программу Python для управления Arduino, вы должны загрузить скетч Firmata, чтобы вы могли использовать этот протокол для управления платой.Эскиз доступен во встроенных примерах Arduino IDE. Чтобы открыть его, войдите в меню Файл , затем Примеры , затем Firmata и, наконец, StandardFirmata :
Скетч будет загружен в новое окно IDE. Чтобы загрузить его в Arduino, вы можете выполнить те же действия, что и раньше:
- Подключите кабель USB к ПК.
- Выберите соответствующую плату и порт в среде IDE.
- Нажмите Загрузить .
После завершения загрузки вы не заметите никакой активности на Arduino. Чтобы управлять им, вам все еще нужна программа, которая может связываться с платой через последовательное соединение. Для работы с протоколом Firmata в Python вам понадобится пакет pyFirmata, который можно установить с помощью pip
:
После завершения установки вы можете запустить эквивалентное приложение Blink, используя Python и Firmata:
1импорт pyfirmata
2время импорта
3
4board = pyfirmata.Ардуино ('/ dev / ttyACM0')
5
6 пока Верно:
7 board.digital [13] .write (1)
8 раз. Сон (1)
9 board.digital [13] .write (0)
10 раз. Сон (1)
Вот как работает эта программа. Вы импортируете pyfirmata
и используете его для установления последовательного соединения с платой Arduino, которая представлена объектом board
в строке 4. Вы также настраиваете порт в этой строке, передавая аргумент pyfirmata.Arduino ()
. Вы можете использовать Arduino IDE, чтобы найти порт.
board.digital
– это список, элементы которого представляют собой цифровые выводы Arduino. Эти элементы имеют методы read ()
и write ()
, которые будут читать и записывать состояние контактов. Как и большинство программ для встраиваемых устройств, эта программа в основном состоит из бесконечного цикла:
- В строке 7 включен цифровой вывод 13 , который включает светодиод на одну секунду.
- В строке 9, этот вывод выключен, что выключает светодиод на одну секунду.
Теперь, когда вы знаете основы управления Arduino с помощью Python, давайте рассмотрим некоторые приложения для взаимодействия с его входами и выходами.
Чтение цифровых входов
Цифровые входы могут иметь только два возможных значения. В цепи каждое из этих значений представлено различным напряжением. В таблице ниже показано представление цифрового входа для стандартной платы Arduino Uno:
Значение | уровень | Напряжение |
---|---|---|
0 | Низкий | 0V |
1 | Высокая | 5V |
Для управления светодиодом вы будете использовать кнопку для отправки цифровых входных значений в Arduino.Кнопка должна подавать 0 В на плату, когда она отпущена, и 5 В на плату при нажатии. На рисунке ниже показано, как подключить кнопку к плате Arduino:
Вы можете заметить, что светодиод подключен к Arduino на цифровом выводе 13, как и раньше. Цифровой вывод 10 используется как цифровой вход. Чтобы подключить кнопку, вы должны использовать резистор 10 кОм, который действует как понижающий в этой цепи. Понижающий резистор гарантирует, что цифровой вход получит 0 В при отпускании кнопки.
Когда вы отпускаете кнопку, вы размыкаете соединение между двумя проводами на кнопке. Поскольку через резистор не протекает ток, контакт 10 просто подключается к земле (GND). Цифровой вход получает 0 В, что соответствует состоянию 0 (или low ). Когда вы нажимаете кнопку, вы прикладываете 5 В как к резистору, так и к цифровому входу. Ток протекает через резистор, и цифровой вход получает 5 В, что соответствует состоянию 1 (или high ).
Вы также можете использовать макетную плату для сборки вышеуказанной схемы:
Теперь, когда вы собрали схему, вам нужно запустить программу на ПК, чтобы управлять ею с помощью Firmata. Эта программа включает светодиод в зависимости от состояния кнопки:
1импорт pyfirmata
2время импорта
3
4board = pyfirmata.Arduino ('/ dev / ttyACM0')
5
6it = pyfirmata.util.Iterator (доска)
7it.start ()
8
9board.digital [10] .mode = pyfirmata.INPUT
10
11 пока Верно:
12 sw = доска.цифровой [10] .read ()
13, если sw имеет значение True:
14 board.digital [13] .write (1)
Еще 15:
16 board.digital [13] .write (0)
17 раз. Сон (0,1)
Давайте пройдемся по этой программе:
- Строки 1 и 2 импортируют
pyfirmata
ивремя
. - Строка 4 использует
pyfirmata.Arduino ()
для установки соединения с платой Arduino. - Строка 6 назначает итератор, который будет использоваться для чтения состояния входов схемы.
- Строка 7 запускает итератор, который поддерживает выполнение цикла параллельно с вашим основным кодом. Цикл выполняет
board.iterate ()
для обновления входных значений, полученных с платы Arduino. - Строка 9 устанавливает вывод 10 как цифровой вход с
pyfirmata.INPUT
. Это необходимо, поскольку по умолчанию в качестве выходов используются цифровые выводы. - Строка 11 запускает бесконечный цикл
и
. Этот цикл считывает состояние входного контакта, сохраняет его вsw
и использует это значение для включения или выключения светодиода путем изменения значения контакта 13. - Строка 17 ждет 0,1 секунды между итерациями цикла
и
. В этом нет строгой необходимости, но это хороший прием, позволяющий избежать перегрузки процессора, который достигает 100% нагрузки, когда в цикле нет команды ожидания.
pyfirmata
также предлагает более компактный синтаксис для работы с входными и выходными контактами. Это может быть хорошим вариантом, когда вы работаете с несколькими выводами. Вы можете переписать предыдущую программу, чтобы иметь более компактный синтаксис:
1импорт pyfirmata
2время импорта
3
4board = pyfirmata.Ардуино ('/ dev / ttyACM0')
5
6it = pyfirmata.util.Iterator (доска)
7it.start ()
8
9digital_input = board.get_pin ('d: 10: i')
10led = доска.get_pin ('d: 13: o')
11
12 пока Верно:
13 sw = digital_input.read ()
14, если sw имеет значение True:
15 светодиодов. Запись (1)
Еще 16:
17 светодиодов. Запись (0)
18 раз. Сон (0,1)
В этой версии вы используете board.get_pin ()
для создания двух объектов. digital_input
представляет состояние цифрового входа, а светодиод
представляет состояние светодиода.При запуске этого метода необходимо передать строковый аргумент, состоящий из трех элементов, разделенных двоеточием:
- Тип штифта (
a
для аналогового илиd
для цифрового) - Номер пина
- Режим контакта (
i
для входа илиo
для выхода)
Поскольку digital_input
является цифровым входом, использующим контакт 10, вы передаете аргумент 'd: 10: i'
.Состояние светодиода устанавливается на цифровой выход с помощью контакта 13, поэтому аргумент led
равен 'd: 13: o'
.
Когда вы используете board.get_pin ()
, нет необходимости явно настраивать контакт 10 в качестве входа, как вы делали раньше с pyfirmata.INPUT
. После установки контактов вы можете получить доступ к состоянию цифрового входного контакта с помощью read ()
и установить состояние цифрового выходного контакта с помощью write ()
.
Цифровые входы широко используются в проектах электроники.Некоторые датчики выдают цифровые сигналы, такие как датчики присутствия или двери, которые можно использовать в качестве входных сигналов для ваших цепей. Однако в некоторых случаях вам необходимо измерить аналоговые значения, такие как расстояние или физические величины. В следующем разделе вы увидите, как читать аналоговые входы с помощью Arduino и Python.
Чтение аналоговых входов
В отличие от цифровых входов, которые могут быть только включены или выключены, аналоговые входы используются для считывания значений в некотором диапазоне. На Arduino Uno напряжение на аналоговом входе находится в диапазоне от 0 В до 5 В.Соответствующие датчики используются для измерения физических величин, например расстояний. Эти датчики отвечают за кодирование этих физических величин в правильном диапазоне напряжений, чтобы они могли считываться Arduino.
Для считывания аналогового напряжения Arduino использует аналого-цифровой преобразователь (АЦП) , который преобразует входное напряжение в цифровое число с фиксированным количеством бит. Это определяет разрешение преобразования. Arduino Uno использует 10-битный АЦП и может определять 1024 различных уровня напряжения.
Диапазон напряжения аналогового входа кодируется числами от 0 до 1023. Когда подается 0 В, Arduino кодирует его до числа 0 . Когда подается напряжение 5 В, кодируется номер 1023 . Все промежуточные значения напряжения кодируются пропорционально.
Потенциометр – это переменный резистор, который можно использовать для установки напряжения, подаваемого на аналоговый вход Arduino. Вы подключите его к аналоговому входу, чтобы контролировать частоту мигания светодиода:
В этой схеме светодиод настроен так же, как и раньше.Концевые клеммы потенциометра подключены к заземлению (GND) и контактам 5 В. Таким образом, центральный вывод (курсор) может иметь любое напряжение в диапазоне от 0 В до 5 В в зависимости от его положения, которое подключено к Arduino на аналоговом выводе A0.
Используя макетную плату, вы можете собрать эту схему следующим образом:
Перед тем, как управлять светодиодом, вы можете использовать схему для проверки различных значений, считываемых Arduino, в зависимости от положения потенциометра. Для этого запустите на своем ПК следующую программу:
1импорт pyfirmata
2время импорта
3
4board = pyfirmata.Ардуино ('/ dev / ttyACM0')
5it = pyfirmata.util.Iterator (доска)
6it.start ()
7
8analog_input = board.get_pin ('a: 0: i')
9
10 пока правда:
11 аналоговое_значение = аналоговый_ввод.read ()
12 печать (аналоговое_значение)
13 time.sleep (0,1)
В строке 8 вы устанавливаете analog_input
как аналоговый входной вывод A0 с аргументом 'a: 0: i'
. Внутри бесконечного цикла и
вы читаете это значение, сохраняете его в analog_value
и выводите вывод на консоль с помощью print ()
.Когда вы перемещаете потенциометр во время работы программы, вы должны вывести примерно следующее:
0,0
0,0293
0,1056
0,1838
0,2717
0,3705
0,4428
0,5064
0,5797
0,6315
0,6764
0,7243
0,7859
0,8446
0,9042
0,9677
1.0
1.0
Напечатанные значения изменяются от 0, когда потенциометр находится на одном конце, до 1, когда он находится на другом конце. Обратите внимание, что это значения с плавающей запятой, которые могут потребовать преобразования в зависимости от приложения.
Чтобы изменить частоту мигания светодиода, вы можете использовать аналоговое_значение
, чтобы контролировать, как долго светодиод будет оставаться включенным или выключенным:
1импорт pyfirmata
2время импорта
3
4board = pyfirmata.Ардуино ('/ dev / ttyACM0')
5it = pyfirmata.util.Iterator (доска)
6it.start ()
7
8analog_input = board.get_pin ('a: 0: i')
9led = доска.get_pin ('d: 13: o')
10
11 пока Верно:
12 аналоговое_значение = аналоговый_ввод.read ()
13, если analog_value не None:
14 задержка = аналоговое_значение + 0,01
15 светодиодов. Запись (1)
16 time.sleep (задержка)
17 светодиодов. Запись (0)
18 time.sleep (задержка)
19 еще:
20 раз. Сон (0,1)
Здесь вы вычисляете задержку
как analog_value + 0.01
, чтобы избежать нулевой задержки
. В противном случае обычно получается analog_value
из None
во время первых нескольких итераций. Чтобы избежать ошибки при запуске программы, вы используете условие в строке 13, чтобы проверить, равно ли analog_value
None
. Затем вы контролируете период мигания светодиода.
Попробуйте запустить программу и изменить положение потенциометра. Вы заметите, что частота мигания светодиода меняется:
К настоящему времени вы узнали, как использовать цифровые входы, цифровые выходы и аналоговые входы в ваших схемах.В следующем разделе вы увидите, как использовать аналоговые выходы.
Использование аналоговых выходов
В некоторых случаях необходим аналоговый выход для управления устройством, которому требуется аналоговый сигнал. Arduino не имеет реального аналогового выхода, на котором напряжение могло бы быть установлено на любое значение в определенном диапазоне. Тем не менее, Arduino включает несколько выходов с широтно-импульсной модуляцией (PWM).
PWM – это метод модуляции, в котором цифровой выход используется для генерации сигнала с переменной мощностью.Для этого он использует цифровой сигнал постоянной частоты, в котором рабочий цикл изменяется в соответствии с желаемой мощностью. Рабочий цикл представляет собой долю периода, в котором сигнал установлен на высокий .
Не все цифровые выводы Arduino можно использовать в качестве выходов ШИМ. Те, которые можно обозначить, обозначены тильдой ( ~
):
Несколько устройств, в том числе некоторые двигатели, предназначены для управления сигналами ШИМ. Можно даже получить реальный аналоговый сигнал из сигнала ШИМ, если вы используете аналоговые фильтры.В предыдущем примере вы использовали цифровой выход для включения или выключения светодиода. В этом разделе вы будете использовать ШИМ для управления яркостью светодиода в соответствии со значением аналогового входа, заданным потенциометром.
Когда на светодиод подается сигнал ШИМ, его яркость изменяется в соответствии с рабочим циклом сигнала ШИМ. Вы собираетесь использовать следующую схему:
Эта схема идентична схеме, использованной в предыдущем разделе для проверки аналогового входа, за исключением одного отличия.Поскольку невозможно использовать ШИМ с контактом 13, цифровой выходной контакт, используемый для светодиода, – это контакт 11.
Вы можете использовать макетную плату для сборки схемы следующим образом:
Собрав схему, вы можете управлять светодиодом с помощью ШИМ с помощью следующей программы:
1импорт pyfirmata
2время импорта
3
4board = pyfirmata.Arduino ('/ dev / ttyACM0')
5
6it = pyfirmata.util.Iterator (доска)
7it.start ()
8
9analog_input = board.get_pin ('a: 0: i')
10led = доска.get_pin ('d: 11: p')
11
12 пока Верно:
13 аналоговое_значение = аналоговый_вход.читать()
14, если analog_value не None:
15 led.write (аналоговое_значение)
16 раз. Сон (0,1)
Есть несколько отличий от программ, которые вы использовали ранее:
- В строке 10 вы устанавливаете
led
в режим ШИМ, передавая аргумент'd: 11: p'
. - В строке 15 вы вызываете
led.write ()
сanalog_value
в качестве аргумента. Это значение от 0 до 1, считываемое с аналогового входа.
Здесь вы можете увидеть поведение светодиода при перемещении потенциометра:
Чтобы показать изменения в рабочем цикле, осциллограф подключается к контакту 11. Когда потенциометр находится в нулевом положении, вы можете видеть, что светодиод не горит, поскольку на выходе контакта 11 имеется 0 В. Когда вы поворачиваете потенциометр, светодиод становится ярче по мере увеличения рабочего цикла ШИМ. Когда вы поворачиваете потенциометр до упора, рабочий цикл достигает 100%. Светодиод горит постоянно с максимальной яркостью.
В этом примере вы рассмотрели основы использования Arduino и его цифровых и аналоговых входов и выходов. В следующем разделе вы увидите приложение для использования Arduino с Python для управления событиями на ПК.
Использование датчика для запуска уведомления
Firmata – хороший способ начать работу с Arduino с Python, но необходимость в ПК или другом устройстве для запуска приложения может быть дорогостоящим, и в некоторых случаях такой подход может оказаться непрактичным. Однако, когда необходимо собрать данные и отправить их на ПК с помощью внешних датчиков, Arduino и Firmata станут хорошей комбинацией.
В этом разделе вы будете использовать кнопку, подключенную к вашему Arduino, чтобы имитировать цифровой датчик и запустить уведомление на вашем компьютере. Для более практического применения вы можете думать о кнопке как о датчике двери, который, например, запускает уведомление о тревоге.
Чтобы отобразить уведомление на ПК, вы собираетесь использовать Tkinter, стандартный набор инструментов Python GUI. При нажатии кнопки появится окно сообщения. Чтобы получить более подробное представление о Tkinter, ознакомьтесь с Python GUI Programming With Tkinter.
Вам потребуется собрать ту же схему, что и в примере цифрового входа:
После сборки схемы используйте следующую программу для запуска уведомлений:
1импорт pyfirmata
2время импорта
3импорт tkinter
4 из окна сообщений импорта tkinter
5
6root = tkinter.Tk ()
7root.withdraw ()
8
9board = pyfirmata.Arduino ('/ dev / ttyACM0')
10
11it = pyfirmata.util.Iterator (доска)
12it.start ()
13
14digital_input = board.get_pin ('d: 10: i')
15led = доска.get_pin ('д: 13: о')
16
17 пока Верно:
18 sw = digital_input.read ()
19, если sw имеет значение True:
20 светодиодов. Запись (1)
21 messagebox.showinfo («Уведомление», «Была нажата кнопка»)
22 root.update ()
23 светодиода. Запись (0)
24 time.sleep (0,1)
Эта программа аналогична программе, использованной в примере цифрового входа, с некоторыми изменениями:
- Строки 3 и 4 импортируют библиотеки, необходимые для настройки Tkinter.
- Строка 6 создает главное окно Tkinter.
- Строка 7 сообщает Tkinter не отображать главное окно на экране. В этом примере вам нужно только увидеть окно сообщения.
- Строка 17 запускает цикл
, а цикл
:- Когда вы нажимаете кнопку, загорается светодиод, и
messagebox.showinfo ()
отображает окно сообщения. - Цикл приостанавливается, пока пользователь не нажмет OK . Таким образом, светодиод будет гореть, пока сообщение находится на экране.
- После того, как пользователь нажмет OK ,
root.update ()
очищает окно сообщения с экрана, и индикатор гаснет.
- Когда вы нажимаете кнопку, загорается светодиод, и
Чтобы расширить пример уведомления, вы даже можете использовать кнопку для отправки электронного письма при нажатии:
1импорт pyfirmata
2время импорта
3импорт smtplib
4импорт ssl
5
6def send_email ():
7 порт = 465 # для SSL
8 smtp_server = "smtp.gmail.com"
9 sender_email = "<ваш адрес электронной почты>"
10 Receiver_email = "<адрес электронной почты получателя>"
11 пароль = "<пароль>"
12 message = "" "Тема: Уведомление Arduino \ n Переключатель был включен."" "
13
14 контекст = ssl.create_default_context ()
15 с smtplib.SMTP_SSL (smtp_server, port, context = context) в качестве сервера:
16 print («Отправка электронного письма»)
17 server.login (sender_email, пароль)
18 server.sendmail (sender_email, получатель_email, сообщение)
19
20board = pyfirmata.Arduino ('/ dev / ttyACM0')
21 год
22it = pyfirmata.util.Iterator (доска)
23it.start ()
24
25digital_input = доска.get_pin ('d: 10: i')
26 год
27 пока Верно:
28 sw = digital_input.read ()
29, если sw имеет значение True:
30 send_email ()
31 раз.сон (0,1)
Вы можете узнать больше о send_email ()
в разделе «Отправка писем с помощью Python». Здесь вы настраиваете функцию с учетными данными почтового сервера, которые будут использоваться для отправки электронного письма.
Примечание: Если вы используете учетную запись Gmail для отправки электронных писем, вам необходимо включить опцию Разрешить менее безопасные приложения . Для получения дополнительной информации о том, как это сделать, ознакомьтесь с отправкой писем с помощью Python.
В этих примерах приложений вы увидели, как использовать Firmata для взаимодействия с более сложными приложениями Python.Firmata позволяет использовать любой датчик, подключенный к Arduino, для получения данных для вашего приложения. Затем вы можете обрабатывать данные и принимать решения в основном приложении. Вы даже можете использовать Firmata для отправки данных на выходы Arduino, управляющие переключатели или устройства PWM.
Если вы хотите использовать Firmata для взаимодействия с более сложными приложениями, попробуйте некоторые из этих проектов:
- Датчик температуры, предупреждающий вас, когда температура становится слишком высокой или низкой
- Аналоговый датчик освещенности, распознающий перегорание лампочки
- Датчик воды, который может автоматически включать дождеватели, когда земля слишком сухая
Заключение
Платформы микроконтроллеровнаходятся на подъеме благодаря растущей популярности Maker Movement и Интернета вещей.Платформы, такие как Arduino , привлекают особое внимание, поскольку они позволяют разработчикам, таким же, как вы, использовать свои навыки и погружаться в электронные проекты.
Вы научились:
- Разработка приложений с Arduino и Python
- Используйте протокол Firmata
- Управление аналоговыми и цифровыми входами и выходами
- Интеграция датчиков с приложениями Python более высокого уровня
Вы также видели, что Firmata может быть очень интересной альтернативой для проектов, требующих ПК и зависящих от данных датчиков.Кроме того, это простой способ начать работу с Arduino, если вы уже знаете Python!
Дополнительная литература
Теперь, когда вы знаете основы управления Arduino с помощью Python, вы можете начать работу над более сложными приложениями. Есть несколько руководств, которые помогут вам разрабатывать интегрированные проекты. Вот несколько идей:
REST API: Они широко используются для интеграции различных приложений. Вы можете использовать REST с Arduino для создания API-интерфейсов, которые получают информацию от датчиков и отправляют команды исполнительным механизмам.Чтобы узнать о REST API, ознакомьтесь с Python REST API с Flask, Connexion и SQLAlchemy.
Альтернативный графический интерфейс: В этом руководстве вы использовали Tkinter для создания графического приложения. Однако есть и другие графические библиотеки для настольных приложений. Чтобы увидеть альтернативу, ознакомьтесь с разделом «Как создать приложение с графическим интерфейсом пользователя Python с помощью wxPython».
Threading: Бесконечный цикл
и
, который вы использовали в этом руководстве, является очень распространенной особенностью приложений Arduino.Однако использование потока для запуска основного цикла позволит вам одновременно выполнять другие задачи. Чтобы узнать, как использовать потоки, ознакомьтесь с «Введение в потоки в Python».Обнаружение лиц: Приложения Интернета вещей обычно интегрируют алгоритмы машинного обучения и компьютерного зрения. С их помощью вы можете создать сигнал тревоги, который запускает уведомление, например, при обнаружении лиц на камере. Чтобы узнать больше о системах распознавания лиц, ознакомьтесь с традиционным распознаванием лиц с помощью Python.
Наконец, есть и другие способы использования Python в микроконтроллерах, помимо Firmata и Arduino:
pySerial: Arduino Uno не может запускать Python напрямую, но вы можете создать свой собственный эскиз Arduino и использовать pySerial для установления последовательного соединения. Затем вы можете управлять Arduino с помощью Python, используя свой собственный протокол.
MicroPython: Если вы заинтересованы в запуске Python непосредственно на микроконтроллере, ознакомьтесь с проектом MicroPython.Он обеспечивает эффективную реализацию Python на некоторых микроконтроллерах, таких как ESP8266 и ESP32.
SBC: Другой вариант – использовать одноплатный компьютер (SBC), такой как Raspberry Pi, для запуска Python. SBC – это полноценные компьютеры размером с Arduino, которые могут работать под управлением операционной системы на базе Linux, что позволяет использовать ванильный Python. Поскольку большинство SBC имеют универсальные входные и выходные контакты, вы можете использовать их для замены Arduino в большинстве приложений.
arduino / arduino-language-server: языковой сервер Arduino, основанный на автозаполнении кода Clangd в Arduino
Языковой сервер Arduino – это инструмент, обеспечивающий автозаполнение новой Arduino IDE 2. Он реализует стандартный протокол языкового сервера, поэтому его можно использовать и с другими IDE.
Ошибки и проблемы
Высококачественные отчеты об ошибках и запросы функций являются ценным вкладом в проект.
Прежде чем сообщать о проблеме, найдите существующие запросы на вытягивание и проблемы, чтобы узнать, не сообщалось ли о них. Если у вас есть дополнительная информация о существующей проблеме, прокомментируйте ее. Вы можете использовать функцию «Реакции», если хотите только выразить поддержку.
Качества отличного отчета:
- Название выпуска должно быть описательным. Нечеткие названия затрудняют понимание цели проблемы, что может привести к тому, что ваша проблема будет упущена из виду.
- Предоставьте полный набор шагов, необходимых для воспроизведения проблемы. Демонстрационный код или команды должны быть полными и упрощенными до минимума, необходимого для воспроизведения проблемы.
- Будьте отзывчивы. Нам может потребоваться, чтобы вы предоставили дополнительную информацию, чтобы исследовать и решить проблему.
- Если вы найдете решение своей проблемы, прокомментируйте свой отчет о проблеме, объяснив, как вам удалось ее исправить, и закрыть проблему.
Безопасность
Если вы считаете, что обнаружили в этом проекте уязвимость или другую ошибку, связанную с безопасностью, прочтите наши политики безопасности и сообщите об ошибке нашей команде безопасности 🛡️ Спасибо!
Адрес электронной почты: security @ arduino.куб.см
Как внести свой вклад
Взносы приветствуются! Вот все способы, которыми вы можете внести свой вклад в проект.
Запросы на извлечение
Чтобы предложить улучшения или исправить ошибку, не стесняйтесь отправлять PR.
Контрольный список запроса на вытяжку
Чтобы упростить проверку кода и ускорить объединение ваших вкладов, вот список элементов, которые вы можете проверить перед отправкой PR:
- Создайте небольшие PR, которые узко сосредоточены на решении одной проблемы.
- Напишите тесты для написанного кода.
- Откройте свой PR для главной ветви.
- Поддерживайте чистую историю коммитов и используйте содержательные сообщения о фиксации. PR с запутанной историей коммитов трудно проверять, и для их объединения требуется много работы.
- Ваш PR должен пройти все тесты CI, прежде чем мы объединим его. Если вы видите ошибку и не думаете, что это ваша вина, возможно, это не так! Рецензент поможет вам, если возникнут сбои при тестировании, которые кажутся не связанными с вносимыми вами изменениями.
Сборка
Для создания языкового сервера Arduino вам потребуется:
Для проекта не требуется CGO
, поэтому при необходимости его можно легко кросс-компилировать. Чтобы построить для вас машину, просто запустите:
Для проведения тестов:
Пожертвования
Этот открытый исходный код был написан командой Arduino и поддерживается ежедневно с помощью сообщества. Мы вкладываем много времени в разработку, тестирование и оптимизацию.Пожалуйста, рассмотрите возможность пожертвования или спонсорства для поддержки нашей работы, а также покупки оригинальных плат Arduino, что является лучшим способом обеспечить продолжение наших усилий в долгосрочной перспективе.
Лицензия
Код, содержащийся в этом репозитории, лицензирован в соответствии с условиями лицензии Apache 2.0. Если у вас есть вопросы о лицензировании, свяжитесь с нами по адресу [email protected].
Какие языки программирования можно использовать с Arduino?
Готовы попробовать что-то другое со своим Arduino? Вам не нужно ограничиваться программированием на C.Возьмите эти альтернативные языки на тест-драйв.
IDE Arduino является основой идеологии проекта – это пользовательский интерфейс, который пытается превратить сложную задачу изучения языка программирования во что-то, что может сделать любой. Это, безусловно, благородное дело, но вполне может наступить время, когда IDE будет ограничивать ваше творчество.
Так же, как существует огромное количество различных языков программирования, существует множество различных причин, по которым вы можете захотеть использовать другой подход к программированию.Один язык может просто иметь для вас более логичный смысл, в то время как другой пользователь может процветать в совершенно другой структуре.
Важно найти язык, который говорит с вами и о целях, которых вы хотите достичь.
Arduino построен на простом языке программирования, который приветствует новичков, но если у вас действительно мало опыта, возможно, стоит попробовать такой инструмент, как ArduBlock.Вместо того, чтобы печатать свой код, вы сможете визуально построить свою программу, используя тот же набор функций, что и обычно.
Он отлично подходит для молодых пользователей, но не думайте, что это «Arduino для детей». У некоторых людей просто есть мозг, который лучше работает с визуальными стимулами – и хотя ArduBlock далек от эстетики с точки зрения пользовательского интерфейса, он представляет собой очень логичный способ написания кода для визуальных обучающихся.В то же время вы все еще знакомитесь с именами функций и переменными, которые вам понадобятся, если вы решите перейти на полную IDE Arduino.
ArduBlock – это загружаемый инструмент, который работает как наложение официальной среды разработки Arduino. Конечный продукт не будет отличаться от программы, созданной с использованием обычного процесса, так что это отличный первый шаг, если вы только начинаете. Для тех, кто не совсем готов сразу выучить язык программирования, это отличный способ изучить ключевые концепции, не вдаваясь в технические детали программирования.
Snap4Arduino, основанный на языке визуального программирования перетаскивания мышью, разработанном в Беркли, предлагает несколько иной опыт, чем ArduBlock. Метод построения ваших набросков в визуальном дизайнере остается почти таким же, но ясно, что это программное обеспечение предназначено для немного более пожилой аудитории.
Snap4Arduino с более сдержанным пользовательским интерфейсом и меньшим упором на навороты.Нет никакого смысла в том, что это более простой метод программирования – он просто отличается от нормы. Хотя он предлагается в качестве бета-версии, и его разработчики признают, что все еще есть много ошибок, его очень удобно использовать.
Один из приемов установки Snap4Arduino заключается в том, что для этого требуется, чтобы на вашем Arduino была установлена StandardFirmata . Если на вашем компьютере уже установлена Arduino IDE, в этом легко разобраться – просто откройте ее и перейдите к Files > Примеры > Firmata > StandardFirmata .Загрузите его на свою доску, и вы сможете взаимодействовать с ним из Snap4Arduino. Обратите внимание, что вы не можете компилировать программы, созданные в Snap, просто взаимодействовать с Arduino, когда он подключен к вашему компьютеру.
Последовательная связь обеспечивает удобный и гибкий способ связи вашего Arduino с вашим компьютером – вы, вероятно, уже пробовали использовать эту функциональность в своих ранних экспериментах с устройством. С помощью такой библиотеки, как CmdMessenger, вы сможете выйти за рамки использования последовательного интерфейса, чтобы просто проверить свой скетч Arduino и начать использовать его для кодирования на совершенно другом языке.
Вы можете запустить CmdMessenger либо в Microsoft Visual Studio, либо в эквивалентной сторонней альтернативе. Оттуда вы можете обмениваться данными между вашим ПК и Arduino с помощью C #, поэтому вы можете выполнять такие действия, как вызов функций, а также отправку и получение команд.
Другой способ программирования на C # – использовать специализированное ответвление устройства, такое как Netduino. Поскольку он построен на платформе.NET Micro Framework, Netduino изначально запускает C # прямо из коробки. Хотя расположение выводов совместимо с щитами Arduino, это совершенно другой микроконтроллер, и поэтому он не подходит, если вы хотите программировать на C # на уже имеющейся у вас Arduino.
Хотя ваш Arduino не может запускать код, написанный на Python, из коробки, можно использовать Python для связи с устройством через последовательный ввод. Это очень просто в Unix-подобной системе, но если вы используете ПК или Mac, тогда pySerial может восполнить пробел.Вы можете загрузить pySerial с веб-сайта разработчиков, который также содержит массу информации о запуске программного обеспечения в различных операционных системах – убедитесь, что у вас есть копия Python в вашей системе.
Вы можете найти дополнительную информацию о чтении и записи данных в Arduino через pySerial на Arduino Playground, но имейте в виду, что это довольно продвинутый метод. Если вы уже хорошо разбираетесь в Python, то, вероятно, у вас будет хорошее представление о том, как его запустить и запустить, но если вы относительно новичок в языке или Arduino, есть более мягкие способы начать чем это.
При этом Python очень хорошо подходит для использования вместе с Arduino. Это интуитивно понятный язык программирования, поэтому его часто рекомендуют в качестве ступени к другим формам кодирования. Более того, если вам когда-нибудь случится перейти от Arduino к аналогичному Raspberry Pi, вы обнаружите, что ваш Python опыт очень пригодится.
Успешно ли вы использовали другие языки программирования или IDE с вашим Arduino? Сообщите нам об этом в разделе комментариев ниже.
Кредиты изображений: программный код через Shutterstock
Windows 11: плюсы и минусы все говорят оДавайте поговорим о том, что вы любите и ненавидите в Windows 11.
Читать далее
Об авторе Брэд Джонс (109 опубликованных статей)Английский писатель, в настоящее время проживающий в США. Найдите меня в Твиттере через @radjonze.
Более От Брэда ДжонсаПодпишитесь на нашу рассылку новостей
Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать технические советы, обзоры, бесплатные электронные книги и эксклюзивные предложения!
Еще один шаг…!
Подтвердите свой адрес электронной почты в только что отправленном вам электронном письме.
Разверните, чтобы прочитать всю историю
Программирование Arduino для детей: Руководство для начинающих
ПрограммированиеArduino для детей – идеальный способ познакомить детей с совершенно новым миром электроники и технологий. Знакомство с технологиями не только дает вашим детям уверенность, помогая им развиваться, но и дает им возможность быть на шаг впереди других.
Сегодня мы окружены электронными устройствами, такими как смартфоны, телевизоры, компьютеры и многое другое. В результате вы, вероятно, подумали, как познакомить своих детей с тем, с чем они могут не только играть, но и чему-то научиться. Комплекты Arduino – идеальное решение! Это развлечение для всех, кто интересуется технологиями.
Так что же такое Ардуино? Arduino – это платформа с открытым исходным кодом, которая представляет собой комбинацию аппаратного и программного обеспечения. Arduino легко доступен – даже для тех, кто не разбирается в электронике.Платы Arduino – это простой тип микроконтроллера. Они могут считывать входные данные с датчиков и превращать эти входные данные в выходные.
Arduino – лучший вариант для новичков, которые хотят впервые познакомиться с электроникой. Он сочетает в себе схемы, кодирование, DIY, решение проблем и творчество, которые объединяют мышление в разных дисциплинах. Сегодня мы собираемся пошагово познакомить вашего ребенка с Arduino.
Ответы на общие вопросы о программировании Arduino для детей
В этой статье мы ответим на некоторые общие вопросы, связанные с отработкой схем.Arduino для детей кажется очень сложным. Но не волнуйтесь – мы здесь, чтобы помочь! Если вы действительно хотите знать, как работает электроника, Arduino – лучший микроконтроллер для начала.
Какое программирование использует Arduino?Когда мы работаем над Arduino, мы обычно используем Arduino IDE (интегрированная среда разработки), это программное обеспечение, доступное для всех основных компьютеров, которое предоставляет текстовый редактор для написания кода с поддержкой встроенной библиотеки и физическую программируемую печатную плату для запуска. код.
Язык программирования Arduino – это модифицированная версия C / C ++ . Обычно мы программируем на C ++ с добавлением методов и функций. Программа, написанная на языке программирования Arduino, называется sketch и сохраняется с расширением .ino . Вы даже можете использовать Python для написания программы Arduino. Все эти языки являются текстовыми языками программирования.
Чтобы упростить обучение и повысить интерес студентов, у нас есть онлайн-тренажеров , где нам не нужно ничего покупать или загружать.
Подходит ли Arduino для начинающих?Да, Arduino подойдет новичкам. Есть много электронных плат. Зачем использовать Arduino для новичков? Что ж, есть несколько моментов, которые делают этот микроконтроллер уникальным:
- Всякий раз, когда мы собираемся что-то покупать, мы всегда должны в первую очередь смотреть на стоимость. Arduino – это экономичный и легкодоступный .
- Arduino легче изучить как язык программирования, поскольку это упрощенная версия языка программирования C ++.
- Arduino является кроссплатформенным, что позволяет легко запускать его на любом устройстве по сравнению с другими микроконтроллерами, которые могут работать только в Windows.
- Arduino имеет множество вариантов на выбор, которые вы можете легко выбрать в соответствии с вашими потребностями.
Изучите пошаговое руководство по настройке среды программирования Arduino.
Вот как использовать физическую плату Arduino Uno. Arduino Uno – одна из нескольких плат для разработки. Он имеет 14 цифровых входных / выходных контактов, 6 аналоговых входных контактов, разъем питания, кнопку сброса, USB-соединение, разъем ICSP.
1. Загрузите и установите среду Arduino (IDE)
Если вы только что приобрели плату Arduino Uno, вам сначала нужно установить Arduino IDE (интегрированную среду разработки) на другой компьютер. Код вводится в IDE и отправляется в Arduino через USB-кабель.
Посетите arduino.cc, чтобы загрузить самую последнюю версию Arduino IDE для своего компьютера. Существуют разные версии для Mac, Windows и Linux.
- На странице загрузки нажмите «Установщик» для самой простой установки, затем
- Сохраните файл.exe-файл на ваш диск.
- Откройте файл .exe.
- Нажмите кнопку, чтобы принять лицензионное соглашение
- Решите, какие компоненты нужно вставить, затем нажмите «Далее».
- Выберите папку, в которую нужно поместить программу, затем нажмите «Установить».
- Подождите, пока программа завершит установку, затем нажмите «Закрыть».
2. Запустите Arduino IDE
После загрузки программного обеспечения Arduino IDE распакуйте папку. Для этого дважды щелкните ярлык Arduino на рабочем столе.Откроется среда IDE, и вы увидите редактор кода.
3. При необходимости установите драйверы.
Если вы использовали программу установки, она установит драйверы автоматически, как только вы подключите плату.
4. Подключите плату к компьютеру с помощью кабеля USB.
Чтобы включить плату, подключите плату Arduino к компьютеру через кабель USB. На плате должен гореть зеленый светодиодный индикатор питания.
5. Выберите вашу плату
Затем убедитесь, что программное обеспечение готово для вашей конкретной платы Arduino.Перейдите в меню компьютера «Инструменты» из строки меню. Выберите опцию «Board», и появится другое меню, в котором вы выберете свою модель Arduino из списка.
6. Выберите свой последовательный порт.
Выберите последовательное устройство платы Arduino. Перейдите в Инструменты, а затем в меню последовательного порта. Вы можете увидеть COM3 или выше (COM1 и COM2 обычно зарезервированы для аппаратных последовательных портов). Чтобы узнать, к какому порту подключена ваша плата Arduino, отключите плату Arduino и снова откройте меню.Запись, которая исчезает, должна быть платой Arduino. Снова подключите плату и выберите этот последовательный порт.
7. Откройте пример мигания
Мы начнем с примера светодиодного мигания, который поставляется с Arduino IDE. Просто зайдите в Файл-> Примеры-> Основы-> Blink.
Вот несколько вещей, которые следует учитывать при написании кода:
- Код чувствителен к регистру
- Все операторы должны заканчиваться точкой с запятой
- Комментарии следуют за // или начинаются с / * и заканчиваются * /
- Void loop () и void setup () – две обязательные функции.Раздел настройки кода просто запускается один раз при первом включении или сбросе платы Arduino. После завершения настройки цикл повторяется снова и снова. Он продолжает работать до тех пор, пока питание на плате не останется.
- Строка состояния показывает, что программа скомпилирована или загружена.
- В области уведомлений программы отображаются ошибки в коде, если таковые имеются.
9. Загрузите программу
Теперь пора загрузить ваш первый скетч (код). Убедитесь, что Arduino подключен и горит зеленый свет – значит, выбраны правильная плата и порт.Выберите «Загрузить» в раскрывающемся меню «Эскиз».
Через несколько секунд вы увидите этот экран с сообщением Done uploading.
Вы сделали это!
Откройте для себя онлайн-курсы ArduinoВ Create & Learn мы делаем упор на упрощение обучения с помощью структурированной схемы обучения и обратной связи. Если вам интересно узнать, как работает электроника, Arduino – лучший микроконтроллер для начала.
Попробуйте наш Мастер схем: Введение в курс Arduino, чтобы открыть для себя основы схем, использовать резисторы и познакомиться с законом Ома при создании серии интересных проектов и экспериментов.В этом курсе Arduino вы также кодируете Arduino для создания интеллектуальных устройств, которые распознают окружающую среду и реагируют соответствующим образом. Но не волнуйтесь, вам не нужно покупать физическую доску. Мы используем симулятор (хотя код будет работать на физическом устройстве, если оно у вас есть).
Присоединяйтесь к нашим мастерам схем: Arduino для детей 2, если вы хотите отточить свои навыки программирования и хотите создавать более сложные схемы для интеллектуальных устройств, программных прерывателей и игр с использованием Arduino.
Стартовые наборы Arduino для детейДоступно множество плат Arduino, и все они имеют одну общую черту: микроконтроллер.По сути, микроконтроллер – это очень маленький компьютер.
В Create & Learn мы используем симуляторы Arduino для изучения программирования Arduino, что экономит наше время и деньги . Если вы хотите приобрести физические комплекты для своих детей, некоторые варианты включают:
- Стартовый комплект Arduino : Этот стартовый комплект Arduino проведет вас через основы Arduino и электроники на практике. . Предварительный опыт не требуется.В этот комплект входит самая последняя плата управления Arduino UNO. В нем есть все необходимые компоненты, такие как плата управления, индикаторы, кнопки, переключатели, резисторы и многое другое.
- ELEGOO UNO Project Basic Starter Kit : Этот базовый стартовый комплект – самый дешевый и самый базовый комплект электронных компонентов для начинающих Arduino с новейшей платой разработки UNO R3 + USB-кабелем и всем основным составные части.
- ELEGOO UNO Project Super Starter Kit : Этот стартовый набор Super является наиболее экономичным набором на платформе Arduino для начинающих программировать.Он на 100% совместим с Arduino UNO R3, NANO, MEGA 2560 R3.
Arduino – отличный пример технологии с открытым исходным кодом, которая меняет мир . Одноплатный микроконтроллер может использоваться для разработки интерактивных объектов, принимая входные данные от различных переключателей или датчиков и управляя различными источниками света, двигателями и другими физическими выходами.
Если вам интересно начать с Arduino для детей, присоединяйтесь к нам на сайте Create & Learn for Circuit Wizard: введение в Arduino, где ваш ребенок узнает об основах схем, использует резисторы при создании серии интересных проектов и экспериментов.Мы также запрограммируем Arduino, чтобы начать создавать некоторые умные устройства, которые будут определять окружающую среду и реагировать соответствующим образом. Чтобы вывести свои знания об электронике на следующий уровень, узнайте больше о Micro: Bit.
Далее узнайте все о робототехнике и кодировании.
Автор: Апурва Растоги, инструктор Create & Learn, проработавший инструктором по программированию более 6 лет. Апурва имеет степень бакалавра математики и степень магистра компьютерных приложений.
.