Аrduino для начинающих
В этой статье я решал собрать полное пошаговое руководство для начинающих Arduino. Мы разберем что такое ардуино, что нужно для начала изучения, где скачать и как установить и настроить среду программирования, как устроен и как пользоваться языком программирования и многое другое, что необходимо для создания полноценных сложных устройств на базе семейства этих микроконтроллеров.
Тут я постараюсь дать сжатый минимум для того, что бы вы понимали принципы работы с Arduino. Для более полного погружения в мир программируемых микроконтроллеров обратите внимание на другие разделы и статьи этого сайта. Я буду оставлять ссылки на другие материалы этого сайта для более подробного изучения некоторых аспектов.
Arduino.ru
Данный документ разъясняет, как подключить плату Arduino к компьютеру и загрузить ваш первый скетч.
Необходимое железо — Arduino и USB-кабель
В этом руководстве предполагается, что вы используете Arduino Uno, Arduino Duemilanove, Nano или Diecimila.
Вам потребуется также кабель стандарта USB (с разъемами типа USB-A и USB-B): такой, каким, к примеру, подключается USB-принтер. (Для Arduino Nano вам потребуется вместо этого кабель с разъемами А и мини-В).
Программа – среда разработки для Arduino
Найдите последнюю версию на странице скачивания.
После окончания загрузки распакуйте скачанный файл. Убедитесь, что не нарушена структура папок. Откройте папку двойным кликом на ней. В ней должны быть несколько файлов и подкаталогов.
Подсоедините плату
Arduino Uno, Mega, Duemilanove и Arduino Nano получают питание автоматически от любого USB-подключения к компьютеру или другому источнику питания. При использовании Arduino Diecimila убедитесь, что плата сконфигурирована для получения питания через USB-подключение. Источник питания выбирается с помощью маленького пластикового джампера, надетого на два из трех штырьков между разъемами USB и питания. Проверьте, чтобы он был установлен на два штырька, ближайших к разъему USB.
Подсоедините плату Arduino к вашему компьютеру, используя USB-кабель. Должен загореться зеленый светодиод питания, помеченный PWR.
Установите драйвера
Установка драйверов для Arduino Uno на Windows7, Vista или XP:
- Подключите вашу плату и подождите, пока Windows начнет процесс установки драйвера. Через некоторое время, несмотря на все её попытки, процесс закончится безрезультатно.
- Нажмите на кнопку ПУСК и откройте Панель управления.
- В панели управления перейдите на вкладку Система и безопасность (System and Security). Затем выберите Система. Когда откроется окно Система, выберите Диспетчер устройств (Device Manager).
- Обратите внимание на порты (COM и LPT). Вы увидите открытый порт под названием «Arduino UNO (COMxx)».
- Щелкните на названии «Arduino UNO (COMxx)» правой кнопкой мышки и выберите опцию «Обновить драйвер» (Update Driver Software).
- Кликните «Browse my computer for Driver software».
- Для завершения найдите и выберите файл драйвера для Uno – «ArduinoUNO.inf», расположенный в папке Drivers программного обеспечения для Arduino (не в подкаталоге «FTDI USB Drivers»).
- На этом Windows закончит установку драйвера.
Установка драйверов для Arduino Duemilanove, Nano или Diecimila в Windows7, Vista или XP:
Когда вы подключите плату к компьютеру, Windows запустит процесс установки драйвера (если до этого вы не подключали к компьютеру плату Arduino).
В Windows Vista драйвер скачается и установится автоматически (это действительно работает!)
В Windows XP откроется Мастер установки нового оборудования (Add New Hardware wizard).
- На вопрос «Подключиться к узлу Windows Update для поиска программного обеспечения? (Can Windows connect to search for software?)» выберите ответ «Нет, не в этот раз (No, not this time)». Нажмите «Далее».
- Выберите «Установить из списка или указать местонахождение (Advanced) (Install from a list or specified location (Advanced))» и нажмите «Далее».
- Убедитесь, что выбрано «Искать наиболее подходящий драйвер в указанном месте (Search for the best driver in these locations)»; снимите флажок «Искать на съемных носителях (Search removable media)»; выберите «Добавить область поиска (Include this location in the search)» и укажите папку drivers/FTDI USB Drivers в дистрибутиве Arduino. (Последнюю версию драйвера можно найти на FTDI веб-сайте). Нажмите «Далее».
- Мастер начнет поиск и затем сообщит вам, что обнаружен «USB Serial Converter». Нажмите «Готово (Finish)».
- Снова появится мастер установки нового оборудования. Выполните все те же шаги с теми же опциями и указанием того же пути для поиска. На этот раз будет обнаружен «USB Serial Port».
Проверить, что драйвера действительно установлены можно, открыв Диспетчер устройств (Windows Device Mananger) (он находится во вкладке Оборудование(Hardware) панели Свойства системы(System)). Найдите «USB Serial Port» в разделе «Порты (Ports)» – это и есть плата Arduino.
Запустите среду разработки Arduino
Дважды щелкните на приложении для Arduino.
Откройте готовый пример
Откройте мгновенный пример скетча «LED» по адресу: File > Examples > 1.Basics > Blink.
Выберите вашу плату
Вам нужно выбрать пункт в меню Tools > Board menu, соответствующий вашей плате Arduino.
Выбор Arduino Uno
Для Duemilanove Arduinoплат с ATmega328 (проверьте на плате надпись на микросхеме) выберите Arduino Duemilanove или Nano с ATmega328. Вначале платы Arduino выпускались с ATmega168; для них выберите Arduino Diecimila, Duemilanove, или Nano с ATmega168. Подробно о пунктах меню платы можно прочитать на странице «Среда разработки».
Выберите ваш последовательный порт
Выберите устройство последовательной передачи платы Arduino из меню Tools | Serial Port. Вероятно, это будет COM3 или выше (COM1 и COM2 обычно резервируются для аппаратных COM-портов). Чтобы найти нужный порт, вы можете отсоединить плату Arduino и повторно открыть меню; пункт, который исчез, и будет портом платы Arduino. Вновь подсоедините плату и выберите последовательный порт.
Загрузите скетч в Arduino
Теперь просто нажмите кнопку «Upload» в программе – среде разработки. Подождите несколько секунд – вы увидите мигание светодиодов RX и TX на плате. В случае успешной загрузки в строке состояния появится сообщение «Done uploading (Загрузка выполнена)».
(Замечание. Если у вас Arduino Mini, NG или другая плата, вам необходимо физически кнопкой подать команду reset непосредственно перед нажатием кнопки «Upload»).
Несколько секунд спустя после окончания загрузки вы увидите как светодиод вывода 13 (L) на плате начнет мигать оранжевым цветом. Поздравляю, если это так! Вы получили готовый к работе Arduino!
Приём данных
Выводить данные в порт просто. А вот принимать данные с компьютера и других источников сложнее. При отправлении данных, они складываются в буфер, ожидая, когда плата их прочитает. Объём буфера составляет 64 байта. Чтобы постоянно не читать пустой буфер, есть специальная функция проверки буфера Serial.available(). Она возвращает число байт, которые лежат в буфере. Обычно в коде создают условие проверки — если в буфере больше 0 байт, то выполняем какие-то команды.
Для демонстрации создадим странный пример — создадим переменную, присвоим ей данные через Serial.read() и попросим её прислать полученные данные через Serial.print(). Получится круговорот данных или эхо.
Проверяем на числах. Отправляем число 9, а получаем 57. Если вы получаете две строки с числами 57 и 10, то в нижней части окна выберите настройку No line ending вместо Newline.
Попробуем также отправить букву. Опять вместо t возвращается 116. Ерунда какая-то. Всё просто, функция read() работает с символьными значениями и мы видим код символа из стандартной таблицы символов ASCII.
Чтобы решить проблему, нужно изменить тип данных на char.
Вроде проблема решена. Мы можем принимать отдельные цифры и буквы. Но буквы только английские, а числа только однозначные.
Если мы планируем работать только с однозначными числами, то можно написать такой код.
Решение какое-то половинчатое. А как быть с большими числами или словами?
Если отправить двузначное число 23, то ответ разбивается на части — 2 и 3. Получается, что переменная получит последнее число 3 (промежуточные значения перезаписываются). Чтобы обработать всё число, нужно использовать метод parseInt().
Теперь вы можете вводить любые числа. Но, наверное, вы заметите теперь небольшую задержку в ответах. Метод внутри себя перемалывает данные. Кстати, вы можете использовать и обычные символы. Если набор символов состоит только из букв, то вернётся 0. Если будут попадаться и цифры, то будут возвращаться цифры. Попробуйте комбинировать различные сочетания цифр и букв, чтобы понять, как будут обрабатываться данные.
На чем строится вся система и как реализовано в железе
Схема работы следующая: с сервера считываем файл, в котором лежат данные с помощью программы, запущенной на ПК/ноутбуке. Эта программа через USB отсылает данные на контроллер. Контроллер принимает данные и по ним выполняет действия. Схема с сервером привлекательна тем, что управлять схемой можно без приложения, просто зайдя на сайт с любого смартфона/планшета/пк/ноутбука в любой точке планеты, где есть доступ к интернету.
PS. Про серверную часть рассказано ниже.
В этой статье я буду управлять Arduino MEGA 2560 (китайским аналогом), но «за кулисами» схема спокойно сработала и с PIC16F877А, единственное что пришлось использовать — переходник USB-TTL:
Понятное дело программа для PIC несколько отличается от программы для Ардуино, ввиду разных типов МК, но принцип один и тот-же:
Принимаем через COM-порт данные, сравниваем их с внутренней таблицей команд и выполняем соответственное действие.
Схема изначально мне показалась очень простой, но было одно НО — небыло программы, которая читала бы файлик в интернете и отсылала данные в COM-порт. Соответственно такую программу пришлось написать.
Программа писалась на VB6. Для чтения файла с сервера используется компонент VB6: Microsoft Internet Transfer Control 6.0. С его помощью просто читается текстовый файл на сервере в строковую переменную. После чтения эта строка отсылается в COM-порт с помощью компонента VB6: Microsoft Comm Control 6.0. Весь процесс чтения файла и отсылания строки читается в цикле с использования таймера. Интервал срабатывания таймера можно менять в конфиге программы, либо прямо во время работы. Кроме этого можно выбрать режим работы порта, его номер, режим работы интернет соединения и ссылку на читаемый файл.
Хочется сделать замечание, что при больших размерах файла и маленьких промежутках программа подвисает, но продолжает работать. Размер буфера моей программы 512 байт. Учитывая, что у моего МК буфер меньше, этого хватает.
Важный момент. Программа в МК не умеет парсить данные, она умеет читать только какой символ был передан на вход через последовательный порт. Без ошибок у меня получилось принимать латиницу (26 символов A-Z и 10 цифр 0-9). Итого 36 команд, если алгоритм доработать и ввести парсинг данных в МК, то передавать можно любые данные. Так же есть возможность «допилинга» ПО для двустороннего обмена данными.
Приложение Blynk
Этакий разработчик идей, имеющий открытый вход к запуску на платформе Ардуино. Главное требование в использовании – наличие интернета: Wi-Fi или мобильный трафик. Только в этом случае Blynk будет готов к выполнению. Начать использование можно спустя несколько минут, после окончания настроек. Программой поддерживается АО по выбору пользователя.
Основные функции приложения Blynk заключаются в управлении устройствами при помощи удаления и добавления протоколов HTTP, а также запросов GET и POST. Значения параметров можно обновлять и получать. Запросы обновляются в самом приложении.
Вариативность – важная точка программы. Имея связь с работающими платформами, можно соединиться с сервером любым удобным способом. Данный инстинктивный портал обладает простотой в использовании над проектом. Библиотека постоянно обновляется для всех приложений Arduino Blynk.
Клиентов, желающих включать кофе машинку со своего смартфона, заинтересует это приложение. Это, пожалуй, единственный сервис с подобными возможностями. И не смотря на, то, что он практически безлимитный, является трудным Openhab. В сравнении с другими сервисами обладает быстрой скоростью при запуске.
Запуск Arduino IDE:
При первом запуске программы может появиться сообщение Брандмауэра Windows о блокировке доступа для некоторых сетевых функций Java Arduino IDE:
Разрешите доступ нажав на кнопку «Разрешить доступ». После чего, данное окно появляться не будет.
Откроется окно программы Arduino IDE:
На следующем рисунке указано назначение областей и функциональных кнопок программы:
Теперь можно написать скетч (код) и загрузить (залить/прошить) его в Arduino. Но перед этим, надо подключить плату Arduino к компьютеру и указать программе Arduino IDE, какую именно плату Arduino Вы подключили, и к какому порту.
Подключение платы Arduino:
После того как Вы подключите плату Arduino через USB порт к компьютеру, программе Arduino IDE нужно указать, какую именно плату Arduino Вы подключили. Для этого выберите нужную плату из списка в разделе меню « Инструменты > Плата > Название Вашей платы », как это показано на следующем рисунке:
Теперь нужно выбрать Com-порт к которому подключена Ваша плата Arduino. Для этого выберите нужный Com-порт из списка доступных Com-портов в разделе меню « Инструменты > Порт > Номер доступного порта », как это показано на следующем рисунке:
Если USB контроллер Вашей платы Arduino реализован на чипе FTDI или ему аналогичных, то в списке доступных Com-портов Вы не увидите название платы Arduino в скобках напротив Com-порта. В нашем случае Вы бы увидели просто «COM1» и «COM7», тогда возникает вопрос, а к какому из этих портов подключена плата Arduino?
Решается данный вопрос очень просто. Отключите плату Arduino от компьютера и откройте меню « Инструменты > Порт » . В списке Com-портов Вы увидите только доступные Com-порты, то есть в нашем случае только «COM1». Теперь подключите плату Arduino к компьютеру и опять откройте меню « Инструменты > Порт » . Теперь Вы увидите что список Com-портов увеличился на один (в нашем случае к «COM1» добавился «COM7»), именно к появившемуся Com-порту и подключена Ваша плата Arduino.
Если при подключении платы Arduino Вы не увидели появление нового Com-порта, значит USB контроллер Вашей платы Arduino реализован на чипах сторонних производителей и для него требуется установить дополнительный драйвер. Как, например, драйвер для чипа CH340G.
Управление Ардуино через компьютер
Функция Serial.available() получает количество байт доступных для чтения из последовательного порта. Это те байты которые отправлены с компьютера и записаны в буфер последовательного порта. Буфер Serial monitor Arduino может хранить максимум до 64 байт. Функция используется также при взаимодействии Bluetooth модуля к Ардуино и полезна при отладке устройства на этапе проектирования.
При тестировании и настройке различных устройств, управляемых через Bluetooth, например, роботом или Лодкой на Ардуино вам пригодится знание, как управлять светодиодом и сервомотором через компьютер. Поэтому рассмотрим сейчас простое управление сервоприводом через компьютер по USB кабелю. При этом через монитор можно отправлять не только цифры, но и буквы латинского алфавита.
One Reply to “Урок №2. Подключение платы к компьютеру, первая программа”
Спасибо, все понятно для полных “чайников”! Удалось даже вспомнить и догадаться как ввести if (inCount<10) < … // для остановки непрерывного вывода!
Еще раз, спасибо, Ваш труд не пропадет даром, очень важно в самом начале не отбить желание двигаться дальше!
И дополните, пожалуйста, первый урок информацией для тех, кто купил китайский клон с предустановленной программой непрерывного мигания красного диода на плате вместе с красным (а не зеленым, как показано во многих роликах и т.д.) индикатором включения, поверьте, когда мы первый раз в жизни взяли эту «чудо-технику» в руки, только получив с Алиэкспресс, в ожидании какого-то подвоха со стороны производителя, очень важно было понимать, что так тоже могло выглядеть нормальное включение. Мне потребовался день на то, чтобы разобраться и не писать пасквели на поставщика.
