Аппаратная платформа Arduino.

Что такое Arduino?

     



Arduino - торговая марка аппаратно-программных средств, для построения простых систем автоматики и робототехники, ориентированная на непрофессиональных пользователей.

Программная часть состоит из бесплатной программной оболочки (IDE) для написания программ, их компиляции и программирования аппаратуры. Возможно использование дополнительного бесплатного программного обеспечения, например адаптированную для этого программу Скрэтч.

Аппаратная часть представляет собой набор смонтированных печатных плат, продающихся как официальным производителем, так и сторонними производителями. Полностью открытая архитектура системы позволяет свободно копировать или дополнять линейку продукции Ардуино.

Arduino может использоваться как для создания автономных объектов автоматики, так и подключаться к программному обеспечению на компьютере через стандартные проводные и беспроводные интерфейсы.

В концепцию Ардуино не входит корпусной или монтажный конструктив. Разработчик выбирает метод установки и механической защиты плат самостоятельно. Сторонними производителями выпускаются наборы робототехнической электромеханики, ориентированной на работу совместно с платами Ардуино.


История Arduino



Основная команда Arduino (слева направо): David Mellis (США), David Cuartielles
(Испания), Gianluca Martino (Италия), Massimo Banzi (Италия), Tom Igoe (США).


      Все началось в 2002 году. Банзи, бородатый и добродушный архитектор программного обеспечения, был занят решением проблемы, как сделать так, чтобы научить студентов создавать проекты быстро. Все дело в том, что создание электронного устройства с применением микроконтроллера достаточно сложная инженерная задача - необходимо уметь программировать микроконтроллер, знать его архитектуру и особенности, и много чего еще, в общем процесс довольно трудоемкий. Нужно было придумать что-то, что позволяло бы использовать микроконтроллер в проектах, при этом не разбираясь в тонкостях самого микроконтролеера и используя для программирования контроллера какой-нибудь простой, известный язык програмирования. Как и многие его коллеги, Банзи опирался на BASIC Stamp, микроконтроллер, созданный в Калифорнии компанией Parallax, инженеры которой использовали его около десяти лет.



      Stamp был аккуратно расположен на маленькой плате, на ней также располагались блок питания, память, и порты ввода/вывода для подключения оборудования. Но у BASIC Stamp было две проблемы, Банзи обнаружил, что он не имеет достаточной вычислительной мощности для некоторых проектов его учеников, а также он был слишком дорогим.

Тогда Массимо Банзи решил, что может сам создать плату, которая ему нужна. Итакая плата была сделана в 2005 году. Он имела простой дизайн, и еще не называлась Ардуино. Это имя, в честь итальянского короля Ардуина, плата получит год спустя.

Банзи и его сотрудники были сторонниками открытого кода в программном обеспечении. Поскольку цель в том, чтобы создать быструю и легкодоступную платформу, они чувствовали, что было бы лучше сделать проект открытым, насколько это возможно, а не держать его закрытым.

Одной из первых плат была плата Arduino NG.



      Эта плата идеально подходила для начинающих. Во-первых, она была очень дешевой, во-вторых, подключалась по USB, и её легко было починить, в случае выхода из строя микроконтроллера. В третьих, можно было вынуть запрограммированный микроконтроллер и использовать его отдельно, без платы.


Плата Ардуино, функционально состоит из микроконтроллера, USB-интерфейса, источника питания и разъемов ввода\вывода.

Разберемся с этим подробнее. Современные устройства, в основном изготавливаются на платах, а если быть точным на печатных платах. Печатная плата - это плата, выполненная печатным способом, т.е. при её изготовлении применялись печатные технологии. Но что же она собой представляет?

Печатная плата - пластина из диэлектрика, на поверхности которой сформированы электропроводящие цепи и на которой размещаются электронные компоненты.


Электронными компонентами называются все части, составляющие электронную схему. До сих пор, у радиолюбителей, да и просто в общении, электронные компоненты называют радиодеталями. Это названрие, как и понятие "Радиолюбитель" появилось в начале XX века, так как первым повсеместно распространённым, и при этом технически сложным для неспециалиста электронным устройством, стало радио.

Одним из самых сложных электронных компонентов является микропроцессор.

Микропроцессор - устройство, выполненное в виде одной микросхемы, выполняющее арифметические, логические операции и операции управления, записанные в машинном коде.


Иногда, микропроцессоры могут быть реализованы на нескольких микросхемах, но это довольно редкое исключение. Микропроцессор является сердцем любого компьютера или любой микропроцессорной системы, например сотового телефона, смартфона или калькулятора.

Кстати, именно для калькуляторов в 70-х годах прошлого века стали делать "однокристальная микроЭВМ" - микросхемы, в которые упаковывались целые микропроцессорные системы, состоящие из процессора, памяти и различных периферийных устройтств. В общем-то, это и были первые микроконтроллеры.

Микроконтроллер - микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами, состящая из микропроцессора и различное периферии.


Фактически, микроконтроллер - это однокристальный микрокомпьютер, способный выполнять относительно простые задачи.

Саму плату Arduino часто также называют контроллером. Здесь нет никакой ошибки, так как:

Контроллер - устройство управления в электронике и вычислительной технике.


Плата Arduino Uno

      Плата Arduino Uno, которую мы будем использовать в этом курсе, является флагманской платой линейки Arduino, и это последняя итерация в длинной линейке плат, призванных облегчить использование микроконтроллеров радиолюбителям.



Также мы познакомимся и с другими платами: Arduino Mega, Arduino Nano и Arduino Pro.

Arduino своими руками

Благодаря тому, что проект Arduino изначально был открытым, появилась возможность собирать платы самостоятельно. Вот один из примеров такой платы:


Описание и вся техническая документация доступна по ссылке: Arduino своими руками.


Модульный вариант, в котором плата разбита на составные модули, каждый из которых может быть использован самостоятельно. Вообще, модульный принцип очень широко применяется в технике, и не только, позволяя "разбивать" сложные системы на менее сложные самостоятельные кусочки.



Модуль - функционально завершённый узел радиоэлектронной аппаратуры, оформленный конструктивно как самостоятельный продукт.

Полезные ссылки



Далее...




Copyright © R9AL 2020 Все права защищены

Рейтинг@Mail.ru