Arduino Basic Tutorial für Anfänger - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

1. Was ist Arduino?

Arduino ist eine Plattform für eingebettete Systeme, die hauptsächlich auf 8-Bit-Mikrocontrollern der AVR-Familie basiert. Die Ausnahme ist Arduino Due, das einen 32-Bit-ARM-Cortex-Kern verwendet. Es handelt sich also um eine Leiterplatte mit Mikrocontroller und deren Ausgängen, die externe Geräte wie zB Sensoren, Motorcontroller, Displays etc. ansteuern können. Dank Goldpin-Steckern können Module über öffentlich zugängliche Verbindungskabel angeschlossen werden.

Die meisten Versionen von Arduino benötigen keinen externen Programmierer. Alles, was Sie tun müssen, ist, mit einem miniUSB-USB-Kabel an Ihren Computer anzuschließen.

Einer der Vorteile der Plattform ist eine eigene kostenlose Umgebung mit unzähligen Bibliotheken, Beispielen, Tutorials zum Umgang mit verschiedenen Arten von externen Geräten.

2. Für wen ist die Plattform?

Arduino ist sowohl für Anfänger als auch für fortgeschrittene elektronische Programmierer gedacht.

Wer mit einem solchen System das Abenteuer beginnt, spart viel Zeit und Nerven beim Konfigurieren von Programmierern, Prüfen von Verbindungen und Installieren von Treibern. Es ist bekannt, dass es am besten ist, von Beispielen zu lernen. Für Arduino gibt es viele davon auf der Projektwebsite und im gesamten Internet.

Fortgeschrittenere Benutzer werden zahlreiche Bibliotheken mögen, sowohl Standardbibliotheken (einschließlich: EEPROM, Ethernet, Display, Servo, SPI, TWI, WiFi) als auch Dateien, die von Herstellern elektronischer Module (zB unserem Lieferanten - Pololu) zur Verfügung gestellt werden.

Beispiel:

Die Unterstützung für das beliebte 16x2-LCD-Display läuft auf ein paar einfache Codezeilen hinaus:

Flüssigkristall-LCD (12, 11, 5, 4, 3, 2); // Erhöhung der Leads

lcd.begin (16, 2); // Geben Sie den 16-spaltigen Anzeigetyp an, 2 Zeilen

lcd.print ("Hallo Welt"); // Text zur Anzeige bereitstellen

Den vollständigen Code mit den Worten "Hello World" und den Anschlussplan des Displays finden Sie unter: Arduino.cc.

3. Welche Version soll ich wählen?

Die Wahl der Ausführung richtet sich nach dem Verwendungszweck des Moduls. In unserem Shop sind erhältlich:

Schritt 1: Arduino Uno R3

Arduino Uno R3

Die einfachste Version des Moduls. Auf dem Schild finden Sie:

· Atmega328 Mikrocontroller (32kB Flash, SRAM 2kB, 16MHz Taktfrequenz)

· 14 digitale Ein-/Ausgänge - an die zB LEDs, Taster, Displays etc. angeschlossen werden können.

· 6 PWM-Ausgänge - zum Beispiel zur Drehzahlregelung von Motoren, Einstellung der Servoposition

· 6 analoge Eingänge - ermöglicht den Betrieb aller Arten von Sensoren, Messumformern mit analogem Ausgang

Kommunikationsschnittstellen:

· UART - eine der einfachsten Möglichkeiten zum Datenaustausch mit einem PC

· I2C / TWI - Unterstützung für Sensoren, Zeitschaltungen

· SPI - Kommunikation mit schnellen Aufnehmern oder externen Speichern

Energieversorgung:

· USB oder externe Quelle (zB Netzteil)

Arduino Uno ist eine gute Wahl für relativ einfache, kleine Projekte. Sie können es erfolgreich implementieren, zum Beispiel Motorsteuerung, Lichtsteuerung mit Benutzeroberfläche, LCD-Display. Das Modul wird auch Anwendern empfohlen, die in die Welt der Mikrocontroller und eingebetteten Systeme einsteigen.

Schritt 2: Arduino Leonardo

Arduino Leonardo

· Eine andere Version, auf der wir finden können:

· ATmega32u4 Mikrocontroller (32kB Flash, 2,5kB SRAM, 16MHz Taktfrequenz)

· 20 digitale Ein-/Ausgänge - an die zB LEDs, Taster, Displays etc. angeschlossen werden können.

· 7 PWM-Ausgänge

· 12 analoge Eingänge - zweimal mehr als die Uno-Version, dies bedeutet die Möglichkeit, mehr Sensoren mit einem analogen Ausgang anzuschließen

Kommunikationsschnittstellen:

· UART - eine der einfachsten Möglichkeiten zum Datenaustausch mit einem PC

· I2C / TWI - Unterstützung für Sensoren, Zeitschaltungen

· SPI - Kommunikation mit schnellen Aufnehmern oder externen Speichern

· USB - ermöglicht den Anschluss beliebter Computergeräte

· Stromversorgung: USB oder externe Quelle (zB Netzteil)

Wenn unser Projekt ein Gerät verwenden soll, das über eine USB-Schnittstelle angeschlossen wird, ist Arduino Leonardo die perfekte Wahl. Das System verfügt über einen integrierten USB-Controller, der es von den anderen unterscheidet.

Der Hersteller bietet auch Versionen mit "Low Profile" an. Die Platine hat keine Anschlüsse, der Benutzer kann sie nach eigenem Ermessen verlöten. Alle Elemente befinden sich in oberflächengelöteten Gehäusen. Die Option ist nützlich, wenn sich unser Projekt auf kleinem Raum fortpflanzen muss.

Schritt 3: Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560

Version zur Umsetzung umfangreicherer Projekte. Es hat bis zu 54 digitale Ein-/Ausgänge, mehr Speicher und mehr Kommunikationsschnittstellen als Arduino UNO und Leonardo. Die Platte enthält: ATmega2560 aus der AVR-Familie (Flash 256kB, SRAM 8kB, EEPROM 4kb Taktfrequenz 16MHz)54 allgemeine digitale Ein-/Ausgänge14 PWM-Ausgänge16 analoge Eingänge -Kommunikationsschnittstellen:4 xUART - eine der einfachsten Möglichkeiten zum Datenaustausch mit a PCI2C / TWI - Unterstützung für Sensoren, ZeitschaltkreiseSPI - Kommunikation mit schnellen Wandlern oder externen SpeichernStromversorgung: USB oder externe Quelle (zB Netzteil) Das Modul ist teurer als die Vorgängerversionen, hat aber mehr Optionen. Der Mikrocontroller Atmega2560 verfügt über eine reichhaltige Peripherie und viel Speicher. 256kB Flash - ermöglicht die Unterstützung von erweitertem Code, 4kB EEPROMU zum Schreiben vieler Daten.

Schritt 4: Arduino Mega ADK

Arduino Mega-ADK

Neben den Vorteilen von Arduino Mega hat ADK auch die Möglichkeit, sich über eine vom MAX34210-Chip gesteuerte USB-Schnittstelle mit dem Android-System zu verbinden. Die Modulspezifikation ist ähnlich wie bei Arduino Mega:

· ATmega2560 aus der AVR-Familie (Flash 256kB, SRAM 8kB, EEPROM 4kb Taktfrequenz 16MHz)

· 54 universelle digitale Ein-/Ausgänge

· 14 PWM-Ausgänge

· 16 analoge Eingänge

Kommunikationsschnittstellen:

· 4 xUART - eine der einfachsten Möglichkeiten zum Datenaustausch mit einem PC

· I2C / TWI - Unterstützung für Sensoren, Zeitschaltungen

· SPI - Kommunikation mit schnellen Aufnehmern oder externen Speichern

· Stromversorgung: USB oder externe Quelle (zB Netzteil)

Die ADK-Version ist für Projekte konzipiert, die mit Android kommunizieren. Über den integrierten USB-Controller können Sie auch eine Kamera, einen Game-Controller oder einen Motion-Controller anschließen.

Schritt 5: Arduino Leonardo Ethernet

Arduino Leonardo Ethernet

Der Hauptvorteil des Moduls ist die einfache Anbindung an das Netzwerk. Das Modul verfügt über eine Netzwerkbuchse mit einem Ethernet-Controller. Auf der Platine befindet sich auch ein Steckplatz für eine microSD-Speicherkarte. Spezifikation ähnlich wie Arduino Leonardo:

· Atmega32u4-Mikrocontroller (32kB Flash, 2,5kB SRAM, · 16MHz Taktrate)

· 20 digitale Ein-/Ausgänge - an die zB LEDs, Taster, Displays etc. angeschlossen werden können.

· 7 PWM-Ausgänge - zum Beispiel zur Drehzahlregelung von Motoren, Einstellung der Servoposition

· 12 analoge Eingänge - ermöglichen den Betrieb aller Arten von Sensoren, Messumformern mit analogem Ausgang

Kommunikationsschnittstellen:

· UART - eine der einfachsten Möglichkeiten zum Datenaustausch mit einem PC

· I2C / TWI - Unterstützung für Sensoren, Zeitschaltungen

· SPI - Kommunikation mit schnellen Aufnehmern oder externen Speichern

· Stromversorgung: externe Quelle (zB Netzteil)

Die Ethernet-Version ist für Projekte konzipiert, die eine Verbindung zum Netzwerk erfordern. Der Komfort ist auch ein integrierter microSD-Kartenslot, auf dem mehr Daten gespeichert werden können als im Speicher des Mikrocontrollers selbst.

Schritt 6: Arduino Due

Arduino Due

Dank Arduino Due kann der Benutzer Systeme mit dem ARM 32-Bit Cortex M3-Mikrocontroller basierend auf Arduino-Bibliotheken erstellen. Die Spezifikation lautet wie folgt:

· Versorgungsspannung: 7V bis 12V (empfohlen), 6V-20V (maximal)

· Mikrokontroler: AT91 SAM3X8E, rdzeń 32-bit ARM Cortex M3

· Die maximale Taktfrequenz: 84MHz

· SRAM-Speicher: 96 kB Flash-Speicher: 512 kB

· Pins I/O: 54

· PWM-Kanäle: 12

· Anzahl Analogeingänge: 12 (A/D-Wandlerkanäle)

· D/A-Wandler (digital-analog)

· DMA-Controller

· Serielle Schnittstellen: UART, SPI, I2C, CAN, USB

· Debugger-JTAG

Das Board richtet sich an Benutzer, die sich mit den neuesten Lösungen in der Welt der Mikrocontroller vertraut machen möchten. Es hat definitiv mehr Fähigkeiten als AVR-basierte Versionen, umfangreiche Peripherieschaltungen, einschließlich Digital-Analog-Wandler.

Zusätzlich zu den oben genannten bietet Arduino auch:

Arduino Zero M0 Pro - 32-Bit-Cortex M0 - Atmel ATSAMD21G18 32-Bit-Mikrocontrollermodul mit ARM Cortex M-0-Kern. Es verfügt über 256 KB Flash-Speicher, 32 KB RAM, 14 digitale I/Os, 12 PWM-Kanäle, 6 analoge Eingänge und einen Ausgang sowie gängige Kommunikationsschnittstellen. Das Modul arbeitet mit 3,3 V.

Arduino Yún - WiFi - Arduino-Verbindung und Linux-System. Das auf dem bei Leonardo eingesetzte ATmega32u4-System basierende Modul ermöglicht die drahtlose Programmierung und Steuerung des Geräts über das WLAN-Netzwerk und die entsprechende Bibliothek. Es gibt auch eine Arduino Yun PoE-Version, die über ein Ethernet-Netzwerk betrieben wird.

Arduino Micro - ein Miniaturmodul basierend auf Arduino Leonardo, zeichnet sich durch geringe Größe aus. Es hat AVR Atmega32U4 Mikrocontroller. Ausgestattet mit 20 digitalen I/O und gängigen Kommunikationsschnittstellen.

4. Anwendungsbeispiele

- Arduino und Orientierung im dreidimensionalen Raum.

Ein Beispiel für die Verwendung eines 3-Achsen-Gyroskops, Beschleunigungsmessers und Magnetometers (MinImu9-System) zur Orientierung im 3D-Raum.

- Arduino und LCD-Display.

LCD-Display-Unterstützung mit HD44780-Controller unter Verwendung des Arduino-Moduls.

- DC-Motorsteuerung über die Arduino-Plattform.

Beispiel für Handhabungsmodule (H-Brücken), die zur Steuerung der Richtung und Geschwindigkeit von Gleichstrommotoren verwendet werden.

- Anschluss an ein Ethernet-Netzwerk

Arduino-Verbindung mit Ethernet ENC28J60-Modul.