Erste Schritte mit Arduino: Was Sie wissen müssen – wikiHow

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Ich arbeite seit vielen Jahren mit Arduino und Elektronik und lerne immer noch. In dieser ständig wachsenden Welt der Mikrocontroller ist es leicht, sich zu verirren und auf der Suche nach Informationen um sich herum zu laufen.

In diesem Instructable zeige ich Ihnen:

Was ein Arduino ist und tut.

Wo soll ich mit Arduino anfangen.

So finden Sie nützliche Ressourcen.

All das habe ich durch Erfahrung gelernt und sind bewährte Methoden für den Erfolg. Ich werde nicht leugnen, dass es wahrscheinlich Hunderte von verschiedenen Tutorials gibt, um mit Arduino zu beginnen, aber das sind die Dinge, die ich in meinen frühen Tagen am nützlichsten fand. Also folgen Sie uns und lassen Sie uns die wunderbare Welt von Arduino erkunden.

Bitte beachten Sie: Einige der Bilder in diesem Instructable sind Screenshots. Die darin enthaltenen Bilder sind Eigentum ihrer jeweiligen Eigentümer und können dem Urheberrecht unterliegen. Ich habe sie hier als Peripheriegeräte zusammengestellt, um die Entwicklung meines Instructable als gemeinnützige Bildungsressource gemäß der Fair-Use-Doktrin zu unterstützen.

Schritt 1: Arduino: Was ist es und was macht es?

Arduino ist eine Open-Source-Elektronikplattform für Entwickler, die auf einfacher und benutzerfreundlicher Hardware und einer austauschbaren Palette von Sensoren, Manipulatoren und Displays basiert. Der Begriff im weiteren Sinne wird im Allgemeinen verwendet, um sich auf ein großes Feld von Mikrocontrollern zu beziehen, die auf Atmel-Mikrochips basieren.

Für den Laien sind sie wie vereinfachte Miniaturcomputer. Wie Sie sich vorstellen können, handelt es sich um ein riesiges, sich ständig erweiterndes Feld mit Hunderten von Variationen von Mikrocontrollern, Konfigurationen und Sensorgeräten. Hier habe ich es auf das Wesentliche beschränkt.

In diesem Instructable gehe ich über 3 der beliebtesten Arduino-Boards (die auch meine Favoriten sind):

Die Uno, Der Nano, und der Mega

Ich werde auch auf die Verwendung der IDE (das Programm, mit dem wir das Arduino codieren), der Schilde und der Sensoren eingehen.

Weitere Informationen zu bestimmten Boards finden Sie im Schritt "Ressourcen".

Nützliche Begriffe und Definitionen:

Mikrocontroller: Jede programmierbare Schaltung, die auf einem Schleifencode von Bedingungen und Verzögerungen basiert. Nicht zu verwechseln mit einem Mikroprozessor, der sich entweder auf den Steuerchip selbst bezieht oder auf ein viel komplexeres Board wie den RaspberryPi.

Board: Die Hardware, auf der Arduino basiert, wird im Allgemeinen verwendet, um sich auf den Mikrocontroller selbst zu beziehen ("das Arduino Uno-Board")

Shield: Eine Erweiterung einer Platine, die normalerweise perfekt auf die bereits vorhandene Pinkonfiguration passt, die das Layout erweitert und Funktionen hinzufügt, die nicht bereits in die Basisplatine integriert sind (z. B. die Motorabdeckung ermöglicht die Steuerung von Motoren, die Ethernet-Abschirmung fügt die Möglichkeit hinzu, Internetfunktionen zu verwenden, das Bluetooth-Shield fügt Bluetooth-Konnektivität hinzu usw.)

IDE (genauer gesagt die Arduino IDE): Die Software, die am häufigsten zum Schreiben und Hochladen von Code auf ein Arduino-Board verwendet wird. Es besteht auch die Möglichkeit, es für andere, Nicht-Arduino-Boards wie den RaspberryPi zu verwenden.

Bibliothek: eine Ergänzung zum Code als separate Datei, die verwendet wird, um zusätzliche Funktionen hinzuzufügen und die Kompatibilität mit Schilden und Komponenten zu ermöglichen, ohne dass Sie extrem lange und komplexe Funktionen und Algorithmen kennen müssen.

Sensor: alles, was physikalische Eingaben aufnehmen und in ein elektrisches Signal umwandeln kann

Die Uno:

Das Arduino Uno ist bei weitem das kultigste und wahrscheinlich beliebteste Arduino-Board, das Sie bekommen können. Es verfügt über 14 digitale I / O-Pins, die zwischen Ein- und Aus-Zustand variieren können, von denen 6 PWM oder Pulsweitenmodulation verwenden können, die die Ausgangsspannung durch Ein- und Ausschalten des Pins variiert schnell (der "Puls" ') in unterschiedlichen Intervallen (die 'Breite'), um die Ausgabe höher oder niedriger zu machen (die 'Modulation'). Es hat auch 6 analoge Eingangspins. Alle Pins können entweder als Eingang oder Ausgang verwendet werden, und einige der Pins haben spezielle Funktionen, wenn sie mit bestimmten Shields und Bibliotheken verwendet werden.

Wissenswertes: Das Arduino Uno hat mehr Rechenleistung als die raumgroßen Computer, die für die frühen Apollo-Mondmissionen verwendet wurden, und es passt in Ihre Hand!

Die meisten Shields basieren auf dem Arduino Uno und wurden für ihn gebaut, und dies wird im Allgemeinen als das beste Board für Anfänger angesehen. Und ich stimme voll und ganz zu. Das Uno ist vielleicht nicht das vielseitigste, aber es ist sicherlich am einfachsten einzurichten und zu verwenden, und die meisten Projekte und Tutorials für Arduino beginnen mit dem Uno.

Der Nano:

Dieses Ding ist, wie der Name schon sagt, ein kleineres Board. Es hat weniger Speicher als ein Uno, teilt aber ansonsten die meisten der gleichen Funktionen in einem viel kleineren Paket. Die Idee hinter dem Nano sind tragbare und miniaturisierte Schaltungen für den Einsatz auf engstem Raum oder bei gewichtsempfindlichen Projekten wie Drohnen. Dieser hat aufgrund der kleineren Größe insgesamt weniger Pins, ist aber auch billiger als der Uno und passt an mehr Stellen.

Das Mega:

Auch hier ist der Name Programm. Dieses Board ist länger als das Uno und verfügt über insgesamt 54 digitale I/O-Pins, von denen 15 PWM-fähig sind, und 16 analoge Eingangspins. Dieses Board ist für größere, bessere und größere Projekte. Und ja, ich habe mich absichtlich wiederholt. Dieses Board ist riesig und mit den meisten der gleichen Abschirmungen wie das Uno kompatibel, da es die gleiche anfängliche Pinkonfiguration aufweist. Es hat auch einen größeren Speicher, sodass größere Programme leichter ausgeführt werden können.

Die IDE:

Die Arduino IDE ist eine relativ einfach zu verwendende Plattform, soweit es um die Codierung geht. Für Arduino-Boards verwendet es seine eigene Programmiersprache, hat aber viele der gleichen Eigenschaften wie beliebte Programmiersprachen wie Java und C. Die Lernkurve ist sehr sanft und es gibt Hunderte von Beispielen online und sogar in die Software integriert, die führt Sie durch bestimmte Aspekte des Codes. Ich benutze dies seit meinem 13. Lebensjahr und ich weiß immer noch nicht die Hälfte von allem, was alles macht, also keine Sorge, Sie müssen kein Ass sein, um Arduino zu verwenden.

Schilde:

Unterschiedliche Schilde werden unterschiedlich verwendet. Offensichtlich. Und sie haben auch unterschiedliche Codesätze, die für ihre Ausführung erforderlich sind. Aber hyperventiliere noch nicht, ich bin noch nicht fertig. Für die meisten Shields, die Sie derzeit kaufen können, gibt es einen integrierten Beispielcode, der bereits in der IDE enthalten ist, oder ein sehr schönes Tutorial online. Alles, was Sie tun müssen, ist es zu finden. Siehe "Ressourcen", um dies zu tun.

Sensoren:

Ähnlich wie bei Schilden sind verschiedenen Sensoren, Manipulatoren und Displays unterschiedliche Codes zugeordnet. Das gleiche Verfahren zum Finden von Beispielen gilt.

Nun, da Sie ein wenig mehr über Arduino wissen, gehen wir zu Wo beginnen.

Schritt 2: Wie und wo fange ich mit Arduino an?

Wie ich im letzten Schritt erwähnt habe, decken Arduino-Mikrocontroller eine große Bandbreite an verschiedenen Boards und Geräten ab. In diesem Schritt gebe ich Ihnen einige Hinweise, wo Sie anfangen sollen und was Sie zuerst bekommen sollten.

Der wahrscheinlich hilfreichste Rat, den ich Ihnen im Voraus geben kann, ist dieser: Beginnen Sie einfach. Das Erlernen der Verwendung von Arduino ist ein Prozess, der Zeit braucht, und wenn Sie versuchen, zu viel auf einmal zu tun, werden Sie nur frustriert. Ich begann mein Hobby in Arduino, indem ich LEDs blinkte. Und wissen Sie, was ich am liebsten mache, von all den Dingen, für die ich Arduino verwende? Blinkende LEDs. Was auch immer Ihr Ehrgeiz für die Verwendung von Arduino ist, ich würde ernsthaft empfehlen, zuerst die Blink- und die Fade-Beispiele in der Arduino-IDE auszuprobieren und mit diesen herumzuspielen, bevor Sie etwas Kompliziertes versuchen.

Wo soll man anfangen:

Fragen Sie sich: Wofür möchten Sie Arduino verwenden? Diese Frage bestimmt, wonach Sie bei einem Arduino-Board suchen sollten, bevor Sie Ihr erstes erhalten.

Wenn Sie es nicht genau wissen oder einfach nur etwas Einfaches wie einen kleinen Roboter im Sinn haben, würde ich den Uno empfehlen. Wenn Sie Wearables oder miniaturisierte Schaltungen herstellen möchten, würde ich den Nano (oder den Micro, je nach Komplexität Ihres Vorhabens) vorschlagen. Wenn Sie ein großes Projekt wie einen 3D-Drucker, einen großen Roboter oder ein Sensornetzwerk wünschen, würde ich den Mega vorschlagen. Wenn schwere Verarbeitung und Datenverarbeitung Ihr Projekt der Wahl ist, dann sind Zero oder Due eine gute Idee. Und wenn Sie eine Computerschnittstelle wünschen, also eine benutzerdefinierte Tastatur, einen Joystick oder eine Maus, dann ist das Leonardo genau das Richtige für Sie. Und die Liste ist noch nicht zu Ende. Es gibt eine ständig wachsende Anzahl von Arduino-Boards, und die, die ich hier erwähnt habe, sind nur die Grundlagen. Es gibt Boards wie das Yún oder das Tian, die Linux ausführen können und sich im Grunde wie kleine Versionen von ausgewachsenen Computern verhalten, und eine Menge Variationen der anderen Boards, die ich erwähnt habe, die unterschiedliche Funktionen und Besonderheiten für einen bestimmten Bereich von hinzufügen Projekte.

Weitere Informationen zu bestimmten Boards und eine vollständige Liste der Boards finden Sie in meinem nächsten Schritt, "Ressourcen".

Was Sie zuerst bekommen:

Beginnen Sie damit, das Board selbst zu besorgen. Und machen Sie sich nicht verrückt, wenn Sie die Preisschilder auf der offiziellen Arduino-Site sehen. Während ich ehrlich sagen kann, dass die Arduinos der Marke Arduino viel hochwertiger sind und garantiert in Ordnung sind, mag ich es wirklich nicht, so viel Geld für nur einen Artikel auszugeben. Gehen Sie zu Amazon, und sie haben geklonte Versionen des Arduino, die von verschiedenen Unternehmen wirklich dasselbe sind, für weniger als die Hälfte des Preises. Oder ich könnte das gleiche Board und einen Teilesatz bekommen, für den gleichen Preis könnte ich ein echtes Arduino bekommen. Wenn Sie jedoch das Geld zum Ausgeben haben, kaufen Sie bei den offiziellen Arduino-Leute, denn sie sind die Jungs, die die meisten neuen Mikrocontroller entwickeln und die Software unterstützen, mit der sie kodiert werden. Die Wahl liegt wirklich bei Ihnen.

Wenn Sie planen, einen Uno oder einen Mega zu kaufen, würde ich ernsthaft empfehlen, sich ein Starter-Kit zu besorgen. Ich habe in meinem nächsten Schritt eine Liste mit Links zu einigen verschiedenen zusammengestellt. Starter-Kits werden nicht nur mit dem Arduino selbst, sondern auch mit einer ganzen Menge nützlicher Sensoren und Komponenten geliefert, darunter der beste Freund jedes Schaltungsbauers: ein Steckbrett. Und das Beste daran? Die Starterkits sind tatsächlich günstiger als alle Komponenten einzeln zu kaufen. Bei viel. Zum Beispiel hat mich ein Projekt, dessen Bau mich rund 100 € gekostet hätte, nur 50 € gekostet, weil ich einige gute Starterkits gefunden habe, und dann konnte ich drei weitere Projekte mit den übrig gebliebenen Komponenten bauen.

Wenn Sie kein Uno oder Mega bekommen, würde ich trotzdem ein Starter-Kit empfehlen, das nur die Sensoren und zusätzliche Komponenten enthält und kein Arduino-Board. Das ist übrigens etwas, worauf man achten sollte. Achten Sie beim Kauf eines Starter-Kits darauf, dass es tatsächlich alle Komponenten auf den Bildern enthält, da einige "für Arduino" sagen und ein Uno zeigen, aber nicht wirklich mit einem geliefert werden. Normalerweise gibt es eine Stückliste, in der Sie können den Inhalt des Kits überprüfen.

Sobald Sie ein Arduino haben, besteht der nächste Schritt darin, die IDE herunterzuladen und einige gute Tutorials zu finden. Lesen Sie in meinem nächsten Schritt weiter, um herauszufinden, wo Sie diese am besten erhalten.

Schritt 3: Ressourcen

In diesem Schritt werde ich auf einige sehr praktische Ressourcen für alle Heimwerker hinweisen, die Arduino verwenden, sowie darauf, wie Sie mehr finden. Ich werde auch eine Liste mit guten Einkaufsmöglichkeiten für Arduino-Produkte und einige meiner Lieblings-Starter-Kits hinzufügen.

Die IDE:

Die IDE ist zentral für alle Arduino-Projekte. Glücklicherweise kann es auch kostenlos heruntergeladen werden, obwohl Sie den Leuten, die es geschrieben haben, spenden können, wenn Sie dies wünschen. Alle Versionen davon finden Sie unter diesem Link. Hier finden Sie auch eine praktische Referenz.

Bibliotheken:

Die Arduino-IDE enthält eine Reihe von integrierten Bibliotheken für erweiterte Funktionen, aber ich habe immer ein paar Komponenten, die nicht direkt unterstützt werden. Wenn dies passiert, google ich normalerweise die Komponente mit den Suchbegriffen "Arduino Library" daneben, um herauszufinden, welche Bibliothek am beliebtesten (und daher wahrscheinlich am nützlichsten) ist. Eine andere Möglichkeit, sie zu finden, ist über die Arduino-Website Arduino.cc. Der beste Ort für Beispielcodes und Bibliotheken ist jedoch Github.com. Diese Jungs haben alles, was Bibliotheken, Quellcode, Variationen der IDE oder alles andere mit Software zu tun hat.

Bretter:

Um mehr über die meisten Arduino-Boards und die beliebtesten Shields zu erfahren, ist diese Seite die Ressource für Sie, mit Links zu allen Spezifikationen, Schaltplänen und Erklärungen für jede Arduino-Komponente.

Code und Referenz:

Um herauszufinden, was jede Codezeile tut und wie sie verwendet wird, ist der Referenzabschnitt der Arduino-Website der richtige Ort. Die einzige Einschränkung besteht darin, dass es keine der speziellen Funktionen für Bibliotheken enthält, die nicht von Arduino hergestellt wurden.

Tutorials und Anleitungen:

Für Tutorials zu Arduino ist die Tutorials-Seite ein guter Ausgangspunkt. Für ausführlichere Tutorials und Projekte sind https://learn.adafruit.com/ und https://create.arduino.cc/projecthub gute Orte, zusätzlich zu hier auf Instructables.

Für Anleitungen von erfahrenen Community-Mitgliedern ist das offizielle Arduino-Forum wahrscheinlich der beste Ort.

Weitere Ressourcen finden:

Meistens ist es am besten, Google zu finden, wonach Sie suchen. Manchmal können Informationen jedoch schwer fassbar sein. In diesen Fällen brüte ich über Projekte und Tutorials und das Arduino-Forum auf der Suche nach Hinweisen auf gute Ressourcen. Wenn ich keine finde, gehe ich einfach ins Forum und frage, denn wetten Sie, dass bei all den Tausenden von Leuten, die durch das Forum rennen, jemand weiß, wie er Ihnen helfen kann.

Starterpakete:

Hier sind einige meiner Lieblings-Kits, die ich Anfängern empfehle, die Arduino lernen. Sie verfügen über alle Komponenten, die Sie benötigen, um die Grundlagen (und einige der Komplexitäten) der Codierung und Schaltung zu erlernen.

Die günstigsten, qualitativ hochwertigsten Kits, die ich bisher gefunden habe, mit dem meisten Support und dem besten Kundenservice werden von einer Firma namens Elegoo verkauft. Obwohl sie ihre Kits auch über Amazon verkaufen, habe ich die offizielle Website verlinkt, da sie tendenziell eine bessere Beschreibung der in den Kits enthaltenen Komponenten enthält. Sie sind jedoch keine offiziellen Arduino-Boards oder -Kits. Denken Sie also daran, dass Sie die Arduino-Site beim Kauf nicht unterstützen.

Wenn Sie das Geld zum Ausgeben haben, würde ich wirklich vorschlagen, das offizielle Arduino / Genuino Starter Kit zu kaufen. Es bietet die beste Anleitung und Dokumentation für Anfänger aller Kits auf dem Markt, und die Projekte sind auch ziemlich cool.

Der beste Ort, abgesehen von Amazon, um einzelne Sensoren, Schilde und dergleichen zu erhalten, ist der Adafruit-Shop. Sie sind von höchster Qualität und für jede Komponente ist eine individuelle Online-Dokumentation verfügbar.

Bitte beachten Sie, dass dies meine Meinungen und Empfehlungen sind, nicht mit Tatsachen zu verwechseln. Alle Käufe, die Sie tätigen, sind Ihre eigene Wahl, und ich empfehle, sich vor dem Kauf über verschiedene Kits zu informieren.

Schritt 4: Epilog

Jetzt können Sie also mutig in die Welt der Mikrocontroller und Arduino einsteigen und mit der Gewissheit beginnen, dass Sie wissen, wo Ihre Ressourcen liegen, sollten Probleme auftreten. Oben sind eine Reihe von Bildern verschiedener Projekte, die ich hier auf Instructables mit Arduino gemacht habe, nur um Ihnen einen Vorgeschmack auf die unendlichen Möglichkeiten zu geben und Sie hoffentlich zu inspirieren, etwas Großartiges zu machen.

Wenn Sie jemals eine Frage zu Arduino haben, können Sie mich gerne fragen, aber denken Sie daran, dass das Arduino-Forum ein viel besserer Ort wäre, um zu fragen, und sie werden fast garantiert helfen. Ich weiß nicht alles, also nimm nichts, was ich sage, für selbstverständlich, schau selbst nach, wenn du es genau wissen willst.

Bitte stimmen Sie ab, wenn Ihnen dies gefallen hat oder beim Lesen etwas gelernt hat!

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