Arduino - Grundlagen und Design

Arduino definieren

Ein Arduino ist eigentlich ein MikrocontrollerKit, das entweder direkt beim Kauf verwendet werden kann oder dank der Open-Source-Hardwarefunktion zu Hause mithilfe der Komponenten hergestellt werden kann. Es wird hauptsächlich in der Kommunikation und beim Steuern oder Bedienen vieler Geräte verwendet. Es wurde 2005 von Massimo Banzi und David Cuartielles gegründet.

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Arduino-Architektur:

Der Prozessor von Arduino verwendet grundsätzlich die HarvardArchitektur, bei der Programmcode und Programmdaten einen separaten Speicher haben. Es besteht aus zwei Speichern: Programmspeicher und Datenspeicher. Der Code wird im Flash-Programmspeicher gespeichert, während die Daten im Datenspeicher gespeichert werden. Der Atmega328 verfügt über 32 KB Flash-Speicher zum Speichern von Code (davon 0,5 KB für den Bootloader), 2 KB SRAM und 1 KB EEPROM und arbeitet mit einer Taktfrequenz von 16 MHz.

Arduino-Architektur

Arduino-Pin-Diagramm

Ein typisches Beispiel für ein Arduino-Board ist Arduino Uno. Es besteht aus ATmega328 - einem 28-Pin-Mikrocontroller.

Arduino-Pin-Diagramm

Arduino Uno besteht aus 14 digitalen Ein- / AusgängenPins (von denen 6 als PWM-Ausgänge verwendet werden können), 6 analoge Eingänge, ein 16-MHz-Quarzoszillator, eine USB-Verbindung, eine Netzbuchse, ein ICSP-Header und eine Reset-Taste

Stromanschluss: Arduino kann entweder vom PC mit Strom versorgt werdenüber einen USB-Anschluss oder eine externe Quelle wie einen Adapter oder eine Batterie. Es kann mit einer externen Versorgung von 7 bis 12 V betrieben werden. Die Stromversorgung kann extern über den Pin Vin oder durch Angabe der Spannungsreferenz über den IORef-Pin erfolgen.

Digitale Eingänge: Es besteht aus 14 digitalen Ein- / Ausgangspins.von denen jeder 40mA Strom liefert oder aufnimmt. Einige von ihnen haben spezielle Funktionen wie die Pins 0 und 1, die als Rx bzw. Tx für die serielle Kommunikation fungieren, die Pins 2 und 3, bei denen es sich um externe Interrupts handelt, und die Pins 3,5,6,9,11, die den pwm-Ausgang und den Pin bereitstellen 13 wo LED angeschlossen ist.

Analoge Eingänge: Es verfügt über 6 analoge Ein- / Ausgangspins, die jeweils eine Auflösung von 10 Bit bieten.

ARef: Verweist auf die analogen Eingänge

Zurücksetzen: Der Mikrocontroller wird zurückgesetzt, wenn er niedrig ist.

Wie programmiere ich ein Arduino?

Der wichtigste Vorteil von Arduino ist derProgramme können direkt in das Gerät geladen werden, ohne dass ein Hardware-Programmierer zum Brennen des Programms erforderlich ist. Dies geschieht wegen des Vorhandenseins von 0,5 KB Bootloader, wodurch das Programm in die Schaltung gebrannt werden kann. Wir müssen nur die Arduino-Software herunterladen und den Code schreiben.

Programmieren von Arduino
Das Arduino-Werkzeugfenster besteht aus der Werkzeugleistemit den Schaltflächen wie Prüfen, Hochladen, Neu, Öffnen, Speichern, Serieller Monitor. Es besteht auch aus einem Texteditor zum Schreiben des Codes, einem Meldungsbereich, in dem das Feedback angezeigt wird, beispielsweise die Fehler, die Textkonsole, in der die Ausgabe angezeigt wird, und einer Reihe von Menüs, wie z.

5 Schritte zum Programmieren eines Arduino

  • In Arduino geschriebene Programme werden als Skizzen bezeichnet. Eine Grundskizze besteht aus 3 Teilen

1. Deklaration von Variablen
2. Initialisierung: Es wird in die setup () - Funktion geschrieben.
3. Steuercode: Es wird in die Funktion loop () geschrieben.

  • Die Skizze wird mit der Erweiterung .ino gespeichert. Alle Vorgänge wie Überprüfen, Öffnen einer Skizze, Speichern einer Skizze können mit den Schaltflächen in der Symbolleiste oder über das Werkzeugmenü ausgeführt werden.
  • Die Skizze sollte im Skizzenbuchverzeichnis gespeichert werden.
  • Wählen Sie im Menü Tools die richtige Karte und die Nummer der seriellen Schnittstelle.
  • Klicken Sie auf die Schaltfläche "Upload" oder wählen Sie "Upload" aus dem Menü "Tools". Somit wird der Code vom Bootloader auf den Mikrocontroller hochgeladen.

Einige grundlegende Adruino-Funktionen sind:

  • digitalRead(pin): Liest den digitalen Wert am angegebenen Pin.
  • digitalWrite(Pin, Wert): Schreibt den digitalen Wert in den angegebenen Pin.
  • pinMode(Pin, Modus): Setzt den Pin in den Eingabe- oder Ausgabemodus.
  • analogRead(Pin): Liest den Wert und gibt ihn zurück.
  • analogWrite(Pin, Wert): Schreibt den Wert in diesen Pin.
  • seriell.begin(Baudrate): Legt den Beginn der seriellen Kommunikation durch Einstellen der Bitrate fest.

Wie entwerfe ich dein Arduino?

Wir können auch unser eigenes Arduino entwerfen, indem wir folgendas Schema des Arduino-Anbieters und auch auf den Websites verfügbar. Alles, was wir brauchen, sind die folgenden Komponenten: Ein Steckbrett, eine LED, eine Strombuchse, eine IC-Buchse, ein Mikrocontroller, einige Widerstände, 2 Regler, 2 Kondensatoren.

  • Der IC-Sockel und die Netzbuchse sind auf der Platine montiert.
  • Fügen Sie die 5V- und 3,3V-Reglerkreise hinzu, indem Sie die Regler- und Kondensator-Kombinationen verwenden.
  • Fügen Sie den Mikrocontroller-Pins die richtigen Stromanschlüsse hinzu.
  • Verbinden Sie den Reset-Pin der IC-Buchse mit einem 10K-Widerstand.
  • Verbinden Sie die Quarzoszillatoren mit den Pins 9 und 10
  • Verbinden Sie die LED mit dem entsprechenden Pin.
  • Montieren Sie die Buchsenleisten auf der Platine und verbinden Sie sie mit den entsprechenden Pins auf dem Chip.
  • Montieren Sie die Reihe der 6 männlichen Header, die als Alternative zum Hochladen von Programmen verwendet werden können.
  • Laden Sie das Programm auf den Microcontroller des Readymade Adruino hoch, hebeln Sie es ab und legen Sie es wieder in das User-Kit.

7 Gründe, warum Arduino heutzutage bevorzugt wird

  1. Es ist preiswert
  2. Es verfügt über eine Open-Source-Hardwarefunktion, mit der Benutzer ein eigenes Kit entwickeln können, das bereits als Referenzquelle verfügbar ist.
  3. Die Arduino-Software ist mit allen Arten von Betriebssystemen wie Windows, Linux und Macintosh usw. kompatibel.
  4. Es ist auch mit Open Source-Software ausgestattetDadurch können erfahrene Softwareentwickler den Arduino-Code zum Zusammenführen mit den vorhandenen Programmiersprachenbibliotheken verwenden und können erweitert und geändert werden.
  5. Es ist leicht für Anfänger zu verwenden.
  6. Wir können ein auf Arduino basierendes Projekt entwickeln, das vollständig eigenständig sein kann, oder Projekte, die eine direkte Kommunikation mit der auf dem Computer geladenen Software beinhalten.
  7. Die einfache Verbindung mit der CPU des Computers kann über die serielle Kommunikation über USB hergestellt werden, da sie integrierte Strom- und Reset-Schaltkreise enthält.

Dies ist also eine grundlegende Idee bezüglich eines Arduino. Sie können es für viele Arten von Anwendungen verwenden. Zum Beispiel bei Anwendungen, bei denen einige Stellglieder wie Motoren oder Generatoren gesteuert werden, die auf der Eingabe von Sensoren basieren.

Fotos Gutschrift:

  • Arduino-Pin-Diagramm von Flickr

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