خانه / آموزش های الکترونیک / آردوینو چیست؟

آردوینو چیست؟

 

افراد زیادی وجود دارند که رشته تخصصی آن ها الکترونیک یا میکرو کنترلر نیست , اما دوست دارند کار با میکروکنترلر را یاد بگیرند و پروژه های خود را،خودشان انجام دهند.اما همیشه ترس از سختی  کار و هزینه زیاد آن باعث شده تا سمت این کار نروند.اگر چه کار با میکروکنترلر و ارتباط آن با دیگر قطعات یک کار تخصصی است اما یک راه میانبر برای یادگیری وجود دارد وآن هم آردوینو (Arduino) است.درسال 2005 تعدادی از مهندسین ایتالیایی در یک آزمایشگاه تحقیقاتی واقع در شهر ivera در صدد حل این مشکل محصولی را تولید کردند که مشکل بسیاری را برطرف ساخت.این محصول همان آردوینو (Arduino) بود.

بطور کلی می‌توان گفت آردوینو یک پلت فرم متن باز است. متن باز درواقع یک روش طراحی است که در آن طراح یک نرم افزار یا سخت افزار امکان دسترسی به طراحی و پیاده سازی محصول نهایی را برای کاربر فراهم می‌کنداین دسترسی به این معنی است که کاربر نهایی حق اصلاح یا تغییر ظاهر یا نحوه عملکرد نرم افزار را دارد و می‌تواند آن را با تغییرات خودش مجدداً توزیع کند.

آردوینو یک پلت فرم نرم افزاری و سخت افزاری متن باز است که از میکروکنترلر Atmel به عنوان قطعه سخت افزاری اصلی و از جاوا هم به عنوان زبان برنامه نویسی اصلی استفاده می‌کند. از آردوینو می‌توان برای کنترل LEDها، موتورها، صفحه‌های نمایش و هر پروژه الکترونیک دیگری استفاده کرد. هدف اصلی ساخت آردوینو این است که امکان استفاده از میکروکنترلرها را برای همه فراهم کند. با استفاده از آردوینو حتی لازم نیست با میکروکنترلری که استفاده می‌شود، آشنایی داشته باشید.

 

آردوینو در واقع از دو قسمت تشکیل شده است : نرم افزار و سخت افزار.

آردوینو سخت افزار

سخت افزار آردوینو شامل یک برد توسعه است که در کشور ایتالیا ساخته شده است. از آنجاییکه آردوینو یک سخت افزار متن باز است، تیم سازنده فایل‌های شماتیک و PCB را که با استفاده از Eagle ساخته شده را در وب سایت شان قرار داده اند و همه می‌توانند به آن مراجعه کنند و برد خودشان را بسازند.

در این تصویر می‌توانید یک نمونه برد آردوینو (Arduino UNO) را ببینید که قطعات آن مشخص شده اند.

برد آردوینو

 

فقط کافی است این قطعه را به پورت USB کامپیوترتان وصل کنید و برنامه را از کامپیوترتان روی برد کنترلر دانلود کنید و سپس برد را در پروژه موردنظرتان استفاده کنید.

آردوینو نرم افزار

همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است، نرم افزار آردوینو شامل دو بخش می‌باشد:

نرم افزار آردوینو از دو بخش تشکیل می‌شود

 

بوت لودر (Bootloader):

بوت لودر درواقع یک کد کوچک درون میکروکنترلر است که کنترلر را ویژه می‌کند و قدرت یکپارچه سازی آن را با IDE آردوینو و برد آردوینو را فراهم می‌کند. با پاک شدن بوت لودر، هرچه سعی می‌کنید IDE را برنامه ریزی کنید کنترلر چیزی متوجه نمی‌شود. به بیان ساده تر، بوت لودر به عنوان یک مترجم بین کنترلر و IDE آردوینو عمل می‌کند. قبل از یکپارچه سازی بوت لودر، باید آن را روی کنترلر (از یک پروگرامر متفاوت) ذخیره کنید.

 

IDE (محیط یکپارچه توسعه)

IDE آردوینو روی کامپیوتر نصب می‌شود. این IDE هم مثل نمونه‌های مشابه یک کامپایلر، سریال مانیتور و … دارد. زبان آردوینو نوع دیگری از c++ است – دست کم شبیه برنامه‌های c++ است. برنامه از طریق IDE نوشته می‌شود و روی برد آپلود می‌شود. زبان آردوینو بسیار ساده است. IDE یا همان محیط یکپارچه توسعه نرم افزار این امکان را به شما می‌دهد که از بین نسخه‌های مختلف برد آردوینو با کنترلرهای مختلف، هرکدام را که می‌خواهید انتخاب کنید. همچنین این امکان را به کاربر می‌دهد که یک پورت ارتباطی مخصوص برای محل اتصال برد آردوینو انتخاب کنید.

از آنجا که هم نرم افزار و هم سخت افزار آردوینو به صورت متن باز(open source) هستند به راحتی می توانید کدهای نرم افزار , شماتیک و pcb بردها را تهیه کنید.

برای برنامه نویسی در محیط آردوینو شما به هیچ عنوان به  کدهای سطح پایین مربوط به تنظیمات و پیکربندی میکرو کنترلر برخود نمی کنید , بلکه با استفاده از زبان سطح بالای C++ کد مورد نظر خود را نوشته و با استفاده یک کابل USB برنامه را بر روی برد خود بارگزاری می کنید.مفاهیم شئ گرایی نیز به طور کامل در محیط آردوینو پشتیبانی می شود.وجود کتابخانه های متعدد برای برد های مختلف آردوینو و قطعات پرکارد نیز که توسط افراد مختلف نوشته شده است به راحتی کار با Arduino افزوده است.همچنین بسیاری از شرکت های تولید کننده قطعات الکترونیکی ماژول هایی را جهت استفاده در بردهای آردوینو تولید کرده اند.تا حدی که راه اندازی یک قطعه, با استفاده از ماژول آن و کتابخانه نوشته شده آن برای آردوینو در حد وصل کردن چند سیم به برد آردوینو صورت می گیرد.

همه میکروکنترلرهایی که در بردهای آردوینو استفاده شده اند محصولات شرکت بزرگ ATMEL می باشند.این میکروکنترلرها هم از میکروهای هشت بیتی AVR  و هم از میکروهای 32 بیتی ARM با سرعت و کارایی بالاتر هستند.به عنوان مثال هسته برد  Atmega328p UNO و هسته برد  ATSAM3X Due است.بردهای آردوینو انواع مختلفی دارند که مهمترین آنها به قرار زیر است:

ARDUINO UNO:که از میکروکنترلرATMEGA328P استفاده میکند.

ARDUINO Zero: از میکروکنترلرATSAMD21G18A استفاده می کند.

ARDUINO Nano:که از میکرو ATMEGA328 استفاده می کند.

ARDUINO Due:این برد نیز از میکرو ARM ATSAM3X با کارایی بالا استفاده می کند

ARDUINO Mega2560:میکروکنترلر این برد نیز ATMEGA2560  است.

 

 

نکته جالبی که وجود دارد این است که شرکت اتمل در نرم افزار اختصاصی خود یعنی ATMEL STUDIO 7 که آخرین ورژن از نرم افر AVR STUDIO است به طور کامل از Arduino پشتیبانی می کند.یعنی اینکه شما با نصب این نرم افزار به راحتی می توانید کدهای آردوینو خود را در محیط IDE قدرتمند ATMEL STUDIO با ویژگی eAuto Complet بنویسید و کامپایل کنید.

فرض کنید بخواهید یکی از یکی از پین شماره 5 برد آردوینو را صفر یا یک کنید . روش نوشتن به صورت زیر است.

pinMode(5,OUTPUT);

digitalWrite(5,HIGH);

برنامه ریزی برد آردوینو به راحتی به وسیله یک کابل USB  صورت می گیرد.این خود دلیل بر کاهش هزینه در خرید یک پروگرمر جدا است.مکانیزم برنامه ریزی در بیشتر بردهای آردوینو وجود برنامه Boot Loader برروی میکروکنترلر برد است که از قبل با استفاده از یک پروگرمر بر روی میکرو بارگذاری شده است.برنامه بوت لودر از طریق پورت سریال و یک مبدل USB به SERIAL که بر روی برد آردوینو قرار دارد فایل برنامه را با استفاده از کابل USB از کامپیوتر دریافت می کند.البته در بردهایی که هسته آنها میکروکنترلر ARM است , برنامه مستقیم از طریق واسط usb دریافت می شود.

شیلد آردوینو

شیلد به قطعات قابل نصب روی برد آردوینو گفته می‌شود که امکان واسطه سازی آسان ماژول‌هایی مثل LCD، اترنت و … را فراهم می‌کنند و نیاز به استفاده از سیم را به حداقل می‌رسانند. تنوع شیلدهای مخصوص برد آردوینو برای تمام ماژول‌ها و قطعات بسیار زیاد است.

 

 

درباره ی Rezair

کارشناسی مهندسی برق الکترونیک ، علاقه مند به برنامه نویسی میکروکنترلرها

همچنین ببینید

مخابرات ماهواره (قسمت چهارم)

مقدمه : در این قسمت از روایط فرکانسی در ماهواره و تداخلات فرکانسی می گوییم …

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بیست − شش =