Если у вас есть программатор (или другая плата Arduino, запрограммированная как программатор), то можно удалить загрузчик из своего контроллера ATmega и программировать его с помощью внешнего программатора.
У контроллеров Arduino к большинству контактов ввода-вывода можно подключить внешние схемы. Все контакты могут служить цифровыми входами и выходами. Часть контактов Arduino могут также действовать в качестве аналоговых входов. Многие из контактов работают в режиме мультиплексирования и выполняют дополнительные функции: различные коммуникационные интерфейсы, последовательные интерфейсы, широтно-импульсные модуляторы и внешние прерывания.
Для большинства проектов достаточно 5-вольтового питания, получаемого по кабелю USB. Однако, при необходимости разработки автономного устройства, схема способна работать от внешнего источника от 6 до 20 В (рекомендуется напряжение 7-12 В). Внешнее питание может подаваться через разъем DC или на контакт Vin.
У Arduino есть встроенные стабилизаторы на 5 и 3,3 В:
• напряжение 5 В используется для всех логических элементов на плате, уровень на цифровых контактах ввода-вывода находится в пределах 0-5 В;
• напряжение 3,3 В выведено на отдельный контакт для подключения внешних устройств.
Мы не будем рассматривать все существующие платы Arduino, т. к. их очень много и постоянно выпускаются все новые с различными функциями. Кратко опишем лишь некоторые из фирменных плат Arduino.
- 32 -
Arduino Uno (рис. 1.3) - основная плата линейки Arduino, она будет использоваться в большинстве примеров книги. Плата укомплектована микроконтроллером ATmega 328 и микросхемой 16U2 преобразователя USB. Микроконтроллер ATmega 328 может быть выполнен в исполнении DIP или SMD.
Рис. 1.3. Плата Arduino Uno
На плате Leonardo (рис. 1.4) установлен контроллер 32U4 со встроенным интерфейсом USB. Это уменьшает стоимость изделия и дает возможность использовать плату в качестве USB-устройства, например как эмулятор джойстика или клавиатуры.
Вы узнаете, как работать с этими функциями, в главе 6.
На плате Arduino Mega 2560 (рис. 1.5) установлен контроллер ATmega 2560, имеющий 54 цифровых входа-выхода, что позволяет подключать еще больше устройств. У Arduino Mega 2560 увеличено число аналоговых входов и последовательных портов (четыре против одного у Arduino Uno).
В отличие от остальных плат Arduino, использующих 8-разрядные контроллеры AVR, плата Due (рис. 1.6) создана на базе 32-разрядного процессора Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3 с тактовой частотой 84 МГц. Отличительные особенности платы: повышенная точность аналого-цифрового преобразователя, настраиваемая частота сигнала ШИМ, отдельные выводы цифроаналогового преобразователя, наличие встроенного последовательного порта.
Конструкция миниатюрной платы Arduino Nano (рис. 1. 7) такова, что ее можно установить в панельку для микросхем.
Плата Mega ADK (рис. 1.8) очень похожа на Arduino Mega 2560, но у Mega ADK есть дополнительная функциональность интерфейса USB, позволяющая ему соединяться с телефоном на базе Android.
Рис. 1.4. Плата Arduino Leonardo
Рис. 1.5. Плата Arduino Mega 2560
- 33 -
Рис. 1.6. Плата Arduino Due
Рис. 1.7 Плата Arduino Nano
- 34 -
Рис. 1.8. Плата Arduino Mega ADK
- 35 -
Уникальность платы Arduino LilyPad (рис. 1.9) в том, что она разработана как часть одежды. Ее можно вшить в ткань вместе с датчиками, светодиодами и т. п. Для программирования платы необходим кабель FTDI.
Рис. 1.9. Плата Arduino LilyPad
Как уже упоминалось во введении, Arduino - это открытая платформа. Поэтому в продаже можно найти десятки Arduino-совместимых устройств, которые будут работать с IDE Arduino и со всеми проектами, описанными в этой книге. Многие используют популярные платы Seeeduino, Adafruit 32U4, SparkFun Pro и миниплаты Arduino. Много сторонних плат разработано для конкретных приложений с дополнительной функциональностью, уже встроенной в плату. Например, ArduPilot - плата для автономного управления квадрокоптером (рис. 1.10).
Arduino-совместимые платы также применяются в качестве контроллера MakerBot и 3D-принтера.
Рис. 1.10. Квадрокоптер и контроллер ArduPilot Mega36
Теперь, когда вы познакомились с аппаратными средствами Arduino, можно установить программное обеспечение и запустить первую программу. Приступим к загрузке программного обеспечения на компьютер.
Зайдите на официальный сайт Arduino http://www.arduino.cc и загрузите последнюю версию Arduino IDE со страницы Download (рис. 1.11 ).
Download the Arduino Software
Рис. 1.11. Страница загрузки сайта Arduino.cc
После завершения загрузки разархивируйте загруженный файл. В папке вы найдете Arduino IDE. Новые версии IDE д л я Windows доступны в форме установщика, который инсталлирует программную среду Arduino автоматически.
- 37 -
Подключите Arduino к компьютеру с помощью кабеля USB, как изображено на рис. 1.12. Компьютеры с операционной системой Mac и Linux установят драйверы автоматически.
Рис. 1.12. Соединение Arduino Uno с компьютером с помощью USB-кабеля
Если на вашем компьютере установлена операционная система OS Х, то при первом подключении появится сообщение о том, что было добавлено новое сетевое устройство. Нажмите кнопку Network Preferences (Системные настройки-> Сеть). В появившемся окне нажмите кнопку Apply (Подключить). Даже если будет выдано предупреждение Not Configured, устройство можно использовать. После этого выйдите из меню System Preferences (Системные настройки).
При подключении Arduino к компьютеру с операционной системой Windows, возможно, придется установить драйверы. При инсталляции Arduino IDE с помощью установщика для Windows драйверы загружаются автоматически. Если вы устанавливали IDE из zip-файла, то для инсталляции драйверов необходимо выполнить следующие шаги:
• дождитесь сообщения о неудачной попытке автоматической установки драйвера;
• нажмите кнопку Пуск и откройте Панель управления;
- 38 -
• перейдите на вкладку Система и безопасность (System and Security). Затем выберите раздел Система. Когда откроется окно Система, выберите опцию Диспетчер устройств (Device Manager);
• обратите внимание на порты (СОМ и LPT). Вы увидите открытый порт, в названии которого присутствует Arduino;
• щелкните правой кнопкой мыши и выберите опцию Обновить драйвер (Update Driver Software );
• щелкните мышью пункт Browse my computer for Driver software;
• для завершения установки найдите и выберите файл драйвера, расположенный в папке Drivers программного обеспечения для Arduino (но не в подкаталоге FTDI USB Drivers );
• в результате драйвер для Windows будет установлен.
Теперь запустите Arduino IDE. Все готово для загрузки первой программы на плату Arduino. Чтобы убедиться в этом, запустим программу Blink, которая будет мигать встроенным светодиодом. На большинстве плат Arduino есть светодиод, подключенный к цифровому контакту 13. Выполняем последовательность команд File -> Examples -> Basic и выбираем программу Blink. Откроется новое окно с кодом этой программы. Загрузим ее в плату Arduino в качестве примера, а затем проанализируем, чтобы понять, как писать собственные программы.
