آموزش آردوینو: آردوینو چیست و از کجا آمده است؟

سلام به دوستان سیسوگ. در این مقاله میخواهیم به آموزش آردوینو بپردازیم و اصلاً ببینیم این برد کوچک و بسیار کاربردی به چه صورت است و از کجا آمده است. پس تا پایان آموزش آردوینو با سیسوگ همراه باشید. اگر بخواهم به طور خلاصه بگم، یک میکروکنترلر را گذاشتند روی برد و منبع تغذیه برای آن درست کردند، پروگرامر آن را طراحی کردند، برای آن پایه‌های خروجی و ورودی گذاشتند تا کار آن راحت‌تر باشد، خازن‌ها و مقاومت‎هایی را گذاشتند روی برد که میکروکنترلر را راه بیندازد و کار ما برای کار کردن با آن راحت شده باشد. در تصویر زیر می‌توانید چند نوع آردوینو را ببینید:       این بعد سخت‌افزاری آردوینو می‌شود و البته یک بعد نرم‌افزاری هم وجود دارد که می‌آید و در یک نرم‌افزار که توسط آردوینو طراحی و اراِئه شده است برنامتان را می‎نویسید و آن را به برد انتقال می‌دهید. در شکل زیر محیط این نرم‌افزار را می‎بینید (در ادامه آموزش آدوینو روش استفاده از این محیط را بهتون میگم).          

آردوینو از کجا آمد؟

در سال 2003 اولین برد در یک کلاس درسی و بر اساس کار تحقیقاتی در شهر Ivera در کشور ایتالیا به وجود آمد. اولین ورژن آردوینو بردی بود که از یک میکروکنترلر ارزان قیمت استفاده می‌کرد و مثلاً می‌شد چیز‌های ساده مانند موتور یا LED و یا سنسورهایی را بهش متصل کرد و همین‌طور یک زبان برنامه‌نویسی واسط هم برای آن طراحی شده بود. اما اسم آردوینو در اصل برگرفته شده از نام یک پادشاه ایتالیایی به نام اردوین(Arduin) است که چندین سال قبل از میلاد بر ایتالیا در شهر Ivera حکومت می‌کرد.    

معرفی انواع آردوینو

آردوینو بردهای مختلفی برای کارهای مختلف دارد که حجم و میکروکنترلر آن‌ها باهم فرق دارند. اینجا چندتا از این بردهای معروف را به شما نشان می‌دهم:               همین‌طور که می‌بینید آردوینو بر حسب کاربرد شما بردهای مختلفی را وارد بازار کرده است که خوبی آن این است که برنامه‌نویسی این‌ها باهم فرقی ندارد و با همان نرم‌افزار می‌توانید برنامه خودتان را برای بردهای مختلف بنویسید. در عکس اول می‌توانید Arduino nano را مشاهده کنید که اندازه آن کوچک است و می‌توانید در پروژه‌هایی که اندازه کوچک برای‌تان مهم است از آن استفاده کنید. در عکس دوم برد Arduino Uno را می‌بینید و در عکس سوم برد Arduinio mega را می‌بینید که اندازه بزرگ‌تری نسبت به آن دو دارد و پایه‌های بیشتری دارد که می‌توانید در پروژه‌های بزرگ‌تر از آن استفاده کنید. شاید پیش خودتان بگویید که خب آردوینو که همه میکروکنترلرهایش AVR هست و من آن را دوست ندارم چون فرکانس آن پایین است :). خب آردوینو این مشکل شما را هم حل کرده و چند وقتی هست بردی مبتنی بر میکروکنترلر‌های ARM را هم روانه بازار کرده به نام Arduino DUE .   اگر یکم بیشتر درباره انواع برد‌های آردوینو سرچ کنید، می‌بینید که بردهای مختلفی را برای‌تان می‌آورد و اساساً آردوینو سعی کرده است که برای انواع نیازهای بشر انواع بردهای آردوینو ارائه کند. مثلاً امروزه دیده‌اند که مبحث اینترنت اشیاء بسیار داغ هست، آردوینو هم برای این آمده و یک برد زده رسماً برای استفاده در IOT. کلاً  منتظر است تا یک چیزی بحثش در جوامع بگیرد و کلاً یک برد مخصوص آن ارائه کند :).  

معرفی پایه های آردوینو

خب روی برد Arduino UNO پایه‌هایی را می‌بینید. بعضی از این پین‌ها دیجیتال هستند، یعنی می‌توانید مقادیر 0 یا 1 را روی آن‌ها قرار بدید و یا از آن‌ها بخوانید، که عبارتند از پایه‌های 0 تا 13 که روی برد شماره گذاری شده‌اند. بعضی از آن‌ها پین‌های آنالوگ هستند که می‌توانید مقادیر آنالوگ را از آن‌ها بخوانید شامل پایه‌های A0 تا A5 . روی بعضی از پایه‌ها می‌توانید مقادیر آنالوگ را قرار بدید که این پایه‌ها در اصل با PWM کار می‌کنند. در ادامه آموزش‌ها بهتون میگم که PWM اصلاً یعنی چی و چجور کار می‌کند. این پایه‌ها با نماد ” ~ ” روی بورد مشخص شده‌اند که 6 تا از همان پایه‌های دیجیتال هستند. بعضی از پایه‌های دیگر هستند که کلاً یک ولتاژ روی آن‌ها است و یا GND هستند. یکی از آن‌ها دارای ولتاژ 3.3 ولت و دیگری 5 ولت است و دو پایه دیگر GND این بورد هستند. کاربرد این پایه‌ها بیشتر برای تغذیه سنسورها یا ماژول‌های جانبی است که به آردوینو وصلشان می‌کنیم و از آن‌ها استفاده می‌کنیم. مطالبی را که گفتم می‌توانید در شکل زیر ببینید:       این برد را می‌توانید با استفاده از USB که به کامپیوتر وصل می‌شود و هم‌چنین از طریق جک تغذیه که به آداپتور AC  وصل می‌شود و آداپتور به برق شهر وصل می‌شود، تغذیه کنید. (پیشنهاد می‌کنم که از 9 ولت با کانکتور BARREL به قطر 2.1 میلی‌متر استفاده کنید). پورت USB علاوه بر این که برد را تغذیه می‌کند می‌تواند برد را از طریق کامپیوتر پروگرام کند.         خب تا اینجا از آموزش آردوینو گفتیم این برد چیست و برد را معرفی کردیم. در ادامه آموزش آردوینو می‌خواهیم بگوییم این برد چه مزایا و چه معایبی دارد، کجا کاربرد دارد، چه کارهایی با آن انجام می‌دهند و …  

کاربرد و مزایا و معایب آردوینو

کاربرد این برد که مشخص است، شما می‌توانید با میکروکنترلری که روی آن قرار دارد یک سیستم الکترونیکی بسازید، مثلاً ربات و خیلی چیزهای دیگر. اما از خوبی‌های این برد بگم.  اصلی‌ترین ویژگی این برد راحتی کار با آن است و  هم‌چنین برنامه‌نویسی آن راحت است و وجود کتابخانه‌های زیاد و open source آن باعث شده است تا برای راه‌اندازی ماژول‌های مختلف و پیچیده مثل Ethernet یا GSM و یا انواع نمایشگرها مشکلی نداشته باشید. محبوبیت این برد باعث شده که افراد زیادی روی این برد‌ها کار کنند و کتابخانه‌های زیادی را بنویسند. حتی برای در خانه شما هم کتابخانه زدن :). یکی دیگر از خوبی‌ها را می‌توان گفت چون میکروکنترلر روی اکثر برد‌ها AVR  هست شما می‌توانید برای کار با AVR از برنامه‌نویسی، زبان و کتابخانه‌های آردوینو استفاده کنید. هم‌چنین خیلی از پروژه‌های دانشجویی‌تان را می‌توانید با آردوینو بزنید. اما بدی این برد این است که در پروژه‌های صنعتی زیاد قابل استفاده نیست به دلیل حجم فیزیکی کم آن و کم بودن رم و فضا.   در ادامه مقالات آموزش آردوینو سیسوگ را همراهی کنید.