Od zahájení Arduino open-source platforma, značka se etabloval v centru expanzivní open-source komunitě. Ekosystém Arduino se skládá z rozmanité kombinace hardwaru a softwaru. Všestrannost Arduina a jeho jednoduché rozhraní z něj činí přední volbu pro širokou škálu uživatelů po celém světě od fandů, designérů a umělců až po prototypy produktů.

deska Arduino je připojena k počítači přes USB, kde se propojuje s vývojovým prostředím Arduino (IDE). Uživatel zapíše Arduino kód do IDE, poté jej nahraje do mikrokontroléru, který kód provede, interakce se vstupy a výstupy, jako jsou senzory, motory, a světla.

začátečníci i odborníci mají přístup k množství volných zdrojů a materiálů, které je podporují. Uživatelé mohou vyhledat informace o tom, jak nastavit svou desku nebo dokonce jak kódovat na Arduino. Otevřený zdroj za Arduino učinil to zvláště přátelský k novým a zkušeným uživatelům. Online jsou k dispozici tisíce příkladů kódu Arduino. V tomto příspěvku vás provedeme některými základními principy kódování pro Arduino.

Plánovat Další Arduino Projektu >>

Arduino Kódování Prostředí a základní nástroje

Jaký jazyk je Arduino?

Arduino kód je napsán v C++ s přidáním speciálních metod a funkcí, o kterých se zmíníme později. C++ je čitelný programovací jazyk. Když vytvoříte „skicu“ (název daný kódovým souborům Arduino), je zpracován a kompilován do strojového jazyka.

Arduino IDE

Arduino Integrated Development Environment (IDE) je hlavní program pro úpravu textu používaný pro programování Arduino. To je místo, kde budete psát svůj kód před nahráním na desku, kterou chcete naprogramovat. Arduino kód je označován jako náčrtky.

poznámka: je důležité používat nejnovější verzi Arduino IDE. Čas od času zkontrolujte aktualizace zde.

Arduino kód příklad

jak můžete vidět, IDE má minimalistický design. Na panelu nabídek je pouze 5 nadpisů a řada tlačítek, pod nimiž můžete ověřit a nahrát náčrtky. IDE v podstatě překládá a kompiluje vaše náčrtky do kódu, kterému Arduino rozumí. Jakmile je kód Arduino zkompilován, nahraje se do paměti desky.

vše, co uživatel musí udělat, aby začal sestavovat svůj náčrt, je stisknout tlačítko (návod k tomu najdete níže).

Pokud se v kódu Arduino vyskytnou nějaké chyby, zobrazí se varovná zpráva s výzvou k provedení změn. Většina nových uživatelů má často potíže s kompilací kvůli přísným požadavkům na syntaxi Arduina. Pokud při použití Arduina uděláte nějaké chyby v interpunkci, kód se nebude kompilovat a zobrazí se vám chybová zpráva.

Sériový Monitor a sériový plotr

Sériový monitor Arduino lze otevřít kliknutím na ikonu lupy v pravé horní části IDE nebo v části nástroje. Sériový monitor se používá hlavně pro interakci s deskou Arduino pomocí počítače a je skvělým nástrojem pro monitorování a ladění v reálném čase. Abyste mohli monitor používat, budete muset použít sériovou třídu.

kód můžete stáhnout z circuito.io má testovací část, která vám pomůže otestovat jednotlivé komponenty pomocí serial monitor, jak můžete vidět na obrázku níže:

Arduino serial plotter je další součástí Arduino IDE, který umožňuje vytvářet v reálném čase graf, sériová data. Sériový plotr usnadňuje analýzu vašich dat pomocí vizuálního zobrazení. Jste schopni vytvářet grafy, grafy záporné hodnoty a provádět analýzu průběhu.

ladění Arduino kódu a hardwaru

Na rozdíl od jiných softwarových programovacích platforem nemá Arduino palubní debugger. Uživatelé mohou buď použít software třetích stran, nebo mohou využít Sériový monitor k tisku aktivních procesů Arduina pro monitorování a ladění.

pomocí sériové třídy můžete tisknout na Sériový monitor, ladit komentáře a hodnoty proměnných. U většiny modelů Arduino to bude pomocí sériových pinů 0 a 1, které jsou připojeny k portu USB.

struktura kódu

knihovny

v Arduinu, podobně jako jiné přední programovací platformy, existují vestavěné knihovny, které poskytují základní funkce. Kromě toho je možné importovat další knihovny a rozšířit možnosti a funkce desky Arduino. Tyto knihovny jsou zhruba rozděleny do knihoven, které interagují s konkrétní komponentou nebo s knihovnami, které implementují nové funkce.

Chcete-li importovat novou knihovnu, musíte jít do Sketch > importovat knihovnu

navíc v horní části vašeho .ino soubor, musíte použít ‚#include ‚ zahrnout externí knihovny. Můžete také vytvořit vlastní knihovny pro použití v izolovaných náčrtcích.

definice pinů

Chcete – li používat piny Arduino, musíte definovat, který pin se používá a jeho funkčnost. Pohodlný způsob, jak definovat použité piny je pomocí:

‚# define pinName pinNumber‘.

funkce je buď vstupní nebo výstupní a je definována metodou pinMode () v sekci Nastavení.

Deklarace

proměnné

kdykoli používáte Arduino, musíte deklarovat globální proměnné a instance, které budou použity později. Stručně řečeno, proměnná umožňuje pojmenovat a uložit hodnotu, která má být použita v budoucnu. Například byste ukládali data získaná ze senzoru, abyste je mohli později použít. Chcete-li deklarovat proměnnou, jednoduše definujete její typ, název a počáteční hodnotu.

za zmínku stojí, že deklarování globálních proměnných není absolutní nutností. Je však vhodné deklarovat své proměnné, aby bylo snadné využívat vaše hodnoty dále v řadě.

instance

v softwarovém programování je třída soubor funkcí a proměnných, které jsou drženy pohromadě na jednom místě. Každá třída má speciální funkci známou jako konstruktor, která se používá k vytvoření instance třídy. Abychom mohli používat funkce třídy, musíme pro ni deklarovat instanci.

Setup ()

každý Arduino skica musí mít funkci nastavení. Tato funkce definuje počáteční stav Arduina při startu a běží pouze jednou.

Zde budeme definovat následující:

1. Pin funkce pomocí funkce pinMode
2. Počáteční stav kolíky
3. Inicializovat třídy
4. Inicializovat proměnné
5. Kód logiky

Loop()

loop funkce je také nutností pro každý Arduino sketch a provede jednou setup() je kompletní. Je to hlavní funkce a jak naznačuje její název, běží ve smyčce znovu a znovu. Smyčka popisuje hlavní logiku vašeho obvodu.

například:

Poznámka: použití výrazu „void“ znamená, že funkce nevrací žádné hodnoty.

Jak naprogramovat Arduino

základní Arduino kód logika je „jestliže-pak“ konstrukce a může být rozdělena do 4 bloků:

Setup – obvykle psáno v oddíle nastavení Arduino kód, a provádí věci, které je třeba udělat pouze jednou, jako kalibrace snímače.

vstup-na začátku smyčky si přečtěte vstupy. Tyto hodnoty budou použity jako podmínky („if“), jako je čtení okolního světla z LDR pomocí analogRead ().

manipulovat s daty-tato část slouží k transformaci dat do pohodlnější formy nebo k provádění výpočtů. Například AnalogRead() dává hodnotu 0-1023, kterou lze mapovat na rozsah 0-255, který má být použit pro PWM.(viz analogWrite ())

výstup-tato část definuje konečný výsledek logiky („pak“) podle údajů vypočtených v předchozím kroku. Při pohledu na náš příklad LDR a PWM Zapněte LED pouze tehdy, když úroveň okolního světla klesne pod určitou prahovou hodnotu.

Arduino kód knihovny

struktura knihovny

knihovna je složka složená ze souborů s c++ (.cpp) kódové soubory a C++ (.h) hlavičkové soubory.

.soubor h popisuje strukturu knihovny a deklaruje všechny její proměnné a funkce.

.soubor cpp obsahuje implementaci funkce.

Import knihoven

první věc, kterou musíte udělat, je najít knihovnu, kterou chcete použít, z mnoha knihoven dostupných online. Po stažení do počítače stačí otevřít Arduino IDE a kliknout na Sketch > zahrnout knihovnu > spravovat knihovny. Poté můžete vybrat knihovnu, kterou chcete importovat do IDE. Po dokončení procesu bude Knihovna k dispozici v nabídce náčrtu.

v kódu poskytnutém circuito.io místo přidání externích knihoven, jak bylo uvedeno výše, jim poskytneme složku firmwaru. V tomto případě IDE ví, jak je najít při použití #include.

Od Software k Hardware

Tam je hodně říci o Arduino software schopnosti, ale je důležité si uvědomit, že platforma se skládá jak software a hardware. Oba pracují v tandemu na spuštění komplexního operačního systému.

kód → kompilace → Nahrát → spustit

jádrem Arduina je schopnost kompilovat a spouštět kód.

po zapsání kódu do IDE jej musíte nahrát do Arduina. Kliknutím na tlačítko Nahrát (ikona šipky směřující doprava) zkompilujete kód a nahrajete jej, pokud prošel kompilací. Po dokončení nahrávání se program spustí automaticky.

můžete také provést tento krok za krokem:

1. nejprve zkompilujte kód. Chcete-li to provést, jednoduše klikněte na ikonu check (nebo klikněte na sketch > ověřte / zkompilujte na panelu nabídek.

jak vidíte, ikona kontroly se nachází vlevo nahoře pod značkou „soubor“ v části nabídky.

jakmile to uděláte, Arduino začne kompilovat. Po dokončení obdržíte zprávu o dokončení, která vypadá takto:

jak vidíte, zelená čára v dolní části stránky vám říká, že jste dokončili kompilaci. Pokud se váš kód nespustí, budete upozorněni ve stejné sekci a problematický kód bude zvýrazněn pro úpravy.

jakmile sestavíte náčrt, je čas jej nahrát.

1. Vyberte sériový port, ke kterému je Arduino aktuálně připojeno. Chcete-li to provést, klikněte na Nástroje > sériový port v nabídce pro označení zvoleného sériového portu (jak je uvedeno výše). Poté můžete nahrát zkompilovaný náčrt.
2. Chcete-li nahrát skicu, klikněte na ikonu Nahrát vedle zaškrtnutí. Případně můžete přejít do nabídky a kliknout na soubor> Nahrát. Vaše LED diody Arduino budou blikat, jakmile budou data přenášena.

Po dokončení budete uvítáni zprávou o dokončení, která vám řekne, že Arduino dokončilo nahrávání.

nastavení IDE

Chcete-li připojit desku Arduino k počítači, potřebujete kabel USB. Při použití Arduino UNO přenáší USB data v programu přímo na vaši desku. Kabel USB se používá k napájení vašeho arduino. Arduino můžete také spustit pomocí externího zdroje napájení.

před nahráním kódu je třeba nakonfigurovat některá nastavení.

Vyberte si desku – musíte určit, kterou desku Arduino budete používat. Proveďte to kliknutím nástroje > deska > vaše deska.

Vyberte si procesor – existují určité desky (například Arduino Pro-mini), pro které musíte určit, který model procesoru máte. V části nástroje > procesor > vyberte model, který máte.

Vyberte si svůj port – vyberte port, ke kterému desce je připojen, jděte na nástroje > Port > COMX Arduino (To je Arduino serial port).

Jak nainstalovat nepůvodní desky (např. NodeMCU)

některé modely desek nejsou v Arduino IDE předinstalovány, proto je musíte nainstalovat před nahráním kódu.

Chcete-li nainstalovat nepůvodní desku, jako je NodeMCU, musíte:

1. Klikněte na nástroje > Nástěnky > Desky Manager
2. Vyhledávání na nástěnku, kterou chcete přidat do vyhledávacího řádku a klepněte na tlačítko „install“.

některé desky Nelze najít prostřednictvím Správce desky. V takovém případě je budete muset přidat ručně. Aby bylo možné udělat toto:

1. Klikněte na Soubory > Předvolby
2. V Další Desky, Správce pole, vložte adresu URL instalačního balíčku z vaší desce. Například pro nodeMCU přidejte následující adresu URL: http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
3. Klepněte na tlačítko OK
4. nástroje > Nástěnky > Desky Manager
5. Vyhledávání na nástěnku, kterou chcete přidat do vyhledávacího řádku a klepněte na tlačítko „install“.

Po dokončení tohoto kroku uvidíte nainstalované desky v seznamu desek v části nástroje.

Poznámka: proces se může u různých desek mírně lišit.

Arduino: extrémně univerzální platforma

Arduino je mnohem víc než jen jednoduchý mikrokontrolér. S rozsáhlým IDE a širokou škálou hardwarových konfigurací, Arduino je opravdu rozmanitá platforma. Rozmanitost knihoven a intuitivní design z něj činí oblíbenou pro nové uživatele i zkušené tvůrce. Existují tisíce komunitních zdrojů, které vám pomohou začít s hardwarem i softwarem.

jak postupujete ve svých dovednostech, můžete čelit problémům, které vyžadují ladění, což je slabé místo Arduino IDE. Naštěstí existuje několik nástrojů a metod pro ladění hardwaru a softwaru Arduino. V dalším článku se podíváme na to, jak ladit Arduino (a jak testovat Arduino kód) a jak používat simulátory a emulátory.