Большинство энтузиастов программного обеспечения в какой-то момент пытаются попробовать аппаратное обеспечение. К сожалению, рассечение больших устройств, таких как ноутбуки и бытовые приборы, является сложным делом для новичка. Кроме того, у него есть свои риски, так как есть вероятность повреждения дорогостоящих предметов, которые не подлежат ремонту. К счастью, в последние десятилетия мечты тех, кто интересуется простыми аппаратными проектами, начали обретать форму. Творческие коллективы представили несколько крошечных микроконтроллеров, которые обеспечили дешёвый и удобный для начинающих способ экспериментов.
Одним из наиболее успешных проектов был Arduino , созданный для студентов в Италии в 2005 году. Основной целью его создателей было упростить работу с электроникой. Вам не нужно иметь инженерное образование или быть вундеркиндом, чтобы использовать Arduino. Простое использование позволяет тысячам людей каждый год создавать свои собственные проекты. Написание инструкций для микроконтроллера на абстрактном языке Arduino совсем не занимает времени — давайте посмотрим, как это сделать самим.
Об Arduino
Прежде чем мы начнём изучать язык Arduino, мы должны быть знакомы с самой системой. В противном случае у нас будут знания без практического использования. По своей сути, Arduino — это небольшой и доступный по цене кусок так называемого открытого аппаратного обеспечения — печатная плата, которую вы можете использовать для простых электронных проектов. Вы можете присоединиться к нескольким из них, чтобы построить более сложные структуры.
Существует множество различных моделей плат Arduino, а также целый ряд совместимых с Arduino клонированных продуктов, таких как GSTduino, Freaduino или CraftDuino. Их основная структура довольно похожа. Любая плата, которую вы выберете, всегда будет иметь разъём питания, последовательный разъём, основной чип и несколько мелких деталей, с которыми вы не работаете напрямую. Однако в более новых моделях порт USB можно использовать как для последовательного подключения, так и для подключения к сети.
Все доски также имеют набор штифтов. Вы можете использовать их для подключения Arduino к внешним компонентам, таким как экраны или датчики. Щит — это своего рода дополнительная плата, которая может обеспечивать управление двигателем, ЖК-дисплеи и аналогичные функции. Используя различные типы датчиков, ваш Arduino может обнаруживать почти всё (движение, звук, давление, свет и т. Д.) И действовать соответствующим образом (например, избегать препятствий при движении). И щиты, и датчики продаются отдельно, но цены довольно низкие: вы можете получить простой датчик температуры или воды всего за 100 рублей.
Со времени создания Arduino в 2005 году комбинация настраиваемого оборудования и абстрактного программного обеспечения сделала его хитом среди студентов и любителей. Технология с открытым исходным кодом и документация обширные, поэтому первые шаги не пугают тех, кто не имеет опыта программирования или инжиниринга.
Программирование вашей доски: IDE и язык Arduino
Чтобы написать свои проекты и загрузить их на свою плату Arduino, вам нужно будет использовать программное обеспечение Arduino (интегрированная среда разработки или IDE). Самый простой вариант — использовать онлайн-версию, также известную как Arduino Web Editor . Это позволяет вам использовать облако для хранения ваших творений. Таким образом, вы можете получить к ним доступ из любого места, если у вас есть стабильное подключение к Интернету. Использование онлайн-версии также означает, что вам не нужно беспокоиться об обновлениях. Если вы предпочитаете использовать автономную версию, вы можете скачать её для официальной страницы.
Теперь, какой язык использует Arduino? Arduino использует C ++ или есть отдельный язык программирования Arduino? Эти вопросы относятся к числу наиболее часто задаваемых новичками. Это вполне естественно: поскольку большинство из них не имеют большого опыта программирования, простота имеет решающее значение для удобства экспериментов.
Синтаксис и наименование команд языка Arduino на самом деле предшествовали аппаратному обеспечению. Эрнандо Барраган создал его в 2003 году, когда разрабатывал систему под названием Wiring для своей магистерской диссертации . В ходе исследования он проверил языковые концепции со студентами различных программ: язык должен быть абстрактным и достаточно простым для художников и дизайнеров, а также инженеров.
Мы должны отметить тот факт, что разработчики склонны не соглашаться с языком Arduino — если быть более точным, некоторые настаивают, что это даже не язык. Из-за его сходства с C ++ некоторые называют его библиотекой . Однако в этом руководстве мы будем придерживаться терминологии, используемой на официальной странице Arduino, и будем называть её языком программирования Arduino .
Введение в язык Arduino
Из-за своей простоты программы, которые вы пишете с использованием Arduino IDE, называются набросками. По своей сути, это текстовые файлы, написанные на языке Arduino. Чтобы сохранить и загрузить их на свою плату Arduino, вам нужно использовать расширение .ino.
Есть три основных части, которые составляют язык программирования Arduino. Прежде всего, у вас есть функции, которые позволяют вам контролировать вашу доску. Используя функции, вы можете анализировать символы, выполнять математические операции и выполнять различные другие задачи — например, digitalRead () и digitalWrite () позволяют вам читать или записывать значение на определённый вывод.
В каждом наброске, написанном на языке Arduino, есть две функции. Это setUp () и loop () . Эскиз всегда начинается с setUp () , который выполняется один раз после включения питания или сброса платы. После того, как вы его создадите, вы будете использовать loop () для многократного зацикливания программы, пока не отключите питание или не перезагрузите плату.
Далее у нас есть значения Arduino, которые представляют константы и переменные. Большинство типов данных (массив, bool, char, float и т.д.) Аналогичны типам C ++. Вы также можете выполнять преобразование типов. Последняя часть языка Arduino называется структурой. Он содержит небольшие элементы кода, такие как операторы.
Синтаксические требования
Что касается синтаксиса, он мало чем отличается от C ++. Первое сходство, которое вы можете заметить, это использование фигурных скобок для переноса блоков кода. Если вы пропустили закрывающую фигурную скобку после использования открывающей, система выдаст ошибку. К счастью, IDE Arduino выделит закрывающую скобку, если вы нажмёте на открывающую скобку, поэтому проверить её довольно просто. Как и в случае с C ++, Arduino также требует заканчивать ваши операторы точками с запятой. Пропуск одного из них приводит к возникновению ошибки.
Ещё одно явное сходство — способ ввода комментариев. Есть два способа сделать это на языке Arduino, в зависимости от того, нужен ли вам однострочный или блочный комментарий. Если вам нужно закомментировать только одну строку, начните её с двух косых чёрт:
// a comment here
#define LED_PIN 5
void setup() {
pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
Если одной строки слишком мало для ваших заметок, вы можете вставить многострочный комментарий, начав его с косой черты и звёздочки, и заканчивая звёздочкой и косой чертой:
/* a comment here
a comment there
there are comments everywhere */
#define LED_PIN 5
void setup() {
pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
Когда вы добавляете комментарии, помните, что компилятор Arduino будет полностью их игнорировать. Это означает, что он не будет экспортировать их в процессор и использовать память микроконтроллера.
Расширение языка программирования Arduino
Как и большинство других языков программирования, язык Arduino позволяет импортировать внешние библиотеки . Короче говоря, библиотека — это набор предварительно написанного кода, который предоставляет вам дополнительные функции. Если вам не хватает встроенных библиотек, вы можете скачать их онлайн или даже написать свою .
Вы можете использовать как библиотеки C, так и библиотеки, специфичные для Arduino. После выбора вам нужно будет установить его с помощью диспетчера библиотек в Arduino IDE. Чтобы включить определённую библиотеку в свой эскиз, используйте оператор #include и назовите библиотеку, которую вам нужно использовать. Не забудьте не добавлять точку с запятой: это утверждение не нужно завершать.
Заключение
Как вы, возможно, уже поняли, плата Arduino — отличный способ попробовать поиграть с оборудованием, не беспокоясь о значительных затратах или сложном программировании.
