Podczas przeglądania internetu w poszukiwaniu informacji na temat robotyki znalazłem ciekawy cytat, który brzmiał mniej więcej tak: „Robotyki można nauczyć się na dwa sposoby. Pierwszy to poznawanie budowy i działania każdego rezystora, opornika i innych elementów związanych z elektroniką, poświęcenie lat (i wielu nieudanych prób, kończących) na opanowanie elektroniki do perfekcji i samodzielne tworzenie świetnych urządzeń. Drugi sposób to pominięcie najtrudniejszych części pierwszego i wykorzystanie mikrokontrolera, stworzenie z niego układu elektronicznego, zaprogramowanie całości i gotowe”.
1. Co to jest Arduino?
Takich mikrokontrolerów pojawia się coraz więcej, jednak najpopularniejszym, z największym wsparciem społeczności jest właśnie Arduino. Jest to drukowana płytka, rozwijana na licencji open source, którą można dostać za mniej niż 100 zł.
Płytka ta jest mniejsza od portfela i posiada port USB, zasilanie, układ scalony oraz kilkanaście lub kilkadziesiąt pinów (w zależności od wersji), umożliwiających podłączenie do niej różnych elementów elektronicznych.
2. Dla kogo to?
Arduino ma kilka kilobajtów pamięci oraz procesor o taktowaniu 16 mHz. Oczywistym jest, że nie da się z tego stworzyć komputera, na którym uruchomilibyśmy Windows, jednak nie po to urządzenie zostało stworzone. Do Arduino można podłączyć np. czarno-biały ekran, kilka przycisków i zaprogramować grę na poziomie tetrisa, czy ponga. Sprawdzi się do tego idealnie. Główną ideą, jaka przyświecała twórcom, była edukacja. Każdy może dzięki arduino nauczyć się podstaw elektroniki oraz programowania. Płytkę stworzono tak, żeby do jej wykorzystania używać i rozwijać obu tych umiejętności jednakowo.
3. Jak to działa?
Do stworzenia najprostszego układu potrzebujemy arduino, rezystora i diody. Łączymy wszystkie podzespoły jak na schemacie, po czym podłączamy nasz mikrokontroler do komputera poprzez port USB.
W tym momencie klika słów należy się aplikacji do obsługi Arduino. Jest ona dostępna na Windows, Linux i Mac oraz jest banalnie prosta w użyciu. Składa się z jednego okna, zaprezentowanego poniżej, a główną jego częścią jest pole tekstowe, w którym piszemy kod programu. Do programowania Arduino wykorzystuje się język C, który jest dosyć prosty w użyciu. Bez problemu można nauczyć się go z poradników dotyczących Arduino w Internecie oraz ze świetnie opisanych przykładów dołączonych do programu. Znajomość angielskiego znacznie ułatwia naukę.
Powyżej przedstawiony jest fragment kodu odpowiedzialny za miganie diody. Funkcja setup() uruchamia się raz przy starcie urządzenia, a loop() wykonuje się w nieskończoność, gdyż Arduino może działać bez przerwy a wyłącza się je poprzez odłączenie zasilania.
4. Co można z tym zrobić?
W dużym skrócie można powiedzieć, że prawie wszystko, trzeba tylko mieć odpowiednie części. Najprostszym programem jest miganie diody, a jeżeli ktoś już opanował podstawy, kolejnym krokiem milowym będzie zrobienie domowej stacji pogody – wymaga ona barometru, czujnika temperatury i wilgotności oraz ekranu, a na końcu zaprogramowaniu wszystkiego tak, żeby wyświetlać dane dostarczane przez czujniki na ekranie. Można też dodać moduł zapisujący te dane na karcie microSD, a zaawansowani dodadzą moduł ethernet i będą dostarczać dane z czujników na swój serwer, który przeanalizuje je, stworzy odpowiednie wykresy i wyświetli w postaci eleganckiej strony internetowej. Prostym przykładem mojego autorstwa jest czujnik parkowania – przyczepiamy arduino z czujnikiem zbliżenia i głośniczkiem do ściany garażu i im bliżej jej jest samochód, tym szybciej mikrokontroler piszczy, aż po 10 sekundach niezmiennej odległości urządzenie deaktywuje swój pisk.
Możliwości wykorzystania Arduino są ogromne, a głównym ograniczeniem jest przede wszystkim wyobraźnia. Jeden z najciekawszych projektów, jakie widziałem, to stworzenie Quadcoptera:
[embedvideo id=”kgcV_UWDcDM” website=”youtube”]
5. Inne mikrokontrolery
Powyższy tekst jest zbiorem informacji z wielu stron internetowych, gdyż ja swoje Arduino zamówiłem dopiero na wakacje i nie będę tu publikował żadnych swoich projektów, gdyż to nie jest tematyka naszego portalu (ten wpis to tylko ciekawostka). Zanim zainteresowałem się właśnie nim, najpierw moją uwagę przykuło Raspberry Pi. Jest to dużo wydajniejszy mikrokontroler (wydajność PC sprzed 10 lat), który działa pod specjalnymi wersjami linuksa i mimo posiadania pinów jak Arduino, jest on wykorzystywany głównie do sztuczek dotyczących oprogramowania (np. mały serwer), lub wykorzystywany przez zwykłych użytkowników jako odtwarzacz filmów, gdyż każda wersja Raspberry Pi posiada wbudowane złącze HDMI oraz Ethernet. Osobiście uważam, że najpierw lepiej opanować obsługę Arduino a następnie zająć się Raspberry Pi.