Как сделать приложение на ардуино

Обновлено: 06.07.2024

В этой статье я решал собрать полное пошаговое руководство для начинающих Arduino. Мы разберем что такое ардуино, что нужно для начала изучения, где скачать и как установить и настроить среду программирования, как устроен и как пользоваться языком программирования и многое другое, что необходимо для создания полноценных сложных устройств на базе семейства этих микроконтроллеров.

Тут я постараюсь дать сжатый минимум для того, что бы вы понимали принципы работы с Arduino. Для более полного погружения в мир программируемых микроконтроллеров обратите внимание на другие разделы и статьи этого сайта. Я буду оставлять ссылки на другие материалы этого сайта для более подробного изучения некоторых аспектов.

Что такое Arduino и для чего оно нужно?

Arduino — это электронный конструктор, который позволяет любому человеку создавать разнообразные электро-механические устройства. Ардуино состоит из программной и аппаратной части. Программная часть включает в себя среду разработки (программа для написания и отладки прошивок), множество готовых и удобных библиотек, упрощенный язык программирования. Аппаратная часть включает в себя большую линейку микроконтроллеров и готовых модулей для них. Благодаря этому, работать с Arduino очень просто!

С помощью ардуино можно обучаться программированию, электротехнике и механике. Но это не просто обучающий конструктор. На его основе вы сможете сделать действительно полезные устройства.
Начиная с простых мигалок, метеостанций, систем автоматизации и заканчивая системой умного дома, ЧПУ станками и беспилотными летательными аппаратами. Возможности не ограничиваются даже вашей фантазией, потому что есть огромное количество инструкций и идей для реализации.

проекты на Arduino

Стартовый набор Arduino

Для того что бы начать изучать Arduino необходимо обзавестись самой платой микроконтроллера и дополнительными деталями. Лучше всего приобрести стартовый набор Ардуино, но можно и самостоятельно подобрать все необходимое. Я советую выбрать набор, потому что это проще и зачастую дешевле. Вот ссылки на лучшие наборы и на отдельные детали, которые обязательно пригодятся вам для изучения:

Базовый набор ардуино для начинающих:	Купить
Большой набор для обучения и первых проектов:	Купить
Набор дополнительных датчиков и модулей:	Купить
Ардуино Уно самая базовая и удобная модель из линейки:	Купить
Беспаечная макетная плата для удобного обучения и прототипирования:	Купить
Набор проводов с удобными коннекторами:	Купить
Комплект светодиодов:	Купить
Комплект резисторов:	Купить
Кнопки:	Купить
Потенциометры:	Купить

Среда разработки Arduino IDE

Для написания, отладки и загрузки прошивок необходимо скачать и установить Arduino IDE. Это очень простая и удобная программа. На моем сайте я уже описывал процесс загрузки, установки и настройки среды разработки. Поэтому здесь я просто оставлю ссылки на последнюю версию программы и на статью с подробной инструкцией.

Язык программирования Ардуино

Когда у вас есть на руках плата микроконтроллера и на компьютере установлена среда разработки, вы можете приступать к написанию своих первых скетчей (прошивок). Для этого необходимо ознакомиться с языком программирования.

Для программирования Arduino используется упрощенная версия языка C++ с предопределенными функциями. Как и в других Cи-подобных языках программирования есть ряд правил написания кода. Вот самые базовые из них:

После каждой инструкции необходимо ставить знак точки с запятой (;)
Перед объявлением функции необходимо указать тип данных, возвращаемый функцией или void если функция не возвращает значение.
Так же необходимо указывать тип данных перед объявлением переменной.
Комментарии обозначаются: // Строчный и /* блочный */

Подробнее о типах данных, функциях, переменных, операторах и языковых конструкциях вы можете узнать на странице по программированию Arduino. Вам не нужно заучивать и запоминать всю эту информацию. Вы всегда можете зайти в справочник и посмотреть синтаксис той или иной функции.

Все прошивки для Arduino должны содержать минимум 2 функции. Это setup() и loop().

Функция setup

Функция setup() выполняется в самом начале и только 1 раз сразу после включения или перезагрузки вашего устройства. Обычно в этой функции декларируют режимы пинов, открывают необходимые протоколы связи, устанавливают соединения с дополнительными модулями и настраивают подключенные библиотеки. Если для вашей прошивки ничего подобного делать не нужно, то функция все равно должна быть объявлена. Вот стандартный пример функции setup():

В этом примере просто открывается последовательный порт для связи с компьютером и пины 9 и 13 назначаются входом и выходом. Ничего сложного. Но если вам что-либо не понятно, вы всегда можете задать вопрос в комментариях ниже.

Функция loop

Макетная плата Breadbord

Вы можете создавать простые и сложные устройства. Для удобства я советую приобрести макетную плату (Breadbord) и соединительные провода. С их помощью вам не придется паять и перепаивать провода, модули, кнопки и датчики для разных проектов и отладки. С беспаечной макетной платой разработка становится более простой, удобной и быстрой. Как работать с макетной платой я рассказывал в этом уроке. Вот список беспаечных макетных плат:

Макетная плата на 800 точек с 2 шинами питания, платой подачи питания и проводами:	Купить
Большая макетная плата на 1600 точек с 4 шинами питания:	Купить
Макетная плата на 800 точек с 2 шинами питания:	Купить
Макетная плата на 400 точек с 2 шинами питания:	Купить
Макетная плата на 170 точек:	Купить
Соединительные провода 120 штук:	Купить

Первый проект на Arduino

Давайте соберем первое устройство на базе Ардуино. Мы просто подключим тактовую кнопку и светодиод к ардуинке. Схема проекта выглядит так:

Управление яркостью светодиода

Обратите внимание на дополнительные резисторы в схеме. Один из них ограничивает ток для светодиода, а второй притягивает контакт кнопки к земле. Как это работает и зачем это нужно я объяснял в этом уроке.

Для того что бы все работало, нам надо написать скетч. Давайте сделаем так, что бы светодиод загорался после нажатия на кнопку, а после следующего нажатия гас. Вот наш первый скетч:

В этом скетче я создал дополнительную функцию debounse для подавления дребезга контактов. О дребезге контактов есть целый урок на моем сайте. Обязательно ознакомьтесь с этим материалом.

ШИМ Arduino

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это процесс управления напряжением за счет скважности сигнала. То есть используя ШИМ мы можем плавно управлять нагрузкой. Например можно плавно изменять яркость светодиода, но это изменение яркости получается не за счет уменьшения напряжения, а за счет увеличения интервалов низкого сигнала. Принцип действия ШИМ показан на этой схеме:

Когда мы подаем ШИМ на светодиод, то он начинает быстро зажигаться и гаснуть. Человеческий глаз не способен увидеть это, так как частота слишком высока. Но при съемке на видео вы скорее всего увидите моменты когда светодиод не горит. Это случится при условии что частота кадров камеры не будет кратна частоте ШИМ.

В Arduino есть встроенный широтно-импульсный модулятор. Использовать ШИМ можно только на тех пинах, которые поддерживаются микроконтроллером. Например Arduino Uno и Nano имеют по 6 ШИМ выводов: это пины D3, D5, D6, D9, D10 и D11. В других платах пины могут отличаться. Вы можете найти описание интересующей вас платы в этом разделе.

Для использования ШИМ в Arduino есть функция analogWrite(). Она принимает в качестве аргументов номер пина и значение ШИМ от 0 до 255. 0 — это 0% заполнения высоким сигналом, а 255 это 100%. Давайте для примера напишем простой скетч. Сделаем так, что бы светодиод плавно загорался, ждал одну секунду и так же плавно угасал и так до бесконечности. Вот пример использования этой функции:

Аналоговые входы Arduino

Как мы уже знаем, цифровые пины могут быть как входом так и выходом и принимать/отдавать только 2 значения: HIGH и LOW. Аналоговые пины могут только принимать сигнал. И в отличии от цифровых входов аналоговые измеряют напряжение поступающего сигнала. В большинстве плат ардуино стоит 10 битный аналогово-цифровой преобразователь. Это значит что 0 считывается как 0 а 5 В считываются как значение 1023. То есть аналоговые входы измеряют, подаваемое на них напряжение, с точностью до 0,005 вольт. Благодаря этому мы можем подключать разнообразные датчики и резисторы (терморезисторы, фоторезисторы) и считывать аналоговый сигнал с них.

Для этих целей в Ардуино есть функция analogRead(). Для примера подключим фоторезистор к ардуино и напишем простейший скетч, в котором мы будем считывать показания и отправлять их в монитор порта. Вот так выглядит наше устройство:

Подключение фоторезистора к Ардуино

В схеме присутствует стягивающий резистор на 10 КОм. Он нужен для того что бы избежать наводок и помех. Теперь посмотрим на скетч:

Вот так из двух простейших элементов и четырех строк кода мы сделали датчик освещенности. На базе этого устройства мы можем сделать умный светильник или ночник. Очень простое и полезное устройство.

Вот мы и рассмотрели основы работы с Arduino. Теперь вы можете сделать простейшие проекты. Что бы продолжить обучение и освоить все тонкости, я советую прочитать книги по ардуино и пройти бесплатный обучающий курс. После этого вы сможете делать самые сложные проекты, которые только сможете придумать.

19 комментариев

дело в том, что легче написать новую прошивку, чем разбираться в прошивке, а для этого надо понимать, как работает ваше устройство! т.е. надо работать вместе программист, и пользователь!
иначе никак!
илли 2 способ- изучите программирование, и пишите сами что вам надо!
поверьте- это не так сложно!

Хороший сайт. Спасибо.

Благодарен автору за полезное дело.
Помогать учиться, это самое лучшее занятие для человека.

MainActivity.java Здесь находится выполняемый код на Java, который управляет тем, как будет функционировать приложение. activity_main.xml Содержит макет приложения, то есть, компоненты: кнопки, компоненты отображения текста и т.д. AndroidManifest.xml Здесь вы определяете, когда приложение должно запускаться, в какие права ему нужны, и к какому аппаратному обеспечению ему необходимо получить доступ.

Еще есть множество других файлов, но все они связаны друг с другом с помощью этих трех.

Макет

Макет Android приложения для взаимодействия с Arduino

Мы будем использовать тот же макет, что и в USB App и Bluetooth App. Он прост и содержит минимум виджетов, необходимых для проверки соединения между устройствами.

Как вы можете видеть, он содержит виджет EditText для получения данных от пользователя, кнопки для запуска соединения, передачи данных, завершения соединения и очистки TextView . Полученные данные отображаются в TextView (пустое пространство под кнопками).

Вот часть XML кода. Поскольку код для кнопок похож, здесь он не приводится. Полный код можно скачать по ссылке в конце статьи.

Я использовал здесь RelativeLayout , а это означает, что каждый виджет расположен относительно виджетов вокруг него. Макет может быть легко воссоздан на вкладке Design Tab , где вы можете перетащить виджеты туда, куда хотите. Нам необходимо описать, что будет происходить при нажатии на кнопку. Для этого используется метод onClick . Укажите имя метода в XML коде для кнопки. Для этого добавьте строку:

Теперь наведите курсор мыши на эту строку, слева должно будет появиться предупреждение, похожее на это:

Предупреждение в Android Studio

Библиотека USB Serial

Алгоритм выполнения программы

Алгоритм выполнения Android программы для взаимодействия с Arduino

Это краткий план того, как мы будем действовать. Каждая активность имеет метод onCreate() , который запускается при создании активности. Какой бы код вы ни хотели запустить в начале, он должен быть помещен внутрь этого метода. Обратите внимание, что чтение из устройства является асинхронным, то есть оно будет работать в фоновом режиме. Это делается для того, чтобы данные были получены как можно скорее.

Открытие соединения

Во-первых, давайте определим метод onClick для кнопки Begin . При нажатии необходимо выполнить поиск всех подключенных устройств, а затем проверить, совпадает ли VendorID подключенного устройства (ID поставщика) с VendorID Arduino. Если совпадение найдено, то у пользователя должно быть запрошено разрешение. Каждое ведомое USB устройство имеет ID поставщика (Vendor ID) и ID продукта (Product ID), которые могут быть использованы для определения того, какие драйвера должны использоваться для этого устройства. Vendor ID для любой платы Arduino равен 0x2341 или 9025.

Прием данных от устройства

Во фрагменте кода выше обратите внимание на строку, содержащую serialPort.read(mCallback) . Здесь функции read передается ссылка на объект Callback , который будет автоматически срабатывать при обнаружении входящих данных.

Полученные данные будут в форме необработанных байтов. Нам придется перекодировать их в читаемый формат, например, UTF-8. Затем они добавляются в TextView с помощью специального метода tvAppend() . Это делается так потому, что любые изменения в пользовательском интерфейсе могут выполняться только в потоке пользовательского интерфейса. Так как данный Callback будет запущен, как фоновый поток, то он не может напрямую повлиять на пользовательский интерфейс.

Передача данных на устройство

Передача данных относительно проста по сравнению с чтением данных с устройства. Это простой вызов функции с байтами данных, которые необходимо передать, в качестве аргумента. Это будет реализовано в методе onClick кнопки Send .

Закрытие соединения

Чтобы закрыть соединение, просто закройте последовательный порт.

Манифест приложения

Манифест объявляет, какие дополнительные разрешения могут потребоваться приложению. Единственное необходимое нам разрешение – это разрешение сделать телефон USB хостом. Добавьте следующую строку в манифест:

Приложение можно заставить запускаться автоматически, добавив фильтр интентов в главную активность MainActivity . Этот фильтр интентов будет срабатывать при подключении любого нового устройства. Вид устройства может быть указан явно с помощью ID поставщика (Vendor ID) и/или ID продукта (Product ID) в XML файле.

Обратите внимание на строку " android:resource . Она говорит компилятору, что он может найти свойства устройства в файле с именем device_filter в каталоге src/main/res/xml , поэтому создайте подкаталог " xml " в каталоге src/main/res и поместите в него файл со следующим содержанием:

Тестирование приложения

Соберите приложение и запустите его на своем смартфоне. Теперь запустите Arduino IDE и настройте Arduino для простого эхо всего, что плата будет принимать через последовательный порт. Вот очень простой код, помогающий сделать это:

Теперь подключите Arduino к microUSB порту телефона, используя OTG кабель. Приложение должно запуститься автоматически. Попробуйте послать какой-нибудь текст, и те же данные будут возвращены обратно!

Тестирование Android приложения для взаимодействия с Arduino

Заключение

Данная статья показывает, как Arduino может общаться с вашим смартфоном. И возможности использования этого бесконечны! В случае, когда необходимы данные с любого датчика, которого нет среди встроенных в смартфон, можно воспользоваться любым микроконтроллером для считывания данных с этого датчика и передачи их на смартфон. В следующей статье будет показано, как подключить смартфон к Arduino, используя популярный bluetooth модуль HC05.

Если вам необходимо дать команду вашему Arduino изменить положение перемычек контакта (например, включить свет), то Arduino потребует от пользователя нажать на физическую кнопку или применить сенсор. Для многих проектов использование силы давления человеческого пальца или аналогичных методов управления устройствами вполне приемлемо, но что необходимо применить, если вам захотелось только собрать схему с возможностью дистанционного доступа?

Данная статья дает краткое описание шести способов соединения вашего устройства на платформе Android с любой совместимой платой Arduino.

1. ArduinoDroid позволяет создавать скетчи

Первое устройство в нашем списке — ArduinoDroid. Это приложение работает через USB On The Go (OTG), соединяющее ваше мобильное устройство с Arduino через USB кабель. Одно из преимуществ USB кабеля – это отсутствие необходимости соединения с интернетом или Bluetooth для функционирования устройства.

Приложение является полнофункциональным IDE, которое предоставляет пользователю возможность написания кода на смартфоне, сделать загрузку ранее написанных скетчей, которые хранятся в Dropbox или Google drive и затем начать процесс компиляции.

Преимущества использования приложения ArduinoDroid очевидны. Наличие под рукой IDE позволяет оперативно вносить изменения в поля, а процесс прикрепления устройства Android является менее сложным и трудоемким, чем попытки сбалансировать громоздкий ноутбук на руках!

Явный недостаток приложения ArduinoDroid заключается в том, что написание кода на вашем девайсе может быть не очень комфортным занятием, особенно если вы будете использовать для этих целей смартфон. Вместе с тем, это слабое место приложения не является столь ярко выраженным, когда на одной чаше весов – удобство иметь под рукой ультра-портативный способ программирования на вашей плате без необходимости наличия интернет соединения, а на другой чаше весов – не слишком комфортный метод написания кода.

С другой стороны, наличие ArduinoDroid является недорогим способом обучения основам Arduino, поскольку клон платы Arduino и USB On The Go стоят несколько долларов. Для тех, кому редко доступен компьютер, приложение ArduinoDroid является отличной альтернативой!

2. Arduino Bluetooth Controller

Следующая программа в нашем списке – удачно названный Контроллер Arduino Bluetooth. Это приложение имеет большую значимость относительно триггеров на изменения в загруженных скетчах, и меньшую значимость для программирования Arduino. Контроллер Arduino по Bluetooth посылает данные на вашу плату по Bluetooth, что дает вам возможность послать серийные данные нажатием кнопки. Вам потребуется модуль Bluetooth для вашей платы, хотя модуль HC-06 широко используется и доступен всего лишь за $3.

Заслуживает упоминания тот факт, что программа загружается на английском языке, хотя на картинках Play Store указан итальянский язык!

3. Приложение Blynk для разработки проектов

Приложение Blynk является отличной разработкой для создания проектов. Гибкость и простота приложения обеспечивают интуитивный подход к триггеру событий на вашей плате. Работа с Blynk требует наличия соединения с интернетом, поскольку приложение использует свой собственный сервер. Вы можете использовать либо Wi-Fi, либо мобильные данные для обеспечения доступа к приложению Blynk, и эта возможность отлично подходит для смартфонов.

Одно из самых сильных мест приложения – это вариативность подключений к устройству. При наличии поддержки практически всех разработческих плат, вы можете соединиться с сервером на беспроводной основе, или используя ethernet и даже компьютер через USB. Сервис отлично документирован, а его интуитивное приложение обеспечивает простоту интеграции кастомизированного контроля над вашим проектом. Библиотека Blynk для Arduino IDE следит за всеми коммуникациями.

Если вы предпочитаете включать вашу кофемашину с использованием смартфона до того, как встали с постели рано утром, это приложение, действительно, для вас!

Blynk является не единственным сервисом в этой категории. Стоит обратить внимание и на такой исключительно кастомизированный сервис как Thinger.io и практически безлимитный, хотя и чрезвычайно трудный OpenHAB. Из этих трех сервисов Blynk является самым быстрым при запуске и работе, хотя в долгосрочной перспективе изучение OpenHAB является отличной идеей.

4. Коммуникация с нуля

Описанные выше приложения предполагают использование уже существующих сервисов, которые оказывают вам помощь в обеспечении различных вариантов соединения. Что необходимо предпринять для осуществления полного и тотального контроля над каждым аспектом ваших приложений к устройствам Android? Почему бы вам не решить этот вопрос самостоятельно и с нуля?

Проблема обеспечения контроля над пакетом приложений решается просто через открытие USB связи и взаимообратную передачу серийных данных между приложениями и платой Arduino. Этот вариант обеспечения контроля является одним из лучших для знакомства с Android Studio и созданием приложений в целом.

Следует заметить, что при наличии методов и способов создания приложений для устройств на платформе Android без кода, заслуживает внимание и изучение основ кодирования программного обеспечения на Java.

5. Превратить ваш Arduino в сервер

Альтернативным способом обеспечения коммуникации с вашей платой является превращение ее в крошечный сервер. Ключевое преимущество такой трансформации платы в сервер является появление возможности коммуникации с платами с любого устройства, которое может осуществлять навигацию по IP адресу или отправлять веб-запрос. Это потребует прикрепления Ethernet shield к вашей плате к домашней сети.

Если у вас нет Ethernet shield, то аналогичный эффект может быть достигнут через Wi-Fi shield или через плату, соединенную с Wi-Fi, подобно NodeMCU.

Если код node.js является вашим джемом (jam), есть смысл взглянуть на проект arduino-android github. Еще раз повторим, что приложения для Android разработаны на основе открытого кода, и все, что необходимо сделать вам — это установить сервер node.js на выбранной вами Arduino плате.

6. Инфракрасный контроль

Если вы в поиске универсального инструмента коммуникации с вашим Arduino или вам хотелось бы сыграть роль легендарного секретного агента Макгайвер, то снимите инфракрасный приемник (ИТ) с вашей старой стереоустановки или VHS плеера и используете его для коммуникации с вашей Arduino платой!

Этот способ коммуникации потребует наличия на вашем устройстве Android инфракрасного бластера. Эта специфичный метод коммуникации доступен для многих приложений, хотя из их числа Mi Remote controller является бесплатным и функционирует со многими другими домашними девайсами.

Этот метод работает только в пределах линии видимости. Но этот способ беспроводной коммуникации с вашей платой является самым дешевым. Даже если вы не сможете использовать подержанные комплектующие, инфракрасный приемник стоит менее одного доллара. Для статичных девайсов, например потолочных светодиодных лент, использование инфракрасного контроля является отличным решением простой проблемы.

Arduino — это электронная платформа с открытым исходным кодом, которая позволяет взаимодействовать с окружающим миром. Благодаря ей можно создать всё, что придёт в голову — от простых электронных игрушек и автоматизации быта до электронной начинки боевого робота для состязаний, управляемого силой мысли (без шуток).

Из чего состоит Arduino?

На аппаратном уровне это серия смонтированных плат, мозгом которых являются микроконтроллеры семейства AVR. Подробнее о том, чем микроконтроллер отличается от микропроцессора.

Платы имеют на борту всё необходимое для комфортной работы, но их функциональности часто бывает недостаточно. Чтобы сделать свой проект более интерактивным, можно использовать различные модули и платы расширений, совместимые с платформой Arduino. Сюда входят датчики (температуры, освещения, влаги, газа/дыма, атмосферного давления), устройства ввода (клавиатуры, джойстики, сенсорные панели) и вывода (сегментные индикаторы, LCD/TFT дисплеи, светодиодные матрицы).

На программном уровне платформа Arduino представляет собой бесплатную среду разработки Arduino IDE. Микроконтроллеры надо программировать на языке C++, с некоторыми отличиями и облегчениями, созданными для быстрой адаптации начинающих. Компиляцию программного кода и прошивку микроконтроллера среда разработки берёт на себя.

Существует также s4a.cat — сервис, базирующийся на Scratch, позволяющий более наглядно вести разработку на Arduino. Он подойдёт для обучения детей, а также если вы разово хотите создать простое устройство без изучения языка программирования Arduino и различных документаций. Для остальных же случаев лучше придерживаться традиционного процесса разработки.

Нужно ли уметь паять?

Знания в области электромонтажа приветствуются, но совсем не обязательны. Простые устройства на базе Arduino часто выполняются в виде макета. Для этого используется беспаечная макетная плата (англ. breadboard), на которой происходит коммутация модулей с платой Arduino с помощью перемычек.

Макетная плата на 400 отверстий (имеются шины питания по бокам). Источник

Также существуют наборы, в которые входят сразу плата Arduino (оригинальная или от стороннего производителя), макетная плата, перемычки и различные радиоэлементы, датчики, модули. Например, такой:

Набор для изучения Arduino. Источник

Какие бывают платы

По производителю

Существуют как официальные версии плат Arduino, так и платы от сторонних производителей. Оригинальные платы отличаются высоким качеством продукта, но и цена тоже выше. Они производятся только в Италии и США, о чём свидетельствует надпись на самой плате.

На примере самой популярной платы Arduino UNO:

Оригинальная плата Arduino UNO. Источник

Плата Arduino UNO от стороннего производителя. Источник

По назначению

У платы UNO достаточно портов для реализации большинства проектов. Однако иногда возможностей UNO может быть недостаточно, а иногда — избыточно. По этой причине как оригинальный, так и сторонние производители выпускают большое количество плат, различающихся характеристиками микроконтроллера, количеством портов и функциональным назначением.

Различные платы Arduino. Источник

Самые популярные из них:

Установка ПО

После выбора необходимой платы нужно установить бесплатную среду разработки Arduino IDE, которую можно найти на официальном сайте, а также, по необходимости, драйвер CH340.

Недавно открылась облачная платформа Arduino Create, которая покрывает большинство этапов разработки (от идеи до сборки). Вам не нужно ничего устанавливать на свой компьютер, всё необходимое платформа берёт на себя. В первую очередь — онлайн редактор кода.

В Arduino Create имеется доступ к обучающим материалам, проектам. Вы сможете общаться с профессионалами и помогать новичкам.

Среда разработки Arduino IDE

Особенности программирования на платформе Arduino

Термины

Программный код для Arduino принято называть скетчами (англ. sketches). У скетчей есть два основных метода: setup() и loop() . Первый метод автоматически вызывается после включения/сброса микроконтроллера. В нём происходит инициализация портов и различных модулей, систем. Метод loop() вызывается в бесконечном цикле на протяжении всей работы микроконтроллера.

Порты — неотъемлемая часть любого микроконтроллера. Через них происходит взаимодействие микроконтроллера с внешними устройствами. С программной стороны порты называются пинами. Любой пин может работать в режиме входа (для дальнейшего считывания напряжения с него) или в режиме выхода (для дальнейшей установки напряжения на нём).

Любой пин работает с двумя логическими состояниями: LOW и HIGH , что эквивалентно логическому нулю и единице соответственно. У некоторых портов есть встроенный АЦП, что позволяет считывать аналоговый сигнал со входа (например, значение переменного резистора). Также некоторые пины могут работать в режиме ШИМ (англ. PWM), что позволяет устанавливать аналоговое напряжение на выходе. Обычно функциональные возможности пина указываются на маркировке самой платы.

Основные функции

Для базовой работы с платой в библиотеке Arduino есть следующие функции:

pinMode(PIN, type) — указывает назначение конкретного пина PIN (значение type INPUT — вход, OUTPUT — выход);
digitalWrite(PIN, state) — устанавливает логическое состояние на выходе PIN ( state LOW — 0, HIGH — 1);
digitalRead(PIN) — возвращает логическое состояние со входа PIN ( LOW — 0, HIGH — 1);
analogWrite(PIN, state) — устанавливает аналоговое напряжение на выходе PIN ( state в пределах от 0 до 255);
analogRead(PIN) — возвращает значение аналогового уровня сигнала со входа PIN (пределы зависят от разрядности встроенного АЦП. Обычно разрядность составляет 10 бит, следовательно, возвращаемое значение лежит в пределах от 0 до 1023);
delay(ms) — приостанавливает исполнение скетча на заданное количество миллисекунд;
millis() — возвращает количество миллисекунд после момента запуска микроконтроллера.

В остальном процесс программирования на Arduino такой же, как на стандартном C++.

Пишем первую программу

Вместо всем привычных Hello World’ов в Arduino принято запускать скетч Blink, который можно найти в Файл→Примеры→01.Basics→Blink. Там же можно найти множество других учебных скетчей на разные темы.

Почти на всех платах размещён светодиод, номер пина которого содержится в переменной LED_BUILTIN . Его можно использовать в отладочных целях. В следующем скетче будет рассмотрен пример управления таким светодиодом.

Рассмотрим скетч Blink:

Прошивка

Перед прошивкой микроконтроллера нужно выбрать вашу плату из списка в IDE. Делается это во вкладке Инструменты→Плата. Большинство существующих плат уже там есть, но при необходимости можно добавлять другие через Менеджер Плат.

После этого нужно подключить плату Arduino к любому USB-порту вашего компьютера и выбрать соответствующий порт во вкладке Инструменты→Порт.

Теперь можно приступать к прошивке микроконтроллера. Для этого достаточно нажать кнопку Загрузка, либо зайти на вкладку Скетч→Загрузка. После нажатия начнётся компиляция кода, и в случае отсутствия ошибок компиляции начнётся прошивка микроконтроллера. Если все этапы выполнены правильно, на плате замигает светодиод с периодом и интервалом в 1 сек.

Обмен данными с компьютером

Информацию на стороне компьютера можно не только получать, но и отправлять. Для этого рассмотрим следующий скетч:

Таким способом можно пересылать информацию с компьютера на Arduino и обратно. Подобным образом можно реализовать связь между двумя Arduino.

А как подключать модули?

Для работы с датчиками и модулями их изготовители создают специальные библиотеки. Они служат для простой интеграции модулей в вашу систему. Подключение библиотеки возможно с zip файла или с помощью Менеджера Библиотек.

Однако большое количество датчиков являются бинарными, т. е. считывать информацию с них можно простой функцией digitalRead() .

В данном проекте я хочу показать, как залить скетч в Arduino с помощью обычного устройства на базе операционной системы Android. Это устройство может быть полезно для стационарно установленных плат Arduino, например, таких, как контроллеры освещения.

Шаг 1: Материалы и инструменты

Кабель USB-A – USB-B
Кабель USB-Host (OTG-кабель)
Arduino
1 светодиод (для тестирования)
Android устройство, версия ОС Android 4.0.0+ (или c поддержкой режима host)

ArduinoDroid или ArduinoCommander, которые можно загрузить из магазина Google Play

Шаг 2: Кабель USB-Host

Кабель USB-Host в основном аналогичен кабелю USB, но в разъеме micro USB установлены другие резисторы. Внутренние резисторы позволяют Android устройству активировать режим USB-Host. В этом режиме вы также можете использовать USB-флешки или другие устройства с поддержкой usb интерфейса. Это очень полезная функция, и теперь можно подключать даже usb-принтер.

Проблема состоит в том, что после подключения USB устройства, оно будет получать питание от ведущего (host) устройства, тем самым разряжая его аккумуляторную батарею.

Шаг 3: Соединения

Этот очень простой шаг и не требует особого внимания. Просто вставьте кабель USB-A – USB-B в USB разъем типа мама Host кабеля. Затем вставьте USB-B разъем в Arduino, а Micro USB в Android устройство.

Шаг 4: Включение Arduino

Все соединения должны быть выполнены как на фотографии. Далее можно включить ваш Arduino и загрузить в него последний скачанный код. На своем Arduino я использовал Blink скетч. Если Arduino не запускается, тогда проверьте правильность соединений.

Шаг 5: Приложения

Теперь Arduino уже готов к загрузке кода, но ваше Android устройство пока нет.

Давайте изменим эту ситуацию!

На данный момент существует два приложения, которые позволяют работать с нашим Arduino через режим Host.

Для их загрузки перейдите на сайт Play Store, затем в строке поиска введите "Arduino". Далее щелкните на "Apps", после этого будут отображаться только приложения. Нам нужно два приложения: "ArduinoDroid" и "ArduinoCommander". Установите их, затем запустите "ArduinoDroid". Это приложение должно обновить IDE, на что понадобится некоторое время. Приложение "ArduinoCommander" потребуется далее.

Примечание: Оба приложения использовать одновременно необязательно, просто я хочу показать работу обеих!

Шаг 6: ArduinoCommander, автор программы Антон Смирнов

Ну, что ж, начнем с приложения "ArduinoCommander". Его разработал Антон Смирнов для версии Andorid 2.2 или выше.

Данное приложение предназначено для работы с Arduino с помощью Android устройства. С его помощью вы сможете легко изменить состояние выводов (непосредственно установить высокое или низкое состояние), загрузить скетчи или считать показания на аналоговых выводах в режиме осциллографа.

С данным приложением легко разобраться, даже если управление нестандартное. Оно автоматически определяет Arduino и функционирует очень стабильно.

Однако некоторые функции не работают. Надеюсь, в дальнейших версиях приложения эти баги будут исправлены. Загрузка скетча прошла успешно!

Ставлю данному приложению 4.0 из 5 звездочек.

Теперь давайте кратко рассмотрим подключение к Arduino.

Шаг 7: Часть 1

Сначала запустим приложение. Далее появится синее окно с 4 опциями. Поскольку нам необходимо подсоединиться через USB интерфейс, щелкните на "USB-Device" (на изображении на немецком языке).

Другие опции включают:
Ethernet
Bluetooth
USB-extras

Шаг 8: Часть 2

Теперь щелкните на "Autodetect". Android устройство начнет автоматический поиск Arduino, затем покажет его на экране. А сейчас выберем наш Arduino (просто щелкнем на нем).

Шаг 9: Часть 3

После выполнения предыдущего шага на экране будет показан наш Arduino. Обычно он отображается в цвете, и вы можете щелкать на выводы, чтобы изменить их режим. Однако у меня выбор режимов не работал, и эту проблему у меня не получилось устранить; возможно, у вас все будет работать без сбоев. Когда вы щелкните в нижнем правом углу, то перейдете в меню, с помощью которого сможете загрузить ваши скетчи с SD-карты. Эта функция работает очень хорошо.

Шаг 10: ArduinoDroid

Теперь перейдем к рассмотрению другого приложения, которое позволяет загружать скетчи в ваш Arduino. Это приложение называется "ArduinoDroid" и работает для версии Android 4.2.2 или выше. Автор этого приложения также Антон Смирнов!

Данное приложение представляет собой среду разработки IDE, компилятор и загрузчик для Arduino. Это приложение также использует режим host для загрузки скетчей, которые можно писать прямо в приложении.

После написания кода, его можно скомпилировать, нажав кнопку "Lightning-Button". Для компиляции потребуется некоторое время, но функция работает без сбоев.

После завершения компиляции, нажмите кнопку для загрузки (справа).

Загрузка будет длиться всего несколько секунд.

После этого мой Arduino запустит на выполнение новый код --> Он работает прекрасно!

Для тестирования я использовал "Blink" скетч.

Ниже вы можете посмотреть короткое видео компиляции в приложении и загрузки скетча

Шаг 11: Окончание!

Теперь вы сами убедились, как легко писать, компилировать и загружать скетч в Arduino с помощью Android устройств.

А теперь я хочу выразить особую БЛАГОДАРНОСТЬ Антону Смирнову, который создает такие полезные приложения для ОС Android!

topa_biser Опубликована: 31.12.2014 0 0

Вознаградить Я собрал 0 0

Читайте также: