در این آموزش قصد داریم شما را به صورت کامل با برد آردوینو آشنا کنیم تا بتوانید با پی بردن به ساختار و هدف آردوینو ، از این فناوری در پروژه های خود استفاده کنید.
آردوینو چیست؟
آردوینو (Arduino)، یک پلتفرم متن باز است که در ساخت پروژه های الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به طراحی متن باز این پلتفرم، نرم‌افزار و طرح سخت‌افزار آن به صورت آزاد در اختیار تمام افراد قرار گرفته و افراد می‌توانند به وسیله آن پروژه‌های الکترونیکی خود را به سادگی انجام دهند. این ویژگی پلتفرم آردوینو باعث شده تا میلیون‌ها نفر در سراسر جهان از این پلتفرم استفاده نمایند و روز به روز بیشتر آن را توسعه دهند. مزیتی که به واسطه رایگان بودن پلتفرم آردوینو به وجود آمده‌است این است که معمولاً هر کسی در هر کجای جهان یک مدار مکمل به نام شیلد(Shield)، برای انجام یک کار خاص در آردوینو طراحی می کند و معمولاً کتابخانه‌ای برای این شیلد می‌نویسد و اغلب اوقات این کتابخانه‌ها به صورت رایگان با سایر افراد به اشتراک گذاشته می‌شود. این ویژگی منحصر به فرد باعث شده تا شما بتوانید برای هر ماژول، سنسور یا قطعه‌ای که میخواهید به آردوینو متصل کنید و صدها کتابخانه و مثال رایگان پیدا کنید
.
بهتر است بدانید که آردوینو در واقع یک برد مبتنی بر تراشه های AVR است که شما میوانید با برنامه ریزی این تراشه ها کارهای مختلفی را انجام دهید و پروژه های حرفه ای را طراحی و اجرا نمایید.همان طور که گفته شد تراشه و مغز آردوینو تراشه های AVR محصول شرکت Atmel است.زبان برنامه نویسی تراشه های AVR هم زبان C میباشد و اگر شما میخواهید به کدنویسی آردوینو مسلط شوید باید زبان برنامه نویسی C را یاد بگیرد. البته با دیگر زبان ها هم به راحتی میتوانید برای آردوینو کدنویسی کنید ولی C یک زبان برای برمامه نویسی سیستمی است. همچنین در مورد برنامه نویسی آردوینو باید بدانید که زبان برنامه نویسی خود آردوینو یک پیاده ساری از Wiring است که بر اساس محیط برنامه نویسی چندرسانه ای کار میکند.
آردوینو در واقع یک کامپیوتر کوچک است که اجازه میدهد شما با اتصال سنسورها ( حسگرها ) بتوانید این کامپیوتر را به دنیای اطراف متصل کنید تا بتواند تغییرات محیطی را تشخیص داده و پاسخ هایی را بنابر تغییرات بدهد.به عنوان مثالی ساده شما میتوانید یک دستگاه آبیاری خودکار برای گیاهان خود بسازید که این دستگاه با استفاده از یک سنسور رطوبت میتواند میزان رطوبتی بودن و یا خشک بودن خاک را تشخیص دهد و در صورت نیاز گیاهان گلدان و یا باغچه و حتی باغ های بزرگ را آبیاری کند. این فقط یک مثال بسیار ساده از پروژه ای است که میتوان با آردوینو پیاده کرد.
آردوینو شامل یک مدار قابل برنامه ریزی فیزیکی (اغلب به عنوان یک میکروکنترلر) و یک قطعه نرم افزاری یا محیط یکپارچه توسعه (IDE) است که بر روی کامپیوتر اجرا می شود. IDE محیطی عمدتاً گرافیکی است که تمام یا شماری از ابزارهای لازم برای توسعه نرم‌افزار (بخش‌هایی یا تمام زنجیره ابزار توسعه) را در خود دارد. در آی دی ایی، دسترسی به ابزارها و اعمال آن ها در پروژه جاری تسهیل شده است. امکاناتی که به طور معمول در IDEها وجود دارد:
- ویرایش و نوشتن کد به صورت پیشرفته با استفاده از امکانات پیشنهاد دهنده اتوماتیک که با نوشتن حرف اول یک دستور، نام کامل دستورهایی که وجود دارد لیست می شود.
- نمایش کدها به صورت رنگی
- کمک به رفع عیب های نرم افزار و حل مشکلات آن
از این نرم افزار برای نوشتن و بارگذاری کدهای کامپیوتری بر روی بردهای فیزیکی استفاده می شود.
بردهای آردوینو را بدون نیاز به پروگرامر میتوان از طریق کابل USB و IDE متن باز آردوینو پروگرام کرد.
نرم‌افزار آردوینو دارای کتابخانه‌های بسیار کامل و رابط کاربری بسیار ساده‌ای است. این نرم‌افزار در مقایسه با کامپایلرهایی مانند کدویژن و بسکام بسیار کامل تر و قدرتمند تر است و بدون نیاز به پروگرامر
میتواند مستقیماً میکروکنترلر شما را برنامه‌ریزی نماید. امکاناتی مانند ترمینال سریال نیز در داخل نرم‌افزار آردوینو قرارداده شده تا بتوانید به وسیله ارتباط سریال و USB برنامه‌هایی را که برای میکروکنترلر می‌نویسید، عیب‌یابی نمایید. شما به سادگی میتوانید وضعیت پین‌ها یا هر اطلاعات دیگری را به ترمینال سریال آردوینو بفرستید و از طریق کامپیوترتان اطلاعات را از میکروکنترلر دریافت نمایید.
آردوینو در بین افرادی که در حوزه الکترونیک فعالیت می کنند بسیار محبوب است. به این دلیل که بر خلاف بسیاری از برد های قابل برنامه ریزی، آردوینو برای بارگذاری کدهای جدید بر روی برد، نیاز به سخت افزار جداگانه نیاز ندارد و شما می توانید به راحتی از یک کابل USB استفاده کنید.
علاوه براین، در محیط یکپارچه توسعه آردوینو از یک نسخه ساده سی پلاس پلاس استفاده شده است که یادگیری برنامه را ساده تر می کند. در نهایت، آردوینو فرمی استاندارد ارائه می دهد که عملکردهای میکروکنترلر را به چندین مجموعه مجزا با قابلیت دسترسی آسان تقسیم می کند.
پیش‌نیازهای آموزشی
آردوینو ابزاری فوق العاده برای تمام سطوح مهارت است. با این حال، اگر شما پیش از شروع کار با آردوینو با برخی از مفاهیم اساسی و اصول اولیه در الکترونیک آشنا باشید، یادگیری آردوینو برای شما راحت تر خواهد بود. توصیه می شود پیش از ورود به دنیای شگفت انگیز آردوینو، درک پایه ای از مفاهیم الکترونیک از قبیل، نحوه تأمین حرکت و انرژی از الکتریسیته، مفاهیم ولتاژ، جریان، مقاومت، قانون اهم، آی سی و مفهوم دیجیتال و آنالوگ داشته باشید.
چه پروژه هایی را میتوان با کمک آردوینو انجام داد؟
سخت افزار و نرم افزار آردوینو، برای استفاده طراحان، برنامه نویسان، هکرها، افراد تازه کار و هرکسی که علاقمند به ایجاد اشیاء و محیط های تعاملی باشد، طراحی شده است. آردوینو می تواند با دکمه ها، چراغ ها، موتورها، بلندگو، دستگاه GPS، دوربین، اینترنت و حتی تلفن های هوشمند یا تلویزیون ارتباط برقرار کند. ترکیب این انعطاف پذیری، رایگان و متن باز بودن نرم افزار آردوینو، قیمت ارزان بردهای سخت افزاری و در نهایت سادگی کار با سخت افزار و نرم افزار آن باعث ایجاد جامعه بزرگی از کاربران شده است. این کاربران در کدنویسی برنامه ها مشارکت دارند و همین موضوع باعث انتشار دستورالعمل های متنوع و زیادی از پروژه های مبتنی بر آردوینو شده است.
آردوینو می تواند به عنوان مغز متفکر در هر پروژه ای در حوزه الکترونیک و کامپیوتر، از روبات ها گرفته تا یک پد گرمکن برقی و حتی دستگاه های بازی، مورد استفاده قرار بگیرد.