آردوینو (Arduino) چیست و چگونه کار می کند؟

حتماً پروژه‌های آردوینو ساختنی را دیده اید؛ ساختن این پروژه‌ها برای افرادی که با آردوینو آشنایی چندانی نداشته باشند، کمی‌دشوار است. به همین خاطر قصد داریم در این پست شما را بیشتر با آردوینو آشنا کنیم.

• آیا تابحال برایتان پیش آمده که بخواهید از میکروکنترلر استفاده کنید اما بخاطر نداشتن دانش کافی صرف نظر کرده باشید؟
• آیا تابحال سعی کرده اید کل دیتاشیت یک میکروکنترلر را بخوانید؟
• آیا فکر می‌کنید یادگیری (بخاطر سپاری) سینتکس مونتاژ و کلیدواژه‌های آن سخت است؟
• آیا نمی‌خواهید برای خرید یک پروگرامر USB گران برای میکروکنترلرتان هزینه کنید؟

آردوینو جواب تمام این مشکلات است.

آردوینو چیست؟

بگذارید قبل از هر چیز توضیح دهیم که آردوینو دقیقاً چیست. بطور کلی می‌توان گفت آردوینو یک پلت فرم متن باز است. بیشتر ما هنگام استفاده از اینترنت با عبارت ” متن باز ” برخورد کرده ایم. متن باز درواقع یک روش طراحی است که در آن طراح یک نرم افزار یا سخت افزار امکان دسترسی به طراحی و پیاده سازی محصول نهایی را برای کاربر فراهم می‌کند. این دسترسی به این معنی است که کاربر نهایی حق اصلاح یا تغییر ظاهر یا نحوه عملکرد نرم افزار را دارد و می‌تواند آن را با تغییرات خودش مجدداً توزیع کند. سیستم عامل لینوکس، freePCB، openBSD و … نمونه‌های خوبی برای نرم افزارهای متن باز هستند (دقت کنید که ویندوز MS متن باز نیست).

به آردوینو برمی‌گردیم؛ آردوینو یک پلت فرم نرم افزاری و سخت افزاری متن باز است که از میکروکنترلر Atmel به عنوان قطعه سخت افزاری اصلی و از جاوا هم به عنوان زبان برنامه نویسی اصلی استفاده می‌کند. از آردوینو می‌توان برای کنترل LEDها، موتورها، صفحه‌های نمایش و هر پروژه الکترونیک دیگری استفاده کرد. هدف اصلی ساخت آردوینو این است که امکان استفاده از میکروکنترلرها را برای همه فراهم کند. با استفاده از آردوینو حتی لازم نیست با میکروکنترلری که استفاده می‌شود، آشنایی داشته باشید. بله؛ کار با آردوینو به همین سادگی است.

آردوینو – سخت افزار

سخت افزار آردوینو شامل یک برد توسعه است که در کشور ایتالیا ساخته شده است. از آنجاییکه آردوینو یک سخت افزار متن باز است، تیم سازنده فایل‌های شماتیک و PCB را که با استفاده از Eagle ساخته شده را در وب سایت شان قرار داده اند و همه می‌توانند به آن مراجعه کنند و برد خودشان را بسازند.

در این تصویر می‌توانید یک نمونه برد آردوینو (Arduino UNO) را ببینید که قطعات آن مشخص شده اند.

برد آردوینو

فقط کافی است این قطعه را به پورت USB کامپیوترتان وصل کنید و برنامه را از کامپیوترتان روی برد کنترلر دانلود کنید و سپس برد را در پروژه موردنظرتان استفاده کنید.

آردوینو – نرم افزار

همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است، نرم افزار آردوینو شامل دو بخش می‌باشد:

نرم افزار آردوینو از دو بخش تشکیل می‌شود

بوت لودر (Bootloader)

بوت لودر درواقع یک کد کوچک درون میکروکنترلر است که کنترلر را ویژه می‌کند و قدرت یکپارچه سازی آن را با IDE آردوینو و برد آردوینو را فراهم می‌کند. با پاک شدن بوت لودر، هرچه سعی می‌کنید IDE را برنامه ریزی کنید کنترلر چیزی متوجه نمی‌شود. به بیان ساده تر، بوت لودر به عنوان یک مترجم بین کنترلر و IDE آردوینو عمل می‌کند. قبل از یکپارچه سازی بوت لودر، باید آن را روی کنترلر (از یک پروگرامر متفاوت) ذخیره کنید.

IDE (محیط یکپارچه توسعه)

IDE آردوینو روی کامپیوتر نصب می‌شود. این IDE هم مثل نمونه‌های مشابه یک کامپایلر، سریال مانیتور و … دارد. زبان آردوینو نوع دیگری از c++ است – دست کم شبیه برنامه‌های c++ است. برنامه از طریق IDE نوشته می‌شود و روی برد آپلود می‌شود. زبان آردوینو بسیار ساده است. IDE یا همان محیط یکپارچه توسعه نرم افزار این امکان را به شما می‌دهد که از بین نسخه‌های مختلف برد آردوینو با کنترلرهای مختلف، هرکدام را که می‌خواهید انتخاب کنید. همچنین این امکان را به کاربر می‌دهد که یک پورت ارتباطی مخصوص برای محل اتصال برد آردوینو انتخاب کنید.

شیلد آردوینو

شیلد به قطعات قابل نصب روی برد آردوینو گفته می‌شود که امکان واسطه سازی آسان ماژول‌هایی مثل LCD، اترنت و … را فراهم می‌کنند و نیاز به استفاده از سیم را به حداقل می‌رسانند. تنوع شیلدهای مخصوص برد آردوینو برای تمام ماژول‌ها و قطعات بسیار زیاد است.

حالا که یک آشنایی کلی با آردوینو پیدا کرده اید، یک آردوینو بخرید و دست بکار شوید.