Меню
ГлавнаяТелефон

Программирование Arduino с помощью ArduBloсk на примере робота, движущегося по полосе

Этот симулятор лучше всего работает в браузере Chrome
Давайте рассмотрим Arduino по внимательней.

Arduino это не большой компьютер, к которому могут подключаться внешние цепи. В Arduino Uno используется Atmega 328P
Это самый большой чип на плате. Этот чип выполняет программы, которые хранятся в его памяти. Вы можете загрузить программу через usb с помощью Arduino IDE. Usb порт также обеспечивает питание arduino.

Есть отдельный разъём питания. На плате есть два вывода обозначенные 5v и 3.3v, которые нужны для того, чтобы запитывать различные устройства. Так же вы найдете контакты, помеченные как GND, это выводы земли (земля это 0В). Платформа Arduino, так же, имеет 14 цифровых выводов (пинов), помеченных цифрами от 0 до 13, которые подключаются к внешним узлам и имеют два состояния высокое или низкое (включено или выключено). Эти контакты могут работать как выходы или как входы, т.е. они могут либо передавать какие-то данные и управлять внешними устройствами, либо получать данные с устройств. Следующие выводы на плате обозначены А0-А5. Это аналоговые входы, которые могут принимать данные с различных датчиков. Это особенно удобно, когда вам надо измерить некий диапазон, например температуру. У аналоговых входов есть дополнительные функции, которые можно задействовать отдельно.

Как использовать макетную плату.

Макетная плата нужна для того чтобы временно соединить детали, проверить, как работает устройство, до того как вы спаяете все вместе.
Все нижеследующие примеры собраны на макетной плате, чтобы можно было быстро вносить изменения в схему и повторно использовать детали не заморачиваясь с пайкой.

В макетной плате есть ряды отверстий, в которые вы можете вставлять детали и провода. Некоторые из этих отверстий электрически соединены друг с другом.

Два верхних и нижних ряда соединены по - рядно вдоль всей платы. Эти ряды используются, чтобы подавать питание на схему. Это может быть 5в или 3.3в, но в любом случае, первое, что вам надо сделать - это подключить 5в и GND на макетную плату, как показано на рисунке. Иногда эти соединения рядов могут прерываться посередине платы, тогда, если вам понадобится, вы можете их соединить, как показано на рисунке.








Остальные отверстия, расположенные в середине платы, группируются по пять отверстий. Они используется для соединения деталей схемы.


Первое, что мы подключим к нашему микроконтроллеру, это светодиод. Схема электрических соединений показана на картинке.

Для чего нужен резистор в схеме? В данном случае он ограничивает ток, который проходит через светодиод. Каждый светодиод рассчитан на определённый ток, и если этот ток будет больше, то светодиод выйдет из строя. Узнать, какого номинала должен быть резистор можно с помощью закона ома. Для тех кто не знает или забыл, закон ома говорит, что существует линейная зависимость тока от напряжения. Т.е, чем больше мы приложим напряжение к резистору, тем больше потечет через него ток.
V=I*R
Где V -напряжение на резистор
I - ток через резистор
R - сопротивление, которое надо найти.
Во-первых, мы должны узнать напряжение на резистор. Большинство светодиодов 3мм или 5мм, которые вы будете использовать, имеют рабочее напряжение 3в. Значит, на резисторе нам надо погасить 5-3=2в.

Затем мы вычислим ток, проходящий через резистор.
Большинство 3 и 5мм светодиодов светятся полной яркостью при токе 20мА. Ток больше этого может вывести их из строя, а ток меньшей силы снизит их яркость, не причинив никакого вреда.

Итак, мы хотим включить светодиод в цепь 5в,чтобы на нем был ток 20мА. Так как все детали включены в одну цепь на резистор тоже будет ток 20мА.
Мы получаем
2В = 20 мА * R
2В = 0.02A * R
R = 100 Ом
100 Ом это минимальное сопротивление, лучше использовать немного больше, потому, что светодиоды имеют некоторый разброс характеристик.
В данном примере используется резистор 220 Ом. Только потому, что у автора их очень много:wink: .

Вставьте светодиод в отверстия посередине платы таким образом, чтобы его длинный вывод был соединён с одним из выводов резистора. Второй конец резистора соедините с 5V, а второй вывод светодиода соедините с GND. Светодиод должен загореться.

Обратите внимание, что есть разница, как соединять светодиод. Ток течёт от более длинного вывода к более короткому. На схеме это можно представить, что ток течёт в ту сторону, куда направлен треугольник. Попробуйте перевернуть светодиод и вы увидите, что он не будет светиться.

А вот как вы будете соединять резистор, разницы совсем нет. Можете его перевернуть или попробовать подсоединить к другому выводу светодиода, это не повлияет на работу схемы. Он все так же будет ограничивать ток через светодиод.

Анатомия Arduino Sketch.

Программы для Arduino называют sketch. Они состоят из двух основных функций. Функция setup и функция loop
внутри этой функции вы будете задавать все основные настройки. Какие выводы будут работать на вход или выход, какие библиотеки подключать, инициализировать переменные. Функция Setup() запускается только один раз в течение скетча, когда стартует выполнение программы.
это основная функция, которая выполняется после setup() . Фактически это сама программа. Это функция будет выполняться бесконечно, пока вы не выключите питание.

Arduino мигает светодиодом



В этом примере мы соединим схему со светодиодом к одному из цифровых выводов Arduino и будем включать и выключать его с помощью программы, а так же вы узнаете несколько полезных функций.

Эта функция используется в setup () части программы и служит для инициализации выводов, которые вы будете использовать, как вход (INPUT) или выход (OUTPUT) . Вы не сможете считать или записать данные с пина, пока не установите его соответственно в pinMode . Эта функция имеет два аргумента: pinNumber - это номер пина, который вы будете использовать.

Mode -задает, как пин будет работать. На вход (INPUT) или выход (OUTPUT) . Чтобы зажечь светодиод мы должны подать сигнал ИЗ Arduino. Для этого мы настраиваем пин на выход.
- эта функция служит для того, чтобы задать состояние (state) пина (pinNumber) . Есть два основных состояния (вообще их 3), одно это HIGH , на пине будет 5в, другое это Low и на пине будет 0в. Значит, чтобы зажечь светодиод нам надо на пине, соединенном со светодиодом выставить высокий уровень HIGH .

Задержка. Служит для задержки работы программы на заданный в мсек период.
Ниже приведен код, который заставляет мигать светодиод.
//LED Blink int ledPin = 7;//пин Arduino к которому подключен светодиод void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT);// установка пина как ВЫХОД } void loop() { digitalWrite(ledPin, HIGH);//зажечь светодиод delay(1000);// задержка 1000 мсек (1 сек) digitalWrite(ledPin, LOW);//Выключить светодиод delay(1000);//ждать 1 сек }

Небольшие пояснения по коду.
Строки, которые начинаются с "//" это комментарии Arduino их игнорирует.
Все команды заканчиваются точкой с запятой, если вы их забудете, то получите сообщение об ошибке.

ledPin - это переменная. Переменные используются в программах для хранения значений. В данном примере переменной ledPin присваивается значение 7, это номер пина Arduino. Когда Arduino в программе встретит строку с переменной ledPin , он будет использовать то значение, которое мы указали ранее.
Так запись pinMode(ledPin, OUTPUT) аналогична записи pinMode(7, OUTPUT) .
Но в первом случае вам достаточно поменять переменную и она поменяется в каждой строке, где используется, а во втором случае вам, чтобы поменять переменную, придётся ручками в каждой команде вносить изменения.

В первой строке указывает на тип переменной. При программировании Arduino важно всегда объявлять тип переменных. Пока вам достаточно знать, что INT объявляет отрицательные и положительные числа.
Ниже представлено моделирование скетча. Нажмите старт, чтобы посмотреть работу схемы.

Как и ожидалось, светодиод гаснет и загорается через одну секунду. Попробуйте поменять задержку, чтобы посмотреть, как она работает.

Управление несколькими светодиодами.

В этом примере вы узнаете, как управлять несколькими светодиодами. Для этого установите ещё 3 светодиода на плату и соедините их с резисторами и выводами Arduino, как показано ниже.

Для того, чтобы включать и выключать светодиоды по очереди надо написать программу подобную этой:
//Multi LED Blink int led1Pin = 4; int led2Pin = 5; int led3Pin = 6; int led4Pin = 7; void setup() { //установка пинов как ВЫХОД pinMode(led1Pin, OUTPUT); pinMode(led2Pin, OUTPUT); pinMode(led3Pin, OUTPUT); pinMode(led4Pin, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(led1Pin, HIGH);//зажечь светодиод delay(1000);//задержка 1 сек digitalWrite(led1Pin, LOW);//потушить светодиод delay(1000);//задержка 1 сек //do the same for the other 3 LEDs digitalWrite(led2Pin, HIGH);//зажечь светодиод delay(1000);// задержка 1 сек digitalWrite(led2Pin, LOW);//потушить светодиод delay(1000);//задержка 1 сек digitalWrite(led3Pin, HIGH);//зажечь светодиод delay(1000);// задержка 1 сек digitalWrite(led3Pin, LOW);//потушить светодиод delay(1000);//задержка 1 сек digitalWrite(led4Pin, HIGH);//зажечь светодиод delay(1000);// задержка 1 сек digitalWrite(led4Pin, LOW);//потушить светодиод delay(1000);//задержка 1 сек }

Эта программа будет отлично работать, но это не самое рациональное решение. Код надо изменить. Для того, чтобы программа работала раз за разом мы применим конструкцию, которая называется .
Циклы удобны, когда надо повторить одно и тоже действие несколько раз. В коде, проведенном выше мы повторяем строки

DigitalWrite (led4Pin, HIGH); delay (1000); digitalWrite (led4Pin, LOW); delay (1000);
полный код скетча во вложении (скачиваний: 1187)

Регулировка яркости светодиодов

Иногда вам надо будет менять яркость светодиодов в программе. Это можно сделать с помощью команды analogWrite() . Эта команда так быстро включает и выключает светодиод, что глаз не видит это мерцание. Если светодиод половину времени будет включён, а половину выключен, то визуально будет казаться, что он светится в половину своей яркости. Это называется широтно-импульсная модуляция (ШИМ или PWM по-английски). Шим применяется довольно часто, так как с ее помощью можно управлять "аналоговым" компонентом с помощью цифрового кода. Не все выводы Arduino подходят для этих целей. Только те выводы, около которых нарисовано такое обозначение "~ ". Вы увидите его рядом с выводами 3,5,6,9,10,11.
Соедините один из ваших светодиодов с одним из выводов ШИМ(у автора это вывод 9). Теперь запуститьскетч мигания светодиода, но прежде измените команду digitalWrite() на analogWrite() . analogWrite() имеет два аргумента: первый это номер вывода, а второй- значение ШИМ (0-255), применительно к светодиодам это будет их яркость свечения, а для электродвигателей скорость вращения. Ниже представлен код примера для разной яркости светодиода.
//Меняем яркость светодиода int ledPin = 9;//к этому выводу подсоединен светодиод void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT);// инициализация пина на вывод } void loop() { analogWrite(ledPin, 255);//полная яркость (255/255 = 1) delay(1000);// пауза 1 сек digitalWrite(ledPin, LOW);//выключить светодиод delay(1000);//пауза 1 сек analogWrite(ledPin, 191);//яркость на 3/4 (191/255 ~= 0.75) delay(1000);//пауза 1 сек digitalWrite(ledPin, LOW);//выключить светодиод delay(1000);//пауза 1 сек analogWrite(ledPin, 127);//половина яркости (127/255 ~= 0.5) delay(1000);// пауза 1 сек digitalWrite(ledPin, LOW);//выключить светодиод delay(1000);//пауза 1 сек analogWrite(ledPin, 63);//четверть яркости (63/255 ~= 0.25) delay(1000);// пауза 1 сек digitalWrite(ledPin, LOW);//выключить светодиод delay(1000);//пауза 1 сек }

Попробуйте поменять значение ШИМ в команде analogWrite () ,чтобы увидеть, как это влияет на яркость.
Далее вы узнаете, как регулировать яркость плавно от полной до нулевой. Можно,конечно, скопировать кусок кода 255 раз
analogWrite(ledPin, brightness); delay(5);//short delay brightness = brightness + 1;
Но, сами понимаете - это будет не практично. Для этого лучше всего использовать цикл FOR, который использовали ранее.
В следующем примере используются два цикла, один для уменьшения яркости от 255 до 0
for (int brightness=0;brightness=0;brightness--){ analogWrite(ledPin,brightness); delay(5); }
delay(5) используется, чтобы замедлить скорость нарастания и уменьшения яркости 5*256=1280 мсек= 1.28 сек.)
В первой строке используется "brightness- " ,для того чтобы значение яркости уменьшалось на 1, каждый раз, когда цикл повторяется. Обратите внимание, что цикл будет работать до тех пор, пока brightness >=0 .Заменив знак > на знак >= мы включили 0 в диапазон яркости. Ниже смоделирован этот скетч. //плавно меняем яркость int ledPin = 9;//к этому пину подключен светодиод void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT);// инициализация пина на выход } void loop() { //плавно увеличиваем яркость (0 to 255) for (int brightness=0;brightness=0;brightness--){ analogWrite(ledPin,brightness); delay(5); } delay(1000);//ждем 1 сек //плавно уменьшаем яркость (255 to 0) for (int brightness=255;brightness>=0;brightness--){ analogWrite(ledPin,brightness); delay(5); } delay(1000);//ждем 1 сек } }
Это видно не очень хорошо, но идея понятна.

RGB-светодиод и Arduino

RGB-светодиод на самом деле это три светодиода разного цвета в одном корпусе.

Включая разные светодиоды с различной яркостью можно комбинировать и получать разные цвета. Для Arduino, где количество градаций яркости равно 256 вы получите 256^3=16581375 возможных цветов. Реально их, конечно, будет меньше.
Светодиод, который мы будем использоваться общим катодом. Т.е. все три светодиода конструктивно соединены катодами к одному выводу. Этот вывод мы подсоединим к выводу GND. Остальные выводы, через ограничительные резисторы, надо подсоединить к выводам ШИМ. Автор использовал выводы 9-11.Таким образом можно будет управлять каждым светодиодом отдельно. В первом скетче показано, как включить каждый светодиод отдельно.



//RGB LED - test //pin connections int red = 9; int green = 10; int blue = 11; void setup(){ pinMode(red, OUTPUT); pinMode(blue, OUTPUT); pinMode(green, OUTPUT); } void loop(){ //включение/выключение красного светодиод digitalWrite(red, HIGH); delay(500); digitalWrite(red, LOW); delay(500); //включение/выключение зеленого светодиода digitalWrite(green, HIGH); delay(500); digitalWrite(green, LOW); delay(500); //включение/выключение синего светодиода digitalWrite(blue, HIGH); delay(500); digitalWrite(blue, LOW); delay(500); }

В следующем примере используются команды analogWrite() и , чтобы получать различные случайные значения яркости для светодиодов. Вы увидите разные цвета, меняющиеся случайным образом.
//RGB LED - random colors //pin connections int red = 9; int green = 10; int blue = 11; void setup(){ pinMode(red, OUTPUT); pinMode(blue, OUTPUT); pinMode(green, OUTPUT); } void loop(){ //pick a random color analogWrite(red, random(256)); analogWrite(blue, random(256)); analogWrite(green, random(256)); delay(1000);//wait one second }

Random(256) -возвращает случайное число в диапазоне от 0 до 255.
В прикрепленном файле скетч, который продемонстрирует плавные переходы цветов от красного к зеленому, затем к синему, красному, зеленому и т.д. (скачиваний: 326)
Пример скетча работает, но есть много повторяющегося кода. Можно упростить код, написав собственную вспомогательную функцию, которая будет плавно менять один цвет на другой.
Вот как она будет выглядеть: (скачиваний: 365)
Давайте рассмотрим определение функции по частям. Функция называется fader и имеет два аргумента. Каждый аргумент отделяется запятой и имеет тип объявленный в первой строке определения функции: void fader (int color1, int color2) . Вы видите, что оба аргумента объявлены как int , и им присвоены имена color1 и color2 в качестве условных переменных для определения функции. Void означает, что функция не возвращает никаких значений, она просто выполняет команды. Если надо было бы написать функцию, которая возвращала результат умножения это выглядело бы так:
int multiplier(int number1, int number2){ int product = number1*number2; return product; }
Обратите внимание, как мы объявили Тип int в качестве типа возвращаемого значения вместо
void .
Внутри функции идут команды, которые вы уже использовали в предыдущем скетче, только номера выводов заменили на color1 и color2 . Вызывается функция fader , ее аргументы вычисляются как color1 = red и color2 = green . В архиве полный скетч с использованием функций (скачиваний: 272)

Кнопка

В следующем скетче будет использоваться кнопка с нормально разомкнутыми контактами, без фиксации.


Это значит, что пока кнопка не нажата, ток через неё не идёт, а после отпускания, кнопка возвращается в исходное положение.
В схеме, помимо кнопки используется резистор. В данном случае он не ограничивает ток, а "подтягивает" кнопку к 0в (GND). Т.е. пока кнопка не нажата на выводе Arduino, к которому она подключена, будет низкий уровень. Резистор, используемый в схеме 10 кОм.


//определяем нажатие кнопки int buttonPin = 7; void setup(){ pinMode(buttonPin, INPUT);//инициализируем пин на вход Serial.begin(9600);//инициализируем последовательный порт } void loop(){ if (digitalRead(buttonPin)==HIGH){//если кнопка нажата Serial.println("pressed"); // выводим надпись "pressed" } else { Serial.println("unpressed");// иначе "unpressed" } }
В этом скетче несколько новых команд.
-эта команда принимает значение High (высокий уровень) и low (низкий уровень), того вывода, который мы проверяем. Предварительно в setup() этот вывод надо настроить на вход.
; //где buttonPin это номер вывода, куда подсоединяется кнопка.
Последовательный порт позволяет отправлять Arduino сообщения на компьютер, в то время, как сам контроллер выполняет программу. Это полезно для отладки программы, отправки сообщений на другие устройства или приложения. Чтобы включить передачу данных через последовательный порт (другое название UART или USART), надо инициализировать его в setup()

Serial.begin() имеет всего один аргумент-это скорость передачи данных между Arduino и компьютером.
скетче используется команда для вывода сообщения на экран в Arduino IDE (Tools >> Serial Monitor).
- конструкция позволяют контролировать ход выполнения программы, объеденив несколько проверок в одном месте.
If(если) digitalRead возвращает значение HIGH, то на мониторе выводится слово "нажата". Else(иначе) на мониторе выводится слово " отжата" . Теперь можно попробовать включать и выключать светодиод по нажатию кнопки.
//button press detection with LED output int buttonPin = 7; int ledPin = 8; void setup(){ pinMode(buttonPin, INPUT);//this time we will set button pin as INPUT pinMode(ledPin, OUTPUT); Serial.begin(9600); } void loop(){ if (digitalRead(buttonPin)==HIGH){ digitalWrite(ledPin,HIGH); Serial.println("pressed"); } else { digitalWrite(ledPin,LOW); Serial.println("unpressed"); } }

Аналоговый вход.

analogRead позволяет считать данные с одного из аналоговых выводов Arduino и выводит значение в диапазоне от 0 (0В) до 1023 (5В). Если напряжение на аналоговом входе будет равно 2.5В, то будет напечатано 2.5 / 5 * 1023 = 512
analogRead имеет только один аргумент- Это номер аналогового входа (А0-А5). В следующем скетче приводится код считывания напряжения с потенциометра. Для этого подключите переменный резистор, крайними выводами на пины 5V и GND, а средний вывод на вход А0.

Запустите следующий код и посмотрите в serial monitor, как меняются значения в зависимости от поворота ручки резистора.
//analog input int potPin = A0;//к этому пину подсоединяется центральный вывод потенциометра void setup(){ //аналоговый пин по умолчанию включен на вход, поэтому инициализация не нужна Serial.begin(9600); } void loop(){ int potVal = analogRead(potPin);//potVal is a number between 0 and 1023 Serial.println(potVal); }
Следующий скетч объединяет скетч нажатия кнопки и скетч управления яркостью светодиода. Светодиод будет включаться от кнопки, и управлять яркостью свечения будет потенциометр.
//button press detection with LED output and variable intensity int buttonPin = 7; int ledPin = 9; int potPin = A0; void setup(){ pinMode(buttonPin, INPUT); pinMode(ledPin, OUTPUT); Serial.begin(9600); } void loop(){ if (digitalRead(buttonPin)==HIGH){//if button pressed int analogVal = analogRead(potPin); int scaledVal = map(analogVal, 0, 1023, 0, 255); analogWrite(ledPin, scaledVal);//turn on led with intensity set by pot Serial.println("pressed"); } else { digitalWrite(ledPin, LOW);//turn off if button is not pressed Serial.println("unpressed"); } }

IDE (от англ. Integrated Development Environment — интегрированная среда разработки) — это приложение или группа приложений (среда), предназначенных для создания, настройки, тестирования и обслуживания программного обеспечения.

Интегрированная среда разработки характеризуется наличием сложной функциональности, включая редактирование и компилирование исходного кода, создание программных ресурсов, создание баз данных и т.д. Подробнее о IDE и развитии этой концепции можно прочитать .

В рамках проекта Arduino было создано программное обеспечение, отвечающее основным требованиям типичной среды IDE. Это не мощное программное обеспечение, как например Eclipse или NetBeans, а простая, функциональная программа, которая позволяет нам писать, компилировать и загружать программу в микроконтроллер.

Простая структура Arduino IDE является преимуществом, так как обеспечивает быстрое освоение программы и переход к разработке приложений для Arduino. Несмотря на свою простоту и интуитивно понятное управление, стоит обратить внимание на наиболее важные элементы программы.

После запуска программы вы можете найти четыре главных функциональных элемента:

  1. меню программы;
  2. панель быстрого доступа к наиболее важным функциям;
  3. редактор (для размещения кода программы);
  4. панель сообщений и статуса программы.

Меню программы позволяет осуществлять управление проектом, например, создание нового проекта, сохранение текущего, распечатать на принтере исходный код.

Интересной особенностью программы является встроенный набор примеров программ. Это очень удобно, так как примеры программ можно сразу проверить, загрузив их в микроконтроллер. При необходимости вы можете сохранить пример и изменить его в соответствии с вашими потребностями.

Меню «Файл» и «Правка» содержат стандартные параметры.

Меню «Скетч» содержит параметры для компиляции проекта и импорта необходимых библиотек.

Интересным и полезным элементом IDE является меню «Инструменты», которое включает в себя функции автоматического форматирования кода, архивирования проекта, включение монитора последовательного порта (USB в Arduino рассматривается как обычный последовательный порт).

Наиболее важным элементом меню «Инструменты» является возможность выбора соответствующей платы, то есть вашей системы Arduino подключенной к компьютеру. В списке находятся все официальные версии Arduino. Если ваш тип платы отсутствует в списке, то вы можем добавить ее, изменив один из файлов программы. Однако это материал для отдельной статьи.

В меню «Инструменты» вы также можете установить порт, к которому подключена плата Arduino. Пакет Arduino IDE сам определяет порт, но иногда требуется вручную установить номер порта в настройках.

С помощью Arduino IDE можно также загрузить, то есть запрограммировать Bootloader (загрузчик) для нового, чистого микроконтроллера Atmega, что позволяет клонировать чипы или просто заменить неисправный микроконтроллера в Arduino.

Для обычной работы с Arduino IDE используется панель быстрого доступа, которая оснащена наиболее важными кнопками. Это решение, облегчающее работу с пакетом IDE, дает нам прямой доступ к практически всем необходимым параметрам при написании и тестировании программы.

Они позволяют (слева направо):

  1. скомпилировать программу;
  2. загрузить программу в микроконтроллер (перед прошивкой код программы компилируется);
  3. начать работу над новым проектом;
  4. открыть существующий проект;
  5. сохранить проект на диск;
  6. включить монитор последовательного порта.

Все опции, расположенные на панели быстрого доступа, продублированы в меню программы.

Дополнительным полезным элементом, находящимся под кнопкой включения монитора последовательного порта — это меню для управления вкладками (7). Вкладки в Arduino IDE упрощают написание сложных проектов, а так же позволяют работать с несколькими проектами одновременно.

Самая большая часть окна программы предназначена для написания непосредственно самого кода программы. Редактор в Arduino IDE не слишком продвинутый, но имеет самые важные элементы, позволяющие облегчить написание простых программ. К таким элементам можно отнести подсветка синтаксиса и блоков (скобки). Это не много, но достаточно для простых проектов.

Последним элементом программы является окно сообщений и статуса. Отображаемая там информация позволяет пользователю найти ошибки в программном коде и получить подтверждение о завершении компиляции и загрузки программы в микроконтроллер.

Подводя итог можно сказать, что Arduino IDE — это простой программный пакет, который позволяет запрограммировать любую известную плату Arduino, общаться с последовательным портом и легко управлять проектами.

Все, кто начинает изучать Arduino, знакомы со средой разработки Arduino IDE. Оно позволяет писать скетчи, проверять корректность и загружать их в Ардуино. Но единственная ли это среда для разработки программ для Arduino? Вовсе нет! Давайте посмотрим, какие ещё есть варианты.

В данной статье мы рассмотрим 4 самые популярные среды разработки:

  • Arduino IDE;
  • Programino;
  • CodeBlocks for Arduino.

1 Среда разработки Arduino IDE

Конечно же, эта среда разработки знакома каждому, кто хоть раз программировал для Arduino.

В ней имеется весь необходимый минимум для разработки программ: написание кода, проверка кода, компиляция, загрузка скетча в Ардуино, монитор последовательного порта. Все, кто работал в серьёзных «взрослых» средах разработки типа JetBrains IDEA, Microsoft Visual Studio или Quartus, наверняка отметят, что среда Arduino IDE довольно аскетична: ничего лишнего, и особых удобств она не предлагает.

2 Среда разработки Programino

Рассмотрим среду разработки PROGRAMINO . Это платная среда разработки, но её можно опробовать в течение 14-ти дней бесплатно. Programino, как и другие среды разработки, требует, однако, чтобы у вас была установлена Arduino IDE. При первом запуске программы следует в настройках указать путь к исполняемому файлу arduino.exe. Для этого идём в меню настройки: Options Editor Settings . Появится окно, в котором нужно будет указать пути к директории с Arduino IDE и сопутствующими библиотеками. Теперь мы готовы писать программы в Programino.

Язык, который используется в данной среде разработки - такой же, как и в оригинальной Arduino IDE - Си. То есть, по сути, если вы уже пишете скетчи в Arduino IDE, то вам не придётся изучать новый язык программирования, что является большим плюсом данной среды разработки.

Однако помимо этого, данная IDE предлагает такой удобный способ быстрой разработки как автодополнение кода. То есть, вам не придётся постоянно лазить в справочник по командам и методам Arduino. Вы начинаете набирать код, и среда разработки предложит вам выбрать из доступных вариантов тот, который вам нужен. Например, вы набираете "digi" и IDE предлагает вам варианты: "digitalRead", "digitalWrite" и другие возможные.


Давайте напишем простой скетч, в котором будем постоянно опрашивать один из аналоговых выводов Arduino и выводить считанные показания в последовательный порт.

Постарайтесь набирать скетч вручную, а не копировать и вставлять, чтобы прочувствовать удобство автодополнения кода Programino.

Const int pinA = A5; void setup() { pinMode(pinA, INPUT); Serial.begin(19200); } void loop() { int r = analogRead(pinA); Serial.println(r); delay(100); }

Что ещё интересного предлагает Programino IDE? В данной среде разработки имеются несколько дополнительных полезных инструментов, доступных через меню Tools . Например: блокнот, дизайнер LCD символов, преобразователь между DEC-BIN-HEX, терминал последовательного порта, аналоговый плоттер и другие.


Остановимся подробнее на инструменте Analog Plotter . Это средство позволяет визуализировать вам то, что приходит в COM-порт от Arduino.

Для работы плоттера в скетче нужно активизировать последовательный порт на скорости 19200 кб/сек. Аналоговые данные выводятся на плоттер с помощью команды Serial.println() .

Запустим аналоговый плоттер. Нажмём кнопку Connect для подключения к порту, к которому у нас подключён Arduino.


Этот инструмент может быть полезным, например, для отображения показаний во времени каких-нибудь аналоговых датчиков: температуры, влажности, давления, освещённости и других.

Перед записью скетча в память Arduino, следует указать тип используемой платы и порт, к которому она подключена через меню Hardware .



Для загрузки скетча в память Arduino нажмите в верхнем меню иконку с изображением загрузки. Programino загрузит скетч и в нижнем окне журнала покажет данные о размере скетча и оставшихся свободных ресурсах платы Ардуино.

3 Среда разработки B4R (Basic for Arduino)

Ещё одна интересная альтернатива Arduino IDE - B4R, или "Basic for Arduino" . Эта среда разработки уникальна тем, что использует язык Basic, а не Си. Она также поддерживает функцию автодополнения кода. Кроме того, она полностью бесплатна.

При первом запуске среда B4R также требует указать путь к директории с Arduino IDE и, при необходимости, дополнительным нестандартным библиотекам и общим модулям. Эти настройки можно задать и позже через меню Tools Configure Paths .


А также выбрать плату: Tools Board Selector :

Давайте напишем вот такой скетч и заодно немного ближе познакомимся со средой разработки.


В центральной части находится поле для редактирования кода. В правой - область вкладок и сами вкладки: доступных библиотек, модулей скетча, журнала и поиска. На приведённый фотографии открыта вкладка с журналом. Видно, что сюда выводятся сообщения, которые в программе задаются командой Log() . В данной среде разработки можно ставить точки останова, что весьма полезно в процессе отладки, а также использовать закладки для более быстрой навигации по коду.

Вы не сможете сразу начать программировать в этой среде разработки, т.к. она использует другой, более объектно-ориентированный язык, чем классическая Arduino IDE, с другим синтаксисом. Тем не менее, удобство этой среды и наличие хорошего руководства от разработчиков полностью окупает эти недостатки.

4 Среда разработки Codeblocks for Arduino

Существуют и другие среды разработки для Arduino кроме перечисленных. Например, CodeBlocks . Основное её отличие от описанных IDE - возможность писать код для микроконтроллеров и некоторых других платформ, не только для Arduino. Более подробно описывать её не буду, проще почитать информацию на официальном сайте и файлы справки.


Теперь мы знаем, что существуют альтернативные, гораздо более удобные, среды разработки, чем классическая Arduino IDE. Их использование может существенно упростить и ускорить написание ваших собственных скетчей.

Arduino IDE - это программное обеспечение начального уровня, предназначенное для программирования микроконтроллеров. Оно содержит в себе довольно простую среду разработки, компилятор кода и модуль загрузки, записывающий проверенный программный код в память контроллера.

Arduino IDE отлично подходит для обучения программированию и создания микропрограмм начального уровня. Однако использовать софт для разработки более серьезных проектов не рекомендуется. Программа распространяется на бесплатной основе и доступна на русском языке.

Интерфейс программы Arduino привлекателен и довольно лаконичен. В центральной части окна располагается поле редактора кода. В нем есть базовые инструменты для ввода, копирования и редактирования текста. Ниже находится строка, отображающая статус той или иной операции, например, компилирования кода. А внизу пользователь может увидеть поле, где выводится информация о созданном файле и наличии ошибок в программном коде.

Для программирования контроллеров вам понадобится не только ПО Arduino IDE , но и соответствующая плата, а также USB-кабель. В определенных случаях на ПК понадобится установить драйвер для работы платы. Если подключение выполнено успешно, в нижнем правом углу окна программы появится модель текущей платы и последовательный порт. Программирование микроконтроллеров осуществляется на языке C++.

На нашем сайте вы сможете скачать как новую версию Arduino 1.8.7, так и старую версию 1.8.5 (ссылка внизу описания).

Основной функционал Arduino IDE:

  • Среда разработки программного кода;
  • Компилирование;
  • Проверка на наличие ошибок и выгрузка в контроллер;
  • Сохранение проекта в файлы с расширением «ino»;

Скриншоты

Распространяются по свободной лицензии, поэтому вы можете их скачать бесплатно как на нашем сайте, так и с официальных источников.

Самой первой, а, зачастую, и единственной программой для начинающих работать с контроллером Ардуино становится Ардуино IDE – интегрированная среда разработки от создателей платформы. Вы можете бесплатно загрузить основные версии этой программы на нашем сайте, чуть ниже привели ссылки для скачивания. Для вашего удобства мы выбрали наиболее свежие и популярные версии программ. В других материалах на сайт вы можете более подробно узнать об установке и настройке Arduino IDE.

Давайте для начала коротко выясним, что такое IDE и получим ответы на наиболее часто возникающие вопросы. Если вы опытный разработчик, то можете смело перелететь в следующий раздел статьи со ссылками на скачивание.

Что такое Arduino IDE

Аббревиатура IDE расшифровывается как Integrated Development Environment, в переводе – интегрированная среда разработки. С помощью этой программы программисты пишут программы, причем делают это гораздо быстрее и удобнее, чем при использовании обычных текстовых редакторов.

В рамках платформы Ардуино программа Arduino IDE делает то же – помогает программистам писать программы. С ее помощью скетч, написанный на языке Arduino, проверяется, превращается в C++, компилируется, загружается в Arduino. Теоретически, вы можете обойтись без этой программы, но реально других вариантов начать работы с Ардуино для новичка практически не существует. Поэтому первое, что вы должны сделать – это найти и установить себе эту среду программирования. Это совершенно не трудно и абсолютно бесплатно.

Как скачать и установить Arduino IDE

Процедура скачивания и установки абсолютно традиционна. Вы загружаете файл, запускаете установку. На официальном сайте доступны версии c установщиком (exe) и обычных zip архивах. Вы можете найти версии Arduino IDE для всех основных операционных систем.

Процедура установки достаточно проста, вам нужно будет ответить на несколько вопросов. Важным этапом этого процесса является установка драйвера COM-порта. Для большинства «китайских» плат ардуино понадобится установить дополнительные драйвера.

После установки потребуется небольшая настройка среды – об этом мы поговорим в отдельной статье про установку и настройку Ардуино IDE.

Какую версию Ардуино IDE выбрать?

Первая версия среды разработки Ардуино официально появилась в августе 2005 года. С тех пор утекло много воды, программа несколько раз претерпевала революционные изменения. До 2011 года номера версий состояли из одной цифры (последней была 0023 – версия от 09.11.2011). Затем появилась более привычная запись с «минорными» и «мажорными» обновлениями. Так, Arduino 1.0.0 появилась 30.11.2011, а версия 1.0.1 – в мае 2012.

Ключевыми по количеству обновлений и связанных с ними проблем совместимости стали переходы с версии 1.0.7 и 1.5. Многие библиотеки, написанные под «старые версии» программы не могли компилироваться в новых из-за изменений в системных библиотеках и других внутренних механизмах сборки проекта. Особенно сильно это проявилось при переходе на 1.6 версию. Если в вашем проекте есть древние библиотеки, некорректно работающие с современными версиями IDE, вам придется изменять их самому, ждать, пока это сделают авторы или подчиниться обстоятельствам и установить ту версию, с которой будет работать библиотека.

Последней стабильной версией Arduino IDE на момент написания статьи является 1.8.7 (август 2018).

Arduino на русском

Еще один важный вопрос – русификация среды разработки. Давайте сразу разберемся с тем, как перевести Arduino IDE на русский. На самом деле, для этого не нужно искать или скачивать специальные версии. Вы загружаете и устанавливаете обычную версию, достаточно просто выбрать ваш язык в списке доступных языков в соответствующем пункте настроек.

Скачать Arduino 1.8.7

Версия 1.8.x Arduino IDE появилась 11 Сентября 2018 года и является последней стабильной на момент написания статьи. По сравнению с 1.8.6 вы не найдете существенных улучшений в интерфейсе – все изменения, в основном, касались исправления ошибок и повышения стабильности работы.

Версия Windows

Версия Linux и Mac

Изменения в версии 1.8.7

Из наиболее важных изменений данной версии можно выделить следующее:

  • Исправлена проблема выбора порта при первом использовании.
  • Исправлены ошибки запуска с некорректным файлом library_index.json или некорректными версиями библиотек.
  • Исправлены проблемы с низкой скоростью отрисовки меню File и Tools на версии для Mac OS X.
  • Улучшена работы с диалоговыми окнами в MAC OS.
  • Повышена стабильность работы системы в целом (исправлены ошибки ядра).

Скачать Arduino 1.8.6

IDE 1.8.6 появилась в августе 2018 года. По сравнению с предыдущей версией, в 1.8.6 было добавлено много улучшений.

Изменения в версии 1.8 6

Список дополнений и улучшений:

  • Улучшена производительность компиляции проектов за счет распараллеливания процессов и повторного использования скомпилированных фрагментов проекта.
  • Прочие улучшения интерфейса:
    • Добавлены клавиатурные ускорители при прокрутке меню (нажмите клавишу ‘a’).
    • Добавлен скроллер в меню программирования.
    • Улучшение диалогового окна «Поиск/Замены»
  • Возможность выбора тем – традиционно устанавливаемых в соответствующую папку в виде архива.
  • Информация об ошибках выводится в более структурированном формате – с указанием не только строки, но и столбца.
  • Монитор порта теперь может показывать информацию о времени (timestamp)
  • Добавлены переводы для типов в библиотеках.
  • Улучшена функциональность работы с дисплеями высокой четкости (Hi-resolution) в Linux
  • Для пользователей Windows исправлены ошибки функциональности сборки проектов из файлов, хранящихся в облачном хранилище OneDrive.
  • Ускорен старт программы в случае использования виртуальных сетевых подключений
  • Улучшение в менеджере библиотек (поиск, установка).
  • Исправление множества небольших ошибок в интерфейсе, повышенная стабильность ядра.

Версия Windows

Загрузить Arduino IDE с официального сайта

Для загрузки программы с официального сайта Arduino.cc вам нужно найти в навигации сайта пункт Software – Downloads. Найдите на странице ссылки на последние версии программы (для Windows, Linux, Mac OS X). Щелкнув на ссылку вы попадете на страницу загрузки, на которой можете выбрать вариант загрузки:

  • С поддержкой проекта (укажите, какую сумму вы готовы пожертвовать)
  • Без поддержки. Просто нажмите на кнопку «Загрузить».

Не зависимо от выбранного варианта, вы все равно загрузите одну и ту же версию, никаких ограничений для «бесплатной» версии нет. Но если у вас есть возможность, то постарайтесь пожертвовать команде, так много сделавшей для развития проекта.

Версия 1.8.7

Windows Installer, 1.8.7 https://www.arduino.cc/download_handler.php?f=/arduino-1.8.7-windows.exe
Windows – ZIP файл, 1.8.7 https://www.arduino.cc/download_handler.php?f=/arduino-1.8.7-windows.zip
MAC OS X, 1.8.7