Уроки программирования ардуино для чайников: Аrduino для начинающих. Пошаговое руководство.

Содержание

Arduino программирование для начинающих

Ардуино – платформа, позволяющая множеству инженеров со всего мира создавать свои проекты с минимальными вложениями.

Основы Arduino

В первую очередь – это специальный микроконтроллер с одноимённой системой управления и библиотеками, построенными на языке С++. Соответственно, если вы планируете создавать что-то уникальное, вам следует изучить все нюансы, которые имеет программирование Arduino.

Давайте же составим краткое описание программирования Arduino и уточним моменты, на которые стоит обратить внимание, если вы впервые занимаетесь подобным.

Прежде чем приступать к решению конкретной задачи на Ардуино, лучше всего иметь базис в сфере программирования. Поэтому давайте рассмотрим, что вообще обозначает этот термин. Абсолютно любой проект построен на поэтапной блок-модели, в которой описывается, что необходимо сделать вашему микроконтроллеру и как это сделать.

Для упрощения работы пользователей в Ардуино созданы готовые библиотеки функций, вам достаточно лишь вводить команды из них, чтобы добиться какой-то цели.

Естественно, таким образом вы многого не добьётесь, но для создания собственных библиотек потребуется знание языка С++ на котором и построена прошивка чипа.

Ключевая особенность системы в том, что характеристики Arduino могут быть улучшены с помощью докупаемых компонентов, и вы всегда можете их подстроить под конкретный проект. Соответственно, единственным вашим ограничением является знание языка и его возможностей, а также собственная фантазия.

Все функции строятся из простейших операнд, которые характерны для С++. Этими операндами являются переменные различных типов и способы их применения. Поэтому любая функция, используемая в микроконтроллере для получения сведений или отправки сигнала, – это набор простейших операций, который записан в главной библиотеке. И вы будете ограничены до тех пор, пока не получите достаточно опыта и практики, чтобы понимать, какую библиотеку и для какой цели вам стоит написать.

Главный же недостаток конструирования с Arduino сложных проектов в том, что вам придётся с нуля писать код и подбирать компоненты для системы, поэтому лучше сначала попрактиковаться на простейших задачах.

Также, учитывайте, что язык написания библиотек системы – низкоуровневый, а соответственно, состоит из простейших команд, в отличие от высокоуровневых python или pascal, удобных для пользователей. С другой стороны, он также является мультипарадигмальным, поэтому подходит для решения любой задачи с помощью удобной вам парадигмы программирования.

Чаще всего применяется ООП. Сам С++ имеет ядро из многочисленных библиотек и дополнительных функций или методов, поэтому, если вы собираетесь разобраться во всём кардинально, стоит начинать с освоения языка с нуля.

Особенности Arduino программирования

Именно язык, на котором базируется система, и является главной особенностью Ардуино программирования. Ведь при том, что сама плата и работа с ней достаточно просты, с низким порогом вхождения, чтобы освоить низкоуровневый язык программирования и в совершенстве владеть им, потребуется несколько лет.

У программирования на Ардуино имеются как свои достоинства, так и недостатки, и вам стоит изучить обе стороны вопроса, чтобы понимать, с чем вы имеете дело и чего ожидать от микроконтроллера в принципе, во время работы с ним. Среди достоинств Ардуино, пользователи отмечают:

  1. Низкий порог вхождения. Этот пункт будет и в недостатках, так как из-за простоты системы и отсутствия требований к базису по программированию в сети гуляет множество библиотек, написанных ужасным образом. На то, чтобы разобраться, как они работают, уйдёт больше времени, чем на создание своей собственной. А стандартных функций от разработчиков не хватает для серьёзных задач.
  2. Обширное комьюнити. Это главное достоинство Ардуино перед его конкурентами, ведь вы найдёте пользователей, занимающихся созданием проектов на нём, как русскоязычных, так и англоязычных. Но если вы хотите получать действительно ценные советы и погрузиться в работу комьюнити, следует всё же изучить английский язык. Так как большая часть проблем, что вам встретятся, уже давно решены в Гугле, но, зачастую, ответы на английском.
  3. Большое количество библиотек, под разные случаи. Но, как уже описано чуть выше, у этого есть и свои недостатки.

Имеется у программирования на Ардуино и ряд весомых минусов:

  1. Низкая планка для вхождения превращает большую часть библиотек, коими наполнена сеть, в полностью бесполезный мусор. Ведь какие-то из них работают просто медленно и написаны без каких-либо знаний основ алгоритмизации, а часть – вовсе не работает, и непонятно, зачем авторы их создавали. Чтобы найти подспорье под конкретный проект, необходимо перелопатить несколько англоязычных форумов или же самостоятельно создать функции с нуля.
  2. Сложности программирования на С++. На деле – это один из сложнейших языков мультипарадигмального программирования, для создания прошивок и низкоуровневых задач. Однако, если вы имели опыт работы с ним и знаете хотя бы основные алгоритмы, а также работали хоть с одним другим мультипарадигмальным ЯП, тем более используя объектно-ориентированное программирование, вам будет значительно проще освоиться.
  3. Низкая скорость отклика самих чипов и их слабые характеристики. Да, микроконтроллеры Ардуино можно подстраивать под конкретную задачу, докупать компоненты и датчики, но это играет с ними злую шутку. Так как разработчики не знают, для чего будут использовать их детище, они усредняют все показатели, чтобы значительно уменьшить стоимость конечного продукта. В результате люди, создающие простейшие поделки, переплачивают за ненужную мощность, а тем, кто занимается робототехникой или автоматизацией каких-то процессов, приходится докупать и паять множество дополнительных плат.

Как вы можете заметить, Ардуино имеет множество нюансов, и не столь дружелюбна для новичков, как выглядит на первый взгляд. С другой стороны, если вы имеете малейший опыт работы с языками программирования, вам будет куда проще освоиться.

Как начать правильно пользоваться Arduino

Если вы никогда ранее не программировали, и это ваш первый опыт, то программирование микроконтроллеров Arduino пойдёт куда проще, если вы начнёте с основ.

Конечно, когда в планах у вас нет никаких сложных проектов, можете работать на готовых библиотеках и параллельно разбирать, из чего состоят их функции. Это один из хороших способов обучения, но тогда стоит искать наборы функций, которые писались профессионалами, чтобы быть уверенным в их правильности.

Иначе вы можете увидеть неправильное решение задачи и, в результате, применять те в своих проектах.

Но куда лучше начать с основ и посвятить хотя бы неделю освоению алгоритмизации и научиться разбивать свои проекты на блоки, а те – уже на конкретные шаги. Подобное построение блок-схем вам не раз пригодится в будущем.

Когда вы изучите весь базис, можно переходить к практике и самообучению на С++, подойдут любые простейшие проекты или заготовленные в интернете задачи. На этом этапе вашей целью станет понять основные парадигмы и научиться их использовать, а также изучить возможности языка, чтобы вы чётко знали, что он может, и могли здраво оценить реализуемость ваших проектов.

Программирование микроконтроллеров

Само программирование Ардуино делится на три этапа:

  1. Создание или скачивание готовой библиотеки функций.
  2. Загрузка этих библиотек в постоянную память чипа. Это ещё называют прошивкой.
  3. Ввод этих функций в командную строку, например, АТ, чтобы плата выполнила те или иные действия.

Если вы делаете что-то простое, и вам хватает базовой прошивки, можете пропустить первые два пункта.

Самые простые проекты с использованием Arduino

Примеров простых проектов с Ардуино множество, например, вы можете:

  1. Создать датчик освещённости, который будет подстраивать специальные LED лампы под ту яркость, которая необходима в комнате.
  2. Автоматизация любых вещей в вашем доме. Например, включения-выключения света, открытия дверей и прочее.
  3. Автоматизация оранжереи.

Хотя это и звучит достаточно страшно, на большую часть этих проектов, благодаря обилию информации по ним в интернете, вы не потратите много времени и сил.

самый простой пошаговый самоучитель (2017) Стюарт Ярнольд


Самый простой и понятный самоучитель по Arduino для тех, кто делает первые шаги в работе с легендарными платами.
В книге читатели найдут массу полезной информации и ценных рекомендаций, облегчающих процесс обучения. С этим самоучителем любой может освоить основы электротехники и научиться работать с компонентами и платами, а также программировать их, создавать скетчи и классные проекты легко и быстро!

Оглавление:


Основные сведения об Arduino

Что такое Arduino?
Почему именно Arduino?
Какой тип платы Arduino следует выбрать?
Что вы сможете делать с помощью Arduino?
Основные принципы

Набор инструментов Arduino


Плата Arduino Uno
Важные компоненты платы
Макетные платы
Перемычки
Компоненты
Монтажная панель

Программное обеспечение Arduino


Установка Arduino в операционной системе Windows
Установка Arduino в операционной системе macOS
Установка Arduino в операционной системе Linux
Настройка Arduino
Проверка работоспособности
Среда Arduino

Шилды и библиотеки


Что такое шилд?
Шилды с дисплеями
Шилды для работы со звуком
Шилды для прототипирования
Шилды для видеоигр
Шилды GPS
Шилды электропитания
Шилды для управления электродвигателями
Шилды для передачи данных
Шилды различного назначения
Характеристики шилдов
Библиотеки

Инструменты и методы работы


Печатные платы
Пайка
Адаптеры электропитания
Оборудование для тестирования и диагностики
Программное обеспечение для проектирования
Электрические схемы

Электронные компоненты


Состав набора Arduino
Резисторы
Цветовая маркировка резисторов
Конденсаторы
Катушки индуктивности
Диоды
Транзисторы
Реле
Трансформаторы
Электродвигатели
Интегральные схемы
Датчики и приводы

Цепи


Концепции электричества
Падение напряжения
Мощность
Последовательные и параллельные цепи
Последовательные цепи и закон Ома
Параллельные цепи и закон Ома
Сопротивление в цепях
Емкость конденсатора в цепях
Переменный и постоянный ток

Программирование Arduino


Концепции программирования
Комментарии
Функции
Переменные
Типы данных
Инструкции
Арифметика и логика
Массивы
Побитовые операторы
Интерфейсы ввода/вывода
Время
Другие полезные функции
Структура скетча

Скетчи


Создание скетча Arduino
Проверка скетча
Выгрузка скетча
Скетч Fade
Скетч DigitalReadSerial
Скетч AnalogReadSerial
Скетч IfStatementConditional
Скетч ForLooplteration

Устранение неисправностей и отладка


Перед началом работы
Аппаратное обеспечение
Проблемы установки
Ошибки синтаксиса
Монитор порта
Отладка

Проекты Arduino


Введение
GSM-сигнализация
Светодиодный куб
Беспроводное интернет-радио
Газонокосилка с дистанционным управлением
Twitter-пекарня
Робот-древолаз
Беспроводной музыкальный ночник
Предметный указатель

Название: Arduino для начинающих: самый простой пошаговый самоучитель
Автор: Стюарт Ярнольд
Год издания: 2017
Издательство: Эксмо
Формат: djvu
Язык: Русский
Страниц: 256
Размер: 38,3 Мб

Скачать Arduino для начинающих: самый простой пошаговый самоучитель