Arduino プラットフォームとは何ですか?またその目的は何ですか?

Arduinoとは何ですか?

Arduino は、既製のハードウェアおよびソフトウェア プラットフォームであり、その主なコンポーネントは小型 I/O 制御ボードと処理/配線ベースの開発環境です。

コントローラーの最初のプロトタイプは、マッシモ バンツィがイタリアのイヴレーアにあるインタラクション デザイン研究所の学生向けに設計した 2005 年にリリースされました。この装置の名前は、11 世紀初頭にわずか 2 年間イタリアを統治したアルドゥイーノ王の名前に由来しており、マッシモ バンツィが所有するビアバー「ディ レ アルドゥイーノ」もその名にちなんでおり、まさにその場所にあります。 、伝説によるとアルドゥイン王が誕生します。

Arduino の目標は、ソフトウェア開発者がマイクロコントローラー プログラミングの世界に参入できるようにするためのアクセス可能な環境を作成することです。この会社のコントローラーのプログラミングは、シンプルで直感的なプログラミング環境である Arduino IDE で行われます。初心者から経験者まで使いやすい環境です。C++ プログラミング言語が使用されており、多くのライブラリが追加されているため、デバイスの操作が容易になります。

Arduino は、電子設計の分野に国際規模で真の革命をもたらしました。回路図とソースコードはどちらも無料で入手できるため、Arduino は非常に人気があります。既製のボードはわずか数ドルで購入できますが、自分で組み立てることもできます。

Arduino ボードには独自のプロセッサとメモリがあり、さまざまなセンサーを接続できる多くの入力と出力、アクチュエーターと機構が装備されています。現在、20 を超える主要な Arduino ボード MOD が利用可能です。

Arduino プラットフォーム マイクロコントローラー

Arduino の特徴は、Arduino を使用するのにプログラマーである必要がなく、単純なプロジェクトを構築するためにマイクロコントローラーの動作に関する特別な知識も必要ないことです。 Arduino の標準ライブラリは、あらゆるものを自動化するという点で多くの創造性を広げます。

ここでのプログラミングは、Arduino Web サイトから無料でダウンロードできる特別なソフトウェア環境 (IDE) を通じて行われます。 Java で書かれたこのフレンドリーなシェルは、Windows、Mac OS X、および Linux 上で実行でき、テキスト エディタ、プロジェクト マネージャ、プリプロセッサ コンパイラ、およびプログラムをマイクロコントローラに直接ロードするためのツールが含まれています。

Arduino で使用されるマイクロコントローラーにはブートローダーがすでに組み込まれているため、プログラマーは必要ありません。USB または UART-USB アダプターを介してボードをコンピューターに接続し、プログラムをダウンロードするだけです。

このボードには、プログラマを使用してマイクロコントローラのブートローダをフラッシュする機能もあり、Arduino IDE には最も一般的な低コスト プログラマのサポートが組み込まれており、インサーキット プログラミング用のピン コネクタ (AVR 用 ICSP、JTAG) があります。 ARM用）。

ほとんどの Arduino デバイスは、クロック周波数 16 または 8 MHz の Atmel AVR ATmega328、ATmega168、ATmega2560、ATmega32U4、ATTiny85 マイクロコントローラーを使用します。 ARM Cortex M ベースのボードもあります。

Arduinoポート

Arduino UNO R3 ボード

I/O ポートは、電子コンポーネント (LED、モーター、センサーなど) をコントローラー ボードに接続するために使用されます。ピンとも呼ばれます。これらは、独自の機能を持つデジタル、アナログ、またはデジタルからアナログへのインターフェイスです。

名前が示すように、デジタル ピンにはデジタル信号があります。論理ゼロ (0、LOW) と論理 1 (1、HIGH) の 2 つの値のみを生成できます。

アナログ — デジタルに似ていますが、主な目的がアナログ センサーを接続することである点が異なります。

これらのポートを使用する (信号を渡す) には、関数 pinMode (<ピン番号>, <モード: INPUT / OUTPUT>) を使用してプログラム内でポートを初期化する必要があります。ピン番号はボード上で指定されたコネクタ番号です。 Arduino … データを読み取るには INPUT が必要で、送信するには OUTPUT が必要です。事前にpinModeを指定せずにこのようなpinを使用した場合、取得される値が間違っている可能性があります。

デジタル - アナログ ポート (または PWM - パルス幅変調を備えた I/O) - よりインテリジェントなインターフェイス。これらは常にデータの受信/送信の準備ができており、事前の初期化は必要ありません。その主な利点は、0 から 255 の範囲の値を転送できることであり、これにより、さらに多くのことが可能になります。
接続された要素の動作を正確に妨げます。これらのポートは、ボード (およびドキュメント) 上で PWM または «~» (チルダ) で示されます。

デジタルおよびアナログ ピン - スイッチング (接続) ポート。 PWM — 制御ポート。無線要素の動作パラメータを変更する必要がある場合は、PWM に接続する必要があります。回路要素をオン/オフするだけで十分な場合は、Arduino 上の任意のポートを使用できます。

Arduino ボード ポートのもう 1 つ、そして最後の重要な基準は、その物理的な構成です。各ピンには 5V 出力があることに注意してください。最大電流0.02Aを供給できます。

これらは、時間を大幅に節約するために覚えておくことが重要な小さな基準です。

プログラミング

ネットワークにはすでに Arduino 開発に関する膨大な数のビデオチュートリアル、テーマ別出版物、メモ、記事があるため、初心者が Arduino のプログラミングの基礎をマスターするには数時間しかかかりません。基礎は C++ で、ボード上の単純な I/O 制御機能によって補完されており、より要求の厳しいユーザーは、Visual Studio、少なくとも Eclipse、またはコマンド ラインでも作業できるようになります。

外付けドライブと拡張カード

実際、Arduino はあらゆる種類のデバイスを作成するための大きな可能性を提供し、センサー、ロック、モーター、ディスプレイ、ルーター、さらにはケトルさえも接続できます。追加のボードで製品を拡張できます。たとえば、GPS と連携するため、ローカル ネットワークやインターネット経由で接続するため、Bluetooth、Wi-Fi など用のシールドなどです。 Arduino はロボット工学で特に人気があります。

便利なことに、拡張子の接続にははんだごては必要なく、単純なピン接続が使用されるため、レイアウトの設計が簡単になり、必要に応じて複雑にすることができ、一般的に創造性の範囲は無限です。

拡張カード (シールド) は現在、さまざまな機能用に販売されており、コネクタの便利な位置のおかげでサンドイッチとして接続できます。これらは、ワイヤレス通信カード、制御カードです。 ステッピングモーター、およびさまざまな目的を持つその他のコントローラー。

なぜArduinoの使用がこれほど人気が​​あるのか

Arduino プラットフォームは、新しい電子デバイスの開発者、教師、工学部の学生だけでなく、技術的な創造性を持った学生にも広く認識されています。

Arduino を使用すると、マイクロコントローラーを操作するプロセスが簡素化されます。技術的な機器の面では、さまざまな設計の教育プロセスに最適です。 メカトロニクスシステムとロボット、わかりやすいプログラミング環境と物理プロセスをリアルタイムで監視できる機能のおかげで、また、わかりやすいプログラミング環境やその他の多くの利点のおかげで。

デジタル信号処理、エレクトロニクス、回路、ロボット工学、オートメーションなどの教育および研究ツールとして使用できます。より強力な Arduino ボードは、大規模プロジェクトの開発やその複雑な自動化に関連する複雑な技術的問題の解決に適用できます。

Arduino は、業界の専門家を含む多くの人々がマイクロコントローラーにアクセスして理解して使用できるようにする最も人気のあるトレンドであり、この人気のプラットフォームの助けを借りて、興味深く役立つプロジェクトを多数作成できます。

Arduino は汎用的な拡張可能なプログラマブル コントローラー コンストラクターであり、目覚まし時計、複雑なロボット、ステッピング モーターなど、あらゆる目的の電子機器に関連する創造的なタスクを解決する上で不可欠なアシスタントになることができます。それだけでなく、Arduinoを使用して希望のアルゴリズムに従って制御することもできます。

ボタン、センサー、LED、LCDインジケーター、および外界と対話するためのその他の器官など、膨大な数のあらゆる種類の周辺デバイスをArduinoで使用できます。

現在、初心者と上級ユーザーの両方がプロジェクトを実現するのに役立つ、何百もの Arduino プログラムがインターネット上で入手可能です。