Arduino to popularna platforma mikrokontrolerowa, umożliwiająca szybkie tworzenie urządzeń i systemów elektronicznych. Ogromna liczba przykładowych projektów, wielka społeczność inżynierska, skupiona wokół tej koncepcji oraz łatwe w użytku środowisko deweloperskie uczyniły z Arduino produkt, którego sukcesu nikomu dotąd nie udało się przebić. Jednocześnie powstawało wiele odmian zestawu, przygotowanych pod kątem różnych zastosowań. W niniejszym artykule prezentujemy najlepsze z nich i pomagamy w wyborze odpowiedniej płytki.
Arduino to platforma przygotowana na zasadach open-source, co oznacza, że jej dokumentacja jest publicznie dostępna. To zresztą jeden z powodów jej ogromnej popularności. Możliwość zweryfikowania rozmieszczenia elementów, wprowadzania własnych modyfikacji przez społeczność i powielania tego samego rozwiązania sprawiły, że Arduino zainteresowało bardzo wielu inżynierów. Powstało też wiele klonów, które jednak w odróżnieniu od oryginalnych płytek, nie zawsze produkowane są przy zachowaniu najwyższych standardów jakości. Bywa też, że rozwiązania alternatywne mają inne rozmieszczenie wyprowadzeń lub inaczej połączone piny. Sprawia to, że podczas korzystania z materiałów edukacyjnych i przeglądania projektów przygotowanych przez społeczność, można mieć problem z ich odtworzeniem. Poniżej przedstawiamy pięć najbardziej popularnych. oryginalnych modeli.
Arduino UNO
Nie ma wątpliwości, że najbardziej popularną płytką z omawianej rodziny jest UNO. Po włosku, a więc w języku ojczyzny Arduino, „uno” znaczy „jeden” i to właśnie tą nazwę wybrano na potrzeby pierwszej płytki, jaka powstała wraz ze środowiskiem programistycznym Arduino Software IDE w wersji 1.0. Arduino UNO to projekt referencyjny, który na przestrzeni lat ewoluował do obecnej, trzeciej wersji. Stąd w sprzedaży dostępny jest Arduino UNO v.3.
Platforma UNO to najlepsza płytka, by zacząć naukę elektroniki i programowania urządzeń. Jeśli użytkownikiem ma być osoba, która chce sprawdzić możliwości platformy i nie ma jeszcze konkretnych pomysłów na projekt, powinna sięgnąć właśnie po ten model. Jest to zarazem najlepiej udokumentowana płytka, wykorzystywana w największej ilości rozwiązań.
Arduino UNO bazuje na mikrokontrolerze ATmega328P. Ma 14 cyfrowych wyprowadzeń, które mogą pracować jako wejścia lub wyjścia, a 6 z nich może pracować jako generatory sygnału PWM. Ma też 6 analogowych wejść, 16-megahercowy rezonator kwarcowy, złącze USB i gniazdo zasilania oraz wyprowadzenia ICSP i przycisk resetowania. Zawiera wszystko, co potrzebne do pracy mikrokontrolera. Wystarczy podłączyć płytkę do komputera przez kabel USB lub zasilić ją za pomocą oddzielnego zasilacza czy też baterii. Pracę z UNO można prowadzić bez obaw, gdyż w najgorszym wypadku wystarczy wyjąć procesor z podstawki zamontowanej na płytce i wymienić go na nowy, kosztujący około 10 złotych, po czym zacząć od nowa.
Arduino MEGA2560
Jeśli pierwsze kroki w elektronice ma się już za sobą, a tworzony projekt jest bardziej zaawansowany, warto sięgnąć po MEGA2560. Jest to nowy model, następca modelu Arduino MEGA. Bazuje na mikrokontrolerze ATmega2560, cechującym się znacznie większą pamięcią. Ma aż 54 cyfrowe wejścia i wyjścia, z czego 15 można użyć jako wyjść PWM. Ma 16 wejść analogowych, 4 interfejsy UART, 16-megahercowy kwarc, złącze USB i gniazdo zasilania oraz wyprowadzenia ICSP i przycisk resetu.
Jest polecany do projektów drukarek 3D i zastosowań w robotyce. Daje naprawdę duże możliwości. Aby zacząć pracę z MEGA2560, wystarczy – tak jak w przypadku Arduino UNO – podłączyć zasilanie.
Warto dodać, że płytka jest kompatybilna z większością modułów rozszerzeń dla Arduino UNO.
Arduino Leonardo
Płytka Leonardo jest nieco mniejsza niż UNO i MEGA2560. Bazuje na mikrokontrolerze ATmega32u4 i ma 20 wyprowadzeń cyfrowych, z czego 7 może być użytych w roli wyjść PWM, a 12 jako wejścia analogowe. Oprócz tego, tak jak dwa wcześniej wymienione modele, ma 16-megahercowy oscylator, złącze USB i zasilania, wyprowadzenia ICSP i przycisk resetu.
Podstawowa różnica leży w zastosowaniu układu ATmega32u4, który ma wbudowaną obsługę interfejsu USB. Dzięki temu nie ma potrzeby stosowania dodatkowego procesora, który w płytkach UNO i MEGA2560 jest wlutowany na PCB. W efekcie Leonardo, po podłączeniu do komputera, może być wykrywany jako klawiatura, myszka, albo wirtualny port szeregowy.
Arduino NANO
Płytka NANO to już model zupełnie odmienny mechanicznie. Pod względem możliwości przypomina model UNO, gdyż zawiera taki sam mikrokontroler, ale w innej, mniejszej obudowie. Układ ATmega328 jest wlutowany, a cała płytka ma mniejsze rozmiary oraz wyjątkowo małą wagę. Nie ma osobnego gniazda zasilania, a ponadto wymaga kabla ze złączem Mini-B USB.
Liczne wyprowadzenia płytki ustawiono w taki sposób, by moduł mógł być wygodnie montowany na uniwersalnych płytkach prototypowych. Niemniej, dzięki mniejszym wymiarom łatwiej ją zmieścić w systemach wbudowanych o bardzo ograniczonej dostępnej przestrzeni.
Arduino MICRO
Płytka Arduino MICRO bazuje na mikrokontrolerze ATmega32u4, a więc na takim samym modelu, co płytka Leonardo. Oznacza to, że podobnie jak Leonardo, nie potrzebuje dodatkowego kontrolera USB i może się zgłaszać systemowi jako myszka lub klawiatura. Została opracowana we współpracy z firmą Adafruit. Pod względem wymiarów przypomina model NANO. Ma 20 cyfrowych wyjść/wejść, z czego 7 może podawać sygnały PWM, a 12 służyć jako analogowe wejścia.
Na płytce znajduje się też 16-megahercowy kwarc, złącze micro USB, wyprowadzenia ICSP i przycisk resetu. Budowa również została przystosowana do umieszczania modułu na uniwersalnej płytce prototypowej. Dzięki małym wymiarom, dobrze się mieści jako element urządzeń o małej dostępnej przestrzeni.
Zestawy rozszerzeniowe
Z uwagi na fakt, że standard Arduino jest w pełni otwarty i każdy inżynier ma dostęp do pełnej informacji o platformie, powstało wiele modułów rozszerzających możliwości płytek bazowych. Jednym z nich jest produkowany przez polską firmę Blaberk seria zestawów ARDUINO – DEM. Sercem zestawów jest moduł z zamontowanym wyświetlaczem DEM128064O FGH-PW. Jest to graficzny wyświetlacz LCD, o rozdzielczości 128×64. Komunikuje się za pomocą interfejsu SPI. Moduł do pracy wymaga zasilania 3,3 V.
Moduł z wyświetlaczem sprzedawany jest także w zestawach z dodatkowymi komponentami, pozwalającymi wykonać konkretne projekty:
- ARDUINO – DEM – KIT1: dodatkowo 3 przełączniki tact-switch, moduł dip-switch oraz zestaw kondensatorów, rezystorów i dławik,
- Zestaw ARDUINO – DEM – KIT2 – dodatkowo 3 przełączniki tact-switch, termistor oraz zestaw kondensatorów i rezystorów,
- ARDUINO – DEM – KIT3 – dodatkowo 3 przełączniki tact-switch, moduł dip-switch, termistor, hallotron, magnes oraz zestaw kondensatorów, rezystorów i dławik.
Producent na stronie blaberk.com.pl/arduino/arduino.html prezentuje projekty, które można wykonać za pomocą zestawu. Dzięki temu, użytkownik może uzyskać wiedzę w jaki sposób korzystać z rozszerzeń platformy. Zestawy znajdują się w ofercie dystrybutora elementów elektronicznych, firmy Micros.
Oprogramowanie
Wszystkie płytki są kompatybilne ze środowiskiem Arduino IDE, które dostępne jest w wersji na systemy Windows (od XP wzwyż), Mac OS X (od 10.8 wzwyż) i Linux. Można je pobrać ze strony: www.arduino.cc/en/Main/Software. Istnieje także wersja w postaci aplikacji dostępnej w sklepie Microsoftu, którą można bardzo łatwo zainstalować na komputerach z Windows 8.1 i Windows 10.
Od pewnego czasu płytki Arduino można programować również bez instalacji jakiegokolwiek oprogramowania. Wystarczy stworzyć sobie konto w serwisie https://create.arduino.cc i pisać programy w przeglądarce internetowej. Kod tworzy się w języku C lub C++ i zapisuje w postaci plików .ino.
Jak kupować?
Dobrym wyborem jest sięgnięcie po zestaw od rodzimego dystrybutora. Będzie on w stanie odpowiedzieć na ewentualne pytania i bardzo szybko, bez nadmiernych dodatkowych kosztów, dostarczyć produkt. Firmą, która ma w ofercie wszystkie omówione płytki i sprzedaje je wprost ze swoich krakowskich magazynów jest Micros. Co ważne, jest to dystrybutor także innych komponentów elektroniki, a więc podczas zamówienia Arduino, można jednocześnie zamówić pozostałe podzespoły, potrzebne do wykonania projektu. Dodatkową zaletą jest fakt, że pracownicy Microsa to doświadczeni inżynierowie, którzy służą swoją wiedzą i poradami podczas przyjmowania zamówienia.
Artykuł pierwotnie opublikowany na łamach magazynu „Elektronik”, w numerze 11/2018.
