Arduino nano: преимущества и недостатки, программное обеспечение

Плюсы и минусы Arduino

Arduino — самая популярная платформа любительской и образовательной электроники и робототехники. Рассмотрим ее плюсы и минусы:

Преимущества:
– Arduino IDE основан на AVRGCC. Изучение Arduino поможет вам изучить C++. Если вам не нравится конкретная высокоуровневая команда или библиотека для Arduino, вы почти всегда можете заменить её на аналогичную C++.
– Вы можете питать, программировать и обмениваться сообщениями с Arduino при помощи одного USB кабеля (или FTDI кабеля для некоторых клонов).
– Вы можете сделать простой проект за несколько минут, используя стандартные библиотеки, не вникая в них. Для считывания сигналов кнопок, вывода информации на семи сегментные или ЖК-дисплеи и управления двигателями для всего этого есть стандартные библиотеки, не требующие большого опыта в программировании.
– Последовательные и SPI интерфейсы связи сделаны превосходно.

Недостатки:
– Arduino IDE. Интегрированная среда разработки Arduino — это кроссплатформенное приложение на Java, включающее в себя редактор кода, компилятор и модуль передачи прошивки в плату. Это самый худший редактор после notepad.exe. Когда-нибудь вы перейдете на более удобный сторонний редактор, но вам всё равно придется оставить IDE для прошивки.
– Загрузчик. Чтобы закончить проект с применением Arduino, вам придется вручную прошить загрузчик в каждый новый микроконтроллер ATmega. Он занимает 2Кб памяти.
– Разнообразные варианты: в официальном модельном ряду есть варианты с памятью 30(32) Кб и 254(256)КБ. Что делать, если ваш код занимает, допустим, 42 КБ? Единственным решением является использование полу-совместимого клона Sanguino и др.
– Отсутствие простого способа изменения тактовой частоты. Модель 3,3В/8МГц может спокойно работать на частоте 12МГц!
– digitalWrite() использует для выполнения 56 циклов. По крайней мере, можно легко выяснить причину и переключиться на прямой доступ к порту (вторая вещь которая заменяется после IDE). Arduino не очень удобна для время-зависимых приложений.
– Вы не можете легко отключить стандартную библиотеку для последовательной аппаратной части, для того чтобы брать прерывания с TX и RX, независимо от того, запущена она или нет. Строка в последовательный порт посылается с помощью конечного автомата с множеством пустых циклов ожидания флага опустошения буфера в основном теле программы – это опять же пустое расходование ресурсов – ведь есть прерывания. Да, в Arduino можно включить прерывания, но кто это делает?
– Библиотеки Arduino просты в освоении, но на этом их плюсы заканчиваются. К примеру, вы можете всю жизнь формировать задержки с помощью delay-функций и не иметь ни малейшего представления, как работает таймер на микроконтроллере — из таких минусов состоят все библиотеки Arduino. Ведь таймер и другая периферия в микроконтроллере реализованы так, чтоб компенсировать его однопоточность прерываниями. А люди тратят процессорное время на декрементацию неиспользуемой переменной.
– При переполнении ISR таймера прерывание происходит каждые 16K тактов в фоновом режиме. Это сделано для функций millis() и micros(), даже когда они не используются.
– Пустой проект Arduino занимает 466 байт на Arduino UNO и 666 байт на Arduino Mega2560.
– Также Arduino “скрывает” такие важные аспекты архитектуры микроконтроллеров как регистры, прерывания и таймеры. Изучайте их.

Но если вы или ваш проект перерос среду разработки Ардуино, это не значит что надо менять все «железо»! Просто перейдите на чистый AVRGCC и пишите на нем. Ардуино это по сути все тот-же МК, только в комплекте с уже распаянным кварцем (остальные железяки на плате представляют в большинстве своем защиту от дурака и всяческие фишечки и рюшечки для более приятной работы)

Что такое Arduino

Микрокомпьютеров для инженеров и программистов-разработчиков существует множество. И одной из самых популярных физически-программных платформ является Arduino. Она привлекает особенной простотой, совместимостью с большинством операционных систем и низкой стоимостью. А мы помогаем разобраться в том, что представляет собой платформа Arduino.

Arduino, что это?

Arduino — это открытая электронная платформа, основанная на простых в использовании железе и программном обеспечении. Платы с микроконтроллером Arduino способны считывать входящую информацию (загоревшаяся лампочка сенсора, палец на кнопке или сообщение в Твиттер), а зачем переформировывать её в исходящее действие — активировать двигатель, зажечь светодиод или опубликовать что-то в сети. Вы можете задать плате ряд заданий, отправив ряд входящих сигналов. Для этого потребуется использовать язык программирования Arduino и программное обеспечение Arduino (IDE), основанное на проекте Processing.

На протяжении нескольких лет платформа использовалась для создания многих тысяч проектов, начиная от конструирования простых бытовых девайсов до разработки сложных научных инструментов. Вокруг платформы построилось сообщество студентов, учёных и просто интересующихся со всего мира. И выбирают именно эту платформу за удобство и многофункциональность.

Программное обеспечение для Arduino

Для работы с платформой Arduino вам не обязательно будет ставить себе определённое программное обеспечение. Начать программировать можно с Arduino Web Editor, позволяющим сохранять скетчи в облачном хранилище. Инструмент постоянно обновляется онлайн, ничего скачивать и переустанавливать не приходится. Но для работы, конечно, потребуется постоянное интернет-соединение.

Однако, если вы предпочитаете программировать оффлайн, вам следует скачать последнюю версию приложения для рабочего стола Arduino. Это открытое программное обеспечение, совместимо со следующими операционными системами:

  • Windows;
  • Mac OS (Lion или более ранние версии);
  • Linux 32 bit;
  • Linux 64 bit;
  • Linux ARM.

Актуальная версия приложения для рабочего стола будет работать с любой версией микрокомпьютера Arduino, никакие дополнительные программы под определённое железо устанавливать не нужно. Главное преимущество всей этой открытой платформы именно в её простоте. Если вы только начинаете работать с Arduino, вас наверняка порадует огромное количество понятных инструкций, официально переведённых даже на русский язык.

Преимущества платформы Arduino

Для физического программирования существует множество микрокомпьютеров и платформ, в том числе популярный и дешёвый Raspberry Pi. Большинство существующих программ помогает облегчить работу и обучение программированию, Arduino не становится исключением. Но у этой платформы есть множество весомых преимуществ перед рядом конкурентов:

  • Низкая цена в сравнении с большинством подобных платформ.
  • Кроссплатформенность. С Arduino работать можно хоть на Windows, хоть на Mac OS, тогда как большинство платформ разрабатывается исключительно под Windows.
  • Простая программная обстановка. Платформа отлично подходит для новичков, а подробных уроков в сети великое множество.
  • Открытый ресурс и расширяемое программное обеспечение. Продвинутые программисты могут без проблем самостоятельно расширять под себя ПО (и даже железо).

Чтобы начать пробовать свои силы на платформе Arduino, достаточно приобрести необходимые физические компоненты. Подбор железа будет зависеть от ваших целей в программировании. Если вы ищете вдохновения, вам на помощь всегда готовы прийти программисты со всего мира, образовавшие вокруг платформы целое сообщество.

Arduino NANO

Миниатюрная платформа для создания прототипов
и изучения микроэлектроники

  • Описание
  • Характеристики
  • Схемы
  • Распиновка
  • Подключение
  • Фотографии

Что такое Arduino?

Arduino – это семейство электронных платформ, предназначенных для изучения проектирования электроники.

Arduino NANO – компактная платформа для прототипирования микроэлектронных устройств, предназначенная для использования с макетной платой. Функционал устройства во многом схож с Arduino UNO и отличается от нее лишь размерами платы и отсутствием отдельного разъема для питания.

Основа Arduino Nano – микроконтроллер на базе ATmega328, логическая микросхема для обработки данных с тактовой частотой 16 МГц, имеющая на борту 8 аналоговых и 14 цифровых контактов общего назначения, а также все необходимые интерфейсы: I2C, SPI и UART.

Основные преимущества Arduino NANO:
  • Простота использования
  • Быстрое изучение
  • Удобная среда разработки
  • Открытый исходный код
  • Сообщество поклонников
  • Тысячи готовых проектов
  • Возможности расширения
  • Широкая переферия

Arduino в цифрах

Год релиза первой Arduino

Платформ продается ежедневно

Различных видов платформ

Пользователей в сообществе

Технические характеристики

Микроконтроллер

Atmel ATmega328 с тактовой частотой 16 МГц

Питание платформы

Рекомендуемое напряжение: 7-12В DC, рабочее – 5В DC

Цифровые порты

14 портов ввода-вывода, 6 из которых имеют возможность вывода ШИМ сигнала

Аналоговые входы

8 шт., каждый с разрешением 10 бит (от 0 до 1024 усл. значений)

Цифровые интерфейсы

1 x I2C, 1 x SPI, 1 x UART, 1 x ICSP

Размер памяти

32Кб Флеш-памяти, 2Кб ОЗУ, 1Кб EEPROM

Размеры платы

Физические габариты платы 42 x 19 мм, вес 12г

Варианты питания

Через разъем mini-USB или через разъем Vin на контактной линейке

Токовая защита

Платформа не имеет встроенной защиты USB порта от коротких замыкания и выбросов тока

Arduino является платформой с открытой архитектурой и программным обеспеченем. Arduino Nano – идеальный инструмент, способный показать, насколько легким может стать процесс изучения электроники, схемотехники и программирования. За счет своих компактных размеров ардуино нано помещается вместе с датчиками и сенсорами на одной макетной плате.

Схемы платформы

Ниже представлены ссылки на скачивание всех схем Arduino NANO:
Принципиальная схема, файлы EAGLE и распиновка платы

Принципиальная схема
Файлы трассировки .EAGLE
Контактная распиновка платы
Datasheet для ATmega328

Распиновка Arduino NANO

На изображении выше представлена схема контактной распиновки Arduino NANO V3,
с указанием назначения каждого контактного вывода платы.

Если вы или ваш ребенок хочет изучить основы микроэлектроники, робототехники или интернета вещей, Arduino — идеальное начало!

Подключение платы

При покупке официальной версии платформы, подключение Arduino NANO к компьютеру происходит автоматически.
При использовании китайских аналогов или других arduino-совместимых платформ, во время подключения следует учесть несколько важных моментов.
Выпуск официальных версий платформы был прекращен в 2016 году.

Подключение официальной платы

1. Скачивание и установка Arduino >

Для работы с платой вам потребуется скачать и установить свежую версию среды программирования Arduino – “Arduino IDE”. Ее можно скачать с официального сайта по ссылке ниже.

При использовании русскоязычной версии Windows, программа автоматически установит по умолчанию русский язык.

В открывшемся окне следует нажать на кнопку “JUST DOWNLOAD“.

2. Первый запуск среды разработки

После того, как вы скачали и поставили среду разработки, вам необходимо подключить Arduino NANO в любой свободный порт компьютера и осуществить базовую настройку платы.

После того, как вы подключили вашу плату к компьютеру, Windows сообщит об обнаружении нового устройства и автоматически выполнит установку всех необходимых драйверов для работы с ней. После появления сообщения “Устройство установлено и готово к использованию”, переходим к настройке программы.

3. Настройка подключения платы

В верхнем меню программы размещен список пунктов. Вам необходим пункт Инструменты Плата.
В этом окне вам необходимо выбрать, какая плата была подключена к вашему компьютеру. Выбираем “Arduino Nano” .

Инструменты Плата Arduino Nano

После выбора нужной платы, нам необходимо выбрать порт. Переходим ко вкладке Инструменты Порт.

Если плата подключена к компьютеру корректно, у вас отобразятся все занятые на текущий момент COM-порты. Выбираем любой из доступных и проверяем, угадали-ли мы с портом.

4. Проверка работоспособности платы

Самый простой способ проверить, работает-ли ваша ардуино на том порту, который вы выбрали – это попробовать залить в нее тестовый скетч (прошивку).

Из верхнего меню открываем: Файл Примеры 01.Basics Blink

В новом окне Windpws у вас откроется код программы, которая мигает светодиодом. Теперь необходимо загрузить ее в плату, нажав на кнопку “загрузка”.

В панели работы со скетчами – вторая кнопка:

Внизу программы (в черном окне) показывается процесс загрузки прошивок в плату. Если все прошло нормально, вы увидите сообщение “загрузка успешно завершена”.

Подключение неофициальных плат

1. Скачивание и установка Arduino >

Для программирования платформы вам необходимо скачать и установить свежую версию программы для программирования Арудино – “Arduino IDE”. Ее можно скачать с официального сайта по ссылке ниже.

При использовании русскоязычной версии Windows, программа автоматически выставит в интерфейсе русский язык.

В открывшемся окне следует нажать на кнопку “JUST DOWNLOAD“.

2. Первый запуск среды разработки

После того, как вы скачаете и установите Arduino IDE, вам необходимо подключить Arduino Nano в любой свободный порт компьютера и осуществить первичную настройку.

После того, как вы плата подключится к компьютеру, Windows сообщит об обнаружении нового устройства.

Скорее всего ваша Ардуино имеет встроенный китайский программатор CH340G, драйверы для которого Windows найти не удасться.

Если ваша Arduino Nano – Китай, драйвер придется устанавливать самостоятельно. Об этом система оповестит вас сообщением “Программное обеспечение для устройства не было установлено”.

Если все произошло именно так, как мы описали выше, приступаем к установке драйверов по этой инструкции:

После того, как вы увидите сообщение “Устройство установлено и готово к использованию”, переходите к настройке программы.

3. Настройка подключения платы

Вверху программы размещен список различных пунктов меню. Вам необходима вкладка Инструменты Плата.
В этом окне вам необходимо выбрать, какая плата была подключена к вашему компьютеру. Выбираем “Arduino Nano” .

Инструменты Плата Arduino Nano

После выбора платы, нам необходимо выбрать порт. Переходим ко вкладке Инструменты Порт.

Если вы уже подключили свою ардуино к компьютеру, то у вас должны отобразиться все занятые на текущий момент COM-порты. Выбираем любой из доступных и проверяем, правильный-ли порт мы выбрали.

4. Проверка работоспособности платы

Самый простой способ проверить, работает-ли ваша ардуино на том порту, который вы выбрали – это попробовать залить в нее тестовый скетч (прошивку).

Из верхнего меню открываем: Файл Примеры 01.Basics Blink

В новом окне будет открыт код программы для мигания светодиодом, самой базовой программы в среде разработки под микроконтроллеры. Для того, чтобы загрузить ее в вашу Nano, необходимо нажать кнопку “загрузка”.

В панели работы со скетчами – вторая кнопка:

В нижней части программы (в черном окне) показывается процесс загрузки прошивок в плату. Если все прошло нормально, вы увидите сообщение “загрузка успешно завершена”.

Фотографии разных версий платформы

Ниже представлены фотографии платформы разных версий и от разных производителей.
Многие задаются вопросом, чем китайская ардуино нано отличается от оригинала? Можем с уверенностью сказать, что основное отличие официальных платформ от сторонних заключается только в цене и упаковке товара.

Контроллер Arduino Nano для начинающих

Ардуино Нано (Arduino Nano) представляет из себя плату с микроконтроллером, которую вы сможете программировать, чтобы управлять всевозможными внешними устройствами.

Она взаимодействует с большинством устройств внешнего мира через:

Существует много разновидностей микроконтроллеров, но Arduino наиболее популярен благодаря именно тому, что во всемирной сети очень активно выкладываются и обсуждаются самые разные проекты с его применением. Самостоятельное изучение ардуино – это не столь долгий процесс, как может показаться вначале.

Arduino Nano – это одноплатный контроллер с открытыми начальными кодами, который возможно использовать во множестве различных приложений. Это – самый простой и наиболее дешевый вариант из микроконтроллеров для различных любителей, студентов и профессиональных разработчиков проектов на основе микроконтроллера.

В платах Arduino используются либо микроконтроллеры Atmel AVR, либо его ближайший собрат микроконтроллер Atmel ARM, а в некоторых из версий имеется интерфейс USB. Обладают шестью или более выводами аналоговых входов и четырнадцатью или более выводами цифровых входов и выходов, использующихся для возможности подключения к микроконтроллеру датчиков, различных приводов и иных периферийных схем. Стоимость платы Arduino в зависит от набора функций – от семи до сорока пяти долларов.

Программное обеспечение (IDE)

Программное обеспечение, применяемое для программирования Arduino, представлено разработкой Arduino IDE.

IDE – Java приложение, работающее на множестве разных платформ, включая столь известные системы как PC, Mac и Linux.

Разрабатывалась для начинающих, не знакомых со всеми тонкостями программированием. Включает:

В IDE предусмотрены библиотеки кодов для применения периферии, последовательных портов и разных типов экранов. Программы для Arduino называют «скетчами».

Большинство плат Нано Arduino подключается к компьютеру при помощи USB кабеля. Это соединение позволит загрузить скетчи на вашу плату Arduino.

Распиновка Nano

Схема распиновки платы Ардуино Нано представлена ниже. Для начинающих эта схема может быть не очень понятна на первых порах, но в Уроках Ардуино мы описываем как правило подробно все соединения.

Преимущества и недостатки Ардуино Нано

Давайте перечислим все достоинства и недостатки платы. Начнем с плюсов этой миниатюрной платы.

Плюсы

  • Цена. Arduino Nano возможно купить менее чем за 1000 руб.
  • Кроссплатформенность. Программное обеспечение Arduino осуществляет работу на большинстве известных программ Windows, Macintosh OS X, Linux, являясь открытым приложением работающим на Java.
  • Простая среда программирования. Программная оболочка является достаточно простой в применении для новичков, но весьма гибкой для большинства продвинутых пользователей, чтобы оптимально быстро достичь нужного вам результата. Особенно комфортно в образовательной среде, где студенты достаточно легко разберутся с платформой, а преподаватели смогут разработать учебный курс.
  • Открытый исходный код. Язык может расширяется с помощью C++ библиотек, значительно более продвинутых, там специалисты могут самостоятельно создать свой собственный эксклюзивный инструментарий для Arduino на основе инновационного компилятора AVR C.
  • Открытые спецификации и схемы оборудования. Arduino основан на микроконтроллерах Atmel ATMEGA8 и ATMEGA168. Схемы модулей публикуются под лицензией Creative Commons, из-за этого опытные схемотехники могли создавать свои собственные версии модуля. Даже весьма неопытные пользователи смогут делать макетную версию данного модуля, чтобы понимать, каким же образом он осуществляет работу и экономит деньги.

Минусы

Из минусов отметим:

  • ПО. Довольно убогая программная оболочка.
  • Частота. Достаточно низкая частота имеющегося процессора.
  • Память. Малое количество «дисковой» флэш-памяти для создания программ.

Мощности Ардуино Нано будет явно недостаточно для того, чтобы самостоятельно собрать какое-либо сложное изобретение, но может быть вполне достаточно для различных простейших систем, которые помогут потребителям быстро разобраться со всеми сложностями на пользовательском уровне. Также плата подойдет тем, чей форм-фактор проекта предполагает маленькие размеры.

Ардуино Нано – это микроконтроллеры, которые могут позволить самостоятельно заниматься робототехникой, а их основное преимущество – отсутствие необходимости докупать еще что-либо и малый размер.

Источники:

http://ipkey.com.ua/faq/916-arduino.html

http://arduino-nano.ru/

http://arduinoplus.ru/arduino-nano-dlya-nachinayuschih/

http://arduinomaster.ru/datchiki-arduino/arduino-datchik-dvizheniya/

Ссылка на основную публикацию