آشنایی با برد آردوینو و مزیت های آن

افراد زیادی وجود دارند که رشته تخصصی آن ها الکترونیک یا میکرو کنترلر نیست , اما دوست دارند کار با میکروکنترلر را یاد بگیرند و پروژه های خود را,خودشان انجام دهند.اما همیشه ترس از سختی کار و هزینه زیاد آن باعث شده تا سمت این کار نروند.اگر چه کار با میکروکنترلر و ارتباط آن با دیگر قطعات یک کار تخصصی است اما یک راه میانبر برای یادگیری وجود دارد وآن هم آردوینو (Arduino) است.درسال 2005 تعدادی از مهندسین ایتالیایی در یک آزمایشگاه تحقیقاتی واقع در شهر ivera در صدد حل این مشکل محصولی را تولید کردند که مشکل بسیاری را برطرف ساخت.این محصول همان آردوینو (Arduino) بود.

برد آردوینو توسط یک شرکت ایتالیایی ایده سازی و طراحی شد. طبق گفته‌های ماسیمو بانزی ۵ سال کار مداوم باعث شد تا برد دوست داشتنی آردوینو Arduino متولد شود. این برد با شعار make it simple توانست کل دنیا را فتح کند. یکی از بردهای مطرح و پر طرفدار میکروکنترلر می‌باشد. که دارای ورودی و خروجی متفاوتی روی برد می باشد.

در واقع آردوینو Arduino یک برد متن‌باز برای نمونه‌سازی می‌باشد و بر اساس سخت‌افزار و نرم‌افزار منعطف و ساده پایه‌ریزی و طراحی شده است. آردوینو Arduino می‌تواند محیط اطراف را یا استفاده از سنسورهای مختلف حس کند. آردوینو Arduino می‌تواند بر محیط اطراف خود با استفاده از لامپ‌ها، موتورها و سایر محرک‌ها اثر بگذارد.
میکروکنترل بکار رفته بر روی برد آردوینو Arduino بر اساس زبان برنامه‌نویسی آردوینو Arduino و محیط ویژه کدنویسی آن برنامه‌ریزی شده است و برای کدنویسی به هیچ نرم‌افزار جانبی و یا کامپایلر دیگری نیاز نیست. پروژهای آردوینو Arduino می‌توانند به صورت مستقل و یا مرتبط با سایر نرم‌افزارهای کامپیوتر شخصی باشد. برای مثال می‌توان فرمان‌ها را برای کنترل موتورها از طریق پورت یواس‌بی ارسال نموده و یا داده‌های سنسورها را نیز از همین پورت دریافت کرد.


آردوینو از دو قسمت تشکیل شده است : نرم افزار و سخت افزار.

نرم افزار آردوینو همان کامپایلری است که کد های نوشته شده را مانند نرم افزارهایی مثل کدویژن و… کامپایل و به فایل هگز تبدیل می کند.نام این نرم افزار آردوینو است.سخت افزار نیز در واقع یک برد توسعه است که از یک میکرو کنترلر مرکزی , قطعات و پین های خارجی تشکیل شده است.نام این برد نیز برد آردوینو است.

مزیت های نرم افزاری:
برتری های سخت افزاری تمام ماجرا و مزیت های آردوینو نیست. در بخش برنامه نویسی هم این برد بخاطر داشتن کتابخونه های فراوان برنامه نویسی رو خیلی ساده کرده و نیاز به وارد شدن در جزییات برنامه نویسی رو از کاربر طلب نمیکنه . در نتیجه باز هم سرعت انجام پروژه زیاد میشه و چه کاربر مبتدی و چه حرفه ای از برنامه نویسی با این برد واقعا لذت میبره!


تعداد زیادی میکروکنترلر و پلت فرم میکروکنترلر دیگر، جهت محاسبات فیزیکی موجود است. بردهای Parallax Basic Stamp، Netmedia's BX-24، Phidgets، MIT's Handyboard و بسیاری بردهای دیگر، عملکرد مشابهی را ارائه می دهند. کلیه این ابزارها، جزئیات درهم و برهمی از برنامه نویسی میکروکنترلر را برداشته و آن را در یک پکیج easy-to-use جمع بندی نموده اند. برد آردوینو همچنین فرایند کار با میکروکنترلرها را تسهیل می کند. لیکن مزایایی را برای معلمان، دانش آموزان و مبتدیان علاقه مند در کلیه سیستم های دیگر ارائه می دهد:

  • ارزان - در مقایسه با سایر پلت فرم های میکروکنترلر، بردهای آردوینو نسبتاً ارزان هستند. ارزان ترین نسخه از ماژول آردوینو می تواند به صورت دستی مونتاژ شود، و حتی ماژول های آردوینو از پیش مونتاژ شده، کمتراز 50 دلار قیمت دارد.
  • مستقل از سیستم عامل (Cross-platform) - نرم افزار آردوینو روی سیستم های عامل ویندوز، مکینتاش OSX و لینوکس اجرا می شود. اکثر سیستم های میکروکنترلر منحصر به ویندوز شده اند.
  • محیط برنامه نویسی شفاف و ساده - محیط برنامه نویسی آردوینو برای استفاده مبتدیان، ساده است، در عین حال جهت استفاده ی کاربران حرفه ای از مزیتها نیز به اندازه کافی منعطف است. برای مدرسان، بر اساس محیط برنامه نویسی Processing به راحتی قابل استفاده است، بدین ترتیب، دانش آموزانی که برنامه نویسی در آن محیط را یاد می گیرند، با ظاهر و باطن آردوینو آشنا خواهند شد.
  • نرم افزار قابل توسعه و open-source - نرم افزار آردوینو به صورت یک ابزار open-source منتشر شده است که برای توسعه توسط برنامه نویسان باتجربه موجود می باشد. این زبان می تواند از طریق کتابخانه های C++ گسترش یابد، و افرای که می خواهند جزئیات فنی را بفهمند، می توانند از آردوینو گریزی به زبان برنامه نویسی AVR C که زبان پایه ی آن است، بزنند. به طور مشابه اگر بخواهید، می توانید مستقیما کد AVR-C را درون برنامه های آردوینو خود درج کنید.
  • سخت افزار قابل توسعه و open-source - آردوینو بر اساس میکروکنترلرهای ATMEGA8 و ATMEGA168 شرکت Atmel پایه ریزی شده اند. طرح ماژول ها تحت لیسانس Creative Commons مجوز گرفته اند، بنابراین طراحان با تجربه مدار، می توانند ماژول خود را ساخته، توسعه داده و آن را بهبود ببخشند. حتی کاربران نسبتاً بی تجربه می توانند یک نسخه بردبوردی از ماژول را جهت فهم شیوه کار آن بسازند و هزینه ای جهت آن نپردازند.

بوت لودر (Boot loader)

بوت لودر درواقع یک کد کوچک درون میکروکنترلر است که کنترلر را ویژه می کند و قدرت یکپارچه سازی آن را با IDE آردوینو و برد آردوینو را فراهم می کند. با پاک شدن بوت لودر، هرچه سعی می کنید IDE را برنامه ریزی کنید کنترلر چیزی متوجه نمی شود. به بیان ساده تر، بوت لودر به عنوان یک مترجم بین کنترلر و IDE آردوینو عمل می کند. قبل از یکپارچه سازی بوت لودر، باید آن را روی کنترلر (از یک پروگرامر متفاوت) ذخیره کنید.

IDE (محیط یکپارچه توسعه)

IDE آردوینو روی کامپیوتر نصب می شود. این IDE هم مثل نمونه های مشابه یک کامپایلر، سریال مانیتور و … دارد. زبان آردوینو نوع دیگری از c++ است – دست کم شبیه برنامه های c++ است. برنامه از طریق IDE نوشته می شود و روی برد آپلود می شود. زبان آردوینو بسیار ساده است. IDE یا همان محیط یکپارچه توسعه نرم افزار این امکان را به شما می دهد که از بین نسخه های مختلف برد آردوینو با کنترلرهای مختلف، هرکدام را که می خواهید انتخاب کنید. همچنین این امکان را به کاربر می دهد که یک پورت ارتباطی مخصوص برای محل اتصال برد آردوینو انتخاب کنید.

شیلد shield آردوینو چیست؟

آردوینو فقط کارِ برنامه نویسی میکروکنترلر رو ساده نکرده ، بلکه ارتباط برد رو با قطعات دیگه مثل LCD ، موتور ها و .. رو از طریق شیلد ها باز هم برای ما ساده کرده!
درواقع این شیلد ها برد هایی هستند که بطور مثال سیم های ارتباط ، برنامه نویسی و طراحی PCB برای قطعات مورد نیاز رو به حداقل میرسون..

مثلا برای ارتباط Ethernet ، شیلد Ethernet رو طراحی کرده که باعث میشه با اتصال 4 پایه از برد به شیلد با استفاده از تابع های ساده ی اون بدون دردسر از ارتباط Ethernet استفاده کنیم.