Iniziare con Arduino: cosa devi sapere: 4 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Lavoro con Arduino e l'elettronica da molti anni ormai, e sto ancora imparando. In questo mondo in continua espansione di microcontrollori, è facile perdersi e girare in tondo cercando di trovare informazioni.

In questo Instructable, ti mostrerò:

Cos'è e cosa fa Arduino.

Da dove cominciare con Arduino.

Come trovare risorse utili.

Queste sono tutte cose che ho imparato attraverso l'esperienza e sono metodi collaudati per il successo. Non nego che ci sono probabilmente centinaia di tutorial diversi per iniziare con Arduino, ma queste sono le cose che ho trovato più utili nei miei primi giorni. Quindi seguici ed esploriamo il meraviglioso mondo di Arduino.

Nota: alcune delle immagini in questo Instructable sono schermate. Le immagini che contengono sono di proprietà dei rispettivi proprietari e possono essere soggette a copyright. Li ho compilati qui come periferiche per aiutare nello sviluppo del mio Instructable come risorsa educativa senza scopo di lucro, in conformità con la dottrina del Fair Use.

Passaggio 1: Arduino: cos'è e cosa fa?

Arduino è una piattaforma elettronica open source progettata per i creatori, basata su hardware semplice e facile da usare e una gamma intercambiabile di sensori, manipolatori e display. Il termine, in senso lato, è generalmente usato per riferirsi a un ampio campo di microcontrollori basati sui microchip Atmel.

In parole povere, sono come computer in miniatura semplificati. Come puoi immaginare, questo è un campo enorme e in continua espansione, con centinaia di varianti di microcontrollori, configurazioni e apparecchiature di sensori. Qui, l'ho ristretto alle basi.

In questo Instructable, esaminerò 3 delle schede Arduino più popolari (che sono anche le mie preferite):

L'Onu, Il nano, e il Mega

Esaminerò anche l'uso dell'IDE (il programma che usiamo per codificare Arduino), degli shield e dei sensori.

Per saperne di più su schede specifiche, fare riferimento al passaggio "Risorse"

Termini e definizioni utili:

Microcontrollore: qualsiasi circuito programmabile basato su un codice loop di condizioni e ritardi. Da non confondere con un microprocessore, che si riferisce al chip di controllo stesso o a una scheda molto più complessa come il RaspberryPi.

Scheda: L'hardware su cui si basa Arduino, generalmente utilizzato per riferirsi al microcontrollore stesso ("la scheda Arduino Uno")

Shield: Un'estensione di una scheda, solitamente progettata per inserirsi perfettamente nella configurazione dei pin preesistente, che amplia il layout e aggiunge funzioni non già integrate nella scheda base (es. lo shield Motor consente il controllo dei motori, lo shield Ethernet aggiunge la possibilità di utilizzare le funzioni Internet, lo scudo Bluetooth aggiunge la connettività Bluetooth, ecc.)

IDE (più specificamente, Arduino IDE): il software più comunemente usato per scrivere e caricare codice su una scheda Arduino. C'è anche la possibilità di usarlo per altre schede non Arduino come RaspberryPi.

Libreria: un'aggiunta al codice come file separato, utilizzato per aggiungere funzioni extra e consentire la compatibilità con shield e componenti senza la necessità di conoscere funzioni e algoritmi estremamente lunghi e complessi.

Sensore: tutto ciò che può ricevere un input fisico e trasferirlo a un segnale elettrico

L'Uno:

L'Arduino Uno è di gran lunga la scheda Arduino più iconica e probabilmente più popolare che puoi ottenere. Dispone di 14 pin I/O digitali, che possono variare tra essere On e Off, 6 dei quali sono in grado di utilizzare PWM, o Pulse Width Modulation, che varia la tensione di uscita accendendo e spegnendo il pin che varia rapidamente (l'impulso ') a intervalli variabili (la 'larghezza') per aumentare o diminuire l'uscita (la 'modulazione'). Ha anche 6 pin di ingresso analogico. Tutti i pin possono essere utilizzati come input o output e alcuni pin hanno funzioni speciali se utilizzati con shield e librerie specifiche.

Curiosità: Arduino Uno ha più potenza di elaborazione rispetto ai computer delle dimensioni di una stanza utilizzati per le prime missioni lunari Apollo e si adatta alla tua mano!

La maggior parte degli shield è basata e costruita per Arduino Uno, e questa è generalmente considerata la migliore scheda con cui iniziare come principiante. E sono completamente d'accordo. Uno potrebbe non essere il più versatile, ma è sicuramente il più facile da configurare e utilizzare e la maggior parte dei progetti e dei tutorial per Arduino iniziano con Uno.

Il nano:

Questa cosa, come suggerisce il nome, è una tavola più piccola. Ha meno memoria di uno Uno, ma per il resto condivide la maggior parte delle stesse funzioni in un pacchetto molto più piccolo. L'idea alla base del Nano sono circuiti indossabili e miniaturizzati da utilizzare in spazi ristretti o su progetti sensibili al peso, come i droni. Questo ha meno pin complessivi a causa delle dimensioni più piccole, ma è anche più economico dello Uno e si adatta a più posti.

Il Mega:

Ancora una volta, il nome dice tutto. Questa scheda è più lunga dell'Uno e ha un totale di 54 pin I/O digitali, 15 dei quali compatibili con PWM e 16 pin di ingresso analogico. Questa scheda è per progetti più grandi, migliori e più grandi. E sì, mi sono ripetuto intenzionalmente. Questa scheda è enorme ed è compatibile con la maggior parte degli stessi shield di Uno, perché condivide la stessa configurazione iniziale dei pin. Ha anche una memoria aumentata, quindi può eseguire più facilmente programmi più grandi.

L'IDE:

L'IDE Arduino è una piattaforma relativamente semplice da utilizzare per quanto riguarda la codifica. Per le schede Arduino, utilizza il proprio linguaggio di programmazione, ma condivide molte delle stesse caratteristiche dei linguaggi di codifica più diffusi come Java e C. La curva di apprendimento è molto delicata e ci sono centinaia di esempi online e persino integrati nel software che guidarti attraverso alcuni aspetti del codice. Lo uso da quando avevo 13 anni e ancora non so metà di ciò che fa tutto, quindi non preoccuparti, non devi essere un asso per usare Arduino.

Scudi:

Scudi diversi sono usati in modo diverso. Ovviamente. E hanno anche diversi set di codice necessari per eseguirli. Ma non iperventilare ancora, non ho finito. Per la maggior parte degli scudi che puoi acquistare attualmente, c'è un codice di esempio già integrato nell'IDE o un tutorial online molto carino. Tutto quello che devi fare è trovarlo. Vedi "Risorse" per sapere come farlo.

Sensori:

Analogamente a Shields, diversi sensori, manipolatori e display avranno codici diversi ad essi associati. Si applica lo stesso processo per la ricerca di esempi.

Quindi, ora che sai qualcosa in più su Arduino, passiamo a Da dove cominciare.

Passaggio 2: come e da dove iniziare con Arduino

Come accennato nell'ultimo passaggio, i microcontrollori Arduino coprono una vasta gamma di schede e apparecchiature diverse. In questo passaggio, ti darò alcuni suggerimenti su dove iniziare e cosa ottenere per primo.

Probabilmente il consiglio più utile che posso darti in anticipo è questo: inizia in modo semplice. Imparare a usare Arduino è un processo che richiede tempo e se provi a fare troppo in una volta, ti sentirai solo frustrato. Ho iniziato il mio hobby in Arduino facendo lampeggiare i LED. E sai cosa mi piace fare di più, tra tutte le cose per cui uso Arduino? LED lampeggianti. Quindi, in realtà, qualunque sia la tua ambizione per l'utilizzo di Arduino, consiglierei seriamente di provare prima gli esempi Blink e Fade nell'IDE di Arduino e giocare con quelli prima di provare qualcosa di complicato.

Dove iniziare:

Chiediti questo: per cosa vuoi usare Arduino? Questa domanda determinerà cosa dovresti cercare in una scheda Arduino prima di ottenere la prima.

Se non lo sai davvero, o semplicemente hai in mente qualcosa di semplice come un piccolo robot, consiglierei l'Uno. Se vuoi realizzare dispositivi indossabili o circuiti miniaturizzati, suggerirei il Nano (o il Micro, a seconda della complessità di ciò che vuoi fare). Se vuoi un grande progetto, come una stampante 3D, un grande robot o una rete di sensori, suggerirei il Mega. Se l'elaborazione pesante e il crunch dei dati sono il tuo progetto preferito, allora lo Zero o il Due sarebbero una buona idea. E se desideri un'interfaccia per computer, ad esempio una tastiera, un joystick o un mouse personalizzati, il Leonardo fa per te. E l'elenco non finisce qui. C'è un numero sempre crescente di schede Arduino là fuori, e quelle che ho menzionato qui sono solo le basi. Ci sono schede come la Yún o la Tian che possono eseguire Linux, e fondamentalmente si comportano come piccole versioni di computer in piena regola, e un sacco di variazioni sulle altre schede che ho menzionato che aggiungono caratteristiche e specialità diverse per una gamma specifica di progetti.

Per maggiori dettagli su schede specifiche e per un elenco completo di schede, vedere il mio passaggio successivo, "Risorse".

Cosa ottenere prima:

Inizia ottenendo la scheda stessa. E non preoccuparti quando vedi i cartellini dei prezzi sul sito ufficiale di Arduino. Mentre posso onestamente dire che gli Arduino del marchio Arduino sono di qualità molto più elevata e sono garantiti per funzionare correttamente, non mi piace davvero spendere così tanti soldi su un solo articolo. Fai un salto su Amazon e hanno versioni clonate di Arduino, che sono davvero la stessa cosa fatte da aziende diverse, per meno della metà del prezzo. Oppure, potrei ottenere la stessa scheda e un kit di parti, allo stesso prezzo potrei ottenere un Arduino originale. Tuttavia, se hai i soldi da spendere, acquista dalle persone ufficiali di Arduino, perché sono i ragazzi che sviluppano la maggior parte dei nuovi microcontrollori e supportano il software utilizzato per codificarli. La scelta, davvero, è tua.

Se stai pensando di acquistare uno Uno o un Mega, consiglierei seriamente di acquistare uno starter kit. Ho compilato un elenco di collegamenti ad alcuni diversi nel mio passaggio successivo. Gli starter kit arriveranno non solo con l'Arduino stesso, ma anche una tonnellata di sensori e componenti utili, incluso il migliore amico di ogni costruttore di circuiti: una breadboard. E la parte migliore? Gli starter kit sono in realtà più economici rispetto all'acquisto di tutti i componenti separatamente. Di molto. Ad esempio, un progetto che mi sarebbe costato circa 100 euro per la realizzazione mi è costato solo 50 euro perché ho trovato dei buoni kit di partenza, e poi sono stato in grado di costruire altri tre progetti con i componenti avanzati.

Se non ottieni Uno o Mega, consiglierei comunque uno starter kit che viene fornito solo con i sensori e i componenti extra, e non una scheda Arduino. A proposito, questo è qualcosa a cui prestare attenzione. Quando acquisti uno starter kit, assicurati di controllare che includa effettivamente tutti i componenti nelle immagini, perché alcuni diranno "per Arduino" e mostreranno uno, ma in realtà non ne avranno uno. Di solito ci sarà un elenco di parti in cui è possibile verificare il contenuto del kit.

Una volta che hai un Arduino, il passo successivo è scaricare l'IDE e trovare alcuni buoni tutorial. Continua a leggere nel mio prossimo passaggio per scoprire i posti migliori per ottenerli.

Passaggio 3: risorse

In questo passaggio, indicherò alcune risorse molto utili per tutti i fai-da-te che usano Arduino, oltre a come trovarne altre. Includerò anche un elenco di buoni posti per acquistare prodotti Arduino e alcuni dei miei kit di partenza preferiti.

L'IDE:

L'IDE è fondamentale per tutti i progetti Arduino. Fortunatamente, è anche scaricabile gratuitamente, anche se puoi fare una donazione alle persone che l'hanno scritto, se lo desideri. Puoi trovare tutte le versioni di esso tramite questo link. C'è anche un comodo riferimento disponibile qui.

Biblioteche:

L'IDE Arduino viene fornito con una serie di librerie integrate per funzionalità estese, ma trovo che ho sempre alcuni componenti che non sono direttamente supportati. Quando ciò accade, di solito Google il componente con i termini di ricerca "Libreria Arduino" accanto, per trovare quale libreria è più popolare (e quindi probabilmente più utile). Un altro modo per trovarli è tramite il sito Web di Arduino, Arduino.cc. Tuttavia, il posto migliore dove andare, ad esempio codici e librerie, è Github.com. Questi ragazzi hanno tutto quando si tratta di librerie, codice sorgente, variazioni sull'IDE o qualsiasi altra cosa relativa al software.

Tavole:

Per scoprire la maggior parte delle schede Arduino e degli shield più popolari, questa pagina è la risorsa che fa per te, con collegamenti a tutte le specifiche, schemi e spiegazioni per ciascun componente Arduino.

Codice e Riferimento:

Per scoprire cosa fa ogni riga di codice e come viene utilizzata, la sezione di riferimento del sito Web di Arduino è il posto dove andare. L'unica limitazione è che non include nessuna delle funzioni speciali per le librerie non realizzate da Arduino.

Tutorial e guida:

Per i tutorial su Arduino, la pagina dei tutorial è un buon punto di partenza. Per tutorial e progetti più approfonditi, https://learn.adafruit.com/ e https://create.arduino.cc/projecthub sono buoni posti dove cercare, oltre a qui su Instructables.

Per la guida di membri esperti della comunità, il forum ufficiale di Arduino è probabilmente il posto migliore dove andare.

Trovare più risorse:

Molte volte, la cosa migliore da fare è cercare su Google ciò che stai cercando. A volte, però, le informazioni possono essere sfuggenti. In questi casi, mi ritrovo a studiare progetti e tutorial, e il forum di Arduino, alla ricerca di riferimenti a buone risorse. Se non ne trovo, vado sul forum e chiedo, perché è meglio scommettere che con tutte le migliaia di persone che attraversano il forum, qualcuno saprà come aiutarti.

Kit di partenza:

Ecco alcuni dei miei kit preferiti che consiglio ai principianti che imparano Arduino. Hanno tutti i componenti necessari per apprendere le basi (e alcune delle complessità) della codifica e dei circuiti.

I kit con il miglior prezzo e la più alta qualità che ho trovato finora, con il maggior supporto e il miglior servizio clienti, sono venduti da una società chiamata Elegoo. Sebbene vendano i loro kit anche tramite Amazon, ho collegato il sito ufficiale perché tende ad avere una descrizione migliore dei componenti inclusi nei kit. Tuttavia, non sono schede o kit Arduino ufficiali, quindi tieni presente che non stai supportando il sito Arduino quando li acquisti.

Se hai i soldi da spendere, ti suggerirei davvero di acquistare lo Starter Kit Arduino/Genuino ufficiale. Ha la migliore guida e documentazione per i principianti di qualsiasi kit sul mercato, e anche i progetti sono piuttosto interessanti.

Il posto migliore, oltre ad Amazon, per ottenere singoli sensori, scudi e simili è il negozio Adafruit. Sono della massima qualità e ogni componente ha una documentazione online individuale prontamente disponibile.

Si prega di notare che queste sono le mie opinioni e raccomandazioni, da non confondere con i fatti. Tutti gli acquisti che fai sono a tua scelta e ti suggerisco di fare ricerche su diversi kit prima di acquistarne uno.

Fase 4: Epilogo

Quindi ora puoi andare coraggiosamente nel mondo dei microcontrollori e di Arduino, e iniziare con la certezza di sapere dove si trovano le tue risorse, in caso di problemi. Sopra ci sono un sacco di immagini di diversi progetti che ho fatto qui su Instructables con Arduino, solo per darti un assaggio delle infinite possibilità e, si spera, ispirarti a fare qualcosa di grande.

Se mai hai una domanda su Arduino, sentiti libero di chiedermelo, ma tieni presente che il forum Arduino sarebbe un posto molto migliore dove chiedere, e sono quasi garantiti per aiutare. Non so tutto, quindi non dare per scontato nulla di quello che dico, cercalo tu stesso se vuoi saperlo con certezza.

Per favore vota se ti è piaciuto o hai imparato qualcosa leggendo questo!

Come sempre, questi sono i progetti di Dangerously Explosive, la sua missione per tutta la vita, "costruire con coraggio ciò che vuoi costruire e altro ancora!"

Puoi trovare il resto dei miei progetti qui.