Наверное все, кому это интересно, знают про Arduino. Для остальных - удобные для разработки и прототипирования платы на чипе ATMega(в основном).
Прелесть экосистемы Arduino - есть удобные для макетирования платы с разъемами, с большим количеством программируемых входов-выходов, подключаемое по USB к компьютеру. Бесплатное IDE для написания программ и прошивки платы. Солидное количество плат расширения (shield), которые подключаются прямо к разъемам платы. И огромное количество всяких датчиков, сервомоторов, исполнительных устройств и экранов.
Помимо самой ARDUINO (две фирмы - одна в Италии, вторая в США) есть еще большое количество совместимых плат, выпускаемых в Китае.
Сегодня у меня в руках старшая модель платы - Arduino Mega 2560.
Прибыла в коробке и антистатическом пакете.
Судя по надписям - производства Италия.
Вид сверху.
Плата из стеклотекстолита, покрыта синим лаком, надписи - белая краска. Спаяно все очень аккуратно, следов флюса не наблюдается. Мелкие придирки - немного криво посажен кварцевый резонатор.
Подключается к компьютеру при помощи принтерного USB кабеля.
Для подачи внешнего питания есть разъем 2,1 мм. Плюс на внутреннем контакте.
Характеристики
Длина 100 мм
Ширина 53 мм
Высота 15 мм
Микроконтроллер ATmega2560
Рабочее напряжение 5В
Напряжение питания (рекомендуемое) 7-12В
Напряжение питания (предельное) 6-20В
Цифровые входы/выходы 54 (из которых 15 могут использоваться в качестве ШИМ-выходов)
Аналоговые входы 16
Максимальный ток одного вывода 40 мА
Максимальный выходной ток вывода 3.3V 50 мА
Flash-память 256 КБ из которых 8 КБ используются загрузчиком
SRAM 8 КБ
EEPROM 4 КБ
Тактовая частота 16 МГц
Тестирование
Сразу с завода плата приходит с прошитым bootloader и программой blink, которая с разной частотой мигает светодиодом, припаянным к 13 выводу.
На некоторых платах - это частота 1 Гц, на моей - порядка 5 Гц.
Для проверки работоспособности я к Ардуино подключил через сдвиговый регистр 8 светодиодов и поморгал ими. А позже в выходу ШИМ - стрелочный миллиамперметр. Видео ниже
В цикле считаем от 0 до 255
Каждую 1/4 секунды увеличиваем ширину импульса.
Об особенностях подключения. На Маке и linux перед запуском Arduino IDE необходимо подключить плату к компьютеру, потом в Arduino IDE выбрать порт, к которому подключена наша плата.
Итого.
За разумные деньги получил плату с максимальными характеристиками. Рекомендую.
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Планирую купить +11 Добавить в избранное Обзор понравился +3Микросхема контроллера коллекторного электродвигателя, ИК-пульт дистанционного управления, Радиомодуль NRF24L01, OKI 120A2, SD Card Module, Микросхема контроллера коллекторного электродвигателя, Модем M590E GSM GPRS, Часы реального времени DS 3231/DS 1307, Mini 360 на схеме LM2596, L293D, Инфракрасные датчики расстояния, Часы реального времени, HC-SR501, блок питания Mini 360 на схеме LM2596, Контроллер L298N, HC-SR501, GSM GPRS, Модем M590E GSM GPRS, Часы реального времени DS 3231/DS 1307, Модуль Wi-Fi ESP8266-12E, Card Module, Блок питания, Mini 360, L293D, блок питания Mini 360 на схеме LM2596, Радиомодуль, ИК-пульт дистанционного управления, ИК-пульт, Ethernet shield, Микросхема контроллера коллекторного электродвигателя, Микросхема контроллера коллекторного электродвигателя, ИК-пульт дистанционного управления, SD Card Module, Радиомодуль NRF24L01, двигатель OKI, L293D, Шаговый двигатель, Блок питания, L293D, блок питания Mini 360 на схеме LM2596, Карта памяти SD, Ethernet shield, датчик движения HC-SR501, Модуль Wi-Fi ESP8266-12E, Шаговый двигатель OKI 120A2, Шаговый двигатель,
Arduino Mega построена на микроконтроллере ATmega2560.
 |
||
 |
Плата Arduino Mega2560
Характеристики платы Arduino Mega2560
|
Микроконтроллер |
ATmega2560 |
|
Рабочее напряжение |
5 В |
|
7–12 В |
|
|
Входное напряжение (предельное) |
6–20 В |
|
Цифровые входы/выходы |
54 (14 из которых могут работат так же, как выходы ШИМ) |
|
Аналоговые входы |
|
|
Постоянный ток через вход/выход |
40 мА |
|
Постоянный ток для вывода 3,3 В |
50 мА |
|
Флеш-память |
256 Кбайт, из которых 8 Кбайт используются для загрузчика |
|
ОЗУ |
8 Кбайт |
|
EEPROM |
4 Кбайт |
|
Тактовая частота |
16 МГц |
Arduino Mega 2560 - это устройство на основе микроконтроллера ATmega2560 В его состав входит все необходимое для удобной работы с микроконтроллером: 54 цифровых входа/выхода (из которых 15 могут использоваться в качестве ШИМ-выходов), 16 аналоговых входов, 4 UART (аппаратных приемопередатчика для реализации последовательных интерфейсов), кварцевый резонатор на 16 МГц, разъем USB, разъем питания, разъем ICSP для внутрисхемного программирования и кнопка сброса. Для начала работы с устройством достаточно просто подать питание от AC/DC-адаптера или батарейки, либо подключить его к компьютеру посредством USB-кабеля. Arduino Mega совместим с большинством плат расширения, разработанных для Arduino Duemilanove и Diecimila.
Mega 2560 - это обновленная версия Arduino Mega .
Ардуино Mega 2560 отличается от всех предыдущих плат тем, что в нем для преобразования интерфейсов USB-UART вместо микросхемы FTDI используется микроконтроллер ATmega16U2 (ATmega8U2 в версиях платы R1 и R2).
На плате Mega 2560 версии R2 добавлен резистор, подтягивающий к земле линию HWB микроконтроллера 8U2. Подобная мера позволяет упростить процесс обновления прошивки и переход устройства в режим DFU .
Изменения на плате версии R3 перечислены ниже:
Распиновка 1.0: добавлены выводы SDA и SCL (возле вывода AREF), а также два новых вывода, расположенных возле вывода RESET. Первый - IOREF - позволяет платам расширения подстраиваться под рабочее напряжение Ардуино. Данный вывод предусмотрен для совместимости плат расширения как с 5В-Ардуино на базе микроконтроллеров AVR, так и с 3.3В-платами Arduino Due. Второй вывод ни к чему не подсоединен и зарезервирован для будущих целей.
Улучшена помехоустойчивость цепи сброса.
Микроконтроллер ATmega16U2 заменен на 8U2.
Схема, исходный проект и расположение выводов
Расположение выводов: PinMap2560
Arduino Mega может быть запитан от USB либо от внешнего источника питания - тип источника выбирается автоматически.
В качестве внешнего источника питания (не USB) может использоваться сетевой AC/DC-адаптер или аккумулятор/батарея. Штекер адаптера (диаметр - 2.1мм, центральный контакт - положительный) необходимо вставить в соответствующий разъем питания на плате. В случае питания от аккумулятора/батареи, ее провода необходимо подсоединить к выводам Gnd и Vin разъема POWER.
Напряжение внешнего источника питания может быть в пределах от 6 до 20 В. Однако, уменьшение напряжения питания ниже 7В приводит к уменьшению напряжения на выводе 5V, что может стать причиной нестабильной работы устройства. Использование напряжения больше 12В может приводить к перегреву стабилизатора напряжения и выходу платы из строя. С учетом этого, рекомендуется использовать источник питания с напряжением в диапазоне от 7 до 12В.
Выводы питания, расположенные на плате, перечислены ниже:
VIN. Напряжение, поступающее в Arduino непосредственно от внешнего источника питания (не связано с 5В от USB или другим стабилизированным напряжением). Через этот вывод можно как подавать внешнее питание, так и потреблять ток, когда устройство запитано от внешнего адаптера.
5V. На этот вывод поступает напряжение 5В от стабилизатора напряжения на плате, вне независимости от того, как запитано устройство: от адаптера (7 - 12В), от USB (5В) или через вывод VIN (7 - 12В). Запитывать устройство через выводы 5V или 3V3 не рекомендуется, поскольку в этом случае не используется стабилизатор напряжения, что может привести к выходу платы из строя.
3V3. 3.3В, поступающие от стабилизатора напряжения на плате. Максимальный ток, потребляемый от этого вывода, составляет 50 мА.
GND. Выводы земли.
IOREF. Этот вывод предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера Ардуино. В зависимости от напряжения, считанного с вывода IOREF, плата расширения может переключиться на соответствующий источник питания либо задействовать преобразователи уровней, что позволит ей работать как с 5В, так и с 3.3В-устройствами.
В микроконтроллере ATmega2560 есть 256 КБ флеш-памяти программ (из которых 8 КБ используются загрузчиком), 8 КБ памяти SRAM и 4 КБ EEPROM (для работы с этой памятью служит ).
С использованием функций , digitalWrite() и digitalRead()каждый из 54 цифровых выводов Arduino Mega можно настроить на работу в качестве входа или выхода. Уровень напряжения на выводах ограничен 5В. Максимальный ток, который может отдавать или потреблять один вывод, составляет 40 мА. Все выводы сопряжены с внутренними подтягивающими резисторами (по умолчанию отключенными) номиналом 20-50 кОм. Помимо этого, некоторые выводы Ардуино могут выполнять дополнительные функции:
Последовательный интерфейс Serial: выводы 0 (RX) и 1 (TX); Serial 1: 19 (RX) и 18 (TX); Serial 2: 17 (RX) и 16 (TX); Serial 3: 15 (RX) и 14 (TX). Данные выводы используются для получения (RX) и передачи (TX) данных по последовательному интерфейсу. Выводы 0 и 1 также соединены с соответствующими выводами микросхемы ATmega16U2, выполняющей роль преобразователя USB-UART.
ШИМ: выводы 2 - 13 и 44 - 46. С помощью функции могут выводить 8-битные аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала.
Интерфейс SPI: выводы 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS). С применением данные выводы позволяют осуществлять связь по интерфейсу SPI. Линии SPI также выведены на разъем ICSP, совместимый с Arduino Uno, Duemilanove и Diecimila.
Светодиод: 13. Встроенный светодиод, подсоединенный к выводу 13. При отправке значения HIGH светодиод включается, при отправке LOW - выключается.
TWI: выводы 20 (SDA) и 21 (SCL). С использованием данные выводы позволяют осуществлять связь по интерфейсу TWI. Обратите внимание, что расположение этих выводов отличается от Arduino Duemilanove и Diecimila.
В Arduino Mega 2560 есть 16 аналоговых входов, каждый из которых может представить аналоговое напряжение в виде 10-битного числа (1024 различных значения). По умолчанию, измерение напряжения осуществляется относительно диапазона от 0 до 5 В. Тем не менее, верхнюю границу этого диапазона можно изменить, используя вывод AREF и функцию analogReference().
Помимо перечисленных на плате существует еще несколько выводов:
AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Может задействоваться функцией .
Reset. Формирование низкого уровня (LOW) на этом выводе приведет к перезагрузке микроконтроллера. Обычно этот вывод служит для функционирования кнопки сброса на платах расширения
Arduino Mega 2560 предоставляет ряд возможностей для осуществления связи с компьютером, еще одним Ардуино или другими микроконтроллерами. В ATmega2560 есть четыре аппаратных приемопередатчика UART для реализации последовательных интерфейсов (c логическим уровнем TTL 5В). Микроконтроллер ATmega16U2 (или ATmega8U2 на платах версии R1 и R2) обеспечивает связь одного из приемопередатчиков с USB-портом компьютера, и при подключении к ПК позволяет Ардуино определяться как виртуальный COM-порт (для этого операционной системе Windows потребуется соответствующий.inf-файл, в отличие от OSX и Linux, где распознавание платы в качестве COM-порта происходит автоматически). В пакет программного обеспечения Ардуино входит специальная программа SerialMonitor, позволяющая считывать и отправлять на Ардуино простые текстовые данные. При передаче данных через микросхему ATmega8U2/ATmega16U2 во время USB-соединения с компьютером, на плате будут мигать светодиоды RX и TX. (При последовательной передаче данных посредством выводов 0 и 1, без использования USB-преобразователя, данные светодиоды не задействуются).
Arduino Mega программируется с помощью программного обеспечения Ардуино (скачать). Для получения более подробной информации нужно посмотреть ATmega2560 в Arduino Mega выпускается с прошитым загрузчиком, позволяющим загружать в микроконтроллер новые программы без необходимости использования внешнего программатора. Взаимодействие с ним осуществляется по оригинальному протоколу STK500 ( , ).
Исходный код прошивки микроконтроллера ATmega16U2 (либо ATmega8U2 на платах R1 и R2) находится в в репозиториях Ардуино . Прошивка ATmega16U2/8U2 включает в себя DFU-загрузчик (Device Firmware Update), позволяющий обновлять прошивку микроконтроллера. Для активации режима DFU необходимо:
На платах версии R1: замкнуть перемычку на обратной стороне платы (возле изображения Италии), после чего сбросить 8U2.
Чтобы каждый раз перед загрузкой программы не требовалось нажимать кнопку сброса, Arduino Mega 2560 спроектирован таким образом, который позволяет осуществлять его сброс программно с подключенного компьютера. Один из выводов ATmega8U2, участвующий в управлении потоком данных (DTR), соединен с выводом RESET микроконтроллера ATmega2560 через конденсатор номиналом 100 нФ. Когда на линии DTR появляется ноль, вывод RESET также переходит в низкий уровень на время, достаточное для перезагрузки микроконтроллера. Данная особенность используется для того, чтобы можно было прошивать микроконтроллер всего одним нажатием кнопки в среде программирования Ардуино. Такая архитектура позволяет уменьшить таймаут загрузчика, поскольку процесс прошивки всегда синхронизирован со спадом сигнала на линии DTR.
Однако эта система может приводить и к другим последствиям. При подключении Mega 2560 к компьютерам, работающим на Mac OS X или Linux, его микроконтроллер будет сбрасываться при каждом соединении программного обеспечения с платой. После сброса на Arduino Mega2560 активизируется загрузчик на время около полсекунды. Несмотря на то, что загрузчик запрограммирован игнорировать посторонние данные (т.е. все данные, не касающиеся процесса прошивки новой программы), он может перехватить несколько первых байт данных из посылки, отправляемой плате сразу после установки соединения. Соответственно, если в программе, работающей на Ардуино, предусмотрено получение от компьютера каких-либо настроек или других данных при первом запуске, убедитесь, что программное обеспечение, с которым взаимодействует Ардуино, осуществляет отправку спустя секунду после установки соединения.
На плате Mega 2560 существует дорожка (отмеченная как "RESET-EN"), разомкнув которую, можно отключить автоматический сброс микроконтроллера. Для повторного восстановления функции автоматического сброса необходимо спаять между собой выводы, расположенные по краям этой дорожки. Автоматический сброс также можно выключить, подключив резистор номиналом 110 Ом между выводом RESET и 5В.
В Arduino Mega 2560 есть восстанавливаемые предохранители, защищающие USB-порт компьютера от коротких замыканий и перегрузок. Несмотря на то, что большинство компьютеров имеют собственную защиту, такие предохранители обеспечивают дополнительный уровень защиты. Если от USB-порта потребляется ток более 500 мА, предохранитель автоматически разорвет соединение до устранения причин короткого замыкания или перегрузки.
Максимальная длина и ширина печатной платы Mega2560 составляет 10.2 см и 5.4 см соответственно, с учетом разъема USB и разъема питания, выступающих за пределы платы. Три крепежных отверстия позволяют прикреплять плату к поверхности или корпусу. Обратите внимание, что расстояние между цифровыми выводами 7 и 8 не кратно традиционным 2.54 мм и составляет 4 мм.
Arduino Mega2560 спроектирован таким образом, чтобы быть совместимым с большинством плат расширения для Ардуино Uno, Diecimila и Duemilanove. Для этого цифровые выводы 0 - 13 (а также смежные с ними выводы AREF и GND), аналоговые входы 0 - 5, разъем питания и ICSP-разъем на всех платах расположены одинаково. Кроме того, в перечисленных устройствах линии основного приемопередатчика UART соединены с одними и теми же выводами (0 и 1), как и линии внешних прерываний 0 и 1 (выводы 2 и 3 соответственно). Линии интерфейса SPI выведены на разъем ICSP на обеих платах - как на Mega2560, так и на Duemilanove / Diecimila. Следует иметь ввиду, что на Arduino Mega расположение выводов интерфейса I2C отличается от плат Duemilanove / Diecimila: на Arduino Mega это выводы 20 и 21, а на Duemilanove / Diecimila - аналоговые входы 4 и 5.
Система «Умный дом» на Arduino пользуется большим спросом у людей, стремящихся создать максимальный комфорт дома или в офисе.
Ее особенность - в способности управлять различными системами без участия владельца, а суть заключается в объединении электронных устройств в одну сеть для экономии электроэнергии, управления освещением и электроприборами, оповещения о проникновении в дом посторонних лиц и решении других задач.
Одним из главных элементов системы умный дом в рассматриваемом варианте является Arduino. Что это такое? Как он работает? Какие функции выполняет? Все подробно мы рассмотрим в этой статье.
Ардуино (Arduino) - специальный инструмент, позволяющий проектировать электронные устройства, имеющие более тесное взаимодействие с физической средой в сравнении с теми же ПК, фактически не выходящими за пределы виртуальной реальности.
В основе платформы лежит открытый код, а само устройство построено на печатной плате с «вшитым» в ней программным обеспечением.
Другими словами, Ардуино - небольшое устройство, обеспечивающее управление различными датчиками, системами освещения, принятия и передачи данных.
В состав Arduino входит микроконтроллер, представляющий собой собранный на одной схеме микропроцессор. Его особенность - способность выполнять простые задачи. В зависимости от модели устройство Ардуино может комплектоваться микроконтроллерами различных типов.
Существует несколько моделей плат, самые распространённые из них – UNO, Mega 2560 R3.
Не менее важная особенность печатной платы заключается в наличии 22 выводов, которые расположены по периметру изделия. Они бывают аналоговыми и цифровыми.
Особенность последних заключается в управлении с помощью только двух параметров - логической единицы или нуля. Что касается аналогового вывода, между 1 и 0 имеется много мелких участков.
Сегодня Arduino используется при создании электронных систем, способных принимать информацию с различных датчиков (цифровых и аналоговых).
Устройства на Ардуино могут работать в комплексе с ПО на компьютере или самостоятельно.
Что касается плат, их можно собрать своими руками или же приобрести готовое изделие. Программирование Arduino производится на языке Wiring.
ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ : , обзор, комплектация, подключение и настройка своими руками, сценарии.
Благодаря большому количеству выводов на печатной плате, к Ардуино удается подключить множество различных устройств, а именно:
Кроме того, к Ардуино подключается набор датчиков в зависимости от задач, поставленных перед системой. Как правило, устанавливаются датчики освещенности, дыма и состава воздуха, магнитного поля, влажности, температуры и прочие.
Благодаря этой особенности, Arduino становится универсальным устройством - «мозговым центром» системы «Умный дом» с возможностью конфигурации с учетом поставленных задач.
Устройство Arduino работает следующим образом. Информация, собранная с различных датчиков в доме, направляется по беспроводной сети на планшет или ПК. Далее с помощью специального софта производится обработка данных и выполнение определенной команды.
Главную функцию выполняет центральный датчик, который можно приобрести или собрать самостоятельно. Разъемы на платах являются стандартными, что значительно упрощает выбор комплектующих.
Питание Arduino производится через USB разъем или от внешнего питающего устройства. Источник напряжения определяется в автоматическом режиме.
Если выбран вариант с внешним питанием не через USB, можно подключать АКБ или блок питания (преобразователь напряжения). В последнем случае подключение производится с помощью 2,1-миллиметровго разъема с «+» на главном контакте.
Провода от АКБ подключаются к различным выводам питающего разъема - Vin и Gnd.
Для нормальной работы платформа нуждается в напряжении от 6 до 20 Вольт. Если параметр падает ниже 7 вольт, на выводе 5V может оказаться меньшее напряжение и появляется риск сбоя.
Если подавать 12 В, возможен перегрев регулятора напряжения и повреждения платы. По этой причине оптимальным уровнем является питание с помощью 7 - 12 В.
В отличие от прошлых типов плат, Arduino Mega 2560 работает без применения USB-микроконтроллера типа FTDI. Для обеспечения обмена информацией по USB применяется запрограммированный под конвертер USB-to-serial конвертер.
ПОПУЛЯРНО У ЧИТАТЕЛЕЙ : .
На Ардуино предусмотрены следующие питающие выводы:
Принципиальную схему платы в pdf формате можно посмотреть .
Возможности Arduino позволяют подключить группу устройств, обеспечивающих стабильную связь с ПК, а также другими элементами системы - микроконтроллерами или такими же платами Ардуино.
Модель ATmega 2560 отличается наличием 4 портов, через которые можно передавать данные для TTL и UART. Специальная микросхема ATmega 8U2 на плате передает интерфейс (один из них) через USB-разъем. В свою очередь, программы на ПК получают виртуальный COM.
Здесь имеются нюансы, которые зависят от типа операционной системы:
С помощью утилиты мониторинга обеспечивается отправление и получение информации в текстовом формате после подключения к системе.
Мигание светодиодов TX и RX свидетельствует о передаче данных. Для последовательной отправки информации применяется специальная библиотека Software Serial.
К особенностям ATmega 2560 стоит отнести наличие интерфейсов SPI и I2C. Кроме того, в состав Ардуино входит библиотека Wire.
На современном рынке представлено множество устройств Arduino, имеющих различную комплектацию. Но универсального решения «на все случаи жизни» не существует. В зависимости от поставленной задачи каждый комплект подбирается в индивидуальном порядке. Чтобы избежать ошибок, требуется разработка проекта.
Ардуино позволяет создавать множество уникальных проектов. Вот лишь некоторые из них:
Рассмотрим ситуацию, когда необходимо сделать автоматику для дома с одной комнатой.
Такое здание состоит из пяти основных зон - прихожей, крыльца, кухни, санузла, а также комнаты для проживания.
При составлении проекта стоит учесть следующее:
Отопительные устройства выполняют задачу поддержания необходимой температуры в помещении. Если в доме отсутствуют люди, нижний предел температуры падает до определенного уровня.
После появления людей в здании этот параметр поднимается до прежнего значения. Рекуперация воздуха осуществляется в случае, когда система обнаружила присутствие владельца. Продолжительность процесса - не более 10 минут в час.
Стоит обратить внимание, что если в доме планируется установка , то для управления ими лучше использовать приложения на мобильных устройствах, WIFI или через SMS сообщения.
Визуальное программирование для Arduino можно осуществлять с помощью специального приложения FLProg, которое можно скачать с официального сайта http://flprog.ru/.
Для создания полноценной системы «Умный дом» и выполнения ею возложенных функций важно правильно подойти к комплектации и выбору оборудования.
Если ваша цель - «Умный дом» на базе Arduino, требуется подготовить следующее оборудование - саму плату Mega 2560 R3, модуль Ethernet (ENC28J60), датчик движения, а также другие датчики и контроллеры.
Кроме того, стоит подготовить кабель вида «витая пара», резистор, реле, переключатель и кабель для модуля Ethernet.
Необходимы и дополнительные инструменты - отвертки, паяльники и прочее.
Учтите, что покупать наборы для монтажа системы стоит в сертифицированных пунктах. Это объясняется тем, что при реализации проекта применяется электричество, а использование подделки может привести к снижению уровня безопасности.
Все программы для адаптации можно найти в сети на официальном сайте Arduino http://arduino.ru. При выборе датчиков стоит ориентироваться на задачи, которая должен решать «Умный дом».
Как правило, требуются датчики движения, температуры, открытия дверей и освещенности. Роль датчика открытия дверей может выполнять обычный геркон.
Прошивается плата с помощью специального софта, предназначенного для различных операционных систем, в том числе и кабеля USB. При этом в программаторах нет необходимости.
Что касается ПО, которое применяется в Ардуино, оно написано на языке Си. На число байт имеются определенные ограничения, но текущей памяти достаточно для реализации поставленной задачи.
Как только необходимое оборудование подготовлено, а проект разработан, можно приступать к выполнению поставленной задачи.
При организации системы «Умный дом» на базе Ардуино, стоит действовать по следующему алгоритму:
В Сети имеется весь необходимый софт на применяемое оборудование - его достаточно скачать с официального сайта и установить (ссылку смотрите выше).
Приложение позволяет увидеть информацию о датчиках. Если это требуется, настройки IP-адрес могут быть изменены.
Чтобы начать работать с Ардуино в Windows, сделайте следующие шаги:
После жмите на кнопку «Пуск» и перейдите в панель управления. Там откройте вкладку «Система и безопасность» и выберите раздел «Система». После открытия окна выберите «Диспетчер устройств», жмите на название Ардуино и с помощью правой кнопки мышки задайте команду обновления драйвера. Найдите строчку «Browse my computer for Driver software!», кликните по ней и выберите соответствующий драйвер для вашего типа платы - ArduinoUNO.inf (находится в папке с драйверами). Это может быть UNO, Mega 2560 или другая. 
Для полноценной работы «Умного дома» важно правильно обращаться с роутером. Здесь требуется выполнить следующие действия - открыть конфигурацию, указать адрес Arduino IP, к примеру, 192.168.10.101 и открыть 80-й порт.
После требуется присвоить адресу доменное имя и перейти к процессу тестирования проекта. Учтите, что для такой системы запрещено применение открытого IP-адреса, ведь в этом случае высок риск взлома через Сеть.
Одной из возможностей умного дома является визуализация состояния автоматики и проходящих в системе процессов. Для этого рекомендуется применять отдельный сервер, обеспечивающий обработку состояний (может применяться программа Node.js).
Упомянутая программная технология применяется для решения интернет-задач, поэтому для визуализации «Умного дома» используется язык Java Script (именно с его помощью создается обработчик и сервер). Результаты можно увидеть на экране компьютера или ПК.
Для реализации задуманного подойдет ноутбук, обычный ПК или Raspberry Pi. Применение такой системы позволяет увеличить ее возможности. Так, если на плате Ардуино имеется небольшой объем памяти, на сервере такие ограничения отсутствуют. Программа пишется таким образом, чтобы обеспечить полное управление платформой.
При желании можно задать алгоритм, который будет фиксировать факт нахождения человека в доме, и собирать эту информацию. Если владелец ежедневно возвращается где-то к 17.30, за час может быть включен бойлер или отопительные устройства. По приходу домой человек попадает в теплое здание с горячей водой.
Программа может запомнить время, когда владелец ложится отдыхать и отключать нагрев воды. Таких нюансов, которые при необходимости вносятся в программу, множество. Именно наличие внешнего ПК дает большие возможности контроллеру на Ардуино.
Чтобы узнать, какие действия осуществлять, процессор должен получить соответствующую команду. Общение производится с помощью специального языка, который адаптирован под работу с Ардуино и достаточно прост. При желании в нем легко работаться даже при отсутствии навыков программирования.
Оформление и отправка сообщения контроллеру называется программированием. Чтобы упростить процесс, разработана среда Arduino IDE, в состав которой входит множество программ. Их изучение позволяет получить массу полезной информации о работе с Ардуино.
Как отмечалось, сервер Node.js позволяет связать между собой оборудование в доме. Одним из способов управления процессами являются облачные сервисы в Сети. При этом включить отопление или бойлер можно за один-два часа до приезда.
Еще один способ - управление с помощью сообщений (MMS или SMS). Этот вариант актуален в случае, когда нет связи с Интернетом. Одним из преимуществ системы является возможность получения информации о форс-мажорной ситуации (например, протечке). Здесь помогает плата Edison от компании Intel.
Сегодня Arduino востребовано среди людей, которые ничего не знают о программировании.
Причиной этому является простой интерфейс, а также ряд преимуществ - простой язык программирования, возможность создания своего алгоритма, благодаря открытому исходному коду, а также легкость переноса программ с помощью USB-кабеля. Необходимый для Ардуино софт имеется в Интернете, поэтому тут проблем нет.
Как видно, Ардуино - не просто плата, позволяющая подключить различные устройства. Это мощная база, которую можно использовать для создания «Умного дома». При этом нет нужды тратить большие деньги за дорогостоящие устройства, стоимость которых в 5-10 раз больше.
Это и есть основные преимущества системы.
К особенностям платы стоит отнести возможность подключения к компьютеру и получения визуализации процессов на дисплее планшета или ПК.
Управление автоматикой возможно через Интернет или посредством сообщений. Так что Ардуино отлично подходит для создания устройств повышенной сложности.
Отладочная плата Arduino Mega 2560 построена на микроконтроллере ATmega2560. Она имеет 54 цифровых входных/выходных выводов (15 из которых могут использоваться в качестве ШИМ выходов), 16 аналоговых входов, 4 порта UART (аппаратных последовательных порта), кварцевый резонатор 16 МГц, подключение USB, разъем питания, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Она содержит всё необходимое для работы с микроконтроллером; для того, чтобы начать работу с ней, просто подключите ее к компьютеру с помощью USB кабеля или подайте питание от блока питания AC/DC или от батареи. Плата Arduino Mega 2560 совместима с большинством плат расширения, разработанных для Arduino Uno и Arduino Duemilanove.
Arduino Mega 2560 является обновленной заменой для Arduino Mega.
| Микроконтроллер | ATMega2560 |
| Рабочее напряжение | 5 В |
| Входное напряжение (рекомендуемое) | 7-12 В |
| Входное напряжение (предельное) | 6-20 В |
| Цифровые входные/выходные выводы | 54 (15 из которых могут использоваться в качестве ШИМ выходов) |
| Аналоговые входные выводы | 16 |
| Постоянный ток через входные/выходные выводы | 20 мА |
| Постоянный ток через вывод 3,3 В | 50 мА |
| Флеш-память | 256 Кбайт, из которых 8 Кб используются загрузчиком |
| Оперативная память SRAM | 8 Кбайт |
| Энергонезависимая память EEPROM | 4 Кбайт |
| Тактовая частота | 16 МГц |
| Длина | 101,52 мм |
| Ширина | 53,3 мм |
| Вес | 37 г |
Arduino Mega 2560 является открытой аппаратной платформой. Вы можете изготовить собственную плату, используя следующие файлы:
Arduino Mega 2560 программируется с помощью Arduino IDE.
ATmega2560 на Arduino Mega 2560 поставляется с уже прошитым загрузчиком, что позволит вам загружать в контроллер новый код без использования дополнительных программаторов.
Также вы можете обойти загрузчик и прошить микроконтроллер через разъем ICSP, используя Arduino ICSP или аналог.
Arduino Mega 2560 имеет самовосстанавливающийся предохранитель, который защищает USB порты вашего компьютера от короткого замыкания и перегрузки по току. Несмотря на то, что большинство компьютеров обеспечивают свою собственную внутреннюю защиту, этот предохранитель дает дополнительный уровень защиты. Если ток через USB порт превышает 500 мА, предохранитель автоматически разрывает соединение, пока короткое замыкание или перегрузка не будут устранены.
Arduino Mega 2560 может получать питание либо через подключение USB, либо от внешнего источника питания. Источник питания выбирается автоматически.
Внешнее (не USB) питание может подаваться либо от AC/DC адаптера, либо от батареи. Адаптер может быть подключен с помощью 2,1 мм разъема питания с положительным контактом в центре. Питание от батареи может быть подано на выводы Vin и GND разъема POWER.
Плата может работать от внешнего питания от 6 до 20 вольт. Если подается питание меньше, чем 7 вольт, то на выводе 5V питание может составлять менее пяти вольт, и плата может начать работать нестабильно. Если используется питание более 12В, регулятор напряжения может перегреться и повредить плату. Рекомендуется использовать напряжение питания в диапазоне от 7 до 12 вольт.
Выводы питания:
ATmega2560 обладает 256 килобайтами флэш-памяти для хранения кода программы (из которых 8 килобайт используется загрузчиком), 8 килобайтами SRAM и 4 килобайтами EEPROM (которая может быть считана и записана с помощью библиотеки EEPROM).
| Номер вывода Atmega2560 | Название вывода ATmega2560 | Соответствующий вывод на Arduino Mega 2560 |
|---|---|---|
| 1 | PG5 (OC0B) | Цифровой вывод 4 (PWM) |
| 2 | PE0 (RXD0/PCINT8) | Цифровой вывод 0 (RX0) |
| 3 | PE1 (TXD0) | Цифровой вывод 1 (TX0) |
| 4 | PE2 (XCK0/AIN0) | |
| 5 | PE3 (OC3A/AIN1) | Цифровой вывод 5 (PWM) |
| 6 | PE4 (OC3B/INT4) | Цифровой вывод 2 (PWM) |
| 7 | PE5 (OC3C/INT5) | Цифровой вывод 3 (PWM) |
| 8 | PE6 (T3/INT6) | |
| 9 | PE7 (CLKO/ICP3 / INT7) | |
| 10 | VCC | VCC |
| 11 | GND | GND |
| 12 | PH0 (RXD2) | Цифровой вывод 17 (RX2) |
| 13 | PH1 (TXD2) | Цифровой вывод 16 (TX2) |
| 14 | PH2 (XCK2) | |
| 15 | PH3 (OC4A) | Цифровой вывод 6 (PWM) |
| 16 | PH4 (OC4B) | Цифровой вывод 7 (PWM) |
| 17 | PH5 (OC4C) | Цифровой вывод 8 (PWM) |
| 18 | PH6 (OC2B) | Цифровой вывод 9 (PWM) |
| 19 | PB0 (SS/PCINT0) | Цифровой вывод 53 (SS) |
| 20 | PB1 (SCK/PCINT1) | Цифровой вывод 52 (SCK) |
| 21 | PB2 (MOSI/PCINT2) | Цифровой вывод 51 (MOSI) |
| 22 | PB3 (MISO/PCINT3) | Цифровой вывод 50 (MISO) |
| 23 | PB4 (OC2A/PCINT4) | Цифровой вывод 10 (PWM) |
| 24 | PB5 (OC1A/PCINT5) | Цифровой вывод 11 (PWM) |
| 25 | PB6 (OC1B/PCINT6) | Цифровой вывод 12 (PWM) |
| 26 | PB7 (OC0A/OC1C / PCINT7) | Цифровой вывод 13 (PWM) |
| 27 | PH7 (T4) | |
| 28 | PG3 (TOSC2) | |
| 29 | PG4 (TOSC1) | |
| 30 | RESET | RESET |
| 31 | VCC | VCC |
| 32 | GND | GND |
| 33 | XTAL2 | XTAL2 |
| 34 | XTAL1 | XTAL1 |
| 35 | PL0 (ICP4) | Цифровой вывод 49 |
| 36 | PL1 (ICP5) | Цифровой вывод 48 |
| 37 | PL2 (T5) | Цифровой вывод 47 |
| 38 | PL3 (OC5A) | Цифровой вывод 46 (PWM) |
| 39 | PL4 (OC5B) | Цифровой вывод 45 (PWM) |
| 40 | PL5 (OC5C) | Цифровой вывод 44 (PWM) |
| 41 | PL6 | Цифровой вывод 43 |
| 42 | PL7 | Цифровой вывод 42 |
| 43 | PD0 (SCL/INT0) | Цифровой вывод 21 (SCL) |
| 44 | PD1 (SDA/INT1) | Цифровой вывод 20 (SDA) |
| 45 | PD2 (RXDI/INT2) | Цифровой вывод 19 (RX1) |
| 46 | PD3 (TXD1/INT3) | Цифровой вывод 18 (TX1) |
| 47 | PD4 (ICP1) | |
| 48 | PD5 (XCK1) | |
| 49 | PD6 (T1) | |
| 50 | PD7 (T0) | Цифровой вывод 38 |
| 51 | PG0 (WR) | Цифровой вывод 41 |
| 52 | PG1 (RD) | Цифровой вывод 40 |
| 53 | PC0 (A8) | Цифровой вывод 37 |
| 54 | PC1 (A9) | Цифровой вывод 36 |
| 55 | PC2 (A10) | Цифровой вывод 35 |
| 56 | PC3 (A11) | Цифровой вывод 34 |
| 57 | PC4 (A12) | Цифровой вывод 33 |
| 58 | PC5 (A13) | Цифровой вывод 32 |
| 59 | PC6 (A14) | Цифровой вывод 31 |
| 60 | PC7 (A15) | Цифровой вывод 30 |
| 61 | VCC | VCC |
| 62 | GND | GND |
| 63 | PJ0 (RXD3/PCINT9) | Цифровой вывод 15 (RX3) |
| 64 | PJ1 (TXD3/PCINT10) | Цифровой вывод 14 (TX3) |
| 65 | PJ2 (XCK3/PCINT11) | |
| 66 | PJ3 (PCINT12) | |
| 67 | PJ4 (PCINT13) | |
| 68 | PJ5 (PCINT14) | |
| 69 | PJ6 (PCINT 15) | |
| 70 | PG2 (ALE) | Цифровой вывод 39 |
| 71 | PA7 (AD7) | Цифровой вывод 29 |
| 72 | PA6 (AD6) | Цифровой вывод 28 |
| 73 | PA5 (AD5) | Цифровой вывод 27 |
| 74 | PA4 (AD4) | Цифровой вывод 26 |
| 75 | PA3 (AD3) | Цифровой вывод 25 |
| 76 | PA2 (AD2) | Цифровой вывод 24 |
| 77 | PA1 (AD1) | Цифровой вывод 23 |
| 78 | PA0 (AD0) | Цифровой вывод 22 |
| 79 | PJ7 | |
| 80 | VCC | VCC |
| 81 | GND | GND |
| 82 | PK7 (ADC15/PCINT23) | Аналоговый вывод 15 |
| 83 | PK6 (ADC14/PCINT22) | Аналоговый вывод 14 |
| 84 | PK5 (ADC13/PCINT21) | Аналоговый вывод 13 |
| 85 | PK4 (ADC12/PCINT20) | Аналоговый вывод 12 |
| 86 | PK3 (ADC11/PCINT19) | Аналоговый вывод 11 |
| 87 | PK2 (ADC10/PCINT18) | Аналоговый вывод 10 |
| 88 | PK1 (ADC9/PCINT17) | Аналоговый вывод 9 |
| 89 | PK0 (ADC8/PCINT16) | Аналоговый вывод 8 |
| 90 | PF7 (ADC7) | Аналоговый вывод 7 |
| 91 | PF6 (ADC6) | Аналоговый вывод 6 |
| 92 | PF5 (ADC5 /TMS) | Аналоговый вывод 5 |
| 93 | PF4 (ADC4 /TMK) | Аналоговый вывод 4 |
| 94 | PF3 (ADC3) | Аналоговый вывод 3 |
| 95 | PF2 (ADC2) | Аналоговый вывод 2 |
| 96 | PF1 (ADC1) | Аналоговый вывод 1 |
| 97 | PF0 (ADC0) | Аналоговый вывод 0 |
| 98 | AREF | Опорное напряжение АЦП |
| 99 | GND | GND |
| 100 | AVCC | VCC |
Каждый из 54 цифровых выводов Arduino Mega может быть использован и как вход, и как выход, с помощью функций pinMode() , digitalWrite() и digitalRead . Они работают с напряжением 5 вольт. Каждый вывод может пропускать ток 20 мА (рекомендуемое) и имеет внутренний подтягивающий резистор (по умолчанию отключен) 20-50 кОм. Ток не должен превышать максимальное значение, равное 40 мА, чтобы избежать повреждения микроконтроллера.
Также некоторые выводы обладают специальными функциями:
Arduino Mega 2560 обладает 16 аналоговыми входами, каждый из которых обеспечивает 10-битное разрешение (т.е. 1024 разных значений). По умолчанию они измеряют напряжение от 0 до 5 вольт, хотя можно изменить верхнюю границу их диапазона, используя вывод AREF и функцию analogReference() . И еще пара выводов на плате:
Плата Arduino Mega 2560 обладает рядом возможностей для связи с компьютером, с другой платой или с другими микроконтроллерами. ATmega2560 обеспечивает четыре аппаратных UART порта для последовательной связи с TTL уровнями (5 вольт). ATmega16U2 (ATmega8U2 на платах версий 1 и 2) на плате связывает один из этих UART портов с USB и обеспечивает виртуальный COM порт для связи с программным обеспечением на компьютере (Windows машинам понадобится inf-файл, машины на OSX и Linux определят плату, как COM порт, автоматически). Arduino IDE включает в себя монитор последовательного порта, который позволяет посылать и принимать от платы простые текстовые данные. Светодиоды RX и TX на плате загораются при передаче данных через микросхему ATmega8U2/ATmega16U2 и USB соединение (но не при передаче данных через выводы 0 и 1 последовательного порта).
Библиотека SoftwareSerial позволяет организовать последовательную связь через любые цифровые выводы Arduino Mega 2560.
Arduino Mega 2560 также поддерживает связь через TWI и SPI. Arduino IDE включает в себя библиотеку Wire для упрощения использования шины TWI. Для связи через SPI используется библиотека SPI .
| Товар в магазине | Количество штук в комплекте | Стоимость | Расчетная стоимость за 1 шт. |
|---|---|---|---|
| 1 |
406.51 руб.
/
6.01 USD
(на 25 ноября 2018) | 406.51 руб. / 6.01 USD | |
| Arduino Mega 2560 на AliExpress | 1 |
451.83 руб.
/
6.68 USD
(на 1 октября 2016) | 451.83 руб. / 6.68 USD |
| Arduino Mega 2560 на AliExpress | 1 |
486.32 руб.
/
7.19 USD
(на 25 ноября 2018) | 486.32 руб. / 7.19 USD |
| Arduino Mega 2560 на AliExpress | 1 |
502.56 руб.
/
7.43 USD
(на 25 ноября 2018) |
В этой инструкции, для примера, рассмотрим начало работы в операционной системе Windows. Для операционных систем Microsoft (Windows 2000/Vista) различия незначительны, они в основном относятся к названиям вкладок в Диспетчере устройств. В прочих операционных средах, таких как Linux, FreeBSD, Mac OS X и т.д, порядок настройки значительно отличается. При необходимости организовать работу с этим программным обеспечением, рекомендуем искать ответы на вопросы на основном сайте разработчика //www.arduino.cc .
В качестве подключаемой платформы возьмём Arduino Uno. Разница с другими платами у неё минимальна.
Кабель для связи с ПК
Для передачи данных с персонального компьютера на Arduino, необходимо подыскать соответствующий кабель. С отдельными платами кабель не поставляется, только есть в стартовом наборе Arduino для практикующего конструктора-программиста.
Arduino U no , Arduino M ega 2560 соединяются кабелем со штекерами USB тип А. Такой кабель часто применяется для подключения принтера или сканера.
Arduino Leonardo , Arduino Due для подключения имеют гнездо micro USB тип В.
Arduino Nano, Freeduino Nano подключаются через гнездо mini USB тип B.
Для подключения Freeduino MaxSerial потребуется кабель последовательного порта 9M-9F.
Возникла неполадка : Arduino IDE не запускается.
Способ устранения.
Скорее всего, на компьютере установлена неподходящая виртуальная среда JRE (Java Runtime Environment), необходимая для запуска графических приложений.
Возвратитесь к переустанавке Arduino IDE: на этот раз инсталлятор развернет работу по настройке JRE.
Подключение плат Arduino к компьютеру
После успешного запуска среды разработки Arduino IDE пришло время связать какую-то платформу Arduino с компьютером. Как вы уже знаете, подключение плат Arduino к ПК выполняется через USB-кабель.
Соединив консоль Arduino с ПК, на ней загорится один светодиод «ON», и начнёт мигать другой «L». Это означает, что через кабель подано питание и микроконтроллер начал выполнять предустановленную на заводе программу Blink (мигание).
Остается только узнать, какой номер COM-порта присвоил компьютер нашей плате Arduino , что важно для корректной работы программного обеспечения Arduino IDE с новым устройством.
Номер COM-порта можно узнать в «Диспетчере устройств», вкладка «Порты (COM и LPT)».
На системах Windows скорее всего нашей Arduino Uno с последовательным интерфейсом присвоится один из портов COM1 или COM2. Для Ардуино с USB-контроллером портом ввода будет COM4, COM5, COM6 или выше.
На системах Linux последовательным портом будет USB0 либо USB1.
Высветилось новое устройство Arduino в «Диспетчере устройств» - значит, операционная система распознала нашу плату, нашла для неё подходящий USB-драйвер и присвоила номер её интерфейсу. При совместном подключении ещё одной платы Arduino, ей присвоиться уже другой номер порта.
Возникла неполадка: при подключении платы Arduino к компьютеру, в Диспетчере устройств она не появляется.
Способы устранения:
В открытой Arduino IDE, заходим: Инструменты > Порт > выбираем номер порта COM - сообщаем программе номер порта, к которому подключена микропроцессорная платформа Arduino.
Чтобы у прошивающей программы Arduino IDE не осталось никаких сомнений, с чем ей предстоит работать, указываем тип нашей подключенной платы. Для этого переходим по меню: Инструменты > Плата > выбираем тип своей платы Arduino.
Возникла неполадка: во вкладке Порт нет ни одного COM-порта.
Способ устранения.
Очевидно, нарушено соединение устройства Arduino с компьютером. Верните устойчивое соединение с ПК.
Или нет драйвера. Скачать можно в конце статьи.
Как проверить подключение устройства Arduino
Все числовые данные, поступающее через COM-порт, выводятся в Монитор порта во всё той же удобной графической среде Arduino IDE. Следовательно, нажав соответствующую иконку «Монитор порта» в верхнем правом углу консоли или найдя соответствующий пункт в меню Сервис, по изменяющимся числам в открывшимся окошке можно убедиться, что через USB-кабель передаются данные, а значит, и плата Arduino надежно подключена.
Обратите внимание, что в нижней части окошка Монитора порта выводится информация о скорости работы с COM-портом «19200 baud» (19200 бит/сек). Такая скорость задана по умолчанию в предустановленном скетче на плате Arduino. В этом скетче есть строка Serial.begin(19200), в которой можно задать любую требуемую скорость передачи, но это возможно только при работе через USB-кабель. Ежели передача данных идет через радиоканал Bluetooth, то скорость обмена с COM-портом должна быть задана заранее, точно такой же, какую мы выбираем при отладке Bluetooth-модуля.
Возникла неполадка: невероятно тормозит Arduino IDE при навигации по меню.
Способ устранения.
В Диспетчере устройств, во вкладке Bluetooth Serial отключите Bluetooth-соединение с мобильным телефоном. Все внешние подключения через Bluetooth значительно пожирают объем виртуальной памяти.
Соединение установлено, среда разработки настроена - теперь в ваших руках отлаженный инструмент для прошивки любых микроконтроллеров AVR серии: ATtiny, ATmega, AT90S, AT90CAN, AT90PWM.
В среде разработки Arduino IDE есть много готовых образцов для различных задач, но для проверки отзывчивости платы на перепрошивку достаточно внести небольшие изменения в предустановленную программу Blink (мигание светодиода «L» на плате).
Достаточно в открытом эскизе Blink внести свои изменения в строчке delay(1000), нажать «Вгрузить» и засечь изменения в работе платы Arduino.
Установив delay(500) - светодиод «L» будет мигать в два раза чаще, с задержкой в пол секунды.
Задав delay(100) - светодиод «L» будет загораться и гаснуть в 10 раз быстрее, чем по заводской настройке, то есть каждые 100 миллисекунд.
Возникла неполадка : при загрузке скетча всплыла ошибка вида «not in sync».
Способ устранения.
Значит, подключенная платформа Arduino не была распознана операционной системой. Вернитесь к пунктам установки правильного номера COM-порта и модели платы в меню Инструменты Arduino IDE.
Да и напоследок, если вы купили плату Arduino на каком-нибудь онлайн китайском рынке, то очень часто возникают проблемы при подключении платы – просто она не определяется. Чтобы решить эту проблему умельцами был создан драйвер.
Самодельный трекер для солнечных батарей на Arduino
