آردوینو چیست ؟

آشنایی با بردهای آردوینو و کاربردهای آردوینو

با درود فراوان برشما دوستان و همراهان وبسایت cws. در این مقاله قصد داریم شما رو با بردهای آردوینو آشنا کنیم و این که یاد بگیرید که بردهای آردوینو چه بردهایی هستند و اصلا چه کاربردی دارند؟ همچنین با ساختمان اصلی بردهای آردوینو هم به خوبی آشنا خواهید شد.

خب در ابتدا بریم به سراغ این که اصلا برد آردوینو چیست؟

بردهای آردوینو در واقع سخت افزار اوپن سورس بر پایه میکرو کنترلرها هستند که اجازه میدهد شما به راحتی و  بدون این که درگیر مسائل پیچیده میکروکنترلرها شوید بتوانید پروژه های پیشرفته ای در زمینه دیجیتال و بردهای الکترونیکی را طراحی و پیاده سازی کنید.خود بردهای آردوینو به چند دسته تقسیم می شوند که سری اول که بیشتر در بازار در دسترس است مبتنی بر میکروکنترلرهای خانواده AVR مانند Atmega328 هستند.

منظور از سخت افزار اوپن سورس یعنی این که به راحتی میتونید ساختارش رو دستکاری کنید و به شیوه ای که نیاز دارید تغییراتی در برد آردوینو ایجاد کنید و یا به همین شکلی که خریداری میکنید استفاده کنید و محدودیتی از این بابت ندارد. البته تغییر دادن برد آردوینو دیگه نیازمند دانش در زمینه الکترونیک هست و باید الکترونیک رو خوب بلد باشید تا بتونید تغییرات رو در برد آردوینو ایجاد کنید،ولی اگر بخوایید فقط باهاش پروژه های مختلفی بسازید و تغییرات در ساختارش ایجاد نکنید نیاز به دانش زیادی در الکترونیک ندارید.

در واقع هدف آردوینو این بود و هست که افرادی که دانش زیادی در الکترونیک و میکرو کنترلرها ندارن هم بتونن پروژه های مد نظرشون رو پیاده کنن.پس اگر بخواییم آردوینو رو کمی بازتر کنیم و بهتر توصیفش کنیم میشه اینطور گفت که آردوینو یک سخت افزار اوپن سورس بر پایه میکروکنترلرهایی مانند AVR است که قابلیت استفاده بسیار آسانی دارد و افرادی که دانش زیادی در زمینه کار با میکروکنترلرها ندارن هم میتونن به راحتی از آردوینو در پروژه های خودشون استفاده کنن و پروژه های پیشرفته ای رو راه اندازی کنن.

ساختار کلی آردوینو

خب در بالا گفته شد که آردوینو یک سخت افزار هست که میشه به راحتی ازش استفاده کرد که بر پایه میکروکنترلرهست،ولی در ادامه میخواییم که شما رو بیشتر با ساختارش آشنا کنیم تا بهتر بدونید که چه ساختاری داره تا در استفاده از آردوینو به راحتی بدونید که چه مسیری رو باید  طی کنید.

پردازنده اصلی ( میکرو کنترلر) و تغذیه آردوینو

همان طور که گفته شد آردوینو دارای میکروکنترلر از خانواده AVR هست.این میکرو کنترلر در واقع همان پردازنده اصلی آردوینو و تراشه ای هست که برنامه و به عبارتی کدهایی که در آردوینو ریخته میشه در داخل این تراشه قرار می گیره تا اجرا بشه.بنابراین قلب اصلی برد آردوینو تراشه میکروکنترلری هست که در این برد وجود داره.در نسخه های مختلف آردوینو تراشه و یا همان میکرو کنترلرهای مختلفی به کار رفته که با مراجعه به وب سایت خود آردوینو میتونید این موارد رو ببینید.برای دیدن وب سایت اصلی آردوینو روی این لینک کلیک کنید.در تصویر روبه رو میتونید یک نمونه از برد آردوینو رو به همراه تراشه میکروکنترلر  اون ببینید.این تصویر یک برد آردوینو نانو هست.

به عنوان مثال در تصویر روبه رو که برد آردوینو نانو را مشاهده میکنید،تراشه اصلی این برد ATmega328p هست که این تراشه دارای 32 کیلوبایت حافظه برای کدنویسی و آپلود کد در داخل این تراشه هست.شاید باخودتون بگید که خب 32 کیلو بایت خیلی حافظه کمی هست ولی در نظر داشته باشید که این مقدا حافظه فقط و فقط برای کد نویسی است و برای این که درک بهتری داشته باشید باید بدانید که اگر شما بیاید در نت پد ویندوز صدها خط کد بنویسید وقتی ذخیره کنید خواهید دید که نهایت فضای اشغال شده توسط این فایل تکست برای حدود 100 خط متن یا کد 1 یا 2 کیلوبایت است،با این دید دیگه خودتون متوجه هستید که چقدر حافظه برای کد نویسی داریم در یک تراشه 32 کیلوبایتی.

در ضمن وقتی در یک محیط کدنویسی برای یک تراشه مانند آردوینو و یا دیگر میکرو کنترلرها کدنوشته میشه این کد به همون شکل به داخل تراشه منتقل نمیشه و کامپایل میشه که در کامپایل شدن بازهم حجم کدها به دلیل فشرده سازی و تبدیل شدن کمتر میشه و به این ترتیب شما میتونید یک برنامه تمام عیار در زمینه خودتون رو برنامه نویسی کرده و به داخل تراشه آردوینو انتقال بدید. 

در همین وب سایت پروژه های زیادی رو در زمینه آردوینو منتشر کرده ایم که شما میتونید ببینید که چه پروژه های مختلف و پیشرفته ای را میتوانید با آردوینو انجام بدید.

خب موضوع بعدی این هست که تراشه میکرو کنترلر آردوینو با ولتاژ 3/3 ولت کار میکنه و اگر ولتاژ بیشتر از این به تراشه داده بشه باعث آسیب به تراشه میشه و به عبارتی تراشه میکروکنترلر میسوزه. برای همین در برد آردوینو یک رگولاتور ( رگلاتور ) وجود داره که شما میتونید تا 12 ولت برق به آردینو بدید ولی این رگلاتور میاد ولتاژ وردی روبه ولتاژ 3/3 ولت تبدیل میکنه و به تراشه می ده.

موضوع مهم در رابطه با ولتاژ کاری آردوینو این که درسته گفته میشه که میتونید 12 ولت هم به برد آردوینو بدید ولی امکان سوختن برد وجود داره،برای همین ولتاژ مناسبی که به راحتی میتونید بهش بدید و هیچ مشکلی هم پیش نیاد ولتاژ 5 ولت هست.برق 5 ولت ولتاژ مناسبی برای کار کرد آردوینو هست که حتی اگر دقت کرده باشید در برد آردوینو نانو و دیگر برد ها سوکت USB وجود داره تا شما بتونید این برد را به USB وصل کنید و میدونید که USB دارای ولتاژ 5 ولت هست و همین مورد نشان دهنده این هست که ولتاژ مناسب 5 ولت خواهد بود.

البته در مورد هر نسخه از برد آردوینو اگر به دیتاشیت اون برد مراجعه کنید که به راحتی در اینترنت موجود هست میتونید به اطلاعات اون برد پی ببرید.در دیتاشیت نوع پایه های برد آردوینو هم مشخص شده که میتونید ببینید که کاربرد هر کدام از پایه ها چیست.البته برای آشنایی اولیه با پایه های بردهای آردوینو پیشنهاد میکنم مقاله آشنایی با پایه های آردوینو را مطالعه فرمایید تا کمی با مفهوم پایه ها در آردوینو هم آشنا بشید. از آنجایی که پایه های آردوینو به تراشه و یا به پایه های آی سی اصلی آردوینو متصل است پس درواقع ما مستقیما با پایه های تراشه اصلی آردوینو کار میکنیم منتها ساختار آردوینو به گونه ای هست که کار و استفاده از این پایه ها در آردوینو آسان شده و دیگر نیازی به کارهای پیچیده نیست.

حالا نوبت به برنامه نویسی بردهای آردوینو میرسه

تا اینجا در مورد سخت افزار و ساختار سخت افزاری برد آردوینو صحبت کردیم ولی نیاز هست که در مورد برنامه نویسی و ابزارهای برنامه نویسی آردوینو هم اطلاعاتی داشته باشید تا بدونید که اصلا چطور باید برای آردوینو کدنویسی کنید و این کد و یا دستورات رو به برد منتقل نمایید.

آردوینو در این مورد هم کار رو راحت کرده و IDE مخصوص به خودش رو ارائه داده تا کسانی که میخوان با آردوینو کار بکنن به راحتی بتونن کدهای خودشون رو بنویسن و در برد آرودینو آپلود کنند.اگر نمی دونید IDE به چه معنی هست باید بدونید که IDE همان محیط برنامه نویسی هست که اجازه میده به راحتی با سخت افزار و برد آردوینو ارتباط برقرار کنیم ، کدهای مورد نظر رو در این محیط بنویسیم و بعد کدها رو به داخل برد آردوینو آپلود کنیم تا آردوینو هم بتونه اون دستورات رو اجرا کنه و کار مورد نظر رو انجام بده.

پس ما با استفاده از محیط برنامه نویسی آردوینو یا همان IDE آردوینو میتونیم کدنویسی کنیم و بعد این کدها رو به داخل برد آردوینو آپلود کنیم تا آردوینو با اجرای کدها کار مورد نظر رو انجام بده،با این حساب میتونید تصور کنید که چقدر کار بیشمار و پیشرفته میشه با استفاده از آردوینو انجام داد.

چند نوع برد آردوینو وجود دارد ؟

موضوع دیگه ای که باید بدانید این هست که چند نوع برد آردوینو وجود داره و هر کدام برای چه کاری مورد استفاده قرار میگیره ؟ در ادامه میخواییم در این مورد صحبت کنیم.

البته در مورد این که چند نوع آردوینو وجود داره و هر کدام چه کاربردهایی دارن به راحتی یا یک جستجو در اینترنت میشه به همه این ها پی برد ولی من در اینجا اسم هر کدوم رو که پر کاربرد هستن رو میارم تا با دونستن نام هر کدام و کمی هم مشخصات بهتر بتونید دنبال برد مناسب خودتون بگردید.

1- آردوینو نانو

این برد آردوینو یکی از پر کابردترین و پر استفاده ترین بردها بود که دارای ابعاد کوچکی بوده و بسیار سبک وزن هست.برد آردوینو نانو دارای تراشه Atmega328 از خانواده AVR هست که دارای 32 کیلوبایت حافظه فلش برای برنامه نویسی میباشد.برد آردوینو نانو دارای پایه های آنالوگ و دیجیتال بوده و ولتاژ کاری این برد 5 ولت میباشد.از برد آردوینو میتونید در پروژه های اینترنت اشیاء و هوشمند سازی،رباتیک و کواد کوپتر – پروژه های پیشرفته و پزشکی و … استفاده کنید.

2 – آردوینو uno ( یونو)

برد آردوینو uno هم یکی دیگر از برد های پرکاربرد آردوینو بوده که این برد هم دارای تراشه Atmega328 هست که همان 32 کیلوبایت حافظه برای برنامه نویسی را دارد.اندازه برد آردوینو یونو بزرگتر از نانو بوده و تعداد پایه های بیشتری دارد و در تمامی پروژه های رباتیک مبتدی تا پیشرفته – اینترنت اشیاء و هوشمند سازی ساختمان  و … میتوانید از این برد استفاده نمایید. ولتاژ کاری برد آردوینو uno هم 5 ولت است.

3 – آردینو مگا

آردوینو مگا دارای تعداد پایه های بیشتری نسب به uno و یا nano میباشد که اگر در پروژه خودتان نیازمند برد آردوینو با تع7داد پایه های بیشتر هستید پیشنهاد انتخاب برد آردوینو مگا هست.همچنین تراشه آردوینو مگا Atmega2560  میباشد که دارای 256 کیلوبایت حافظه فلش است که خب خیلی بیشتر از حافظه آردوینو نانو و یونو می باشد.فرکانس کاری آردوینو مگا 16 مگاهرتز میباشد که یک فرکانس استاندارد برای میکرو ها است.همچنین آردوینو مگا دارای 8 کیلوبایت هم حافظه SRAM می باشد مه باعث سرعت بالا در انجام محاسبات خواهد بود.

4 – آردوینو Lilypad

برد آردوینو Lilypad هم یکی دیگر از بردهای پر کاربرد آردونیو خصوصا در گجت های پروازی می باشد.هدف از طراحی آردوینو Lilypad استفاده از این آردوینو برای ساخت گجتهای هوشمند برای لباسهای پوسیدنی – کواد کوپتر و هز چیزی باشد که میخواید یک برد با قابلیت بالا ولی در اندازه بسیار کوچک و وزنی سبک را در آن جا بدهید.یعنی این برد به راحتی قابلیت ادغام شدن با لباس و دوخته شدن در داخل لباس را دارا می باشد.برد آردوینو Lilypad دارای انواع مختلفی است. در برخی مدل ها از تراشه ATmega168 به عنوان تراشه اصلی آن استفاده شده و در برخی مدل ها هم تراشه Atmega328 که بیشتر کاربرد را در گجت های سبک و کوچک دارد.این برد آردوینو مانند باقی بردها دارای USB برای تغذیه و یا برنامه ریزی نمی باشد و باید از یک پوگرامر مانند پروگرامر Serial to USB ( سریال به USB ) برای پروگرام کردن آن استفاده کرد.تغذیه این برد هم 3/3 و یا 5 ولت است.

5 – برد آردوینو Due

برد آردوینو دیو پرچمدار بردهای خانواده آردوینو میباشد.چرا که دارای پین های بیشتر – قدرت پردازشی بالا و توان اتصال کیبورد و موس را هم دارد و برای پردازشهای سنگین میتوانید از این آردوینو استفاده کنید.پردازنده و به عبارتی دیگر تراشه اصلی برد آردوینو Due تراشه ARM Cortex-M3 از خانواده ARM است که دارای سرعت 84 مگاهرتز می باشد.این برد دارای 512 کیلوبایت حافظه فلش و 96 کیلوبایت حافظه SRAM میباشد.روی برد Due 54 پین به صورت دیجیتال تعریف شده است که از این تعداد 12 پین و یا پایه قابلیت PWM را دارد.همچنین تعداد پایه های آنالوگ این برد 12 عدد بوده و دارای پایه های بیشتری برای ارتباطات دیگر می باشد.مانند درگاه مبدل آنالوگ به دیجیتال و همچنین سوکت های OTG و Micro usb که باعث شده تا کار کردن با این برد هم بسیار آسان باشد.

6 – آردوینو مینی و پرو مینی ( Arduino Mini & Pro Mini )

برد های آردوینو مینی هم یکی دیگر از برد های پر کاربرد آردوینو بوده که دارای اندازه ای کوچک و بسار سبک میباشد.از آردوینو مینی به برای رباتیک – آموزش و همچنین ساخت دستگاه های پروازی مانند ربات های پرنده و کواد کوپتر استفاده میشود.تراشه اصلی این برد هم Atmega328 با 32 کیلو بایت حافظه فلش می باشد که این برد را به یک برد مناسب برای انجام پروژه هایی تبدیل کرده که نیازمند ابعاد کوچک برد می باشد که میتوان در ساخت گچت های پوشیدنی هم حتی مورد استفاده قرار داد. ولتاژ کاری آردوینو مینی و یا پرومینی 3/3 و 5 ولت است.این برد دارای هیچ سوکت USB نمی باشد و برای پروگرام کردن آن باید از پروگرامرهای مبدل USB به Serial استفاده کرد.

خب پس تا اینجا با آردوینو آشنا شدید و الان میدونید که چه کاربردهایی داره و برای شروع کار با آردوینو هم نیاز به تهیه برد آردوینو دارید و هم دانلود و نصب نرم افزار و یا همان IDE مخصوص آردوینو.برای دانلود IDE آردوینو کافی هست که به وب سایت آردوینو به آدرس https://Arduino.cc مراجعه کنید و این نرم افزار رو دانلود کنید و در سیستم خودتون نصب کنید. مورد بعدی که تهیه برد آردوینو است پیشنهاد میکنم برای شروع کارT یا آردوینو نانو را خریداری کنید و یا آردوینو uno. چرا که هم از نظر قیمت ارزانتر از بردهای دیگر می باشد و هم این که دارای تمامی قابلیت های لازم برای راه اندازی پروژه های مبتدی تا پیسرفته را دارند و برای همین بهترین گزینه ها برای شروع کار با آردوینو هستند.

به غیر از خود بردهای آردوینو ، برای این خانواده ، بردهای جانبی دیگری هم تولید شده و در بازار موجود است که میتوانید با ادغام بردهای توسعه با برد آردوینو خودتون قابلیت برد آردوینو رو افزایش بدید. به عنوان مثال وقتی میخوایید برد آردوینو خودتون رو به اینترنت متصل کنید باید شیلد اترنت و یا WIFI را خریداری کرده و به برد آردوینو متصل کنید تا آردوینو شما به شبکه اینترنت هم متصل شود که البته این موارد نیازمند آموزش هست که در همین وب سایت تمامی این آموزش ها قرار گرفته است.

در پایان خوشحال می شویم که سوالات و نظرات خودتون رو با ما درمیان بذارید.همراه ما باشید …

برای اطلاع از جدیدترین دوره های آموزشی و مقالات با استفاده از فرم زیر در سایت عضو شوید و یا سری به کانال تلگرام ما بزنید.