آردوینو چیست؟ معرفی ۸ مدل برد Arduino

محال است به دنیای الکترونیک و رباتیک علاقه داشته باشید و نام آردوینو و بردهای مختلف آن را نشنیده باشید! آردوینو، خانواده‌ای از بردهای پرکاربرد است که در بسیاری از پروژه‌ها می‌توانید از آن‌ها استفاده کنید. در این مقاله از جم ترونیک به معرفی آردوینو، مزایای آن و انواع مدل‌های آن می‌پردازیم.

آردوینو چیست؟

آردوینو یک پلتفرم منبع‌باز الکترونیک است که سخت‌افزار و نرم‌افزار آن برای تازه‌کارها طراحی شده است. ابن پلتفرم اولین‌بار در سال 2005 در کشور ایتالیا طراحی شد. پیش از آن میکروکنترلرها فقط برای مهندسین کاربرد داشت و سازندگان خلاق به دلیل پیچیدگی کار با میکروکنترلرها، به سمت آن نمی‌رفتند.

در هسته اصلی آن آردوینو یک برد میکروکنترلر است که دارای یک پردازنده، تعداد ورودی/خروجی آنالوگ و دیجیتال و یک حافظه است. ماژول‌ها و قطعات دیگری می‌تواند به این متصل شود و با برنامه‌ای که توسط پروگرمر روی آن ریخته می‌شود، با آن ماژول‌ها و قطعات کارکرد.

ساختار آردوینو

سخت‌افزار

سخت‌افزار برد آردوینو، یک برد قابل برنامه‌نویسی به نام میکروکنترلر است. منبع تغذیه آن 5v و ولتاژ GND آن 0v است. چیپ پردازنده بر روی برد به مدل برد بستگی دارد. می‌تواند میکرو ATMEGA32 یا ARM باشد. سنسورها، پین‌هدرها، خروجی‌ها و غیره به نوع کاربردی که آن مدل برد برایش طراحی شده بستگی دارد. عموماً از 13 پین دیجیتال و 5 پین ورودی آنالوگ و تشکیل شده است. حداقل دوتا از پین‌های دیجیتال آن برای ارتباط سریال (Rx,Tx) است.

نرم‌افزار

زبان برنامه‌نویسی مناسب برای تمامی بردهای میکروکنترلر از جمله بردهای آردوینو زبان C,C++ است. حال با هر برنامه IDE که بتواند به این زبان برنامه‌نویسی را انجام بدهد (همانند Vs code، Eclipse یا Cython)، برنامه‌نویسی برد با آن امکان‌پذیر است، اما خود آردوینو یک IDE برای برنامه‌نویسی طراحی کرده است که تنظیمات پیش‌فرض، کتابخانه‌های پیش فرضی دارد.

توابع قابل‌استفاده در این IDE بسیار ساده و قابل‌فهم هستند. همچنین به دلیل عدم وجود کدهای پیش‌فرض، بحث دیباگ را برای کاربر ساده‌تر می‌کند. همچنین در IDE آن می‌توان خروجی پورت سریال را به‌صورت عددی و نموداری مشاهده کرد.

نرم‌افزار آن دارای معایب زیر است:

1. همانند سایر IDEهای مدرن، یک دکمه مانند TAB وجود ندارد که بتواند از روی حروف تایپ شده، عبارت موردنظر ما را پیش‌بینی کند.
2. در داخل محیط IDE، نمی‌توان وارد پوشه کتابخانه‌ها شد و توابع و متغیرهای آن را بررسی کرد. صرفاً کتابخانه را اضافه یا به‌روزرسانی کرد. 

مزایای آردوینو

آردوینو بی‌جهت محبوبیت امروزه‌اش را به دست نیاورده است. در ادامه چند مورد از مزایای آن را با هم مرور می‌کنیم:

دسترسی آسان

پیداکردن محل خرید این بردها بسیار ساده است. اکثر فروشگاه‌های قطعات الکترونیکی در انبار خود، حداقل یک مدل از این بردها را در اختیار دارند. این موضوع مخصوصاً برای مدل Arduino Uno کاملاً صدق می‌کند، زیرا برد ksfjh ارزان قیمتی است و تعداد مشتریان بیشتری دارد.

برنامه‌نویسی آسان

افراد مبتدی در حوزه الکترونیک کار با این پلتفرم را به نسبت سایر پلتفرم‌ها راحت‌تر می‌دانند. کدهای پیش‌فرض به را config در محیط Arduino IDE وجود ندارد و این موضوع کاربر را گیج نمی‌کند. توابعی مورداستفاده در برنامه‌نویسی آن پیچیده نیستند. همچنین با استفاده از ارتباط USB Flash، به‌سادگی می‌توان برنامه‌ها را روی آردوینو پرورم کرد.

توسعه‌پذیری

اکثر بردهای آردوینو، پین‌هدرهای یکسانی دارند و این باعث می‌شود افزونه‌هایی به نام شیلد را در کنار آن‌ها بتوان استفاده کرد تا قابلیت‌های برد را گسترش داد. این شیلدها می‌توانند دوربین، سون سگمنت، LCD، Joystick و سایر بردهای کمکی باشند.

سازگاری

منبع‌باز بودن پلتفرم آردوینو به آن این امکان را داده است که در دسترس عموم قرار بگیرد، روی آن کار کنند و تاحدامکان آن را توسعه دهند و شاید بتوان گفت به رشد این حوزه کمک بسیاری کرده است. در بسیاری از پلتفرم‌های دیگر می‌توانید افزونه‌ها یا روش‌های مختلف دیگر برای اتصال آردوینو را به آن مشاهده کنید. بردهای دیگری همچون ESP32 یا ESP8266 نیز هستند که تحت این پلتفرم برنامه‌نویسی می‌شوند.

پشتیبانی مناسب

جامعه برنامه‌نویسان آردوینو آن قدری بزرگ است که برای هر مشکلی یک راه‌حل از قبل آماده کرده‌اند. درصورتی‌که مشکلتان جدید باشد نیز می‌توانید در وب‌سایت خود Arduino یا وب‌سایت‌های دیگری که شما را به این جامعه متصل می‌کند، مطرح کنید.

معایب آردوینو

مشکل ابعاد

ممکن است در یک کاربرد، شما تعداد بیشتر پین بخواهید و آن برد تعداد پین کافی را در اختیار شما قرار ندهد. این موضوع معمولاً در بردهایی مثل Arduino Nano اتفاق می‌افتد. یک راه‌حل وجود دارد و آن اضافه‌کردن یک شیفت رجیستر برای اضافه‌کردن تعداد پایه است.

همچنین بردهای دیگر که پین‌های بیشتری دارد، ممکن است برد بزرگ باشد و برای کاربرد شما مناسبت نباشد. برای همین در این دو حالت دیگر نمی‌توانید از بردهای آردوینو استفاده کنید. گاهی نیاز است که شما چیپ‌های موردنیاز را خودتان روی یک برد مدارچاپی طراحی شده لحیم کنید.

مسیر یادگیری

یادگیری کار با آردوینو ممکن است در ابتدا سخت باشد، اما با استفاده از تمرین و تکرار می‌توان این کار را ممکن کرد. مثال‌های موجود در خود برنامه و پروژه‌های موجود در اینترنت به همراه آموزش این کار را بسیار ساده می‌کند.

مدل‌های آردوینو

مدل های آردوینو بسیار متنوع هستند و این موضوع باعث می‌شود بتوانید بسته به پروژه‌ای که می‌خواهید انجام بدهید، مدل مورد نظر خود را انتخاب کنید.

آردوینو Uno و Uno Wi-Fi Rev.2

این برد به‌عنوان بهترین برد برای یادگیری مبتدی‌ها انتخاب شده است. برد WiFi Rev.2 یک برد به‌روزرسانی شده است که Wi-Fi و Bluetooth و سنسورهای داخلی در کنار یک پردازنده قوی قرار گرفته است.

آردوینو Nano

این سری، کوچک‌ترین سری‌های برد آردوینو را پیشنهاد می‌دهد. ورژن‌های زیادی از این برد وجود دارد. از جمله اینها می‌توان به Nano 33 with Bluetooth و Nano اشاره کرد.

آردوینو Micro

یک ورژن پایین‌تر از UNO R3 است. میکروکنترلر یک ارتباط USB داخلی دارد که قطعه مورد نیازش رو آن قرار داده شده است و می‌توان با استفاده از آن یک موس و کیبورد دلخواه درست کرد.

آردوینو لئوناردو

این برد به نسبت بقیه بردها به‌خاطر پردازنده 32 بیتی‌اش، فرق می‌کند. ارتباط USB آن نیاز به پردازنده دوم را حذف می‌کند.

آردوینو Mega

این برد برای کسانی است که قابلیت‌هایی بیشتر از UNO می‌خواهند. این برد، پین‌های بیشتری دارد، حافظه بیشتری دارد و پردازنده‌اش سریع‌تر است.

آردوینو Lilypad

این برد برای پروژه‌هایی که وسایل پوشیدنی قرار است، استفاده شوند مناسب است. از یک نخ رسانا برای اتصال استفاده شده است.

آردوینو Redboard

برد SparkFun Redboard یک برد قرمزرنگ سازگار با پلتفرم آردوینو است. پین‌های آن بسیار مشابه آردوینو Uno است و در بسیاری از پروژه‌های ساخت جعبه موسیقی، مچ‌بند، قابل‌استفاده است.

آردوینو Due

در مقایسه با Mega، برد Due بسیار قوی‌تر است. این برد دارای یک پردازنده 32 بیتی است که آن را برای پروژه‌های مقیاس بزرگ، مناسب می‌کند.

کاربردهای آردوینو

به دلیل گستردگی استفاده این برد، کاربرد آن به خلاقیت و رویکرد شما به تکنولوژی وابسته است. بسیاری از پروژه‌های که به دنیای الکترونیک مربوط هستند را می‌توانید با آردوینو پیاده‌سازی کنید. این پروژه می‌تواند یک رباط باشد، یک غذا دهنده به حیوانات باشد. در بحث اینترنت اشیا، شما با استفاده از یکی از بردهای وایفای دار، یا یک برد و یک ماژول وایفای، یک سیستم کنترل اینترنت اشیا بسازید.

نصب آردوینو

 همان‌طور که در ابتدا گفته شد، پلتفرم آردوینو یک پلتفرم منبع‌باز است؛ بنابراین شما می‌توانید به‌صورت رایگان از سایت اصلی آردوینو، نرم‌افزار آن را دانلود کنید.

پس از این که دانلود کردید. فایل نصب را اجرا کنید و طبق مراحل زیر پیش بروید.

1. ابتدا مواردی که می‌خواهید نصب کنید را انتخاب کنید و دکمه Next را بزنید: ( حجم فایل‌ها زیاد نیست و ترجیحاً همه موارد را انتخاب کنید.)

2. سپس مسیر نصب را مشخص کنید و بر روی Next بزنید: (توصیه می‌کنیم مسیر پیش‌فرض را دست نزنید.):

3. منتظر باشید تا نصب تمام شود و در آخر روی دکمه Finish بزنید.

جمع‌بندی

به‌طورکلی برای واردشدن به دنیای الکترونیک این برد بهترین گزینه است. می‌توانید با آموزش‌های اولیه این برد، کار با ماژول‌ها را یاد بگیرید، زیرا آموزش‌های این برد در تمامی زمینه‌ها در اینترنت موجود است. در پروژه‌های کوچک گزینه مناسبی است. در پروژه‌های صنعتی نیز امکان استفاده از آن وجود دارد، اما بایستی در انتخاب نوع آردوینویی که می‌خواهید استفاده کنید دقت کنید.

برای دیدن انواع مدل‌های آردوینو از فروشگاه جم ترونیک روی خرید برد آردوینو کلیک کنید.

سوال‌های متداول