Sie werden das Wort gehört haben Arduino ein paar Mal in den letzten Jahren. Sehr wahrscheinlich hört man, dass es sich um eine kleine Platine mit einem Chip in der Mitte und einer Reihe von Verbindungen handelt. Es ist jedoch nichts, was wir mit der PC-Welt in Verbindung bringen, obwohl wir in den letzten Jahren im Rampenlicht standen. Aus diesem Grund haben wir uns entschlossen, einen Artikel zu verfassen, um zu erklären, was es ist, was seine Natur ist und vor allem seine Nützlichkeit.
Das Konzept dessen, was wir als Arduino kennen, wurde vom gleichnamigen Team in Ivrea, Italien, entwickelt. Mit dem Ziel, eine Reihe von einfach zu bedienenden Mikrocontrollern zu entwickeln. Das Konzept war sehr erfolgreich und wir verdanken es Massimo Banzi, David Cuartilles, Tom Igoe, Gianluca Martino und David Mellis. Sehen wir uns also an, was die Eigenschaften eines Arduino-Boards sind und was es von anderen ähnlichen, aber unterschiedlichen Geräten unterscheidet, wie z Raspberry Pi.
Was ist Arduino konkret?
Arduino ist nicht wirklich eine bestimmte Hardware, sondern ein Konzept , Die verwendet die gleichen Richtlinien wie Open-Source-Anwendungen , Aber Anwendung in der Welt der Elektronik . Das bedeutet, dass die Leute, die die Projekte mit diesen Boards durchführen, nur die Pläne und den Code teilen, mit dem ihr Hauptmikrocontroller programmiert wurde. Dadurch können andere dasselbe Projekt durchführen, Varianten erstellen und es sogar verbessern.
In den letzten Jahren ist es zu einem Schlüsselelement geworden, um Elektronik auf Bildungsebene zugänglicher zu machen, und hat Barrieren für die Zugänglichkeit abgebaut. Dies hat die Entwicklung von Lösungen im kleinen Maßstab ermöglicht. Ob in Form von Bildungsprojekten oder auch als Lösungen für konkrete Probleme in kleinen Unternehmen. Für die gewöhnliche Öffentlichkeit gibt es jedoch viel Verwirrung über seine Natur.
Es basiert auf einem Mikrocontroller
Insbesondere in denen der ATMega-Familie. Dies ist wichtig, um den Unterschied zum Raspberry Pi zu verstehen. Während ein herkömmlicher Prozessor heute komplex genug ist, um mehrere Prozesse gleichzeitig parallel ablaufen zu lassen, kann ein Mikrocontroller nur jeweils einen verarbeiten. Daher ist ihre Nützlichkeit unterschiedlich und es ist normal, dass sie in verschiedenen Haushaltsgeräten arbeiten. Der Chip, der die Programme Ihrer Waschmaschine oder Ihres Geschirrspülers steuert? Das Sicherste ist, dass es ein Mikrocontroller ist, der diese Aufgabe übernimmt.
Schließlich ist für das Prototyping und einfache Elektronikprojekte die Leistung eines komplexen Prozessors nicht erforderlich. Vor allem dadurch, dass nicht einmal 5 % seiner Kapazität genutzt würden, ist es Energieverschwendung und viel teurer.
Schnittstellen und Komponenten in Arduino abgesehen vom Mikrocontroller
Die Stärke von Mikrocontrollern liegt darin, dass sie Verwaltung verschiedener elektrischer Komponenten die verbunden sind mit sie durch ein geordnetes Programm . Es gilt jedoch nicht nur mit dem Mikrocontroller. Daher es ist notwendig, um mit der Außenwelt zu kommunizieren . Entweder um ein neues Programm zu dumpen oder um mit den verschiedenen Geräten und Peripheriegeräten in den verschiedenen Projekten0 mit den Arduino-Boards zu interagieren. Die Kenntnis der verschiedenen Schnittstellen und Komponenten, die wir auf einem Arduino-Board finden können, ist der Schlüssel zum Verständnis der Natur dieser kleinen Boards.
Zähler
Obwohl diese nicht direkt eine Schnittstelle sind. Ein Zähler ist nichts anderes als ein Speicher, dessen gespeicherter Wert bei jedem Impuls um 1 erhöht oder verringert wird. Wobei die Taktung eine eigene sein oder in der Einheit selbst durchgeführt oder extern sein kann.
Der Zweck eines Zählers besteht darin, den Mikrocontroller zu schonen CPU davon ab, seine eigenen Pulse zählen zu müssen. Obwohl wir auch eine Echtzeituhr erstellen können, um sie mit der Standardzeit auszustatten, die wir in herkömmlichen Uhren verwenden. Obwohl letzteres bei einem Mikrocontroller normalerweise selten ist.
Bei der Programmierung dieses Gerätetyps ist es wichtig zu wissen, wie lange jeder Befehl in Taktzyklen dauert, und alles gut synchronisiert zu haben, was der Schlüssel zum ordnungsgemäßen Funktionieren dieses Gerätetyps ist.
Interrupt-Manager
Ein Interrupt liegt vor, wenn ein externes Peripheriegerät ein Signal sendet, das die Ausführung eines Programms stoppt, um seine Anfrage zu lösen. In einem Mikrocontroller ist dies naturgemäß schwierig auf einem Prozessor, der nur einen Prozess gleichzeitig verarbeiten kann. Um diese Anforderungen zu verwalten, enthalten die Arduino-Boards daher ein Stück mit der Fähigkeit, Unterbrechungen parallel zum Mikrocontroller zu verwalten.
Pulsweitenmodulation (PWM)
Diese Akronyme werden Ihnen von ihrer Verwendung für die an den PC angeschlossenen Lüfter bekannt vorkommen Hauptplatine. Sie haben jedoch andere Verwendungen. Zwei, die mir in den Sinn kommen, sind die Steuerung der Geschwindigkeit verschiedener Motoren, an die das Arduino-Board angeschlossen ist. Um seine Funktionsweise zu verstehen, müssen wir davon ausgehen, dass wir ein digitales Signal haben, das einen konstanten Impuls und dann ein analoges Modulationssignal erzeugt. Dadurch wird die Zeit variieren, in der das Signal hoch oder niedrig ist.
serielle Kommunikation
Eine serielle Kommunikation überträgt ein einzelnes Bit pro Taktsignal gleichzeitig in eine oder zwei Richtungen. Sie werden also verwendet, um Daten zwischen zwei Komponenten zu kommunizieren. Diese können eine von drei verschiedenen Konfigurationen haben.
- Ein Sender und ein Empfänger, jeder mit seinem entsprechenden Kabel und Pin, durch die die Daten geleitet werden. Dadurch können sie parallel arbeiten.
- Ein System aus Sender und Empfänger, die sich ein einziges Kabel teilen, sodass sie keine Datenkopien in einem einzigen Zyklus erstellen können.
- Ein Transceiver, ein Gerät, das gleichzeitig senden und empfangen kann. Das Problem ist, dass ein Transceiver nicht von sich selbst senden oder empfangen kann.
Einige Schnittstellen sind asynchron, sodass sie nicht denselben Impuls teilen und nur dann Daten senden oder empfangen können, wenn ihre Signale übereinstimmen. Stattdessen teilen sich andere dasselbe Taktsignal und können Informationen viel schneller übertragen. Als letztes Detail erwähnen wir, dass einige Arduino-Boards LED-Leuchten verwenden, um anzuzeigen, dass Daten übertragen werden.
Analog-Digital-Signalwandler
Viele der Mechanismen, die mit einem Mikrocontroller verbunden sind, senden kein digitales Signal. Daher ist es notwendig, das Signal zu digitalisieren, damit der Mikrocontroller mit den Daten arbeiten kann, die er von den Peripheriegeräten erhält. In Arduino haben wir also eine Reihe von Verbindungen für analoge Signalgeräte und einen ADC zwischen diesen und dem Mikrocontroller.
Was unterscheidet Arduino von Raspberry Pi?
Es gibt einen großen Unterschied zwischen Arduino- und Raspberry Pi-Boards, den Sie in der folgenden Tabelle sehen können:
| Charakteristisch | Arduino | Raspberry Pi |
|---|---|---|
| Beyogen auf: | ATMega 8-Bit-Mikrocontroller. | 64-Bit-ARM-Mikroprozessor. |
| Taktfrequenz: | Wenige zehn MHz | Über GHz |
| RAM | Intern, wenige KB | Extern, Großbritannien. |
| Lagerung | Intern, wenige KB | Extern, Großbritannien. |
| Hauptnutzen | Steuern Sie elektrische Komponenten, die mit einer Platine verbunden sind. | Computer auf einem Brett |
| Betriebssystem | Nee | Mehrere angepasste Linux-Distributionen. |
Es muss klar sein, dass sich der Chip eines Raspberry Pi nicht von denen unterscheidet, die in Mobiltelefonen verwendet werden. Es hat also die Fähigkeit, ein komplexes und aktuelles Betriebssystem auszuführen. Dadurch wird der Arduino für andere Funktionen verwendet und Sie werden sehen, wie er externe Hardware und Geräte relativ einfach verwaltet. Wir können sogar Peripheriegeräte finden, die in einem Computer verwendet werden, wie z. B. eine externe Festplatte oder einen Drucker, die Hardware verwenden, die komplexer ist als die eines Arduino-Boards. Dies liegt daran, dass sie viel mehr Energie benötigen, um zu arbeiten.
