بردهای آردوینو می‌توانند ورودی‌هایی مانند، نور روی حسگر، انگشت روی دکمه یا پیام توییتر را بخوانند و آن را به خروجی هایی مانند، فعال کردن موتور، روشن کردن LED و یا انتشار یک متن به صورت آنلاین، تبدیل کنند
در آردوینو شما می توانید با ارسال مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها، میکروکنترلر خود را برنامه ریزی کنید و به برد خود بگویید چه کاری انجام دهد. برای این کار از زبان برنامه نویسی آردوینو و نرم افزار (IDE) آردوینو استفاده می‌کنید. از لحاظ سخت افزاری هر یک از بردهای آردوینو دارای یک میکروکنترلرهای هستند که توسط برنامه‌ای که توسط (IDE ) آردوینو نوشته شده، پروگرام می‌شود. به همین دلیل گفته می‌شود که آردوینو در واقع دارای دو شکل سخت افزار و نرم افزار است. در ادامه بیشتر با این برد الکترونیکی، ویژگی، کاربرد، مزایا و معایب و سایر موارد آشنا خواهید شد.
آردوینو چیست؟
همانطور که در مقدمه هم توضیح مختصری دادیم، آردوینو یک نوع پلتفرم اپن سورس همه کاره با قابلیت اتصال دستگاه های مختلف به عنوان ورودی و خروجی است. به عنوان مثال دستگاه ورودی می‌تواند سنسور دما باشد که خروجی آن به شکل عدد بر روی صفحه نمایش قرار بگیرد. اما منظور از این عبارت متن باز چیست؟
منظور از متن باز بودن برد آردوینو این است که شما می توانید برد دلخواه خودتان را بسازید چون نقشه شماتیک و PCB آن را در اختیار شما قرار داده اند. از طرفی مهندسین، متخصصین و برنامه نویسان می توانند از IDE یا محیط توسعه اختصاصی آردوینو استفاده کنند که شامل حجم بالایی از کتابخانه‌های متن باز دیگر نیز هست. حتی بخاطر منبع باز بودن آردوینو می‌توانید از کدهای بقیه نیز در پروژه های کاری خودتان استفاده کنید. اما درباره اینکه بردهای آردوینو چگونه و چرا به وجود آمدند و چه ویژگی هایی دارند در ادامه صحبت خواهیم کرد.
تاریخچه و دلیل بوجود آمدن آردوینو
اولین بار ایده ساخت آردوینو در انستیتو طراحی تعاملی ایورئا در ایتالیا شروع شد. هدف از ساخت این پلتفرم این بود که ابزار ساده ای بسازند تا دانشجویانی که در مبحث طراحی الکترونیک و برنامه نویسی در ابتدای راه بودند بتوانند نمونه عملیات نمونه سازی سریعی داشته باشند.
زمانی که فناوری ساخته این برد الکترونیکی گسترش پیدا کرد، رفته رفته هدف از ساخت آن تبدیل به ساخت پلتفرمی شد که بتواند نیاز و چالش های اساسی دانشجویان سایر رشته‌ها و عملیات نمونه سازی در صنایع مختلف را برطرف کند. بر همین اساس نیز محصولات متفاوتی از آردوینو تولید شد. به عنوان مثال می توان به بردهای کنترلی ساده با میکروکنترلرهای 8 بیتی، بردهای کنترلر چاپگر سه بعدی، بردهای اختصاصی اینترنت اشیا و غیره اشاره کرد.
نرم افزار آردوینو هم متن باز یا اپن سورس است و در طی سالیان اخیر رشد چشمگیری پیدا کرده است. با توجه به پیشرفت های اخیر در این پلتفرم، کاربرد آن به ساخت هزاران پروژه و دستگاه صنعتی و تحقیقاتی در سراسر دنیا، گسترش پیدا کرده و هم اکنون نیز یک انجمن جهانی به شکل مخصوص بر روی این پلتفرم مشغول به کار هستند.
ویژگی های آردوینو
بردهای آردوینو تجربه کاربری ساده ای دارند و منبع باز بودن این پلتفرم باعث شده بسیار در دسترس باشد و در هزاران پروژه مختلف برحسب نیاز صنایع گوناگون به کار رود. نرم افزار Arduino هم رابط کاربری فوق العاده ای دارد به نحوی که افراد مبتدی هم می توانند به راحتی با آن کار کنند و در عین حال کاربران حرفه ای هم از قابلیت های انعطاف پذیر آن استفاده نمایند.
ویژگی بسیار مهم پلتفرم آردوینو، سازگاری برنامه آن با سیستم عامل های مختلف لینوکس، مک و ویندوز است. جالب است بدانید که از این پلتفرم الکترونیکی برای ساخت ابزارهای علمی ارزان قیمت در دانشگاه ها و مدارس نیز استفاده می‌شود که بیشترین کاربرد آن در دروسی مثل شیمی، فیزیکی، برنامه نویسی ابتدایی و رباتیک است.
قابلیت های آردوینو باعث شده تا گستره استفاده از آن وارد حوزه کاری طراحان، معماران و حتی نوازندگان و هنرمندان شود به نحوی که سازهای موسیقی جدیدی با این فناوری ساخته می‌شوند. این ابزار بسیار کاربردی و خارق العاده برای یادگیری موارد جدید مناسبترین گزینه است به نحوی که کاربران تنها با رعایت چند دستورالعمل ساده و به اشتراک گذاری ایده‌های خود با سایر اعضای انجمن جهانی می توانند در پیشرفت این پلتفرم سهیم شوند.
ویژگی جالب بعدی در مورد بردهای آردوینو این است که همین حالا حتی به عنوان یک کاربر ابتدایی می توانید با مراجعه به وب سایت رسمی شرکت آردوینو یا وب سایت tutorialspoint روش کار را آموزش ببینید. برای گرفتن ایده های مختلف و انواع آموزش های مختلف نیز به وب سایت شبکه پروژه های آردوینو مراجعه نمایید.
کاربرد آردوینو
با توجه به توضیحات ارائه شده در خصوص بردهای آردوینو متوجه کاربرد گسترده این بردهای الکترونیکی شده‌اید. گستره کاربرد این بردها از ساخت ابزار علمی ارزان قیمت در مدارس و دانشگاه ها توسط معلمان، دانش آموزان و دانشجویان گرفته تا پروژه های علمی پیشرفته را شامل می شود. به طور خاص می توانیم کاربردهای برد Arduino را اینگونه بیان کنیم:
· قابلیت استفاده توسط افراد مبتدی و همچنین انعطاف پذیر برای استفاده در پروژه های بزرگ توسط تیم های حرفه ای؛
· قابل اجرا و کاربرد در سیستم عامل های مختلف لینوکس، ویندوز و مک؛
· استفاده در آموزش برنامه نویسی، هوافضا و رباتیک به عنوان بخشی از تجهیزات پیشرفته در پروژه های علمی؛
· ساخت پروتوتایپ (Prototype) توسط طراحان و معماران به منظور انتقال ایده ها؛
· تولید ابزارآلات و تجهیزات موسیقیایی جدید توسط شرکت ها، آهنگسازان و هنرمندان؛
· به دلیل اپن سورس بودن به راحتی قابل گسترش است و می‌توان با کتابخانه های C++ زبان برنامه نویسی را توسعه داد و با زبان AVR C جزییات فنی را یاد گرفت.
· پروژه های علمی مختلف مثل ساخت بازوی رباتیک و سیستم های فعالسازی احتراق ماشین
· طراحی و ساخت پرینترهای سه بعدی و فلایت کنترلر در کوادکوپترها به عنوان پرکاربردترین حوزه آردوینو
· برنامه ریزی و ساخت ربات های مخصوص اطفا حریق، تشخیص چهره و مسیریاب
· طراحی و ساخت سیستم های پیشرفته پرتاب راکت، کنترل صفحه پرتاب موشک و راکت و سیستم های کنترل موشک
· پیاده سازی ساختمان های هوشمند به همراه ساختمان های امنیتی پیشرفته
مزایا و معایب آردوینو
تمامی بردها و قطعات الکترونیکی به نوبه خود مزایا و معایب خاصی دارند که روی گستره کاربرد و محدودیت استفاده از آنها تأثیر می گذارد. در ادامه قصد داریم با بررسی مزایا و معایب آردوینو دقیقتر به این موضوع بپردازیم:
مزایای آردوینو
· استفاده راحت
یکی از مزایای بزرگ بردهای آردوینو استفاده راحت از آنهاست. این بردهای الکترونیکی به شکل آماده استفاده و دارای امکانات کامل شامل رگولاتور 5 ولت، نوسان ساز، میکروکنترلر، رابط ارتباط سریال، LED و پین هدرهایی جهت اتصال برد به مدارات دیگر عرضه می شوند. تنها کافیست برای برنامه نویسی آن را به کمک پورت USB به کامپیوتر وصل کنید بدون اینکه نیاز به چیز دیگری داشته باشید.
· کتابخانه ای از نمونه های مختلف در نرم افزار Arduino در دسترس است:
ابن یک مزیت بسیار بزرگ است که شما می‌توانید، مثال‌های کاربردی زیادی متناسب با برد خود را دانلود کنید وبا مشاهده این مثال‌ها موارد زیادی را بیاموزید.
· وجود بردهای جانبی زیاد
بردهای جانبی متنوع یکی از مزیت‌های پلتفرم آردوینو است، این بردها علاوه بر سرعت بخشیدن به کار از بروز مشکلات کار با لوازم جانبی پیشگیری می‌کند.
· دسترسی سریع و راحت به مهندسین و کاربران از مبتدی تا حرفه ای
با توجه به اینکه گستره کاربرد بردهای Arduino بسیار زیاد است و انجمن جهانی از مهندسین و متخصصین و افراد مبتدی در حال کار بر روی آنها هستند و در فروم های مختلف نیز در مورد آن صحبت می کنند، دسترسی شما به این افراد بسیار ساده و راحت است. بنابراین می توانید با این افراد مشورت کرده و کمک بگیرید.
· پلتفرم منبع باز برای نرم افزار و سخت افزار
اپن سورس بودن پلتفرم Arduino سبب شده تا میلیون ها نفر در پروژه های مختلف با هر سطحی از دانش مشارکت داشته باشند. از طرفی امکان مراجعه به کتابخانه های مختلف و بارگیری کد نیز وجود دارد که بسته به سطح مهارت تا چندین ساعت در وقت شما صرفه جویی می شود. از طرفی برد و ماژول‌ها نیز منبع باز هستند بنابراین طراحان و مهندسین می توانند بسته به نیاز پروژه‌ای که در آن فعالیت دارند، بردها را مجددا طراحی کرده و توسعه دهند.
· ارزان قیمت بودن
بردهای آردوینو دارای قیمت مناسبی هستند و افراد مبتدی نیز می توانند به این بردهای ارزان قیمت دسترسی پیدا کنند. به همین دلیل امکان استفاده برای همه وجود دارد.
· سازگاری با سیستم عامل های مختلف
نرم افزار Arduino با کلیه سیستم عامل ها از جمله ویندوز، مک و لینوکس سازگاری کامل دارد. به عبارت دیگر کراس پلتفرم (Cross-Platform) است.
معایب آردوینو
· ساختار
ساختار آردوینو یکی از معایب آن است چون باید برای ساخت پروژه، اندازه آن را تا جایی که امکان دارد کوچک کنید ولی به علت جنرال بودن این بردها معمولا دارای سایز بزرگتری هستند و این باعث نیاز به فضلی بیشتر و بردهای واسط بزرگتراست.
. دشواری کار با سایر پلتفرم ها
با توجه به محیط نرم افزاری ساده و محیط کاربری راحت این پلتفرم ها، در صورت کار کردن مداوم، مشکل کار کردن با سایر پلتفرم ها را پیدا خواهید کرد.
· آسیب پذیری در برابر ولتاژ بالا
بردهای آردوینو در برابر اضافه ولتاژ محافظت نشده است و در صورتی که ولتاژ تغذیه آن بیشتر از 5 ولت باشد، امکان آسیب دیدگی و سوختن آن وجود دارد.
برد آردوینو برای چه کسانی مناسب است؟
بردهای Arduino به دلیل ویژگی هایی که بر شمردیم و همچنین کاربردهای گسترده آن تقریبا برای تمامی افراد از سطح مبتدی تا پیشرفته مناسب است. به طور کلی می توان افرادی که قابلیت استفاده از این بردها را دارند در گروه های زیر قرار داد:
1- طراحانی که قصد دارند برای پروژه ها و ایده های خود پروتوتایپ بسازند
2- شرکت ها، آهنگسازان و هنرمندانی که می خواهند ابزارآلات و تجهیزات موسیقی جدید تولید کنند؛
3- معلمان، دانشجویان و اساتیدی که می خواهند ابزاری ساده برای پروژه ها و تسک های مختلف بسازند
4- صنایع گوناگونی که می خواهند برای پروژه های علمی پیشرفته خود از بردها و پلتفرم های منبع باز استفاده کنند تا به کمک میکروکنترلر، برد را هدایت کرده و در صورت نیاز برد را مجددا طراحی کنند.
جمع بندی
در این بلاگ از فروشگاه قطعات الکترونیک لیون الکترونیک سعی کردیم تا شما را با مفاهیم آردوینو، کاربرد اردوینو، مزايا و معایب اردوینو و .. آشنا کنیم.
منابع:
1- https://www.arduino.cc/en/Guide/Introduction
2- https://www.seeedstudio.com/blog/2019/12/04/introduction-to-the-arduino-what-is-arduino/
3- https://learn.sparkfun.com/tutorials/what-is-an-arduino/all
4- https://www.tutorialspoint.com/arduino/index.htm
5- https://www.rs-online.com/designspark/what-is-arduino-uno-a-getting-started-guide
6- https://arduinointro.com/projects/all-you-need-to-know-about-arduino
7- https://elektronicavoorjou.nl/en/arduino-info/
نظرات کاربران