آردوینو

آردوینو چیست؟ و چکار می کند؟

آردوینو چیست

مقدمه

این مقاله به این بهانه نوشته شده که به طور کامل و جامع به این سوال بپردازیم که آردوینو چیست ؟ آردوینو یک پلتفرم سخت‌افزاری و نرم‌افزاری متن باز است. قسمت سخت‌افزاری آن متشکل از یک میکروکنترلر تک بردی متن باز  می‌باشد اما در این نوشته می‌خواهیم صفر تا صد قسمت نرم‌افزاری آردوینو را آموزش دهیم؛ پس با ما همراه باشید.

فهرست مطالب

معنای کلمه آردوینو چیست؟

در زبان آلمانی کلمه‌ای تحت عنوان ortwin وجود دارد که با کلمه hartwin تلفیق شده است. این واژه از دو کلمه hart به معنای شجاع  و win به معنای دوست به وجود آمده است. کلمه ortwin بعد از مدت‌ها وارد فرهنگ لغت ایتالیایی شد و به کلمه آردوینو تبدیل گشت. اما این کلمه چگونه بر روی اسم این برد محبوب قرار گرفته است؟ این سوالی است که در ادامه به آن پاسخ خواهیم داد.

در شمال کشور ایتالیا یک شهر مرزی وجود دارد به نام ایورئا (Ivrea). این شهر در حدود سال 990 میلادی یک مرزبان داشت به اسم آردوین (Arduin) که در گویش ایتالیایی به آن آردوینو می‌گویند. آردوین یک نجیب‌زاده بود که در سال 1002 بعد از فوت پادشاه وقت، با رای‌گیری تبدیل به فرمانروای ایتالیا در آن زمان شد.

محل رفت و آمد و قرار مخترعین آردوینو

سال‌ها از مرگ این پادشاه می‌گذرد اما روزی شخصی در شهر ایورئا شروع به کار می‌کند و برای گرامیداشت یاد و خاطره این پادشاه اسم مغازه خود را آردوینو می‌گذارد.

ivrea location مکان شهر انیستیتویی که در آن آردوینو متولد شد

در واقع، این مغازه همان جایی است که تیم سازنده آردوینو قبل از به ثمر رسیدن طرح و برنامه‌هایشان، قرارهای کاری خود را در آن می‌گذاشتند. در نهایت بعد از نهایی شدن طرح، اسم این قطعه را از روی اسم این مکان نامگذاری می‌کنند.

آردوینو چگونه آردوینو شد؟

در اواخر قرن بیستم، دانش‌آموزان برای پروژه‌های الکترونیکی خود از Basic Stamp استفاده می‌کردند که در آن زمان حدود 50 دلار قیمت داشت. در سال 2003 شخصی به نام هرناندو باراگیان در انستیتو طراحی تعاملی شهر ایورئا، زیر نظر ماسیمو بانزی مشغول کار بر روی پروژه ارشد خودش شد. او در آن سال‌ها توانست قطعه‌ای به نام Wiring تولید کند که ایده اصلی آردوینو را ماسیمو بانزی بعدها از روی وایرینگ برداشت.

آقای بنزی مخترع آردوینو و بقیه تیم آردوینو

ایده اصلی ماسیمو بانزی این بود که با تغییرات مختلفی بر روی وایرینگ، قطعه‌ای تولید کند که دانش‌آموزان بتوانند با استفاده از آن و با صرف هزینه‌ای کمتر و با روشی راحت‌تر، وارد دنیای الکترونیک شوند.

دفتر آردوینو

بعد از آن ماسیمو بانزی شروع به جمع آوری یک تیم کرد و در کافه‌ای که در بالا معرفی شد، با اعضای تیم خود قرار گذاشت و طرح اولیه‌ای از آنچه که امروز به عنوان آردوینو می‌شناسیم، در آنجا به وجود آمد. در ادامه و در سال 2005، دفتر کوچکی در ایورئا گرفتند و توانستند نمونه اولیه‌ای از این برد را معرفی کنند.

منبع باز بودن، مهمترین مزیت آردوینو به شمار می‌رود

آردوینو شامل یک نرم‌افزار و سخت‌افزار است که در کنار هم کار می‌کنند. همچنین، این برد هوشمند یک سری مستندات دارد که ما را راهنمایی می‌کند که چگونه با این سخت‌افزار و نرم‌افزار آن کار کنیم. شاید برایتان جالب باشه که بدانید، کل این پروژه متن باز (open source) است. این یعنی شما می‌توانید به کد اصلی برنامه دست پیدا کنید و هر تغییری که بخواهید، در سخت‌افزار و نرم‌افزار این قطعه اعمال و آن را کاملا برای خودتان شخصی‌سازی نمایید.

تصور کنید مثلا اگر نرم‌افزار ورد متن باز بود، می‌توانستید منوهای خود را تغییر دهید و مدلی که خودتان دوست داشتید به وجود آورید. سپس این نسخه ویرایش شده از ورد را در اینترنت و با نام خودتان منتشر کنید. حال آردوینو این قابلیت را دارد زیرا متن باز است.

از آن جایی که سخت‌افزار و نرم‌افزار دو رکن اصلی و جدانشدنی در آردوینو هستند، در ادامه این نوشته، به بررسی این دو قسمت مهم در آردوینو خواهیم پرداخت و تا جایی که بتوانیم سعی می‌کنیم نقشه راهی برای تمام کسانی که می‌خواهند با این برد محبوب الکترونیکی آشنا شوند، ترسیم نماییم.

آردوینو در فیلم های سینمایی

سخت افزار آردوینو

آردوینو یک سخت افزار متن باز است به این معنا که طراحی‌های داخلی این قطعه مانند طرح‌های مکانیکی، نمودار مدار و علاوه بر آن نرم‌افزار راه‌انداز مربوطه، به صورت رایگان در دسترس عموم قرار می‌گیرند.

سال‌های سال است که در دنیای اینترنت با عنوان مجوز کپی رایت آشنا هستیم. کپی رایت حق نسخه‌برداری، اقتباس و ویرایش کردن یک اثر را از افراد مختلف سلب می‌کند. آردوینو  اما، مجوز کپی لفت دارد. این مجوز به این معناست که حق نسخه‌‌برداری، اقتباس و ویرایش کردن این قطعه را به همگان می‌دهد اما سازندگان این قطعه مجوز استفاده از نام آردوینو را به صورت عمومی به همگان نمی‌دهند.

اگر می‌خواهید نسخه‌ای از آردوینو را شخصی‌سازی و منتشر کنید، نمی‌توانید آن را با نام آردوینو  انتشار دهید. به طور مثال می‌توانید به آخر اسم آن دوینو اضافه کنید که نسخه ویرایش شده‌ای از آردوینو را با نام دیگری توزیع کرده است و به فروش می‌رساند.

اکثر بردهای آردوینو از میکروکنترلرهای هشت بیتی AVR نظیرATMega8، ATmega168  ATmega328 یا ATmega2560 استفاده می‌کنند که هر کدام از آنها مقادیر مختلفی از فلش مموری، پین و ویژگی‌های دیگر را دارا می‌باشند.

امروزه نسخه‌های مختلفی از آردوینو موجود می‌باشد. بعضی از آنها صرفا چند ویژگی را اضافه یا کم کرده‌اند و بعضی از آنها درایورهای خروجی اضافه دارند تا بتوانند به سادگی، نحوه ساخت ربات کوچک را به دانش‌آموزان آموزش دهند.

برخی از تغییرات به وجود آمده روی بردها، با شیلدهای آردوینو سازگار هستند و بعضی دیگر نیز نیستند. اما باید توجه داشته باشید که اینها نسخه‌های رسمی آردوینو نیستند. در ادامه به نسخه‌های رسمی که از ظرف شرکت آردوینو معرفی شده نگاهی می‌اندازیم.

دوینو کیس، یک نمونه از لوازم و ابزار های جانبی برای آردوینو است.

بردهای رسمی آردوینو

بردهای اصلی آردوینو در شرکت اصلی خودِ آردوینو در ایتالیا ساخته می‌شوند. بعضی از بردهای آردوینو نیز توسط شرکت‌های آمریکایی مانند اسپارکفان و آدافروت طراحی می‌گردند.  تاکنون حدود 17 نسخه سخت‌افزاری مختلف از آردوینو روانه بازار شده است.

آردوینو Uno چیست؟

این برد ارزان‌ترین و در عین حال جزو کاربردی‌ترین بردهای این مجموعه می‌باشد. ازین رو، در اکثر پروژه‌هایی که در اینترنت مشاهده می‌کنید، استفاده می‌شود. این برد یک میکروکنترلر ATmega328 که با سرعت 16 مگاهرتز در حال اجراست، دارد. به علاوه، آردوینو یونو مجهز به ویژگی ریست خودکار یا optiboot bootloader است و سرعت 115200 و 0.5 کیلوبایت را به ثبت می‌رساند.

آردوینو لئوناردو و میکرو چیست؟

بردهای آردوینو لئوناردو و میکرو از میکروکنترلر Atmega 32U4 استفاده می‌کنند که نسبت به برد آردوینو UNO ویژگی‌های کاربردی بیشتری دارد.

آردوینو اسپلورا چیست؟

اسپلورا (Esplora) نام دیگر برد آردوینو است که این بار با ظاهر و کاربرد متفاوت‌تری به بازار ورود کرده است. ورودی‌های این آردوینو یک جوی استیک، چهار کلید فشاری، یک سنسور نور، یک ولوم کشویی، میکروفون، یک سنسور دما و یک شتاب‌سنج هستند. خروجی‌های آن نیز بازر و یک عدد LED سه رنگ هستند. بهترین چیزی که می‌توانید این برد را با آن مقایسه کنید، یک دسته بازی است زیرا می‌تواند با کامپیوتر، لپ‌تاپ و حتی گوشی‌های اندرویدی ارتباط برقرار کند. به علاوه، می‌توان آن را برنامه‌ریزی کرد و با توجه به نیاز، شخصی‌سازی نمود.

آردوینو Pro Mini چیست؟

آردوینو پرو مینی برای کاربران حرفه‌ای در نظر گرفته شده که نیاز به بردی انعطاف‌پذیر، کم‌هزینه و کوچک دارند. این دستگاه با حداقل اجزای سازنده (فاقد هدر USB یا هدر پین) تولید شده و قیمت کمی دارد. سایز کامپکت زمانی مناسب خواهد بود که شما  بخواهید برد را در یک فضای کوچک قرار دهید. توجه داشته باشید که دو نسخه از این برد وجود دارد؛ یکی نسخه‌ای که با ولتاژ 5 ولت کار می‌کند (مانند بیشتر بردهای آردوینو) و دیگری که با ولتاژ 3.3 ولت فعالیت خواهد کرد. حتماً این نکته را مدنظر قرار دهید که برد با توان مناسب را تهیه کرده و از قطعاتی استفاده کنید که ولتاژ آن با ولتاژ برد تهیه شده مطابقت دارند.

آردوینو Yun چیست؟

این برد نسبت به بقیه بردها پیچیدگی بالاتری دارد و معمولا حرفه‌ای‌ها بیشتر به سراغ آن می‌روند. آردوینو یون دارای دو هسته پردازشی بوده و اگرچه نسبت به سایر بردها کمی متفاوت و پیچیده‌تر است اما راه‌اندازی و پروگرام کردن آن خیلی شبیه برد Leonardo می‌باشد و پردازنده مشابهی یعنی Atmel ATmega32U4 را به کار می‌گیرد. برد Yun همچنین، یک پردازنده اضافه Atheros AR9331 نیز دارد.

آردوینو Due چیست؟

آردوینو Due بردی مبتنی بر میکروکنترلر است که بر پایه تراشه Atmel SAMSX8E ARM Cortex-M3 CPU می‌باشد. به علاوه، این برد اولین برد آردوینو می‌باشد که از پردازنده 32 بیتی ARM استفاده می‌کند.

آردوینو Nano چیست؟

آردوینو نانو (Arduino Nano) یک آردوینو کوچک و کامل است و برای پروژه‌هایی که محدودیت مکانی دارند بسیار مناسب خواهد بود. این برد آموزشی بر اساس میکروکنترلر ATmega328P ساخته شده که اتصالات و مشخصات مشابه آردوینو UNO را در ابعاد کوچکتر ارائه می‌دهد.

شیلد آردوینو چیست؟

آردوینو و دیگر بردهای سازگار با آردوینو از یک سری مدارهای توسعه یافته به نام شیلد بهره می‌برند. شیلدها بر روی پین‌های آردیونو سوار می‌شوند و امکاناتی از قبیل پرینتر سه بعدی، ردیاب ماهواره‌ای، اترنت، LCD یا برد بورد را به آردوینو اضافه می‌کنند. نکته جالب آنکه شما می‌توانید برخی از این شیلدها خودتان بسازید.

نرم افزار آردوینو چیست؟

همانطور که در بالا گفته شد، نرم‌افزار آردوینو مستقیما به سخت‌افزار مربوط است نمی‌توان این دو مهم را از یکدیگر تفکیک کرد. هنگامی که می‌خواهید با هر زبانی برنامه نویسی کنید، نیاز است تا برنامه‌های خود را یک جا بنویسید و آن ها را تست نمایید. به محیط‌هایی که در آن می‌توانید کدهای برنامه خود را وارد و آنها را تست کنید که ببینید آیا از لحاظ دستورالعمل نوشتاری (syntax) درست نوشته شده‌اند یا خیر، IDE گفته می‌شود.

شرکت آردوینو، IDE مخصوص به بردهای خود را به صورت رایگان منتشر کرده که شما با دانلود و نصب آن می‌توانید برنامه‌های خود را در آن محیط اجرا کنید.

معایب آردوینو چیست؟

نمی‌خواهیم در این مطلب به معایب آردوینو اشاره کنیم اما نکاتی در این مورد وجود دارد که باید قبل از شروع کار با آردوینو به آنها واقف باشید. این نکات عبارتند از:

ساختار

ساختار برد آردوینو جزو معایب آن محسوب می‌شود زیرا شما برای ساخت پروژه در بازار کار، باید تا حد امکان اندازه آن را کوچک کنید اما به دلیل ابعاد آردوینو می‌بایست از فیبر مدارهای چاپی بزرگ بهره ببرید حال آنکه با استفاده از میکروکنترلر ATMega8 می‌توانید تا حد بسیاری زیادی PCB را کوچک نمایید.

هزینه

مهمترین عاملی که نمی‌توانید انکار کنید، هزینه است. این مشکلی است که هر علاقه‌مند، مهندس یا حرفه‌ای با آن رو به رو می‌شود. اینک اما، باید در نظر بگیریم که آردوینو از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است یا خیر؟ به طور مثال، برآورد هزینه برای یک پروژه اندازه‌گیری هوشمند مصرف انرژی با و بدون استفاده از آردوینو در عکس زیر آورده شده است.

جدول هزینه

راحت بودن استفاده

به نظر ما، اگر می‌خواهید برای یادگیری میکروکنترلرها از آردوینو شروع کنید، ایجاد مدارهای هوشمند در آینده برای شما مشکل می‌شود زیرا راحتی کار با سخت‌افزار و نرم‌افزار آردوینو، شما را نسبت به درک اصول اولیه‌ای مانند ارتباط سریال، I2C، ADC و . . . با چالش رو به رو خواهد کرد.

آموزش کار با آردوینو

ابتدا شما باید با توجه به نیاز خود برد مناسب را انتخاب کنید. سپس اقدام به تهیه و شروع کار با آن نمایید. بعد از پشت سر گذاشتن این مراحل دیگر آماده برنامه‌نویسی با آردوینو هستید. باید این نکته را در نظر بگیرید که آیا برای یادگیری، کتاب یا ویدیوی آموزشی به شما کمک می‌کند یا خیر.

از کجا آردوینو بخریم؟

امروزه فروشگاه‌های مختلفی در زمینه الکترونیک و رباتیک بر بستر اینترنت فعالیت می‌کنند. بازار فروش آردوینو بخاطر حضور گسترده این مجموعه‌ها در اینترنت به شدت رقابتی است. لیموپای به جهت اینکه مستقیما وارد کننده قطعات الکترونیکی از جمله آردوینو می‌باشد، در این بازار اینترنتی قیمتی کاملا رقابتی و پایین را در مقایسه با دیگر فروشگاه‌ها ارائه می‌دهد. با مراجعه به صفحه خرید آردوینو می‌توانید قیمت‌ها را مشاهده نمایید و بعد از مقایسه، نسبت به خرید آن اقدام کنید.

چگونه با آردوینو پروژه بسازیم؟

بعد از آن که دانستیم آردوینو چیست و با محیط برنامه‌نویسی آن آشنا شدیم، نوبت آن رسیده که ساخت پروژه‌های کاربردی را با این قطعه جذاب و دوست‌داشتنی استارت بزنیم. برای ساخت پروژه با آردوینو، با توجه به شناختی که از خود در یادگیری دارید، می‌توانید هم از کتاب زبان اصلی و هم از پروژه‌های آماده‌ای که در سطح اینترنت وجود دارند، بهره ببرید و هم از ویدیوهای آموزشی استفاده کنید.

بازگشت به لیست

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.