Arduino - полный фарш! (Uno, Nano, шилды, самопал)

Arduino — это общее название для серии аппаратных платформ (микрокомпьютеров) на основе микроконтроллеров ATmega.

Эти платы могут использоваться как для создания полностью автономных устройств/приборов/игрушек, так и подключающихся к компьютеру и взаимодействующих с каким-либо программным обеспечением.

Опишу в одном обзоре зачем и кому всё это надо, пару устройств и некоторые дополнения к ним.
А заодно, не отходя от кассы, вас ждёт возможность лично «причаститься к техническому прогрессу».


Оффтоп
Тех кто дочитает до конца — ждёт небольшой интерактив и наглядная демонстрация с возможностью потереть шаловливые ручки, потыркать кнопки и немного помучить результаты моей скромной деятельности.

Вводная
Начну с того, что Arduino — это открытая платформа, а это означает что все принципиальные схемы, рисунки печатных плат, исходные коды прошивок, программное обеспечение и т.д. находятся в общем доступе и при желании любой может не покупать эту плату, а самостоятельно собрать из доступных/найденных/купленных радиодеталей, внести свои изменения, скачать прошивку и получить готовое устройство. А самое главное что и купленный и самопальный вариант можно использовать и применять совершенно бесплатно, без каких-либо лицензионных ограничений.

По технической части
Платы Arduino и их аналоги представляют собой набор из собственно платы, на которой размещён микроконтроллер ATmega (разных версий) съёмный либо впаяный, с которого разведены несколько цифровых и аналоговых (ШИМ) вводов-выводов, а также сопутствующую обвязку, как правило это:
— токоограничительные резисторы на вводы-выводы
— несколько светодиодов-индикаторов
— резонатор (кварцевый или керамический)
— кнопка сброса
— стабилизатор напряжения +5в и/или +3.3в
— микросхема отвечающая на соединение по USB (может не быть в зависимости от версии)
— разъём USB (зависит от версии)
— разъём внешнего питания (зависит от версии)
— на версиях с внешним разъёмом питания — входной защитный диод от переполюсовки

По программной части
Имеется собственная среда разработки, в которой можно писать программы («скетчи») на Си-подобном языке и который люто ненавидят AVR-щики, называя её «птичий язык».
Это среда, конечно же, имеет свои недостатки, не даёт полного контроля над всеми возможностями процессора, но при этом очень сильно упрощает жизнь и ускоряет процесс моделирования. За удобство надо платить, да.
Скажу, что совершенно не обязательно её использовать, можно писать на чём угодно, например, на том же GCC и WinAVR, благо, сердце Arduino — тот же самый AVR.
А самые заядлые хардкорщики могут писать под Ардуино на Си и ассемблере.

Кому и зачем нужно?
Кому? Глупый вопрос — мне конешно :)
Зачем? Для реализации творческого процесса.
Если серьёзно, то на основе этих платформ можно соорудить практически всё что угодно (в разумных, конечно, пределах) начиная от охранной системы с кучей функций, типа включения сирены и отправки СМС, и заканчивая разнообразными контрольно-измерительными приборами.
Если несерьёзно, то при наличии фантазии и пары сервоприводов можно соорудить какую-нибудь игрушку, поворотное устройство (следящее за солнцем, например, или за фонариком), автокормилку для рыбок, механическую руку, устройство для заварки чая, наливайку для пива и многое другое :)

Преимущества
Нанотехнологии для домохозяек :)
Микроэлектроника для ленивых — без паяльника и пайки :)
Можно действительно собрать реально действующий прототип какого либо устройства, не прибегая к пайке (правда, чтобы совсем уж не прибегать к пайке придётся покупать, покупать и покупать простейшие вещи, которые можно легко сделать вручную).
Помимо простоты технической части, существует большая официальная библиотека примеров (программ, «скетчей») для Arduino с помощью которых можно делать те или иные вещи. Не говоря уже о неофициальных, любительских проектах.
Однако, следует оговориться, что эта простота не отменяет наличия, хотя бы минимального количества мозгов и прямых рук. Порой приходится посидеть и серьёзно подумать над реализацией простейшей вещи, которая штатными средствами либо ну никак не хочет получаться, либо просто не предусмотрена…

Что имеем на деле (варианты, версии, плюшки, фотки)
Заранее прошу прощения за качество фотографий — в отсутствие, на данный момент, нормального фотоаппарата, они сделаны вебкамерой.

Моя версия Arduino Uno куплена на Алиэкспрессе, различий с версией которая на BiC практически не имеет, разве что на фотках BiC присутствует надпись «made in Italy» (что, естественно, не так :))). Аппаратно обе версии соответствуют первой ревизии оригинальной Arduino Uno.


Я позиционирую лично для себя это устройство как основную плату для проектирования. Точнее для максимально быстрого прототипирования, особенно в сочетании с мегашилдом:


На фото может быть не очень понятно, но я поясню, мегашилд не имеет на своём борту никаких электронных компонентов (за исключением одного светодиода и пары резисторов), и представляет из себя очень удобно разведённую схему для подключения датчиков, сервоприводов и т.д. При этом все стандартные выводы так же сохранены. Плюсом является стандартизированная организация выводов — например для подключения сервоприводов не нужно делать разветвитель от «родных» контактов Arduino на питание и землю — всё уже выведено на шилде группами по 3 пина: земля-питание-сигнал.

Вот как выглядит этот «сэндвич»:


К слову, мегашилд с BiCa приехал со слегка погнутыми ножками, т.к. был просто брошен в большую посылку с антистатическом запаянном пакете, без всякой дополнительной защиты. При вскрытии пакета оказалось, что помимо погнутых ножек, вся плата затыкана отпечатками китайских пальцев густо намазанных акриловым клеем :)

Следующая плата Arduino Nano. Не очень удобна для проектирования, но ввиду исключительно маленького размера идеальна для конечного устройства. Особенно если это устройство планируется использовать совместно с компьютером — т.к. она так же имеет USB выход.


Для конечного устройства в котором не предполагается контактов с внешним миром можно использовать исключительно дешёвую плату Arduino Pro Mini. Минус этой платы в том что для её программирования нужен либо переходник USB-serial, либо ещё одна плата Arduino с USB выходом. Своей фотки нет, даю с ДХ:


Примеры использования
Контроллер штангенциркуля + вывод на дисплей от Нокии 5510(3310) из обзора про штангенциркуль


Термометр и гигрометр на основе датчика DHT11 (фигня, DHT22 лучше, но на BiC нету) и вражеского неправославного LCD дисплея HD44780 (нет поддержки кириллицы):


Моторизированная вебкамера — управляемая с компьютера (подробности см. ниже)



[Подвал]
Официальный Ардуинский сайт arduino.cc
Arduino Uno www.buyincoins.com/details/high-quality-arduino-uno-atmega328p-pu-module-atmega8u2-avr-usb-cable-board-product-10252.html
Arduino Nano www.buyincoins.com/details/arduino-nano-v3-0-avr-atmega328-p-20au-moudle-board-with-usb-cable-product-10178.html
Arduino Pro Mini www.dealextreme.com/p/arduino-pro-mini-w-atmega328p-electronic-building-blocks-interactive-media-improved-version-104332
Мегашилд www.buyincoins.com/details/perfect-high-quality-new-arduino-sensor-shield-digital-analog-module-servos-v4-product-9030.html
Макетка (беспаечная) www.buyincoins.com/details/high-quality-mini-solderless-breadboard-bread-board-400-contacts-available-product-11082.html
Акселерометр www.buyincoins.com/details/mma7361-angle-sensor-inclination-accelerometer-acceleration-module-arduino-speed-product-10248.html
Двухстрочный 16тисимвольный LCD дисплей www.buyincoins.com/details/new-character-lcd-module-display-lcm-1602-16x2-hd44780-blue-blacklight-product-9000.html
Сервопривод SG90 (рулевая машинка) www.buyincoins.com/details/1x-9g-micro-servo-for-rc-helicopter-plane-futaba-hitec-product-3457.html
Датчик температуры и влажности DHT11 www.buyincoins.com/details/new-dht11-digital-temperature-and-humidity-sensor-product-6732.html
Проводки-коннекторы (40шт) www.buyincoins.com/details/40pcs-dupont-wire-color-connector-cable-line-1-pin-new-product-7224.html

[Интерактив]
К чему всё это может привести, можно посмотреть и даже пощупать (да, да!) здесь (шибко не издевайтесь, комп старенький, при большом онлайне будет подтормаживать)
Работает. Антимат потихоньку совершенствуется, не пускает матюки, заодно убирает мусор типа «тест», «111», «ололо» и прочих «ракодилов».

Выражаю огромную благодарность всем неравнодушным людям, которые помогали советами и кодом, без которых я бы так быстро не «допилил» игрушку до приемлемого уровня.
А заодно и матершинникам, которые сподвигли сделать антимат, и безостановочно снабжали меня своей фантазией, когда изощрялись пролезть через фильтры — благодаря вам я теперь знаю практически все ваши уловки :)))





Постскриптум 2013
Сайт уже больше не представляет из себя одинокую страничку, всё переведёно на CMS движок, комп тот же, камера та же, экран — уже другой, в составе шилда, от USB я отказался, перевёл всё на LAN, сервы отработали почти полтора года и до сих пор живы.