Подключение Arduino и начало работы под Windows [Амперка / Вики]

Рассмотрим начало работы с Arduino IDE в операционной системе Windows на примере Arduino Uno. Для других плат разница минимальна — эти особенности перечислены на страницах описания конкретных плат.

1. Установка Arduino IDE под Windows

Установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino — Arduino IDE.

Скачать Arduino IDE

Последняя стабильная версия всегда доступна на нашем сайте.

Шаг 1

Выберите версию среды в зависимости от операционной системы.

Шаг 2

Нажмите на кнопку «JUST DOWNLOAD» для бесплатной загрузки Arduino IDE.

2. Запуск Arduino IDE

Запустите среду программирования Arduino IDE.

Arduino IDE не запускается?

Вероятней всего, на компьютере некорректно установлена JRE — Java Runtime Environment. Для решения проблемы переустановите Arduino IDE.

3. Подключение платы Arduino к компьютеру

1. Соедините Arduino с компьютером по USB-кабелю. На плате загорится светодиод «ON» и начнёт мигать светодиод «L». Это значит, что на плату подано питание и микроконтроллер начал выполнять прошитую на заводе программу «Blink».

2. Для настройки Arduino IDE на работу с конкретной платой Arduino — узнайте какой номер COM-порта присвоил компьютер данной платформе. Зайдите в «Диспетчер устройств» Windows и раскройте вкладку «Порты (COM и LPT)».

Операционная система распознала плату Arduino как COM-порт и назначила номер 2. Если вы подключите к компьютеру другую плату Arduino, операционная система назначит ей другой номер. Если у вас несколько плат Arduino, очень важно не запутаться в номерах COM-портов.

Что-то пошло не так?

После подключения Arduino к компьютеру, в диспетчере устройств не появляются новые устройства? Это может быть следствием следующих причин:

• Неисправный USB-кабель или порт

• Блокировка со стороны операционной системы

• Неисправная плата Arduino

4. Настройка Arduino IDE

Для настойки среды Arduino IDE с конкретной платформой Arduino — необходимо выбрать название модели Arduino и номер присвоенного плате COM-порта.

1. Для установки модели платы Arduino зайдите в меню: и выберете плату «Arduino Uno».
2. Для выбора номера COM-порта перейдите в меню: и выберете нужный порт.

В рассмотренном примере мы выбрали плату Arduino Uno. В вашем случае выбирайте конкретно вашу модель Arduino.

Поздравляем, среда Arduino IDE настроена для прошивки платы Arduino.

Что-то пошло не так?

• Arduino IDE тормозит при навигации по меню? Отключите в диспетчере устройств все внешние устройства типа «Bluetooth Serial». Например, виртуальное устройство для соединения с мобильным телефоном по Bluetooth может вызвать такое поведение.

5. Загрузка первого скетча

Среда настроена, плата подключена. Пора прошивать платформу.

Arduino IDE содержит большой список готовых примеров в которых можно быстро подсмотреть решение какой-либо задачи. Выберем самый распространенный пример — «Blink».

Немного модифицируем код, чтобы увидеть разницу с заводским миганием светодиода.

Заменим строчку:

  delay(1000);  

на:

  delay(100);  

Полная версия кода:

void setup()
{
  // настраиваем пин 13 в режим выхода
  pinMode(13, OUTPUT);
}
 
void loop()
{
  // подаём на пин 13 «высокий сигнал»
  digitalWrite(13, HIGH);
 
  // ждём 100 миллисекунд
  delay(100);
 
  // подаём на пин 13 «низкий сигнал»
  digitalWrite(13, LOW);
 
  // ждём 100 миллисекунд
  delay(100);
}

Теперь светодиод «L» должен загораться и гаснуть каждые 100 миллисекунд — в 10 раз быстрее исходной версии. Загрузите скетч в Arduino и проверьте. После загрузки светодиод начнёт мигать быстрее. Всё получилось.

Теперь смело переходите к экспериментам на Arduino.

Что-то пошло не так?

В результате загрузки появляется ошибка вида: avrdude: stk500_get sync(): not in sync: resp = 0x00? Значит, Arduino настроена некорректно. Вернитесь к предыдущим пунктам и убедитесь в том, что устройство было корректно распознано операционной системой, а в Arduino IDE установлены правильные настройки COM-порта и модели платы.

Ардуино симулятор: подборка лучших программ

Моделирование событий в реальном времени было основой многих отраслей. На протяжении многих лет некоторые крупные процессы симуляции были областью аэронавтики и авиации. Сегодня симуляторы Ардуино позволяют всем новичкам и профессиональным проектировщикам учиться программировать и тестировать идеи, не опасаясь потери  энергии впустую вместе со своими деньгами.

Симуляторы Arduino — отличные платформы для программистов и дизайнеров, которые хотят изучить основы проектирования и схемотехники. Успех таких программ связан с тем, что он предоставляет вам возможность учиться, не опасаясь повредить устройство. Кроме того, студенты, у которых могут возникнуть проблемы с приобретением электрооборудования, не имея понятия о том, как они будут функционировать, могут понять многие нюансы через пробы и ошибки с помощью этих симуляторов. Это сэкономит вам много денег и времени.

Еще одно большое преимущество симуляторов Ардуино заключается в том, что он поддерживает построчную отладку, поэтому пользователь точно знает, где и в какой строке он или она сделал что-то не так. Симуляторы существуют в различных формах и разработаны для совместимости с основными операционными системами — Windows, Linux и Mac OS. Поэтому, чтобы упростить поиск отличного симулятора Arduino, созданного для экосистемы вашего компьютера мы составили список самых популярных программ.

Симулятор Ардуино от PaulWare

Как следует из названия, этот симулятор Arduino был создан разработчиком по имени Пол. Симулятор с открытым исходным кодом и собрал свою собственную долю фанатов, которые одновременно добавляют свои идеи и создают учебники о том, как использовать симулятор. Этот бесплатный продукт был сделан преимущественно для экосистемы Windows и обеспечивает достаточную поддержку для новичков.

Основными компонентами, которые он обеспечивает для поддержки вашего проекта, являются светодиодный кратковременный выключатель, матричная клавиатура 4 на 4, матричная клавиатура 4 на 4 с ЖК-дисплеем, поворотный переключатель и т.д. YouTube видео предоставит вам достаточно информации для начала использования этого симулятора Arduino.

Для него также предусмотрен специальный раздел на форуме производителя Ардуино, на котором вы можете стать участником, чтобы узнать больше об обновлениях и схемах проектирования.

Simduino для iPad

Этот продукт — платный, разработанный для использования на экосистеме смарт-устройств Apple. Это комплексный симулятор, который позволяет вам узнать о программировании и электронике на платформе Arduino. Он обеспечивает достаточную поддержку большинства языков программирования Arduino C и может использоваться для запуска нескольких проектов в соответствии с потребностями пользователя.

Скачать на iTunes

Эта программа имеет отличный рейтинг на iTunes. Хорошая поддержка помогает своим пользователям понять детали и описания, доступные пользователям на официальном сайте. Приблизительно за 2 доллара вы получите отличный Ардуино симулятор, совместимый с вашим iPad.

ArduinoSim

Скачать с sourceforge

Это кросс-платформенный симулятор Arduino, который выполняет то, что он обещает, обеспечивая отличную платформу для обучения программированию и дизайну схем. Хотя программа не имеет открытого исходного кода этот симулятор бесплатный и дает вам возможность работать в операционных системах Windows и Linux. ArduinoSim был создан на Python для интеграции с окружающей средой Arduino.

ArduinoSim был построен специально для научной и инженерной аудитории. И его пользовательская база обеспечила достаточное количество материалов для поддержки использования. Но надо понимать, что проект относится к области электротехники. Не забывайте также, что это абсолютно бесплатное решение.

Arduino Simulator для PC

Скачать Arduino Simulator

Это также один из лучших симуляторов Arduino по нескольким причинам. Эти причины включают в себя его кросс-платформенные функции, эскизные проекты, отладочные эскизы и возможность удобно и легко разрабатывать сложные идеи. Может работать как на Windows так и для Linux. Пользователи также могут выбрать ЖК-дисплей и тип платы Arduino: Mega, Nano и Leonardo.

Важно отметить, что программа не с открытым исходным кодом, и его функции разрабатываются и дополняются его разработчиками. Существует также много вспомогательной документации и примеров проектов. К сожалению, продукт относительно дорогостоящий стоимостью около 20 долларов США. Но с такими большим количеством функций и отличным инструментом отладки, Arduino Simulator для ПК — отличный выбор, если вы готовы инвестировать немного ваших денег.

Emulare Arduino Simulator

Скачать Emulare

Заинтересованы в многозадачности Arduino? Тогда Emulare — ваш лучший выбор. Этот инновационный симулятор предоставляет пользователю возможность одновременного моделирования нескольких проектов Arduino без каких-либо сбоев. Он также объявлен как кросс-платформенный симулятор из-за того, что он поддерживает как операционные системы Linux, так и Windows.

Emulare был создан для, преимущественно, электротехнических проектов и оснащен богатой библиотекой объектов. Emulare сосредотачивается на микроконтроллерах ATMega, которые позволят вам встраивать целые схемы с элементами памяти AVR, кнопками, переключателями, таймерами, светодиодами и другими компонентами. Удивительно, но Emulare со всеми его функциями и компонентами абсолютно бесплатна и обладает достаточной поддержкой, чтобы помочь пользователям понять ее особенности.

Simulator for Arduino

Продукт, разработанный virtronics, является полнофункциональным симулятором, доступным для студентов и начинающих в мире электроники, всех тек, кто ищет отличный симулятор Arduino. Это кросс-платформенный симулятор, который поддерживается как операционными системами Linux, так и Windows.

Особенности этого симулятора и некоторые его преимущества включают: учебное пособие, освещающее основы скетчей Ардуино; тестирование набросков идей, чтобы увидеть рабочие шаблоны, отладить ваши соединения и разработать виртуальные презентации для новых клиентов. Также важно отметить, что Simulator for Arduino — это не приложение с открытым исходным кодом, но оно бесплатно.

Yenka

Скачать Yenka

Yenka — отличный симулятор, который студенты и опытные пользователи могут использовать для обучения и преподавания основ программирования и схем. Как и большинство Ардуино симуляторов из нашего списка, он оснащен всеми необходимыми функциями для проверки эскизов/идей, отладки ваших проектов и разработки сложных проектов без ввода аппаратного обеспечения в эксплуатацию.

Yenka широко используется преподавателями, преподающими основы электроники, но из-за стоимости студентам она может быть не по карману. Это кросс-платформенный симулятор, который работает как в операционной системе Linux, так и в Windows. Несмотря на стоимость программа может быть идеальным тренажером Ардуино для вашего личного использования.

AutoCAD 123D

Перейти на сайт Autodesk

Роль Autodesk в разработке электрических схем на протяжении многих лет нельзя переоценить. 123D — это еще одно из предложений компании Autodesk совместимых с Arduino. Во-первых, важно отметить, что 123D — это приложение САПР, которое имеет специальную функцию для проектирования схем. Поэтому при загрузке бесплатного приложения вы получите как приложение САПР, так и симулятор Ардуино.

Как и другие симуляторы, упомянутые выше, 123D — действительно отличный инструмент для изучения основ программирования Arduino и проектирования схем. Приложение работает на Windows и экосистеме Android. Оно также имеет очень большую базу ресурсов и поддержку (как и большинство продуктов Autodesk) для разработки схем или обучения с нуля. Это приложение настоятельно рекомендуется большинству пользователей.

LTSpice Arduino Simulator

Перейти на LTSpice

LTSpice — это бесплатный универсальный и точный симулятор схем с возможностью моделирования программ и проектов, разработанных для экосистемы Arduino. Симулятор поставляется с множеством функций, которые были разработаны, чтобы упростить симуляцию, и включают в себя его атрибуты схем и форм сигналов.

Это один из немногих симуляторов, который поддерживается как платформами Windows, так и Mac OS. Он очень рекомендуется большим количеством онлайн-ресурсов для облегчения процесса обучения. Как было сказано ранее, симулятор абсолютно бесплатный.

PSpice

Скачать PSpice

Каждый студент, занимающийся электротехникой и электроникой, должен был столкнуться с PSpice в течение месяцев, потраченных на изучение основ проектирования схем и программирования. Но для тех кто не знает что такое PSpice — это интуитивный симулятор, который можно использовать для моделирования Arduino из-за множества функций, интегрированных в приложение. PSpice поддерживается операционной системой Windows и Linux и поставляется в разных модулях или типах.

Студенты могут использовать PSpice Lite, который абсолютно свободен, чтобы изучить основы программирования Ардуино, в то время как компании, преподаватели и другие эксперты могут использовать платный PSpice. PSpice в настоящее время используется в различных отраслях промышленности — автомобилестроении, образовании, энергоснабжении и т.д.

Circuit Lab

Перейти на сайт Circuit Lab Arduino Simulator

Circuit Lab Arduino Simulator — простой схематичный и мощный инструмент моделирования. Этот симулятор был разработан после PSpice, и он был построен преимущественно для использования электриками и инженерами электроники. Его функции позволяют пользователю изучить внутреннюю работу Arduino, реализовать отладку проектов и схем проектирования.

Приложение Circuit Lab не является бесплатным, и это может быть ограничивающим фактором для студентов, которые ищут доступный симулятор Arduino для работы. Приложение работает как в операционных системах Windows, так и в Linux. Развитие программы держится на большом сообществе и имеет достаточное количество вспомогательных материалов, тематических исследований и примеров, которые рассказывают о его возможностях и использовании.

Симулятор EasyEDA

Скачать EasyEDA

Вот еще один из моих фаворитов благодаря своим особенностям, удобству использования и широкой поддержке основных операционных систем. EasyEDA хорош для обучения программированию и дизайну схем в Windows, Linux, Mac OS и Android — этим немногие могут похвастаться.

Это связано с ценой, которая может быть препятствием для некоторых. Помимо этого, существует множество учебных материалов, а также онлайн-сообщество, посвященное обсуждению возможностей EasyEDA.

Circuits-cloud Simulator

Перейти на сайт circuits-cloud.com

Среди всех приложений выше не было еще варианта моделирования в браузере. Тогда как Circuits-cloud — отличный симулятор Ардуино, который может быть использован кем-либо для изучения основ. Приложение разработано только с базовыми конструктивными особенностями, чтобы сделать эскиз и симуляцию веселой и легкой для понимания новичками. Приложение также бесплатное!

Systemvision

Перейти на сайт systemvision.com

Systemvision — еще один яркий облачный симулятор, который можно рассмотреть для симуляции схем Arduino. Это бесплатный онлайн-инструмент с функциями, которые вам помогут изучить и создать проекты. Также вы сможете поделиться своими идеями со своими сверстниками или клиентами, чтобы получать мгновенную обратную связь. Приложение вокруг себя собрало большое сообщество и имеет отличную поддержку со стороны создателей.

Proteus от Labcenter

Скачать Proteus Simulator

Это отличный симулятор Ардуино, который сочетает в себе простоту со множеством функций, для легкого моделирования Arduino. Программа совершила прорыв в различных отраслях, в том числе; автомобильной, интернете-вещей (IOT) и образовании. Совместима с Windows и Linux и стоит, конечно, дорого. Вы можете узнать больше о программе, версиях и сообществе на сайте программы labcenter.com.

Прошивка Ардуино ATmega328 через Arduino IDE и программатор

Загрузка скетча или прошивка контроллера Ардуино – основная операция, с которой рано или поздно сталкивается любой ардуинщик. Именно возможность быстро и без лишних проблем загрузить в память контроллера управляющую программу и стала одной из основных причин успеха платформы Arduino. В этой статье мы узнаем, как прошиваются Arduino Uno, Nano, Mega и другие платы на основе Atmega с использованием Arduino IDE, программатора или другой платы Ардуино.

Загрузка скетча в плату Ардуино

Давайте сначала разберемся с тем, что происходит внутри ардуино, когда мы решаем изменить внутреннюю программу, управляющую им.

Что происходит, когда мы жмем кнопку «Загрузить»

Плата Ардуино – это микроконтроллер AVR (Atmega8/168/328 или Atmega1280/2560), который прошивается загрузчиком. В микроконтроллер записывается программа, называемая прошивкой, которая позволяет получать сигналы с датчиков, обрабатывать нажатия кнопок, общаться с различными устройствами через интерфейсы, управлять исполнительными процессами.

Обычно прошивка записывается в кристалл микроконтроллера при помощи специальных устройств, называемых программаторами. Для разных микроконтроллеров существуют различные программаторы – от специализированных до универсальных. Важным отличием Ардуино от других контроллеров является возможность залить прошивку через обычный USB кабель. Это достигается при помощи специальной программы – загрузчика (Bootloader). Для прошивки не требуются лишние провода, не нужно подключать дополнительные устройства или нажимать что-то на плате. Также при работе через загрузчик нельзя добраться до опасных настроек, которые выведут из строя Ардуино.

При подключении платы Ардуино к источнику питания, внутри него начинается активная деятельность микропрограмм. При запуске микроконтроллера управление получает загрузчик. Первые 2 секунды он проверяет, поступил ли новый код от пользователя.  Кроме того загрузчик подает импульсы на пин, к которому подключен светодиод, и он начинает мигать. Это означает, что загрузчик установлен и работает исправно. Когда подается скетч, загрузчик записывает его во флеш-память микроконтроллера. Затем эта программа подается на выполнение.  Если данные не поступили, загрузчик запускает предыдущую программу. Во время выполнения программы внутри Ардуино выполняется ряд операций по инициализации и настройке среды окружения, и только после этого начинается выполнение кода.

Вызов setup и loop при загрузке

В самом коде имеются несколько основных функций, на их примере можно рассмотреть работу микроконтроллера.

Команда void setup() – в ней записываются данные, которые микроконтроллер выполняет в момент загрузки, а после может про них забыть. В этой функции указываются номера пинов, к которым подключается устройство, подключаются и инициализируются библиотеки, устанавливается скорость работы с последовательным портом.

Функция void loop – в нее помещаются команды, которые должны выполняться, пока включена плата. Микроконтроллер начнет выполнять программы, начиная с первой, и когда дойдет до конца, сразу вернется в начало, чтобы повторить эту же последовательность бесконечное число раз.

Загрузка скетча в Arduino IDE

В Ардуино IDE компиляция скетча начинается при нажатии кнопки Verify, после этого скетч может быть загружен в память Ардуино через USB с помощью кнопки Upload. Перед загрузкой кода программы нужно установить все параметры в меню Tools. В этом меню выбираются порт, к которому подключена плата, и платформу. В окне Arduino IDE внизу будет отображен ход компиляции скетча. При успешной выгрузке скетча будет получено сообщение «Done uploading».  Запуск скетча начинается сразу после окончания загрузки. Для расширения возможностей можно подключать дополнительные внешние библиотеки, разработанные командой Ардуино или сторонними авторами.

Обзор возможных вариантов загрузки скетча

Кратко весь алгоритм можно записать следующим образом: Написание кода >> компиляция >> загрузка в микроконтроллер. При загрузке скетча используется Bootloader (Загрузчик). Он представляет собой небольшую программу, которая загружается в микроконтроллер на Ардуино. С помощью этой программы можно загружать скетч, не используя дополнительные аппаратные средства. При работе загрузчика на плате будет мигать светодиод.

1. Загрузка в Arduino IDE. Самый простой и удобный вариант загрузки кода. Все, что        нужно сделать – это написать или найти нужный скетч и загрузить его.

2. Ускоренная загрузка скетча в Arduino IDE. С помощью этого метода можно увеличить скорость загрузки в микроконтроллер в два раза. Для этого нужно лишь зайти в Настройки и снять галочку с пункта Проверка кода. Пропуская шаг проверки, будет уменьшено количество байтов, которые передаются во время загрузки. При этом все равно некоторые из видов проверок будут осуществлены, но они не занимают долгого времени. Отключать проверку кода не рекомендуется, если Ардуино помещается в какой-либо ответственный проект (например, в спутник). Также можно провести проверку, если подключение производится через очень длинный USB кабель (порядка 10 метров).

Уменьшение времени загрузки при помощи отключения проверки работает с любой платой Ардуино, которая использует USB соединение. Все эти микроконтроллеры используют загрузчик avrdude. Платы, которые используют загрузчик Catarina, не нуждаются в отключении проверки кода, так как этот загрузчик работает быстрее.

3. Загрузка скетча в Ардуино через Bluetooth. Этот способ используется, когда нужно обойтись без физического соединения Ардуино и компьютера – например, в силовых цепях или радиочастотных цепях. Для реализации загрузки потребуется Bluetooth-модуль, который оснащен платой-адаптером для Ардуино. Этот модуль нужно подключить к компьютеру через переходник USB-UART-TTL. Работа с модулем осуществляется с помощью AT-команд.
4. Загрузка при помощи Андроид-устройства. Для осуществления такого типа загрузки кода понадобятся провода USB-A – USB-B и USB-Host (OTG-кабель), Ардуино и устройство на базе Андроид с поддержкой режима host. На Андроид-устройство нужно установить программу ArduinoDroid или ArduinoCommander из Google Play. Все устройства нужно соединить при помощи кабелей, после этого можно включать Ардуино и загружать на него код. Нужно запустить установленную программу. При включении начнется обновление IDE, на что понадобится некоторое время.

Сначала работа будет рассмотрена на примере программы ArduinoCommander. После ее запуска нужно нажать USB-Device. Затем нужно наддать Autodetect, чтобы Андроид-устройство выполнило поиск Ардуино и отобразило его на экране. Как только Ардуино появится на экране, нужно на него нажать. Чтобы перейти в меню, нужно щелкнуть в нижнем правом углу. В этом меню можно загрузить скетч с SD-карты.

ArduinoDroid представляет собой среду разработки, компилятор и загрузчик одновременно. Начать компиляцию скетча нужно нажав на кнопку Lightning-Button. После завершения компиляции нужно нажать на кнопку загрузки. Загрузка занимает несколько секунд. По окончании загрузки ардуино запустит на выполнение новый код.

5. Программирование при помощи Raspberry Pi. Можно загружать скетчи двумя способами – при помощи Arduino IDE и при помощи пакета arduino-mk. Пакет позволяет собирать и загружать скетчи Ардуино из командной строки.

Структура памяти Ардуино, где располагается скетч и данные

На микроконтроллере Ардуино имеется 3 вида памяти – флеш-память, которая используется для хранения скетчей, ОЗУ для хранения переменных и EEPROM для хранения постоянной информации. Из этих типов памяти флеш-память и EEPROM являются энергонезависимыми, то есть информация сохраняется при выключении питания. ОЗУ используется только для хранения данных, которые имеют отношение к исполняемой программе.

Микроконтроллер ATmega168, который используется на части плат Ардуино, имеет 16 Кб флеш-памяти, 1024 байта для ОЗУ и 512 байт EEPROM. Важно обратить внимание на малый объем ОЗУ. Большие программы могут полностью ее израсходовать, что приведет к сбою в программе. По этой причине нужно следить за тем, сколько строк занимает программа, и по возможности удалять лишнее. Уменьшить объем кода можно несколькими способами:

• Можно отправить часть информации на компьютер.
• Для таблиц и других крупных массивов использовать минимальный тип данных для хранения.
• Данные, которые остаются неизменными, можно объявить константами при помощи слова const перед объявлением переменной.
• Меньше использовать рекурсию. При ее вызове в памяти, называемой стеком, выделяется фрагмент, в котором хранятся различные данные. Если часто вызывать рекурсию, стеки будут занимать большой объем памяти и могут израсходовать ее.
• Неизменяемые строки можно сохранять во флеш-памяти во время работы программы. Для этого используется функция PROGMEM.

На объем памяти не влияют размер имени переменных и комментарии. Компилятор устроен таким образом, что не включает эти данные в скомпилированный скетч.

Для измерения объема занимаемой памяти ОЗУ используется скетч из библиотеки MemoryFree. В ней имеется специальная функция free­Memory, которая возвращает объем доступной памяти. Также эта библиотека широко используется для диагностики проблем, которые связаны с нехваткой памяти.

Оптимизация флеш-памяти. Как только будет окончена процедура компиляции, в окне появится информация о занимаемой памяти кодом. Если скетч занимает большую часть памяти, нужно произвести оптимизацию использования флеш-памяти:

• Использование констант. Аналогично как и для ОЗУ задавать неизменяющиеся значения константами.
• Удалить ненужные Serial.println. Эта команда используется, когда нужно увидеть значения переменных в разных местах программы, нередко эта информация просто не нужна. При этом команды занимают место в памяти, поэтому, убедившись в корректной работе программы, некоторые строки можно удалить.
• Отказ от загрузчика – можно программировать микроконтроллер через контакты ICSP на плате с использованием аппаратных программаторов.

Флеш память является безопасным и удобным способом хранения данных, но некоторые факторы ограничивают ее использование. Для флеш-памяти характерна запись данных блоками по 64 байта. Также флеш-память гарантирует сохранность информации для 100000циклов записи, после чего информация искажается. Во флеш-памяти имеется загрузчик, который нельзя удалять или искажать. Это может привести к разрушению самой платы.

EEPROM память используется для хранения всех данных, которые потребуются после отключения питания. Для записи информации в EEPROM нужно использовать специальную библиотеку EEPROM.h, которая входит в число стандартных библиотек в Arduino IDE. Чтение и запись информации в EEPROM происходит медленно, порядка 3 мс. Также гарантируется надежность хранения данных для 100000 циклов записи, потому лучше не выполнять запись в цикле.

Варианты прошивки Ардуино

Прошивка с помощью Arduino IDE

Прошить плату при помощи среды разработки Arduino IDE можно в несколько шагов. В первую очередь нужно скачать и установить саму программу Arduino IDE. Также дополнительно нужно скачать и установить драйвер Ch441. Плату Ардуино нужно подключить к компьютеру и подождать несколько минут, пока Windows ее опознает и запомнит.

После этого нужно загрузить программу Arduino IDE и выбрать нужную плату: Инструменты – Плата. Также нужно выбрать порт, к которому она подключена: Инструменты – Порт. Готовая прошивка открывается двойным кликом, чтобы ее загрузить на плату, нужно нажать кнопку «Загрузить» вверху панели инструментов.

В некоторых ситуациях может возникнуть ошибка из-за наличия кириллицы (русских букв) в пути к папке с кодами. Для этого файл со скетчами лучше создать и сохранить в корне диска с английским наименованием.

Прошивка с помощью программатора

Одни из самых простых способов прошивки платы – при помощи программатора. Заливка будет производиться в несколько этапов.

В первую очередь нужно подключить программатор к плате и к компьютеру. Если программатор не опознается компьютером, нужно скачать и установить драйверы.

После этого нужно выбрать плату, для которой нужно прошить загрузчик. Это делается в меню Сервис >> Плата.

Затем нужно выбрать программатор, к которому подключен контроллер. В данном случае используется USBasp.

Последний шаг – нажать на «записать загрузчик» в меню Сервис.

После этого начнется загрузка. Завершение произойдет примерно через 10 секунд.

Прошивка Arduino через Arduino

Для того чтобы прошить одну плату с помощью другой, нужно взять 2 Ардуино, провода и USB. В первую очередь нужно настроить плату, которая будет выступать в качестве программатора. Ее нужно подключить к компьютеру, открыть  среду разработки Arduino IDE и найти в примерах специальный скетч ArduinoISP. Нужно выбрать этот пример и прошить плату.

Теперь можно подключать вторую плату, которую нужно прошить, к первой. После этого нужно зайти в меню Инструменты и выставить там прошиваемую плату и тип программатора.

Можно начать прошивать устройство. Как только прошивка будет открыта или написана, нужно перейти в меню Скетч >> загрузить через программатор. Для заливания прошивки не подходит стандартная кнопка загрузки, так как в этом случае прошивка будет загружена на первую плату, на которой уже имеется прошивка.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели различные аспекты загрузки скетчей в Arduino Uno и Nano. Прошивка плат на базе микроконтроллеров ATmega328 и ATmega256, как правило, не сложна и может выполняться одним нажатием кнопки в Arduino IDE. За эту простоту мы должны благодарить встроенную программу-загрузчик, выполняющую за нас все основные действия на низком уровне.

Еще одним вариантом перепрошивки контроллера является использование другой платы адуино или специальных программаторов, использующих микросхемы CP2102 Ch440, FTDI и другие. Этот метод требует дополнительных усилий и затрат, но позволяет гибко изменять параметры прошивки. Какой из двух вариантов выбрать – решать вам. Для новичков, безусловно, первым шагом станет использование Arduino IDE, благо, ее создатели сделали все, чтобы упростить этот процесс.

Arduino Nano – FLProg

Платформа Nano, построенная на микроконтроллере ATmega328 ^[1] (Arduino Nano 3.0) или ATmega168 ^[2] (Arduino Nano 2.x), имеет небольшие размеры и может использоваться в лабораторных работах. Она имеет схожую с Arduino Duemilanove функциональность, однако отличается сборкой. Отличие заключается в отсутствии силового разъема постоянного тока и работе через кабель Mini-B USB.

Принципиальные схемы и исходные данные

Arduino Nano 3.0 (ATmega328)

Файлы EAGLE

Принципиальная схема: Смотреть

Arduino Nano 2.3 (ATmega168)

Файлы EAGLE

Примечание: т.к. свободная версия файлов Eagle не позволяет работать более чем с двумя слоями, а данная версия схем Nano содержит четыре слоя, то схемы публикуются не трассированными.

Принципиальная схема: Смотреть

Краткие характеристики

Питание

Arduino Nano может получать питание через подключение Mini-B USB, или от нерегулируемого 6-20 В (вывод 30), или регулируемого 5 В (вывод 27), внешнего источника питания. Автоматически выбирается источник с самым высоким напряжением.

Микросхема FTDI FT232RL получает питание, только если сама платформа запитана от USB. Таким образом при работе от внешнего источника (не USB), будет отсутствовать напряжение 3.3 В, генерируемое микросхемой FTDI, при этом светодиоды RX и TX мигаю только при наличие сигнала высокого уровня на выводах 0 и 1.

Память

Микроконтроллер ATmega168 имеет 16 кБ флеш-памяти для хранения кода программы, а микроконтроллер ATmega328, в свою очередь, имеет 32 кБ (в обоих случаях 2 кБ используется для хранения загрузчика). ATmega168 имеет 1 кБ ОЗУ и 512 байт EEPROM (которая читается и записывается с помощью библиотеки EEPROM), а ATmega328 – 2 кБ ОЗУ и 1 Кб EEPROM.

Входы и Выходы

Каждый из 14 цифровых выводов Nano, может настраиваться как вход или выход. Выводы работают при напряжении 5 В. Каждый вывод имеет нагрузочный резистор (стандартно отключен) 20-50 кОм и может пропускать до 40 мА. Некоторые выводы имеют особые функции:

• Последовательная шина: 0 (RX) и 1 (TX). Выводы используются для получения (RX) и передачи (TX) данных TTL. Данные выводы подключены к соответствующим выводам микросхемы последовательной шины FTDI USB-to-TTL.
• Внешнее прерывание: 2 и 3. Данные выводы могут быть сконфигурированы на вызов прерывания либо на младшем значении, либо на переднем или заднем фронте, или при изменении значения.
• ШИМ: 3, 5, 6, 9, 10, и 11. Любой из выводов обеспечивает ШИМ с разрешением 8 бит.
• SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Посредством данных выводов осуществляется связь SPI.
• LED: 13. Встроенный светодиод, подключенный к цифровому выводу 13. Если значение на выводе имеет высокий потенциал, то светодиод горит.

На платформе Nano установлены 8 аналоговых входов, каждый разрешением 10 бит (т.е. может принимать 1024 различных значения). Стандартно выводы имеют диапазон измерения до 5 В относительно земли, тем не менее имеется возможность изменить верхний предел посредством Использование внешнего опорного напряжения.. Некоторые выводы имеют дополнительные функции:

• I2C: 4 (SDA) и 5 (SCL). Посредством выводов осуществляется связь I2C (TWI).

Дополнительная пара выводов платформы:

• AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Использование внешнего опорного напряжения..
• Reset. Низкий уровень сигнала на выводе перезагружает микроконтроллер. Обычно применяется для подключения кнопки перезагрузки на плате расширения, закрывающей доступ к кнопке на самой плате Arduino.

Обратите внимание на соединение между выводами Arduino и портами ATmega168: ATmega168/328-Arduino распиновка.

Связь

На платформе Arduino Nano установлено несколько устройств для осуществления связи с компьютером, другими устройствами Arduino или микроконтроллерами. ATmega168 и ATmega328 поддерживают последовательный интерфейс UART TTL (5 В), осуществляемый выводами 0 (RX) и 1 (TX). Установленная на плате микросхема FTDI FT232RL направляет данный интерфейс через USB, а драйверы FTDI (включены в программу Arduino) предоставляют виртуальный COM порт программе на компьютере. Мониторинг последовательной шины (Serial Monitor) программы Arduino позволяет посылать и получать текстовые данные при подключении к платформе. Светодиоды RX и TX на платформе будут мигать при передаче данных через микросхему FTDI или USB подключение (но не при использовании последовательной передачи через выводы 0 и 1).

ATmega168 и ATmega328 поддерживают интерфейсы I2C (TWI) и SPI. Более подробная информация находится в документации. Для использования интерфейса SPI обратитесь к техническим данным микроконтроллеров ATmega168 и ATmega328.

Автоматическая (программная) перезагрузка

Nano разработана таким образом, чтобы перед записью нового кода перезагрузка осуществлялась самой программой, а не нажатием кнопки на платформе. Одна из линий FT232RL, управляющих потоком данных (DTR), подключена к выводу перезагрузки микроконтроллеров ATmega168 или ATmega328 через конденсатор 100 нФ. Активация данной линии, т.е. подача сигнала низкого уровня, перезагружает микроконтроллер. Программа Arduino, используя данную функцию, загружает код одним нажатием кнопки Upload в самой среде программирования. Подача сигнала низкого уровня по линии DTR скоординирована с началом записи кода, что сокращает таймаут загрузчика.

Функция имеет еще одно применение. Перезагрузка Nano происходит каждый раз при подключении к программе Arduino на компьютере с ОС Mac X или Linux (через USB). Следующие полсекунды после перезагрузки работает загрузчик. Во время программирования происходит задержка нескольких первых байтов кода во избежание получения платформой некорректных данных (всех, кроме кода новой программы). Если производится разовая отладка скетча, записанного в платформу, или ввод каких-либо других данных при первом запуске, необходимо убедиться, что программа на компьютере ожидает в течение секунды перед передачей данных.

Источники

1. arduino.ru

Ссылки

Publication author

  delay(1000);  

  delay(100);  

/*
  Blink
  Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly.
 
  This example code is in the public domain.
 */
 
// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.
// give it a name:
int led = 13;
 
// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {                
  // initialize the digital pin as an output.
  pinMode(led, OUTPUT);     
}
 
// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
  digitalWrite(led, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(100);               // wait for a second
  digitalWrite(led, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(100);               // wait for a second
}