Знакомство со средой Arduino IDE

В этом уроке

• Знакомство с контроллером Arduino Nano
• Что такое Arduino IDE
• Интерфейс и возможности Arduino IDE
  
• Настройка среды для работы
  

Видео версия урока

Контроллер Arduino Nano

Микроконтроллер — это небольшая микросхема, расположенная на плате контроллера. Именно в микроконтроллер мы будем загружать программы, а он будет их выполнять, управляя различными устройствами: светодиодами, двигателями, и т.д. Зачастую микроконтроллер также получает информацию об окружающем мире от датчиков: освещённости, температуры, наличия линии на трассе... Но всё это подключить к микроконтроллеру напрямую сложно, поэтому его устанавливают на специальную плату, которая обеспечивает удобность работы с ним.

Контроллер Arduino Nano работает со всеми платами расширения, датчиками и другими модулями, поддерживающими работу с Arduino. После выполнения всех заданий из данного пособия Вы можете использовать данный контроллер в своих следующих проектах. 

Рассмотрим плату подробнее.

1. Микроконтроллер. Микроконтроллер является «сердцем» платы. В него прошиваются (загружаются) программы (скетчи).
   
2. Mini USB. Разъём USB используется для связи контроллера с ПК и его прошивки. Также разъём можно использовать для подключения питания.
3. Выводы питания: 
   • Vin — напряжение от внешнего источника питания (6.5 В - 12 В);
   • GND — минус напряжения питания / общий вывод / земля;
   • 5V — напряжение 5 В;
   • 3.3V — напряжение 3.3 В (на выход);
   • RST — разъём для плат расширения. Используется для перезагрузки микроконтроллера.
4. Колодка аналоговых выводов:
   • А0-А7 — 8 выводов, поддерживающих работу с аналоговыми датчиками. Выводы A0-A5 можно использовать и как цифровые (14-19);
   • Выводы А4 и А5 также являются выводами SDA и SCL. Они необходимы для подключения
     оборудования по шине I2C (подробнее о ней мы поговорим в следующих уроках).
5. Светодиод питания. Индикация наличия питания на плате.
6. Колодки цифровых выводов:
   • Цифровые выводы 0-13 — 14 выводов, используемых для подключения / управления различных устройств. Значения сигнала ближе к 5 В представляются как логическая 1, значения ближе к 0 В — как логический 0.
   • Выводы с поддержкой ШИМ (широтно-импульсная модуляция) — выводы 3, 5, 6, 9, 10, 11 — позволяют выдавать значения в виде ШИМ-сигнала (этот сигнал используется для управления яркостью и скоростью вращения). Подробнее о ШИМ-сигнале мы также поговорим немного позже.
7. Светодиод, подключенный к 13 выводу. При наличии логической 1 на 13 выводе светодиод  горит, при логическом 0 — гаснет.
8. Светодиоды RX и TX — индикация приёма / передачи данных по USB.
9. Кнопка RESET используется для принудительной перезагрузки микроконтроллера.

Отлично, теперь Вы знаете, как устроен контроллер. Следующий шаг — научиться загружать в него программы для того, чтобы он выполнял действия, на которые Вы его запрограммируете.

Первый запуск программы Arduino IDE

Arduino IDE — программная среда, благодаря которой Вы будете общаться с микроконтроллером — писать и загружать программы. Скачать последнюю версию программы Вы всегда можете на официальном сайте Arduino (подробную инструкцию по установке Вы найдёте у нас в Wiki). Обратите внимание, что в разных версиях программы интерфейс может несколько отличаться. В наборе используется Arduino IDE версии 1.8.13.

Итак, Вы запустили программу, и теперь на экране появилось следующее окно:

1. Пункты меню. Через пункты меню Вы можете получить доступ ко всем функциям Arduino IDE.
2. Проверить скетч (компилировать). Проверка кода программы на ошибки.
3. Загрузить скетч в Arduino. Компиляция кода и его загрузка в плату.
4. Вкладка с названием текущего скетча. Имя Вашего скетча.
5. Создать новый скетч. Новое окно с чистой рабочей областью.
6. Открыть скетч. Список программ из папки со скетчами.
7. Сохранить скетч. Сохранение скетча в указанную Вами папку.
8. Номера строк. Количество и номера строк, которые занимает Ваш код (если у Вас не отображаются номера строк,не волнуйтесь, — чуть позже мы их включим).
9. Монитор последовательного порта. Окно для обмена сообщениями с платой через COM-порт.
10. Управление вкладками. Переключение между вкладками с разными скетчами.
11. Область вкладок. Область вкладок для быстрого переключения между скетчами.
12. Рабочая область скетча. Текстовый редактор для написания кода программы.
13. Область уведомлений. Область, информирующая пользователя обо всех событиях при записи или проверке кода. В том числе, здесь будут появляться и сообщения об ошибках.
14. Название платы. Модель выбранной платы.
15. Номер порта. COM-порт, к которому подключена плата.

Подготовка к работе

Подключите Arduino Nano к USB порту компьютера.

Прежде чем Вы начнёте писать свой первый скетч, необходимо настроить программу для работы с платой. Для этого следуйте инструкциям, указанным ниже.

«Инструменты». Войдите в меню и наведите курсор на строку «Плата»

«Плата». При наведении курсора на подменю справа отобразится список поддерживаемых плат. 

Необходимо выбрать строку с надписью «Arduino Nano». 

«Инструменты». Войдите в меню и наведите курсор на строку «Порт».

«Порт». При наведении курсора на  подменю справа отобразится список портов. Выберите тот, который появится после подключения платы к ПК.

Также рекомендуем включить нумерацию строк — так будет удобнее ориентироваться в скетче. Для этого зайдите в "Файл" -> "Настройки" и установите галочку "Показать номера строк".