آردوینو

آردوینو چیست؟ و چکار میکند ؟

مقدمه

این مقاله به این بهانه نوشته شده که به طور کامل و جامع به این سوال بپردازیم که آردوینو چیست؟

آردوینو یک پلتفرم سخت افزاری و نرم افزاری متن باز میباشد. قسمت سخت افزار آن متشکل از یک میکروکنترلر تک بردی متن باز  است . ما به هیچ وجه خوردن این قطعه را توصیه نمی کنیم . دلیل این قضیه را هم می توانید در مقاله ی مضرات خوردن قطعات الکترونیکی پیدا کنید.

اما در این نوشته میخواهیم قسمت نرم افزاری آردوینو را ببلعیم پس با ما همراه باشید.

 

فهرست مطالب

 

معنای کلمه آردوینو چیست؟

در زبان آلمانی کلمه ای هست تحت عنوان ortwin  که با کلمهhartwin  تلفیق شده است. که این کلمه در زبان آلمانی ترکیب شده است . از  دو کلمه hart به معنای شجاع  و win به معنای دوست. کلمه ortwin  بعد از مدت ها وارد فرهنگ لغت ایتالیایی شد و به کلمه آردوینو تبدیل گشت. اما این کلمه چگونه بر روی این برد محبوب قرار گرفته است . این سوالی است که در ادامه به آن جواب خواهیم داد.

در شمال کشور ایتالیا یک شهر مرزی وجود دارد به اسم ایورئا (Ivrea)

این شهر در حدود سال ۹۹۰ میلادی یک مرزبان داشت به اسم آردوین (Arduin) که در گویش ایتالیایی به آن آردوینو میگویند. آردوین یک نجیب زاده بود که در سال ۱۰۰۲ بعد از فوت پادشاه وقت با رای گیری تبدیل به فرمانروای ایتالیا در آن زمان میشود.

سال های سال از مرگ این پادشاه میگذرد تا روزی یک بار در شهر ایورئا شروع به کار میکند و برای گرامیداشت یاد و خاطره این پادشاه اسم مغازه خود را آردوینو میگذارد.

محل قرارگیری شهر آرئوا روی نقشه
محل قرارگیری شهر آرئوا روی نقشه
محل قرار ملاقات های تیم آردوینو
محل اولین قرارهای ملاقات تیم اصلی آردوینو در شهر ایورئا

و این بار همانجایی است که تیم سازنده آردوینو قبل از به ثمر رسیدن طرحشان و فراگیر شدنش به صورت کنونی قرارهایشان را باهم در این مکان میگذاشتند و بعد از نهایی شدن طرحشان اسم این قطعه را از روی اسم این بار نامگذاری میکنند.

آردوینو چگونه آردوینو شد؟

در اواخر قرن بیستم دانش آموزان برای پروژه های الکترونیک خود از بیسیک استمپ (Basic Stamp) استفاده میکردند . که در آن زمان حدود ۵۰ دلار قیمتش بود. در سال ۲۰۰۳ شخصی به نام Hernando Barragán در انستیتو طراحی تعاملی در شهر ایورئا  زیر نظر ماسیمو بانزی مشغول کار بر روی پروژه ی ارشد خودش بود. و در آن سال ها توانست قطعه ای تولید کند به اسم وایرینگ (wiring)  که ایده اصلی آردوینو را ماسیمو بانزی بعدها از روی وایرینگ برداشت. برای مطالعه بیشتر در این مورد هرناندو مقاله ای تحت عنوان ناگفته هایی از تاریخچه آردوینو منتشر کرده است .

 

آقای بنزی ، مخترع برد آردوینو

 

ایده اصلی ماسیمو بانزی این بود که با تغییرات مختلفی بر روی وایرینگ قطعه ای تولید کند که دانش آموزان بتوانند با استفاده از آن با صرف هزینه ی کمتر و با روشی راحت تر بتوانند وارد دنیای الکترونیک شوند.

اولین آردوینو
تصویری از اولین آردوینو ساخته شده

بعد از آن ماسیمو بانزی شروع به جمع آوری یک تیم نمود و در کافه ای که در بالا معرفی شد با آن ها قرار میگذاشت و طرح اولیه ای از آنچه که امروز بعنوان آردوینو میشناسیم در آنجا به وجود آمد. و در سال ۲۰۰۵ دفتر کوچکی در ایورئا گرفتند و توانستند نمونه ی اولیه ای از این برد را معرفی کنند.

دفتر آردوینو در شهر ivrea
اولین دفتر آردوینو

آردوینو شامل یک نرم افزار و سخت افزار میباشد که در کنار هم کار می کنند . همچنین شامل یک سری مستندات است که ما را راهنمایی میکند که چگونه با این سخت افزار و نرم افزار کار کنیم. و شاید برایتان جالب باشه که کل این پروژه متن باز (open source) میباشد. این بدین معناست که شما میتوانید به کد اصلی برنامه دست پیدا کنید و هر تغییری که بخواهید میتوانید در سخت افزار و نرم افزار این قطعه بدهید و آن را کاملا برای خودتان شخصی سازی کنید. تصور کنید مثلا اگر نرم افزار ورد شما متن باز بود شما میتوانستید منوهای خود را تغییر دهید و مدلی که خودتان دوست داشتید آن هارا ویرایش کنید . این نسخه ویرایش شده از ورد خود را در اینترنت با نام خودتان منتشر کنید. حال آردوینو این قابلیت را دارد چون متن باز است.

از آنجایی که سخت افزار و نرم افزار دو رکن اصلی و جدا نشدنی از هم در آردوینو هستند . در ادامه ی این نوشته به بررسی این دو قسمت مهم در آردوینو خواهیم پرداخت و تا جایی که بتوانیم سعی میکنیم نقشه ی راهی برای تمام کسانی که میخواهند با این برد محبوب الکترونیکی آشنا شوند، ترسیم کنیم.

 

استفاده از آردوینو در سریال گاتهام
ساخت بمب دست ساز با استفاده از آردوینو در سریال گاتهام

سخت افزار آردوینو

آردوینو یک سخت افزار متن باز میباشد. به این معنا که طراحی های داخلی این قطعه مانند طرح های مکانیکی، نمودار مدار و علاوه بر آن نرم افزار راه انداز آن به صورت رایگان در دسترس عموم قرار میگیرد.

سال های سال است که ما در دنیای اینترنت با عنوان مجوز کپی رایت آشنا هستیم. کپی رایت حق نسخه برداری، اقتباس و ویرایش کردن یک اثر را از افراد مختلف سلب میکند. آردوینو  مجوز کپی لفت دارد . این مجوز به این معناست که حق نسخه برداری و 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 . شما اگر میخواهید نسخه ای از آردوینو را شخصی سازی کنید و منتشر کنید نمیتوانید آن را با نام آردوینو  انتشار دهید . به طور مثال میتوانید به آخر اسم آن دوینو اضافه کنید مانند دوینوکیس (duinoCases) . که نسخه ی ویرایش شده ای از آردوینو را با نام دیگری توزیع کرده است و به فروش میرساند.

اکثر بردهای آردوینو از میکروکنترلرهای هشت بیتی AVR نظیر ATMega8، ATmega168 ، ATmega328 یا ATmega2560  استفاده می کنند که هرکدام از آن ها مقادیر مختلفی از فلش مموری، پین و ویژگی های دیگر را دارا میباشند.

امروزه نسخه های مختلفی از آردوینو موجود میباشد. بعضی از این ها صرفا چند ویژگی رو اضافه یا کم کردن بعضیاشون درایورهای خروجی اضافه کردن تا بتونن تو مدارس به دانش آموزان نحوه ساده ی ساخت یک ربات کوچیک رو آموزش بدهند. بعضی ازین تغییراتی که رو بردها داده شده با شیلدهای آردوینو سازگار هستند، بعضی هاشون هم نیستند. اما باید توجه داشته باشیم که این ها نسخه های رسمی آردوینو نیستند. در ادامه به نسخه های رسمی ای که از ظرف شرکت آردوینو معرفی شده یک نگاهی می اندازیم.

duinocase
duinocase یک نمونه کپی برداری از آردوینو است

بردهای رسمی آردوینو

بردهای اصلی آردوینو در شرکت اصلی خود آردوینو (smat project)در ایتالیا ساخته می شوند. بعضی از برد های آردوینو توسط شرکت های آمریکایی اسپارکفان و آدافروت طراحی میشوند.  تا کنون حدود ۱۷ نسخه سخت افزاری مختلفی از آردوینو روانه بازار شده است.

آردوینو Uno چیست؟

این برد ارزان ترین و در عین حال جوز کاربردی ترین بردهای این مجموعه میباشد. ازین رو در اکثر پروژه های مختلفی که در اینترنتی مشاهده می کنید ازین برد برای آموزش استفاده میکنند. این برد یک میکروکنترلر ATmega328 که با سرعت ۱۶ مگاهرتز در حال اجراست . همراه با ریست خودکار، که از optiboot bootloader (با سرعت ۱۱۵۲۰۰ و ۰.۵ کیلوبایت) استفاده می کند.

برای راه اندازی آردوینوUno  میتوانید به مطلبی که در داتوس منتشر شده است مراجعه نمایید.

برای خرید یا مشاهده قیمت آردوینوUno  میتوانید به فروشگاه داتوس ربو مراجعه نمایید تا این برد را با رقابتی ترین قیمت ممکن در اینترنت تهیه کنید.

اگر علاقه مند به کتاب خوانی هستید و به زبان انگلیسی مسلط هستید کتاب جامع آموزش برنامه نویسی آردوینو که برای پایه ی برد یونو آموزش میدهد به دردتان خواهد خورد.

آردوینو لئوناردو و میکرو چیست؟

بردهای آردوینو لئوناردو و میکرو از میکروکنترلر Atmega 32U4 استفاده می کنند . که نسبت به برد آردوینو UNO ویژگی های کاربردی بیشتری دارد.

برای آشنایی دقیق با این ۲ برد و همچنین بررسی تفاوت های آن ها با برد یونو میتوانید به مقاله ی نحوه راه اندازی برد آردوینو لئوناردو و آردوینو میکرو مراجعه فرمایید.

همچنین برای مشاهده ی قیمت برد آردوینو لئوناردو و قیمت برد آردوینو پرو میکرو می توانید به فروشگاه داتوس ربو مراجعه بفرمایید.

آردوینو اسپلورا چیست؟

اسپلورا (Esplora) نام دیگر برد آردوینو است که این بار با ظاهر و کاربرد متفاوت تری به بازار ورود کرده است. ورودی های این آردوینو یک جوی استیک، چهار کلید فشاری، یک سنسور نور، یک ولوم کشویی، میکروفون، یک سنسور دما و یک شتاب سنج وجود دارد. خروجی های این آردوینو نیز بازر و یک عدد LED سه رنگ وجود دارد. بهترین چیزی که می توانید این برد را با آن مقایسه کنید یک دسته بازی است . خوب حدس درستی هم هست، این برد قادر است با کامپیوتر، لپ تاپ و حتی گوشی های اندروید ارتباط برقرار کند .

می توان آن را برنامه ریزی کرده و بر اساس استفاده هایتان آن را شخصی سازی کنید.

در مقاله ای جداگانه به آموزش نحوه راه اندازی برد آردوینو اسپلورا در بلاگ علمی داتوس ربو پرداخته ایم .

آردوینو Pro mini چیست؟

آردوینو پرو مینی برای کاربران حرفه ای در نظر گرفته شده است . که نیاز به بردی انعطاف پذیری، کم هزینه و کوچک دارند. این دستگاه با حداقل اجزای سازنده (فاقد هدر USB یا هدر پین) برای پایین آمدن هزینه می باشد. این ویژگی ها زمانی مناسب خواهند بود که شما  بخواهید برد را در یک فضای کوچک قرار دهید. لطفا توجه داشته باشید که دو نسخه از این برد وجود دارد: نسخه ای که با ولتاژ ۵ ولت کار می کند (مانند بیشتر برد های Arduino) و دیگری که با ولتاژ ۳.۳ ولت کار می کند. حتماً توجه داشته باشید که برد با توان مناسب را تهیه می کنید . و از قطعاتی استفاده می کنید که ولتاژ آن با ولتاژ برد تهیه شده مطابقت دارد.

در مقاله ای جداگانه به آموزش نحوه راه اندازی برد آردوینو پرو مینی پرداخته ایم . که اگر علاقه مند باشید میتوانید به آن مطلب مراجعه بفرمایید.

آردوینو Yun چیست؟

این برد نسبت به بقیه بردها پیچیدگی بالاتری دارد و معمولا حرفه ای ها بیشتر به سراغ این برد می روند. این برد دارای دو هسته پردازشی میباشد. با اینکه نسبت به بقیه بردها کمی متفاوت و پیچیده تر است اما راه اندازی برد آردوینو yun و پروگرام کردن آن خیلی شبیه برد Leonardo است . و پردازنده مشابهی را به کار می گیرد (Atmel ATmega32U4) برد Yun همچنین یک پردازنده اضافه (Atheros AR9331) نیز دارد.

برای آشنایی بیشتر با این برد و همچنین آموزش نحوه راه اندازی، نصب درایورها، پروگرام کردن و تفاوت آن با آردوینو لئوناردو می توانید به مطلب راه اندازی برد آردوینو yun  مراجعه نمایید.

برای مشاهده قیمت این برد میتوانید به صفحه آردوینو yun در فروشگاه داتوس ربو مراجعه فرمایید.

آردوینو Due چیست؟

آردوینو Due بردی مبتنی بر میکروکنترلر است که بر پایه Atmel SAMSX8E ARM Cortex-M3 CPU می باشد . همچنین این برد اولین برد آردوینو می باشد که از پردازنده ۳۲بیتی ARM استفاده می کند.

برای آشنایی کامل و یادگیری صفر تا صد راه اندازی این برد میتوانید به مقاله نحوه راه اندازی برد آردوینو Due مراجعه فرمایید .

همچنین برای اطلاع از قیمت آردوینو Due می توایند به فروشگاه داتوس ربو مراجعه فرمایید.

آردوینو Nano چیست؟

آردوینو نانو (Arduino Nano) یک آردوینو کوچک و کامل است . و برای پروژه هایی که محدودیت مکانی دارند بسیار مناسب است. این برد آموزشی براساس میکروکنترلر ATmega328P ساخته شده . که اتصالات و مشخصات مشابه آردوینو UNO را در ابعاد کوچکتر ارائه می دهد.

برای آشنایی بیشتر با این برد و همچنین نحوه راه اندازی آن میتوانید به مطلب راه اندازی برد آردوینو نانو مراجعه فرمایید.

شیلد آردوینو چیست؟

آردوینو و دیگر بردهای سازگار با آردوینو از یک سری مدارهای توسعه یافته به نام شیلد استفاده میکنند. شیلدهای بر روی پین های آردیونو سوار میشوند . و امکاناتی از قبیل پرینتر سه بعدی، ردیاب ماهواره ای، اترنت، LCD یا برد بورد را به آردوینو اضافه می کنند.  بعضی از این شیلد ها را هم  خودتان میتوانید بسازید.

نرم افزار آردوینو چیست؟

همانطور که در بالا گفته شد نرم افزار آردوینو مستقیما به سخت افزار مربوط است . و نمیتوان این دو مهم را از یکدیگر تفکیک کرد. شما هنگامی که میخواهید با هر زبانی برنامه نویسی کنید نیاز است تا برنامه های خود را یک جا بنویسید و آن ها را تست کنید. به محیط هایی که در آن میتوانید کدهای برنامه ی خود را وارد کنید . و آن ها را تست کنید ببینید از لحاظ دستورالعمل نوشتاری (syntax) درست نوشته شده اند IDE گفته میشوند.

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

اگر در این زمینه نیاز به آموزش دارید. میتوانید به مقاله ی شروع کار با نرم افزار آردوینو مراجعه نمایید.

معایب آردوینو چیست؟

ما در این نوشته در تلاش برای عیب گذاری بر روی برد محبوبی همچون آردوینو نیستیم. ولیکن یک سری نکاتی در آردوینو وجود دارد که قبل از شروع کار با آردوینو به آن ها واقف باشید. که آن مطالب هم در زیر آورده خواهد شد.

ساختار

ساختار برد آردوینو جزو معایب آن حساب میشود. به این دلیل که شما برای ساخت پروژه در بازار کار باید تا حد ممکن اندازه آن را کوچک کنید. اما به دلیل ابعاد آردوینو باید از PCB های بزرگ استفاده کنیم درحالیکه با استفاده از میکروکنترلر ATMega8 میتوانیم تا حد بسیاری زیادی PCB ابعاد خود را کوچک کنیم.

هزینه

مهمترین عاملی که نمی توانید انکار کنید هزینه است. این مشکلی است که هر علاقه مند ، مهندس یا حرفه ای با آن رو به رو میشود. اکنون ، باید در نظر بگیریم که آردوینو از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است یا خیر؟

به طور مثال برآورد هزینه برای یک پروژه اندازه گیری هوشمند مصرف انرژی با و بدون استفاده از آردوینو در عکس زیر آورده شده است.

 

راحت بودن استفاده

به نظر من اگر میخواهید برای یادگیری میکروکنترلرها از آردوینو شروع کنید. ایجاد مدارهای هوشمند در آینده برای شما مشکل می شود. چون راحتی کار با سخت افزار و نرم افزار آردوینو در آینده شما را نسبت به درک اصول اولیه ای مانند ارتباط سریال، I2C، ADC و غیره با چالش رو به رو خواهد کرد.

آموزش کار با آردوینو

ابتدا شما باید با توجه به نیاز خود برد مناسب خود را انتخاب کنید . سپس اقدام به تهیه و شروع کار با آن نمایید. اگر در این مرحله نیاز به کمک دارید میتوانید به مقاله شروع کار با آردوینو مراجعه نمایید.

بعد از پشت سر گذاشتن این مراحل دیگر آماده برنامه نویسی با آردوینو هستید. باید این نکته را دریباید که آیا برای یادگیری کتاب یا ویدیوی آموزشی بیشتر به شما کمک میکند.

اگر کتابخوان هستید ، داتوس ربو مجموعه ای رایگان از کتاب های معتبر را برای شما در مقاله ای به معرفی ۱۰ کتاب آموزش آردوینو پرداخته ایم .

در اینجا بیان این نکته حائز اهمیت است که این کتاب ها به زبان انگلیسی هستند . و اگر تسلطی به این زبان ندارید نگران نباشید چون این کتاب ها پروژه محور هستند و بدون تسلط داشتن در انگلیسی هم میتوان از آن هامطلب یادگرفت . از آنجایی که دایره ی واژگان کلمات الکترونیک آن قدری وسیع نیست و شما میتوانید در مدت کوتاهی با این کتاب ها ارتباط برقرار کنید اما اگر هیچ جوره با مطالعه ی این کتاب ها راحت نیستید میتوانید از مجموعه آموزش گام به گام آردوینو که در بلاگ علمی داتوس ربو  برای شما عزیزان فراهم شده است استفاده نمایید.

از کجا آردوینو بخریم؟

امروزه فروشگاه های مختلفی در زمینه الکترونیک و رباتیک در بستر اینترنت فعالیت میکنند. بازار فروش آردوینو بخاطر رقابت زیاد این مجموعه ها در اینترنتی به شدت رقابتی است. داتوس ربو به جهت اینکه مستقیما وارد کننده قطعات الکترونیکی از جمله آردوینو میباشد، در این بازار اینترنتی قیمتی کاملا رقابتی را در مقایسه با دیگر فروشگاه های اینترنتی میتوانید به شما عزیزان ارائه دهد. با مراجعه به صفحه خرید آردوینو میتوانید این قیمت ها را مشاهده نمایید و بعد از مقایسه قیمت با دیگر رقبا اگر علاقه مند بودید میتوانید نسبت به خرید آن اقدام کنید.

چگونه با آردوینو پروژه بسازیم؟

بعد از آن که دانستیم آردوینو چیست و با محیط برنامه نویسی آن آشنا شدیم . حال نوبت آن است که ساخت پروژه های کاربردی و خفن را با این قطعه جذاب و دوست داشتنی شروع کنیم .

برای ساخت پروژه با آردوینو  باتوجه به شناختی که از خود در یادگیری دارید . میتوانید هم از کتاب زبان اصلی و هم از پروژه های آماده ای که در سطح اینترنت وجود دارد و هم از ویدیوهای آموزشی استفاده نمایید.

کتاب های مختلفی در زمینه ساخت پروژه های آردوینو در اینترنت وجود دارد . که به مرور در حال اضافه کردن این کتاب ها در داتوس ربو هستیم.

اما تا به امروز برای ساخت پروژه با آردوینو کتاب ۱۸ پروژه خفن با آردوینو که چندی پیش در داتوس ربو منتشر شد را به شما پیشنهاد میکنم و همچنین کتاب راهنمای ماژول ها و سنسور های آردوینو که به طور کامل ماژول های مهم را معرفی می کند.

اگر هم نیاز به منابع فارسی دارید در بخش پروژه آردوینو میتوانید تمام پروژه های ساخته شده با آردوینو را مشاهده نمایید.

نمایش بیشتر

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا