Image
5.2.2019 0 Comments

IoT prakticky – vývojové prostredie pre Arduino

Aplikácie pre Arduino môžete programovať vo viacerých vývojových prostrediach, v tomto seriáli sa zameriame na Arduino IDE (Integrated Development Enviroment), ktoré je k dispozícii na stránke arduino.cc v sekcii Software. Vývojové prostredie je k dispozícii pre platformy Windows, Mac OS aj Linux a je zdarma. 

Postup pri konfigurácii Arduino IDE pre rôzne dosky, nielen Arduino, ale aj dosky platforiem ESP 8266, či Microsoft IoT je ukázaný vo videu, vrátane testovacej aplikácie Blinky.

Netreba ho inštalovať, z internetu si stiahnete priamo aplikáciu, ktorú vo Windows umiestnite do vhodného adresára a na platforme Mac OS ju z adresára Stiahnuté prekopírujete do adresára Aplikácie. 

K dispozícii sú desktopové verzia Arduino IDE pre Windows, MacOS aj Linux  aj online vývojové nástroje

Po spustení vývojového prostredia v menu aktivujte položku Nástroje -> Doska a vyberte dosku, ktorú budete používať, v našom prípade Arduino UNO. 

Následne pomocou menu Nástroje -> Portnastavte port, ku ktorému je vaša doska pripojená. 

O správnosti nastavenia portu sa presvedčíte pomocou funkcie Nástroje -> Získať informácie o Doske. Ak sa vám zobrazí typ dosky a jej sériové číslo, pripojenie je správne nakonfigurované a všetko je pripravené na napísanie prvej aplikácie a jej zavedenie do dosky. 

Vývojové prostredie Arduino IDE je potrebné nakonfigurovať pre konkrétny typ dosky

Aplikácia „Blinky“

Pre prvý pokus s vývojom aplikácií pre počítače a mobilné zariadenia sa odporúča príklad „Hello world“, ktorý vypíše na obrazovke nejaký text. Primárnym cieľom takéhoto príkladu je uistiť sa, že máte správna nainštalované a nakonfigurované vývojárske nástroje a správne pripojené zariadenie, na ktorom aplikáciu testujete. U mikrokontrolérov sa nie vždy dá niečo vypísať, nakoľko jednoduché dosky displej nemajú, nakoľko ho na nič nepotrebujú a len by zvyšoval cenu a spotrebu. Dá sa vygenerovať výstup napríklad cez sériové rozhranie RS 232, ale to už je téme pre mierne pokročilých. Čo ale každý mikrokontrolér má, sú vstupné a výstupné porty. Cieľom aplikácie je LED diódu rozblikať, čiže striedavo nastavovať na vybranom porte, ku ktorému je dióda pripojená úrovne „logická 0“ a „logická1“. 

Možno si poviete, že sme zatiaľ nezdôraznili, že aplikácie pre Arduino sa v originálnom vývojovom prostredí programujú v jazyku, ktorý je veľmi podobný programovaciemu jazyku C, prípadne Java. Zatiaľ to nie je dôležitá, napokon pri pohľade na jednoduchú aplikáciu ani nerozpoznáte, či je napísaná v C, C#, Jave, alebo v niektorom z moderných programovacích jazykoch na vývoj pre mobilné zariadenia Kotlin (Android), alebo Swift (iOS). Dôležitejšia je filozofia ako kód funguje. Na rozdiel od udalosťami riadených aplikácií pre desktopové a mobilné platformy, kód pre mikrokontroléry funguje v nekonečnej slučke. Ak dôjde k nejakej udalosti vyvolá sa prerušenie, obslúži sa príslušným kódom a aplikácia sa znovu cyklí v nekonečnej sľučke Veľa napovie pripravená šablóna kódu pracovnom okne vývojového prostredia, kde sú metódy setup() a loop(). Najskôr je potrebné mikrokontrolér inicializovať, to znamená definovať ktoré piny budú vstupné, ktoré výstupné, aké budú parametre prípadných komunikačných rozhraní a podobne. V našej aplikácii nastavíme pin D13 ako výstupný a v hlavnej sľučke budeme v polsekundových intervaloch prepínať na tomto porte hodnoty HIGH a LOW. 

void setup() {
 pinMode(13, OUTPUT); //nastav pin 13 ako výstupný
}
 
void loop() {
 digitalWrite(13, HIGH); //pin 13 napatie 5V
 delay(500); //pauza 500 ms
 digitalWrite(13,LOW); //pin 13 napatie 0V
 delay(500); 
}

Určite si položíte otázku, prečo sme pre prvý príklad vybrali práve výstupný port D13 a neriešime hardvérové pripojenie LED diódy, ktorou chceme blikať. K portu D13 je na väčšine dosiek, vrátane Arduino UNO použitej v našom seriáli pripojená LED dióda označená ako „L“ umiestnená priamo na doske v blízkosti portu D13. Niektoré dosky, napríklad Arduino Leonardo takúto LED diódu majú inde, a niektoré dosky ju nemajú, takže si diódu a obmedzovací odpor budete musieť zapojiť sami.

Zatiaľ vám stačí vedieť, že každý z digitálnych pinov D0 až D13 môžete nastaviť ako vstupný (INPUT), alebo výstupný (OUTPUT), podľa toho ako je zapojený hardvér. Ak nastavíte OUTPUT tak ako hodnota HIGH, čiže logická 1 bude na porte nastavené napätie približne 5V, v opačnom prípade pri nastavenej hodnote LOW bude napätie na pine blízke 0V. Maximálny prúd, ktorý môže tiecť cez LED diódu je 10 – 20 mA, preto je do série s LED diódou zapojiť obmedzovací rezistor, pre 5V logiku môžete použiť rezistor s odporom 220 - 330 Ohm.  Môžete zapojiť LED diódu s obmedzovacím odporom v sérii zapojte medzi niektorý s digitálnych vstupno – výstupných pinov, napríklad D12 a GND, čiže elektrickú zem. Aplikáciu Blinky na blikanie LED diódou upravte podľa toho, na ktorý pin ste pripojili LED. 

Vľavo poloha LED diódy na doskách Arduino UNO a Leonardo, vpravo zapojenie s LED diódou a obmedzujúcim odporom na prepojovacej doske

Po preložení a zostavení projektu tlačidlom na lište nástrojov prvým zľava sa zobrazí informácia o tom koľko výsledný kód a jeho premenné zaberajú v pamäti.

Projekt zaberá 928 bytov (2%) pamäte pre program. Maximum je 32256 bytov.
Globálne premenné zaberajú 9 bytov (0%)  dynamickej pamäti, 2039 bytov zostáva pre lokálne premenné. Maximum je 2048 bytov.

Teraz môžete kód zaviesť do doske Arduino, kde sa spustí. Použite tlačidlo na toolbare v tvare šípky doprava. Ak je všetko v poriadku LED dióda začne v polsekundových intervaloch blikať.  Frekvenciu blikania nastavujete pomocou konštánt v príkazoch delay(), ktoré udávajú časový interval v milisekundách. V reálnej aplikácii by ste namiesto LED pripojili napríklad relé a spínali vhodný elektrický obvod.

Vo vývojovom prostredí Arduino IDE môžete vyvíjať aplikácie aj pre vývojové dosky Microsoft IoT a dosku WeMos D1 s procesorom ESP 8266

Kód aplikácie, ktorá bliká LED diódou na doske WeMos D1 aj na ESP module

#define LEDka 14
 
void setup() {
 pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); //na ESP
 pinMode(LEDka, OUTPUT); //na doske
}
 
void loop() {
  // LED na ESP,
 digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
 delay(100);
 digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
 delay(100);
  // LED  na doske,
 digitalWrite(LEDka, HIGH);
 delay(200);
 digitalWrite(LEDka, LOW);
 delay(200);
}

A ešte jedna vec... V menu Súbor -> Príklady nájdete veľa preddefinovaných príkladov využívajúce rôzne funkcie a hardvérové komponenty vývojových dosiek. Vrátane aplikácie Blinky. Spomíname to až na koniec keď ste si aplikáciu Blinky urobili sami, takže viete ako funguje. 

Zobrazit Galériu

Nechajte si posielať prehľad najdôležitejších správ emailom

Mohlo by Vás zaujímať

Technológie

Robotika - čo dokážu roboty Blue-Bot a Pro-Bot

18.07.2019 00:10

V tomto dielu prázdninového seriálu venovaného robotike predstavíme možnosti dvoch robotov od britskej firmy TTS. Blue-Bot sa programuje zadávaním sekvencie krokov, pričom krok je buď pohyb v danom sm ...

Žiadne komentáre

Vyhľadávanie

ITAPA_2019

Najnovšie videá

SlovakiaTech 2019