Написать программу для Arduino Uno и отладить её в режиме реального времени может помочь бесплатный симулятор (программа для моделирования) UnoArduSim [6], который позволяет испытать разрабатываемое устройство без наличия каких-либо фактических аппаратных средств. Устройство собирается из виртуальных деталей: платы Arduino Uno, серводвигателей, цифровых и аналоговых генераторов формы сигнала, пьезоэлементов, светодиодов, кнопок, резисторов подтягивания, переменных потенциометров, устройств ввода/вывода с возможностью подключения устройств с использованием последовательных интерфейсов (UART, I2C и SPI) с выбираемой скоростью передачи данных. Поддерживаемые библиотеки: Servo.h,

SoftwareSerial.h, Wire.h, SPI.h и eeprom.h.

Таким образом, имея в наличии только компьютер, можно выполнить разработку устройства управления на базе Ардуино и проверить его

В IDE – среде разработки программ Ардуино − есть примеры (образцы). Один из них обычно предлагается начинающим. Этот пример, который находится в Файл → Образцы → 01.Basics → Blink, демонстрирует управление светодиодом LED, находящимся на плате и подключенным к цифровому выводу 13. Новая плата Ардуино (приобретенная в магазине) запрограммирована этим примером для демонстрации её исправности. Итак, пр мер Blink позволяет мигать светодиодом,

функция delay(). В это время контроллер не может выполнять другие команды в функции loop().

Возьмем для примера плату Ардуино «Жук» («Beetle») (рис. 7) и попробуем перепрограммировать её флеш-память программ.

Светодиод

синего

цвета

Рис. 7. Плата Адруино «Жук»

9

Плату необходимо подключить к компьютеру с помощью кабеля USB, имеющего один из разъемов микроUSB.

Код исходной программы: /* Мигание LED

* ------------

*Включает и выключает светодиод (LED), подсоединенный

*к выходу 13, с интервалом в 2 секунды

*/

int ledPin = 13; // LED подсоединен к выводу 13 void setup()

{

вместо установки на выводе 13 состояния HIGH, а затем обратно LOW будем инвертировать текущее значение ledPin. Т.е. если оно было HIGH, то станет LOW, и наоборот.

Теперь взаменСибАДИdelay() используем функцию millis(). Данная функция возвращает количество миллисекунд, прошедшее с момента запуска или сброса (нажатием на кнопку Reset) текущей программы. Функция переполнится (вернется в нуль) приблизительно через 50 суток работы программы.

Код, реализующ й те же функции:

void loop()

{ digitalWrite(ledPin, !digitalRead(ledPin)); // включаем/выключаем LED

Альтернативной функцией является micros(), которая возвращает количество микросекунд, прошедшее с момента запуска текущей программы. Функция переполнится (вернется в нуль) приблизительно через 70 мин работы программы.

Код:

/* Мигание LED Версия 2

*Включает и выключает светодиод (LED), подсоединенный

*к выходу 13, с интервалом в 2 секунды, используя функцию millis().

10

*/

int ledPin = 13; // LED подсоединен к выводу 13 unsigned long currentTime;

unsigned long loopTime; void setup()

{

pinMode(ledPin, OUTPUT); // устанавливаем вывод 13 как выход currentTime = millis(); // считываем время, прошедшее с момента

запуска программы

loopTime = currentTime;

}

void loop()

{

currentTime = millis(); // считываем время, прошедшее с момента запуска

В данном примере мы ввели две дополнительные переменные currentTime и loopTime. В функции setup() обе переменные имеют одно и то же значение. В функц loop() переменная currentTime каждый раз обновляется в цикле. Когда currentTime больше, чем loopTime на 1 с (loopTime + 1000), LED меняет свое состояние, а переменной loopTime присваивается текущее значен е currentTime. Обратите внимание, что при использовании функции millis() и процессор может выполнять другие

1.На базе каких микроконтроллеров выпускаются платы Ардуино?

2.Что такое среда разработки? Какие IDE используются для разработки проектов на базе Ардуино?

3.Какова структура программы (скетча)?

4.Какая команда используется для задания режима работы выводов платы Ардуино?

5.Какие вы знаете назначения выводов платы Ардуино?

6.В чем преимущество функции millis() перед delay()?

11

2. РЕГИСТРАЦИЯ СИГНАЛОВ С ДАТЧИКОВ, УПРАВЛЕНИЕ ИНДИКАТОРАМИ

2.1. Управление светофором

Для управления светодиодами светофора (красным, желтым и зеленым) воспользуемся выводами портов микроконтроллера, установленного на плате Arduino. Возьмем плату Ардуино-Нано (рис. 8).

int greenLED = 3; int yellowLED = 5; int redLED = 7; void setup() {

pinMode(redLED, OUTPUT); pinMode(yellowLED, OUTPUT); pinMode(greenLED, OUTPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(redLED, HIGH); // Включение красного светодиода, delay(500); // задержка.

digitalWrite(redLED, LOW); // Включение красного светодиода delay(100);

digitalWrite(yellowLED, HIGH); delay(500); digitalWrite(yellowLED, LOW);

12

delay(100); digitalWrite(greenLED, HIGH); delay(500); digitalWrite(greenLED, LOW); delay(100);

} // Переход в начало функции loop для повторения.

Теперь продемонстрируем применение команд языка С и запись данных напрямую в порты микроконтроллера, установленного на плате Arduino. Это быстрее, чем работать с конкретными входами/выходами платы, так как позволит переключать светодиоды при помощи одной лишь операции.

У микроконтроллера ATMega328P, установленного на плату Arduino

направление передачи сигнала: на вывод или ввод. При помощи регистра PORT можно установить вывод в состояние HIGH или LOW. Регистр PIN служит для ввода данных, с его помощью можно считать состояние ножек Arduino, когда они работают на вход.

PORTD. Зажечь светодиоды можно командой:

PORTD = B10101000;

Теперь рассмотрим операторы сдвига:

Оператор сдвига влево << заставляет все биты сдвигаться влево, соответственно оператор сдвига вправо >> сдвигает биты вправо.

varA = 1 << 0; // 00000001 varA = 1 << 1; // 00000010 varA = 1 << 2; // 00000100

13

Впрограмме нам нужно ввести 2 переменные: первая upDown будет содержать значение куда двигаться – вверх или вниз, а вторая step − шаг сдвига.

Вфункции setup() мы определяем, какие ножки должны работать как

выходы.

В главном цикле программы loop() светодиоды по очереди загораются вверх путем увеличения переменной step, а когда доходит до самого верхнего, то переменной upDown присваивается 0 и светодиоды загораются вниз по очереди.

Код:

Рассмотрим пример реализации плавного изменения яркости, в котором используется плата Arduino Uno (рис. 9). Вместо функции delay() будем использовать функции таймера millis().

К ножке 9 Arduino Uno подсоединен светодиод через резистор 220 Ом. Для плавного управления яркостью светодиода мы будем

использовать функцию analogWrite().

Данная функция обеспечивает вывод ШИМ-сигнала на ножку контроллера. Причем функцию pinMode() предварительно вызывать не надо. Функция analogWrite(pin,value) содержит 2 параметра: pin – номер ножки для вывода, value – значение от 0 (выкл.) до 255(вкл.).

14

зависимости от уровня освещенности.

Напряжение с делителя подаем на вход АЦП Arduino (аналоговый вход). Там мы сравниваем полученное значение с заданным нами порогом

ивключаем или выключаем светодиод. Когда освещенность

увеличивается, сопротивление фоторезистора падает и соответственно на

15