Практическая работа специальности 09.02.01.

Практическое занятие № 24

Тема: «Изучение возможностей платформы Arduino. Среда разработки Arduino IDE. Изучение структуры программы для платформы Arduino. Порты ввода-вывода»

Цель: изучить общие возможности платформы Arduino, описать виды и характеристики, порты ввода-вывода различных плат.

Теория

Семейство Ардуино – несколько моделей так называемых отладочных плат. Отладочная плата представляет собой печатную плату, в сердце которой стоит микроконтроллер – та самая штука, которую мы будем программировать.

Микроконтроллер - это микросхема, содержащая в себе микропроцессор, интерфейсы ввода-вывода, память (оперативную и постоянную), таймеры и другие штуки.В большинстве плат Arduino используются микроконтроллеры серии ATmega от производителя AVR.

Помимо микроконтроллера на отладочной плате стоит обвязка, необходимая для его работы: это кварцевый генератор, задающий частоту работы процессора, конденсаторы и резисторы, выполняющие фильтрующие и подтягивающие функции.

Что нужно сделать для того, чтобы собрать устройство на микроконтроллере? Нужно подключить к выходам микроконтроллера необходимые устройства, загрузить на микроконтроллер прошивку, которая будет управлять этим железом, и обеспечить всё это дело стабильным питанием.

Цель разработчиков ардуино была совместить вышеуказанное с простотой и удобством работы и модульностью, тем самым превратив разработку электронных устройств в мощный универсальный конструктор. Эта цель была достигнута так: на плате, вместе с микроконтроллером, разместили “программатор” для загрузки прошивки, usb порт и стабилизатор питания, позволяющий питать плату от широкого диапазона постоянных напряжений: 5-19 вольт. Микроконтроллеру нужно 5 вольт, что стабилизатор ему и обеспечивает.

Что касается так называемого программатора: изначально способом загрузки прошивки в микроконтроллер является загрузка посредством ISP (in-system programming) программатора, который загружает прошивку напрямую в память микроконтроллера. Это способ хорош и надёжен, но он дороже и не такой универсальный как тот, который используется в Ардуино.

Работает это так: вместо ISP программатора на плате стоит USB-TTL преобразователь, который позволяет Ардуино (на её стороне TTL – транзистор-транзистор логика) буквально общаться с компьютером (на его стороне – USB) и обмениваться данными.

Но просто общаясь с компьютером загрузить прошивку не получится, поэтому в памяти микроконтроллера «живёт» загрузчик (он же bootloader), который умеет ловить данные, идущие с компьютера и загружать их во Flash память микроконтроллера. При каждом запуске микроконтроллера загрузчик ждёт команду от компьютера, мол желает ли тот загрузить новую прошивку. Если никто ему не отвечает какое-то время, он запускает уже имеющуюся в памяти МК прошивку.

Что касается программной части, предоставленной Arduino, то это Arduino IDE (Integrated Development Environment – интегрированная среда разработки), включающая в себя редактор кода, компилятор и всё остальное необходимое для загрузки прошивки в плату.

Ход работы

1. Используя интернет ресурса, (например, http://wiki.amperka.ru) описать элементы платы, пины питания, разъёмы, распиновку, схематично изобразить монтажную схемы основных плат Arduino – Nano, Uno, Mega.

2. Привести сравнительный анализ технических характеристик основных плат Arduino – Nano, Uno, Mega (оформить в виде таблицы)

Сделать вывод.

Скачано с www.znanio.ru