Введение в проекты на Ардуино Нано плате

Ардуино – это уникальная система, позволяющая инженерам со всего мира реализовать самые различные задумки с минимальными знаниями в парадигмах программирования.

Достаточно обладать навыками пайки и базовыми понятиями электротехники, чтобы реализовать любые проекты на Ардуино нано, ведь программная часть, в большинстве своём, уже реализована и находится в интернете. Однако и в этой стезе платформа даёт простор для творчества тем, кто хочет создать что-то уникальное. Давайте рассмотрим Ардуино нано проекты, плюсы и минусы платформы, а также её особенности.

Основы Ардуино

Для начала, стоит разобраться в том, что собой представляет система, чтобы понять, какие можно реализовать проекты на Аrduino nano. Новички, не разобравшиеся в этом, представляют себе Ардуино, как нечто эфемерное, представляющее собой ряд готовых плат для тех или иных целей.

На деле – это вполне конкретный чип, с внутренней и оперативной памятью. Единственное его отличие от пустых «болванок», которые вы можете свободно приобрести в сети, – это уже готовое и записанное программное обеспечение. По сути, Ардуино это даже не чип, а код, записанный на нем.

Вы можете загрузить дистрибутивы, находящиеся в свободном доступе на гитхаб, на любую флешку, а затем изъять из неё чип памяти и поместить на свою плату – это уже будет проект на Ардуино. Но здесь стоит учитывать, что просто закинуть данные на любой носитель – лишь часть дела. Необходимо позаботиться о правильном формате сохранения и «пинах» на нем, через которые и будет осуществляться контроль железа в вашей системе. Поэтому в интернете и предлагают купить уже готовые платы, чтобы вы лишний раз не заморачивались с рукоделием.

Следующее, что стоит понять тому, кто ищет готовые проекты на Аrduino nano, для их последующей реализации, это основные составляющие любой системы, которую вы будете собирать. Так, вне зависимости от того, что инженер собрался реализовывать, условно, его работа разделится на два пункта:

1. Проектирование аппаратной части. Если вы хотите сделать даже простейший будильник или часы, вам будет недостаточно одного чипа. К нему необходимо докупить множество датчиков для ввода и вывода информации. Чип – это сердце системы, в котором происходят все расчеты, и он изначально способен выполнять базовые задачи парадигмального программирования, о чем мы поговорим ниже. Но сам по себе, за исключением нескольких версий, он не может отображать сигналы вывода, будь то звук или свет.
   Вот и получается, что вам необходимо будет докупать специальные материнские платы, или проектировать свои, а к ним ещё приобрести множество элементов и датчиков. Благо, всё это находится в свободном доступе, и продается на тех же сайтах, где и сама основа для системы. Там вы, наверняка, найдете все доступные датчики, а если их и не будет, то всегда можно посетить зарубежные сайты, где выбор значительно больше. Разнообразные резисторы и транзисторы придется закупать на радиорынках, но стоят они копейки.
2. Создание программной части. Когда вы закончили с разметкой проекта на миллиметровке и даже создали прототип, приходит время приступать к программному коду. В Ардуино проекты реализуются на языке Си, в котором не включен стандарт 99, что усложняет работу тем, кто ранее не имел отношения к программированию на низкоуровневых языках. Сам же по себе ЯП является мультипарадигмальным, а соответственно, способен работать со всеми современными парадигмами программирования, будь то ООП или функциональщина.

Для тех же, кому выше описанные свойства ничего не говорят, существуют заготовленные библиотеки, под любой проект и цели, за редким исключением. Но искать готовые решения можно также на зарубежных форумах, так как низкий порог вхождения в систему и уже заготовленные функции и методы в самом Ардуино создают целые потоки непрофессионального кода. Такие решения, если и будут работать, то с багами, а при любой попытке разобраться в причине оных вы наткнетесь на множество «Костылей», которые по эффекту лавины превратят весь код в нечитаемый набор букв.

Помимо этого, существует разделение ещё и чипов Ардуино, в зависимости от целей. На них записывают различные библиотеки и используют для этого подходящие под тот или иной случай болванки. По размерам различают также:

1. Стандартную версию. Это чип величиной с 1 рубль и высотой в половину спичечного коробка. Он подойдет для большинства стандартных проектов, где нет необходимости сокращать занимаемой платой место. Всё тот же будильник или часы вы спокойно реализуете с помощью данного ядра, подобрав подходящую версию. Но случается так, что каждый сантиметр становится важен, и экономия места выходит на первый план. В таком случае стандартные чипы вам не подойдут или же необходимо будет подстраивать корпус под соответствующую выпуклость.
2. Ардуино Нано. Это идеальный вариант для тех, кто хочет получить больший объем памяти при меньших размерах. Тоже бывают в различных версиях, в том числе с разной распиновкой, поэтому вы легко подберёте подходящий под ваш замысел. Но за качество приходится переплачивать, поэтому они стоят немного дороже, чем стандартная версия, и имеют некоторые особенности при подключении, которые стоит учесть, когда проектируете будущую систему.

Вот вы подобрали все необходимые компоненты и разобрались с тем, какие шаги вам придется преодолеть, когда будете создавать свое решение задачи, но какие же проекты реализуют чаще всего?

Многообразие проектов с использованием Ардуино

Не стоит думать, что Arduino – это игрушка для взрослых. Это популярное и удобное решение многих задач, которые не удается разрешить другими методами. Чаще всего, Ардуино нано выступает лишь незначительной вспомогательной частью в проекте, но бывают и случаи, когда он является его ядром. Таким образом, всё многообразие поделок на этой системе, можно поделить на:

1. Системы контроля. Это различные девайсы, которые изменяют параметры окружающей среды, согласно с кодом, прописанным в них, и поддерживают те на должном уровне. Но не стоит думать, что это лишь простецкий климат-контроль, – такое устройство может контролировать и освещение в комнате, раздвигать шторы в одно и то же время суток или кормить ваших рыбок. По сути, это всё, что, так или иначе, управляет окружающей его средой и изменяет её, согласно прописанному в чипе коду.
2. Системы измерения. В отличие от предыдущих, такие устройства предназначены для того, чтобы замерять какие-то данные и сохранять эту информацию, перенося её в постоянную память или выводя на дисплей. Также полученные данные могут сразу использоваться для дополнительных расчетов с выводом уже конечного результата. Так, например, работает лазерная линейка, которая без проблем реализуется с помощью датчика расстояния и простого скрипта на языке СИ. Они же могут быть многоуровневыми, и с помощью wi-fi модулей, передавать данные на третье устройство.
3. Системы оповещения. Это различные будильники, сигнализации и даже специальные устройства, отправляющие вам видеоинформацию на компьютер. Здесь подойдет всё то, что способно издавать звуки, мерцать или как-то по-другому реализовать записанный скрипт для передачи данных. Для них используют специальные модули с аудио, диодные ленты и множество других дополнений, которые инженер может самостоятельно подобрать в любом специализированном интернет-магазине.
4. Комбинированные. Это, например, устройство, способное следить за микроклиматом ваших растений, измеряя температуру и влажность среды, а затем, вычисляя, какие параметры необходимо подогнать, чтобы те находились в прописанных программистом приделах. Но из них можно делать не только теплицы, а и продвинутые сигнализации или даже умные дома, совмещая системы измерения и оповещения, например, для пересылки данных с камеры, когда кто-то пересечет датчик движение. Достаточно правильно комбинировать выше описанные разновидности.

Примеры проектов

В качестве примеров проектов, которые уже реализованы на Ардуино, можно выдвинуть:

1. Аудио- и видео-замки. Их особенность в том, что при определённом стуке или сигнале со стороны они будут открываться. При этом какого-то цифрового пароля или места под его ввод нет.
2. Системы умного дома. Уже сейчас присутствует множество информации на тему реализации различных девайсов для умного дома через Ардуино. Это не только экономит деньги, но и дает вам возможность самостоятельно настроить подходящие параметры управления, например, яркостью лампочек со смартфона.
3. Тепличный контроль. Как мы уже упоминали, это пример комбинированного устройства, и готовые библиотеки под различные виды растений вы уже сможете найти на страницах нашего сайта.

Особенности реализации проектов

Стоит понимать, что в любой готовой системе имеются свои особенности, которые стоит учитывать при решении задачи. В случае с Ардуино есть такие нюансы, как:

1. Особенности в подключении к платам. Различные распиновки вариаций модуля, а также датчиков и вспомогательных элементов вынуждают проектировать плату индивидуально под каждый проект.
2. Язык программирования. Программная часть пишется не на чистом СИ, а на модернизированном языке, с помощью уже готовых библиотек функций, что значительно усложняет контроль памяти и распределения информации. Не говоря о том, что реализация некоторых алгоритмов становится просто невозможной.