«Ардуино» является программно-аппаратным средством с открытым исходным кодом: исходные файлы платы являются открытыми, то есть свободно доступными для всех. Эта «открытость», в дополнение к упрощенному языку программирования и отсутствию программатора, поспособствовала распространению ее среди электронщиков. «Ардуино» имеет модульную конструкцию: существует множество плат, называемые «шилдами», которые накладываются один на другой, добавляя комплексные функции, такие как проводную и беспроводную связь, различные датчики, управление двигателем, ЖК-дисплей, Bluetooth и т. д. Преимуществом данной платформы является ее простота, так что даже тот, кто не имеет практических навыков в электронике, может самостоятельно реализовать довольно сложные электронные схемы. Со временем ассортимент «Ардуино» расширился, добавив более мощные платы, такие как «Ардуино MEGA», «Ардуино Due», снабженная ARM-микроконтроллером.
Рис. 9.2. Плата «Ардуино Уно»
Прошивка платы пишется с использованием среды разработки, созданной для проектов Processing и Wiring. Пишется программа, называемая скетч, затем плата подключается к компьютеру с помощью USB-кабеля, и скетч переносится с компьютера на плату простым щелчком мыши. Существует специальный форум для «Ардуино», это очень активное сообщество. На форуме вы найдете множество примеров и ответ на любой вопрос. «Ардуино» существует уже в течение многих лет и была подключена к любому оборудованию, датчику и приводу: сделав поиск в «Гугле» или на форуме, вы в короткое время можете найти интересующую вас схему подключения и пример кода, необходимого для ее работы. Разрешается и даже приветствуется копировать и вставлять интересующий вас код.
Wiring
В 2003 году Эрнандо Барраган при взаимодействии с Interaction Design Institute в Иврее разработал инновационную платформу для использования микроконтроллеров, которую назвал Wiring. Барраган взял на себя задачу упростить использование микроконтроллеров и сделать их популярными и используемыми среди артистов и дизайнеров, использовать их в творениях и сделать их интерактивными. Он разработал печатную плату, на которую смонтировал небольшой чип компании ATMEL, а именно ATmega128. Для программирования Wiring Барраган модифицировал проект Processing, среду программирования для языка Java, соединив его с платой при помощи простого USB-кабеля. Программирование микроконтроллера простое и понятное: написав программу, достаточно нажать на кнопку тестирования кода, а затем кнопку для передачи прошивки на Wiring. IDE содержитмножество примеров и полезные функции для соединения и управления широким спектром датчиков и исполнительных механизмов. Со временем были выпущены несколько версий платы с различными характеристиками и возможностями. Wiring в будущем может быть распространена на более мелкие чипы как ATtiny или другие чипы с ARM-архитектурой. Проект является открытым как для аппаратного, так и для программного обеспечения.
Рис. 9.3. Плата Wiring
OpenPicus
FlyPort является макетной платой, изготовленной компанией OpenPicus в Риме. FlyPort использует микроконтроллер фирмы Microchip, который работает под управлением операционной системы FreeRTOS. FlyPort программируется с помощью простого кабеля USB и упрощенной среды разработки. Эти платы являются очень мощными и могут разместить даже веб-сервер. Для программирования используется язык С. Платформа поддерживается «Википедией» и другим активным сообществом. OpenPicus также предоставляют исходные файлы для аппаратных средств и программного обеспечения. К сожалению, среда разработки доступна только для систем Windows.
Рис. 9.4. Плата OpenPicus с Wi-Fi
Первый FlyPort имел вывод Ethernet для подключения к сети. Через некоторое время был добавлен встроенный модуль Wi-Fi. В настоящее время существуют три варианта: Wi-Fi, GPRS и Ethernet. Цены очень разумные, и микросхемы компании Microchip имеют отличную производительность: 16-битный процессор PIC содержит 256 кБ памяти для программы, 16 кб оперативной памяти и 16 МБ флеш-памяти для веб-сервера. Каждый FlyPort имеет 18 входных / выходных контактов, 4 аналоговых входа (10-битных) и 9 для ШИМ-сигналов.
Платформа может быть расширена с помощью системы Grove: модульной платформы датчиков и исполнительных устройств, соединенных простыми проводами с четырьмя выводами, которые не требуют спайки. Даже не эксперты смогут реализовать сложные схемы с простым подключением.
Raspberry Pi
Плата Raspberry Pi отличается от макетных плат, о которых мы говорили до сих пор: это мини-компьютер, построенный на плате размером с кредитную карту, к ней вы можете подключить монитор, мышь и клавиатуру. Она была создана в 2012 году в качестве образовательного и экономического эксперимента, с целью помощи студентам в области информатики и программирования с минимальными затратами. На Raspberry Pi может быть загруженаоперационная система Linux (Raspbian) с графическим оконным интерфейсом, а также с рядом предустановленных программ. Она не содержит жесткий диск и использует SD-карту.
Плата имеет ряд конфигурируемых выводов в качестве цифровых входов и выходов, это привлекло внимание хакеров и электронщиков, которые сразу же начали использовать Raspberry Pi для создания интерактивных проектов подключаемых к сети. Выводами можно управлять на языках Python, С и с помощью сценариев. Первый прототип Raspberry Pi использовал чип Atmega644 компании Atmel, сегодня, однако, он использует очень мощный чип, изготовленный компанией Broadcom, ВСМ2835 с процессором ARM на частоте 700 МГц, графический процессор (GPU) VideoCore IV и 256 или 512 Мб памяти. Среди программного обеспечения, присутствующего в операционной системе, мы найдем Scratch
[6], программное обеспечение, разработанное в MIT, с целью обучения детей программированию. С помощью Scratch легко создавать анимацию, игры и программы, сочетающие графические блоки.
Рис. 9.5. Плата Raspberry Pi.
Для получения дополнительной информации о плате Raspberry Pi я рекомендую вам почитать отличную книгу «Raspberry Pi – руководство пользователя» автора Вальтера Минута, Ed. LSWR.
BeagleBone
Плата BeagleBone была произведена компанией Texas Instruments и выпущена компанией Digi-Key. BeagleBone, так же как и Raspberry Pi, является мини-компьютером с открытым исходным кодом с чипом ARM. Последняя модель, BeagleBone Black, использует чип ARM Cortex А8 на 1 ГГц с 2 ГБ флеш-памяти, разъемом питания и видеовыходом HDMI. Плата имеет операционную систему GNU / Linux, но можно установить также Ubuntu или Android. После подключения платы к компьютеру вы можете программировать на языке JavaScript непосредственно из браузера, используя среду разработки Cloud9.
