[001] Jak to się zaczęło?

Pod koniec lat sześćdziesiątych wielu elektroników wpadło w popłoch. Cała ich wiedza na temat elektroniki i lata praktyki spotkały na drodze malutkie kostki, mające zrewolucjonizować świat. Scalone układy cyfrowe były wtedy czymś nowym, ale wszyscy już wiedzieli, że w pewnych dziedzinach elektroniki, bez wiedzy jak to działa nie będzie czego szukać.

Takich rewolucji było kilka. Opisana przed chwilą zasypała świat układami TTL i pochodnymi. Dziesięć lat później mikroprocesory stały się ogólnie dostępne i tutaj nowe wymagało jeszcze więcej nauki. Te znowu zmieniały się co kilka lat i kto spoczął na laurach, po dekadzie czy dwóch mógł najwyżej zająć się konserwacją wciąż działającej, lecz już nierozwijanej technologii. W międzyczasie pojawiła się sieć i doszły kolejne elementy, które elektronik powinien znać. W końcu nastał czas smartfonów i integracji urządzeń z apkami.

I tak dalej. Ktokolwiek z branżą ma coś wspólnego, wie że co kilka lat po prostu trzeba sobie zrobić kolejne małe studia. Tutaj pojawiają się jeszcze inne problemy. Można zainwestować w coś, co nie wypali albo szybko się zestarzeje. Lecz przede wszystkim tego jest już za dużo. Nie ma na świecie człowieka, który znałby dobrze wszystkie współczesne architektury. Trzeba wybierać, a wybór to ograniczenia. Może się okazać, że świetna praca przejdzie koło nosa, bo akurat tam trzeba znać platformę A, a nie B, w którą zainwestowaliśmy czas i pieniądze.

Wszystkie te problemy: nadmiaru, braku czasu i zniechęcenia już w 2005 roku zauważyli wykładowcy włoskiego instytutu Interaction Design Institute Ivrea, gdzie studenci mający zajęcia z mikroprocesorów narzekali na ceny urządzeń, brak standardu i ogólny bałagan w materii. Spotykając się wieczorami w barze o nazwie Arduino wymyślili… Arduino.

Zacznijmy od tego, że kilku panów wcale nie odkryło niczego nowego. Najogólniej Arduino to mikrokontroler, masowo produkowany i ogólnie dostępny, umieszczony na płytce, który programuje się w nieco podrasowanym języku C. Gdzie tu innowacja? Cały pomysł polegał na tym, by umówić się na konkretny kontroler, konkretną płytkę, konkretny zestaw instrukcji i niczego już tu nie zmieniać. I tak na każdej uczelni świata, jeśli ktoś chciał prowadzić zajęcia z mikrokontrolerów w oparciu o Arduino, nie musiał zastanawiać się nad szczegółami, lecz dostawał wszystkie informacje gotowe i usystematyzowane. Albowiem jedną z cech projektu, która zresztą jest głównym powodem sukcesu, to otwartość. Arduino jest darmowe. Oczywiście nie elementy, ale idea, dokumentacja i oprogramowanie.

I tak sobie mijały lata, a projekt rósł. Na początku niemrawo i tylko w hermetycznych środowiskach. Lecz gdy jeden programista napisał bibliotekę obsługi wyświetlacza, drugi ją poprawił, trzeci przepisał od początku, a jakiś siedemnasty stwierdził, że na tym etapie jest tak genialna, że niczego odkrywczego zrobić się tu już nie da, okazało się, że w końcu świat otrzymał bibliotekę bardzo dokładnie sprawdzonych procedur i to jeszcze dostępnych za darmo.

Wtedy Arduino zauważyli elektronicy. Po co pisać własne procedury, skoro można korzystać ze sprawdzonych, darmowych, przy których siedziała nieraz setka programistów, debatując po nocach na forach? Nie wiadomo kiedy, Arduino zaczęło pojawiać się tam, gdzie wcale pojawiać się nie miało – już nie w salach wykładowych, a w halach montażowych. Okazało się, że ten „wcale nie przemysłowy” standard – jak twierdzą przeciwnicy używania tej platformy poza światem uczelnianym – jak najbardziej ze światem przemysłowym sobie radzi, o ile tylko będą to zastosowania niekrytyczne. Choć kto tam wie, czy po cichu Arduino nie trafiło także do czołgów albo na stoły operacyjne?

Podsumujmy sobie zatem, czym jest standard Arduino. Jest mikrokontrolerem umiejącym pracować w sposób określony przez standard, umieszczonym na płytce o kształcie opisanym przez standard i programowanym w języku sprecyzowanym przez standard. Jak widać, nikt tu nie określa konkretnego procesora. Może być on jakikolwiek, byle spełniał minimum standardu. Tak na marginesie, nie był to jedyny taki pomysł. Podobnych było wiele, niektóre także odnosiły i wciąż odnoszą sukces. Jednak Arduino jest chyba najbardziej znane. Tak znane, że obecnie właściwie każdy, kto wiąże swoje życie zawodowe lub hobbystyczne z elektroniką, winien go choć trochę znać.

Tyle dotąd słów, a żadnego konkretu; do czego tego się używa? No cóż, odpowiedź również będzie niekonkretna: do prawie wszystkiego. Do tych wszystkich rzeczy w świecie elektroniki, które zachowują się w jakiś niestatyczny sposób. Od najprostszych lampek na choinkę, które migają bez sensu, do takich które migają z sensem, albo migają do taktu muzyki, albo już nie migają denerwująco, a płynnie zmieniają barwy, dając w końcu efekt nietandetny. A to tylko lampki.

Z Arduino można zrobić takie rzeczy jak termometr, wilgotnościomierz, ciśnieniomierz, wykrywacz ruchu, ciepła, gazów, dymu, dotyku, pulsu, nachylenia, wibracji, pola magnetycznego, dźwięku, otwartych okien albo drzwi, zegarek, budzik, sterownik czasowy, wszelkiego typu maszyny, w których coś się obraca, przesuwa, porusza, stuka czy uderza jak również tysiące innych projektów, od flippera, przez automat do sprzedaży lodów, po instrument muzyczny.

Arduino może rozmawiać z nami za pomocą wyświetlaczy LCD, LED, VFD, nixie, diod świecących, żarówek, wyświetlaczy graficznych, wskaźników wychyłowych, odtwarzania komunikatów audio, pikania i wycia. Można też do niego wprowadzać informacje klawiaturami, joystickami, enkoderami, potencjometrami, panelami dotykowymi jak i siecią, przez internet, po bt, wi-fi i klasycznie, kabelkiem, a nawet innym Arduino.

Można… naprawdę dużo można i częściej ograniczeniem będzie wyobraźnia, a nie sprzęt. Tutaj niestety zmartwię: jeśli wyobraźnia podpowie coś rewelacyjnie oryginalnego, z pewnością ktoś już to wykonał, albowiem Arduino to już miliony projektów.

W drugiej części artykułu poznamy kilka konkretnych rozwiązań Arduino, ponieważ standardowych płytek mamy obecnie już kilkadziesiąt. Ale bez obaw, nie trzeba znać wszystkich.