[008] TME-EDU-ARD-2 - co to jest?

Jeśli napiszę, że w przyszłość świata to automatyka i robotyka, nikogo już dzisiaj nie zdziwię. Rzecz w tym, że ten – na szczęście nie aż tak szybki proces – determinuje zmiany, na skutek których pewne zawody będą znikać, inne zaś będą święcić rozkwit. Jednym z nich jest umiejętność programowania, nie tylko wielkich systemów, ale też najmniejszych urządzeń wyposażonych w mikrokontrolery. I właśnie tym, którzy dotąd nie mieli wiele wspólnego ze światem mikroelektroniki, a chcieliby poznać jego tajemnice, pragnę zadedykować najbliższą serię spotkań z Arduino, poświęconą płytce TME-EDU-ARD-2.

Czym jest Arduino, wspominałem już, a jeszcze do problemu powrócę. Cofnę się jednak na chwilę do zagadnienia, używając tak lubianych samochodowych metafor. Mikrokontroler jest silnikiem, dajmy na to spalinowym. Gotowym do pracy, właściwie to w przypadku współczesnych konstrukcji takich układów, wyposażonym we wszystko, co do obracania takiego silnika jest potrzebne, łącznie z bakiem na paliwo. Ale cóż nam po samym silniku? Arduino zatem możemy traktować jak ów silnik osadzony na podwoziu, ze skrzynią biegów, układem kierowniczym i całą resztą, która w zasadzie mogłaby się już poruszać, choć raczej nie spotyka się na ulicach takich wehikułów.

Dopiero Arduino, do którego doczepiono elementy wykonawcze, stanowi już kompletny samochód. I jak na bazie jednego silnika, a nawet całego podwozia, można zbudować bardzo różne auta, tak samo jest z Arduino – jest platformą wyjściową do budowy czegoś konkretnego.

A teraz jeszcze inna perspektywa. Gdy zdecydujemy się na budowę na przykład układu obsługującego akwarium – od sterowania światłami i filtrami, po automatyczne karmienie rybek, użyjemy konkretnych elementów wykonawczych. Zapewne będą to przekaźniki, jakaś klawiaturka, być może wyświetlacz itd. Ale przede wszystkim potrzebna będzie wiedza.

Gdy dopiero przygodę swą będziemy zaczynać, można oczywiście coś takiego zbudować, bezmyślnie powtarzając kroki z poradników. I to w zasadzie nie jest złe. Co innego, gdybyśmy chcieli posiąść umiejętność projektowania takich urządzeń lub głębszych modyfikacji już istniejących. W takim wypadku najlepiej zacząć działać zupełnie inaczej.

I znowu mamy dwa sposoby. Pierwszy już pokazywałem. To płytka stykowa, w którą wtyka się elementy, budując kolejne urządzenia lub podzespoły. Te można zbierać w ramach samorozwoju albo od razu kupić komplet różnych peryferii w formie jednego z wielu dostępnych tak zwanych kitów.

Jest też drugi sposób, o którym dotąd nie wspominałem. Płytkę z dziurkami zastępuje się płytką drukowaną z na stałe ulokowanymi na niej wieloma różnymi peryferiami. Płyty takie nazywa się edukacyjnymi i mają swoje wady oraz zalety. Jedyną chyba wadą jest fakt, iż wszystko jest tutaj na stałe, choć nie do końca, bo w części rozwiązań można konfigurować system połączeń i nie ma problemu z dołączeniem peryferiów brakujących.

Zalety są dwie. Pierwszą jest porządek. Dostajemy kompletną płytkę, z której nic nie wylatuje, nie ma problemów z brakiem styków i nic nie spalimy, myląc się w połączeniach. Do tego producent dba o to, by nie było konfliktów połączeń, co przy takiej ilości peryferiów wcale takie oczywiste nie jest.

Drugą zaletą jest biblioteka wiedzy. Budując urządzenie na płytce stykowej musimy zadbać o dopasowanie adresów szkicu do rzeczywistości albo odwrotnie. W przypadku bardziej rozpowszechnionych płyt edukacyjnych zwykle mamy cały zbiór programów, które ruszą od razu, dzięki czemu będziemy mogli się skupić na algorytmach, a nie sprawdzaniu która nóżka została podłączona nieprawidłowo. Skupiona wokół danego rozwiązania społeczność także może pomóc w razie potrzeby.

Płytek edukacyjnych powstało wiele i nie sposób omówić tutaj każdej. Nie jest moim celem także powielanie informacji producentów takich płytek i używanie szkiców referencyjnych. Jednakże bez przedstawienia szczegółów budowy płytki konkretnej nie obędzie się, choćby ze względu na to, że na niej będzie bazować wiele artykułów, które dopiero powstaną.

Pierwszy rzut oka od razu pozwoli zauważyć miejsce na Arduino Uno, dwa wyświetlacze, przyciski, wyświetlacz siedmiosegmentowy, diody świecące i wiele innych elementów. Rzućmy teraz okiem drugi raz i uporządkujmy wszystko.

Sercem jest oczywiście Arduino w wersji Uno. Spoczywa sobie założone na goldpinach, czyli złoconych szpilkach pasujących do gniazd na płytce, a dodatkowo zostało przykręcone trzema wkrętami.

Obok znajdziemy jak gdyby odwróconą kopię Uno, gdzie znajdują się wszystkie sygnały i do tego ułożone w ten sposób, że można tutaj wykorzystać kompatybilne shieldy, czyli płytki – nakładki z peryferiami, pasującymi do wyprowadzeń Arduino.

Ale w przypadku naszej płyty gniazdo to nie będzie mieć aż takiego znaczenia, ponieważ mnóstwo peryferiów już tutaj się znajduje. Są one podpięte do kolejnych wyprowadzeń Arduino i w razie potrzeby można je odpiąć, czyniąc nieaktywnymi.

Tutaj mamy tablicę połączeń, na przykład pod wejście numer 7 doprowadzono przycisk prawy i tak dalej. Zdjęcie zworki odłącza dany element od Arduino. Można też użyć przewodów, łącząc peryferia do innych wyprowadzeń, gdyby zaistniała taka potrzeba.

W kolejnym artykule przyjrzymy się wszystkim peryferiom, które znajdują się na płytce.