Forritun örstýringa fyrir byrjendur
Forritun örstýringa hefur orðið mjög eftirsótt færni í nútíma tækniöld. Örstýring er lítil tölva sem inniheldur örgjörva, minni og inntaks-/úttakstæki sem eru samþætt í eina örgjörva. Örstýringar eru oft notaðar í daglegum rafeindatækjum eins og sjónvörpum, þvottavélum, örbylgjuofnum og ýmsum iðnaðarbúnaði. Þessi grein fjallar um grunnatriði örstýringarforritunar fyrir byrjendur, þar á meðal algeng forritunartól og forritunarmál, og skref til að byrja með fyrsta verkefnið þitt.
Hvað er örstýring?
Örstýring er lítil tölva í einni samþættri hringrás (IC) sem er hönnuð til að stjórna rafeindatækjum. Örstýring samanstendur venjulega af:
– Miðvinnslueining (CPU)
– Handahófsaðgangsminni (RAM)
– Aðeins lesminni (ROM)
– Inntaks-/úttakstengingar
— Tímamælir
– Viðbótartæki eins og ADC (Analog-to-Digital Converter) og DAC (Digital-to-Analog Converter)
Nokkur dæmi um örstýringar sem eru vinsælar meðal áhugamanna og fagfólks eru AVR serían frá Atmel, PIC frá Microchip Technology og ARM Cortex-M frá ARM Holdings.
Nauðsynlegur búnaður og hugbúnaður
Til að byrja að forrita örstýringar þarftu grunnbúnað og hugbúnað:
1. Örstýring eða þróunarborð: Til dæmis Arduino, STM32 Nucleo eða Raspberry Pi Pico.
2. USB snúra: Venjulega notuð til að tengja þróunarborðið við tölvuna.
3. Tölva með Windows, macOS eða Linux stýrikerfi.
4. Samþætt þróunarumhverfi (IDE): Vettvangur til að skrifa, hlaða upp og prófa kóða. Dæmi um algeng IDE eru Arduino IDE, MPLAB X IDE (fyrir PIC) og Keil uVision (fyrir ARM).
5. Forritunarmál: C/C++ er algengasta forritunarmálið fyrir örstýringar, þó að sum borð eins og Arduino leyfi notkun einfaldari mállýsna af C++.
Að byrja með Arduino
Arduino er mjög vinsæll örstýringarpallur og tilvalinn fyrir byrjendur. Það býður upp á fjölda borða, eins og Arduino Uno, Mega og Nano, sem nota AVR örstýringar (eins og ATmega328). Hér eru grunnskrefin til að byrja að forrita örstýringar með Arduino:
Uppsetning og uppsetning Arduino IDE
1. Sæktu Arduino IDE: Farðu á opinberu vefsíðu Arduino (www.arduino.cc) og sæktu nýjustu útgáfuna af Arduino IDE sem hentar stýrikerfinu þínu.
2. Setja upp Arduino IDE: Fylgdu uppsetningarleiðbeiningunum til að setja upp Arduino IDE á tölvuna þína.
3. Tenging við Arduino borð: Notaðu USB snúru til að tengja Arduino borðið við tölvuna þína. Gakktu úr skugga um að reklarnir fyrir borðið séu rétt uppsettir.
4. Veldu kort og tengi: Opnaðu Arduino IDE, farðu í „Verkfæri“ -> „Borð“ og veldu þá gerð korts sem þú ert að nota (t.d. Arduino Uno). Næst skaltu velja „Verkfæri“ -> „Tengiliður“ og velja viðeigandi raðtengi.
Fyrsta forritið – „Halló heimur“ með LED ljósi
Eitt af fyrstu verkefnunum sem byrjendur gera oft er að blikka LED-ljósi, einnig þekkt sem „Halló heimur“ forritið í örstýringarforritun.
1. Opnaðu Arduino IDE: Opnaðu Arduino IDE og veldu `File` -> `New` til að búa til nýja skissu.
2. Skrifaðu forritunarkóðann: Sláðu inn eftirfarandi kóða til að blikka innbyggða LED-ljósið á pinna 13.
„`c
ógilt uppsetning () {
// Setjið pinna 13 sem ÚTGANG
pinMode (13, OUTPUT);
}
ógild lykkja () {
digitalWrite(13, HIGH); // Kveiktu á LED-ljósinu
seinkun(1000); // Bíddu í 1 sekúndu
digitalWrite(13, LOW); // Slökkva á LED-ljósinu
seinkun(1000); // Bíddu í 1 sekúndu
}
„“
3. Hlaða upp forritinu: Smelltu á „Hlaða upp“ hnappinn í Arduino IDE til að hlaða upp kóðanum á Arduino borðið. LED ljósið á pinna 13 byrjar að blikka með 1 sekúndu millibili.
Að skilja grunnatriði örstýringarforritunar
Eftir að þú hefur lokið fyrsta verkefninu þínu með góðum árangri er næsta skref að skilja nokkur grunnhugtök í forritun örstýringa:
Inntaks-/úttakspinnar
Inntaks-/úttakspinnar eru aðalviðmótið sem örstýring notar til að eiga samskipti við umheiminn. Þessa pinna er hægt að stilla sem inntak eða úttak. `pinMode()` er notað til að stilla pinnaham, `digitalWrite()` er notað til að skrifa rökgildi á pinnann og `digitalRead()` er notað til að lesa rökgildi af pinnanum.
Truflar
Truflanir eru mikilvægur búnaður sem gerir örstýringum kleift að bregðast hratt við utanaðkomandi atburðum. Til dæmis ef ýtt er á takka eða skynjari sem nemur breytingu. Í Arduino er `attachInterrupt()` notað til að stjórna truflunum.
Timer
Teljari er innri hluti örstýringar sem hægt er að nota til að mæla tíma eða mynda merki á ákveðinni tíðni. Hægt er að forrita teljara til að mynda truflanir með ákveðnum millibilum.
Raðbundin samskipti
Raðbundin samskipti eru algeng aðferð til að eiga samskipti milli örstýringa og annarra tækja eins og tölva. Arduino hefur raðbundið bókasafn sem notað er til að senda og taka á móti raðbundnum gögnum (`Serial.begin()`, `Serial.print()`, `Serial.read()`).
Skynjarar og stýringar
Skynjari er tæki sem breytir eðlisfræðilegum breytum eins og ljósi, hitastigi eða þrýstingi í rafmerki sem örstýring getur lesið. Stýribúnaður breytir hins vegar rafmerkjum í líkamlega hreyfingu. Tenging og stjórnun skynjara og stýribúnaðar er kjarninn í mörgum örstýringarverkefnum.
Ítarleg verkefni
Þegar þú hefur náð tökum á grunnatriðum örstýringarforritunar geturðu prófað flóknari verkefni eins og:
– Hitastýring: Notar hitaskynjara eins og DHT11 og birtir niðurstöðurnar á LCD skjánum.
– Vélmenni: Stjórnun jafnstraumsmótors með mótorstýri og Bluetooth-einingu til að búa til vélmenni sem stjórnað er í gegnum snjallsíma.
– Hlutirnir á netinu (IoT): Notkun WiFi-eininga eins og ESP8266 eða ESP32 til að smíða IoT-tæki sem hægt er að nálgast í gegnum internetið.
Viðbótarlæsi
Til að dýpka þekkingu þína og færni í forritun örstýringa eru hér nokkrar mjög gagnlegar heimildir:
– Bækur: Bækur eins og „Programming Arduino: Getting Started with Sketches“ eftir Simon Monk og „The AVR Microcontroller and Embedded Systems“ eftir Muhammad Ali Mazidi eru frábærar heimildir.
– Kennsluefni á netinu: Síður eins og Arduino.cc, Instructables og Hackster.io bjóða upp á fjölda ókeypis verkefna og kennsluefnis.
– Spjallborð og samfélög: Spjallborð eins og Stack Overflow, Reddit r/arduino og samfélagið á opinberu vefsíðu örgjörvans eru góðir staðir til að spyrja spurninga og fá hjálp.
Niðurstaða
Forritun örstýringa er mjög gefandi og áhugaverð færni. Þótt það geti virst krefjandi í fyrstu, þá munt þú með smá þolinmæði og æfingu fljótlega geta búið til þín eigin verkefni. Byrjaðu með réttu tækjunum og verkfærunum, eins og Arduino fyrir byrjendur, og færðu þig yfir í flóknari örstýringar eftir því sem færni þín þróast. Heimur örstýringa er fullur af skapandi og nýstárlegum tækifærum sem bíða eftir að vera könnuð.
