Sprzęt Arduino – zalety i wady

W poprzednim artykule Arduino i karoseria samochodu na przykładzie motoryzacyjnym pokazałem specyfikę Arduino i ostrzegłem przed niektórymi pułapkami. W tym artykule skoncentrujemy się na sprzęcie z jego znakomitymi i bardzo słabymi stronami, a głównie na przekleństwie płytek i połączeń stykowych.

Arduino ma ogromne zalety. Ale też koszmarne wady. Znakomitą stroną Arduino jest modułowość. Budujemy urządzenie z niezależnych modułów – oddzielnych klocków. Dotyczy to i sprzętu, i programu.

Moduł to jakiś sprzęt: płytka z zamontowanymi elementami. W programie odpowiednikiem, a raczej reprezentantem, takiego fizycznego modułu jest jego programowy opis, zwany biblioteką.

Wykorzystując jakiś moduł, prawie zawsze musimy znaleźć i wykorzystać przeznaczoną dla niego bibliotekę. Tę kwestię omówimy szerzej w następnym artykule. A na razie pozostańmy przy sprzęcie.

Zalety „sprzętowe” Arduino

Arduino w roli „serca systemu” wykorzystuje mikroprocesor z jego wszystkimi zaletami. Do tego mikrokontrolera dołączamy najrozmaitsze elementy i moduły. Te moduły można dołączyć błyskawicznie, nawet bez lutowania, z zastosowaniem pytek stykowych i kabelków połączeniowych, nazywanych często „dupontami”. Dla wielu nieelektroników to ogromna zaleta – nie ryzykują lutowania. Elektronicy w finalnej wersji układu mogą i powinni wykorzystać połączenia lutowane, a nie stykowe.

Zawsze punktem centralnym jest jakaś płytka główna z mikroprocesorem, do której dołączamy pewne moduły i elementy „wejściowe”, na przykład rozmaite czujniki, przyciski, potencjometry czy klawiaturę, jakieś elementy „wyjściowe” – kontrolki LED, ekrany OLED i LCD, moduły wykonawcze, np. przekaźniki. A do tego jeszcze moduły współpracujące, na przykład dodatkową pamięć, rejestrator, zegar RTC, itp. Można to zobrazować jak na rysunku 1.

Zaletą jest to, że mamy różne „większe i mniejsze” płytki główne Arduino. Najpopularniejsza to Arduino Uno R3 – fotografia 2. Sercem takiej „płytki głównej” jest mikrokontroler jednoukładowy ATmega328PB, który ma sporą liczbę uniwersalnych pinów zgrupowanych w porty. Wszystkie piny, po odpowiedniej konfiguracji w programie, mogą pełnić funkcję wejścia albo wyjścia cyfrowego.

Niektóre piny mają dodatkowe możliwości, na przykład mogą być wejściami przetwornika analogowo-cyfrowego. W Internecie dostępne są przydatne ściągawki (pinout) – przykład na rysunku 3 (Autor: Alberto Piganti CC-BY-SA 4,0).

(…) ciach!

To jest tylko początek, zapowiedź artykułu, którego pełna wersja ukazała się z numerze kwietniowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 4/2023). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełna wersja czasopisma umieszczona jest na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 4/2023 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki