موضوع مقاله: آردوینو | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # آردوینو | مقدمه: پلتفرم آردوینو شامل یک میکروکنترلر تک‌بردی متن‌باز است که قسمت سخت‌افزار آردوینو را تشکیل می‌دهد. | ## بخش 1: آردوینو | علاوه بر این، پلتفرم آردوینو یک نرم‌افزار آردوینو IDE که به منظور برنامه‌نویسی برای بردهای آردوینو طراحی شده‌است و یک بوت لودر نرم‌افزاری که بر روی میکروکنترلر بارگذاری می‌شود را در بر می‌گیرد. پلتفرم آردوینو به منظور تولید سریع و ساده پروژه‌های سخت‌افزاری تعاملی و ساخت وسایلی که با محیط تعامل داشته باشند طراحی شده‌است، البته بردهای آردوینو اهداف آموزشی را نیز دنبال می‌کنند. پر کاربردترین بردهای آردینو :: آردوینومگا آردوینوuno آردوینو پرو آردوینو مینی آردوینو نانو جدیدترین برد آردینو ، آردینو uno r4است قابلیت اتصال بلوتوث و وای‌فای و سازگاری با تکنولوژی‌های ابری: با آردوینو Uno R4 WiFi می‌توانید پروژه‌های اینترنت اشیاء را توسعه دهید و آنها را به صورت از راه دور کنترل کنید. نمایشگر LED ماتریکس 12×8: با این قابلیت، بدون نیاز به هیچ‌گونه قطعه و سخت‌افزار اضافه‌ای، می‌توانید داده‌های به دست آمده از سنسورهای مختلف را مشاهده کنید. کانکتور Qwiic برای سازگاری با ماژول‌های بیشتر: به خاطر ماژول‌های متعدد و سازگاری که می‌توانند از طریق رابط I2C به یونو آر 4 وای‌فای وصل شوند، شما می‌توانید پروژه‌های شخصی‌سازی‌شده‌ای را راه‌اندازی کنید و به قابلیت‌های این برد هوشمند بیفزایید. وجود مکانیسم تشخیص خطا: چنانچه آردوینو Uno R4 WiFi خطایی را تشخیص داد، پیش از آنکه مشکلی به وجود بیاید، به صورت خودکار آن را متوقف خواهد کرد و در سریال مانیتور جزئیاتی پیرامون آن باگ نمایش خواهد داد. اغلب بردهای آردوینو که تمام آن‌ها سخت‌افزار متن‌باز هستند بر پایه میکرو کنترلر ای‌وی‌آر اتمل و تعداد کمی از بردهای آردوینو بر پایه میکروکنترلرهای آرم اتمل طراحی شده‌اند. به عنوان مثال برد آردوینو UNO که پرکاربردترین برد آردوینو و برد پایه آردوینو در اکثر دوره‌های آموزش آردوینو است و بر پایه میکروکنترلر AVR ATmega328 ساخته شده‌است، دارای رابط یواس‌بی جهت بارگذاری برنامه و ارتباط با کامپیوتر، ۶ پین ورودی آنالوگ و همچنین ۱۴ پین ورودی/خروجی دیجیتال است که شما را قادر می‌سازند تا برد آردوینو را به قطعات، سنسورها، بردها و ماژول‌های دیگری متصل کنید. تعداد ورودی خروجی‌های آنالوگ و دیجیتال در مدل‌های مختلف بردهای آردوینو با توجه به میکروکنترلر اصلی استفاده شده بر روی برد متفاوت است. آردوینو می‌تواند جهت طراحی و ساخت سریع و آسان وسایل تعاملی مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال فرض کنید شما دوست دارید وسیله‌ای داشته باشید که با استفاده از گوشی موبایلتان بتوانید چراغ اتاقتان را خاموش و روشن کنید. یا دوست دارید زمانی که اتاق شما گرم می‌شود کولر اتاقتان روشن شود و شب‌ها که دمای اتاق پایین می‌آید کولر اتاق شما به صورت خودکار خاموش شود! برد آردوینو می‌تواند مقادیر ورودی را از تعداد زیادی سنسور و کلید و… بخواند و بر اساس برنامه ای که درون آن بارگذاری شده‌است تصمیم بگیرد و خروجی خاصی که می‌تواند کنترل تعدادی لامپ، موتور و … را برای شما انجام دهد. | ## بخش 2: آردوینو | آردوینو در سال ۲۰۰۵ به منظور ایجاد راهی ارزان و ساده برای برنامه‌نویسی اشیایی تعاملی ایجاد شد. آردوینو می‌تواند پارامترهایی مانند نور محیط، کلیدها یا حتی یک ایمیل را به عنوان ورودی دریافت نماید و بعد از پردازش، خروجی‌هایی مانند روشن کردن یک وسیلهٔ برقی، تغییر رنگ LEDها یا ارسال یک ایمیل یا نظیر آن را ارائه دهد. سخت‌افزار آردوینو متشکل از بردهای مختلفی بر پایه میکرو کنترلرهای مختلف است که پر مصرف‌ترین سخت‌افزار آردوینو، Arduino UNO است که از میکرو کنترلر ATmega328 استفاده می‌کند و در بسیاری از پروژه‌های دانشجویی، رباتیک و پروژه‌های تحقیقاتی کاربرد دارد. ایده عبارت بود از ساخت وسیله‌ای ساده و کم‌هزینه برای انجام پروژه‌های دیجیتال دانشجویان، به‌خصوص آن‌هایی که آشنایی چندانی با اصول مهندسی و برنامه‌نویسی ندارند. سه فرد کلیدی در به ثمر نشاندن این ایده نقش داشتند: هرناندو باراگان، ماسیمو بانزی، و کیسی ریس. باراگان یکی از دانشجویان انستیتو ایورئا بود که تصمیم گرفت پایان‌نامهٔ کارشناسی‌ارشد خود را در این زمینه اجراء نماید. نتیجهٔ پایان‌نامهٔ باراگان بسیار موفقیت‌آمیز بود و منجر به ایجاد سخت‌افزار و نرم‌افزاری شد که وایرینگ نام گرفت. سخت‌افزار وایرینگ ویژگی‌های مورد نظر را نسبت به سایر نمونه‌های موجود در بازار آن زمان داشت یعنی ساده و کم‌هزینه بود. نرم‌افزار وایرینگ نیز بر مبنای یکی از زبان‌های برنامه‌نویسی موجود به نام پراسسینگ تهیه شده بود. پس از اتمام پایان‌نامه، بانزی درصدد کاهش هزینه‌های سخت‌افزار وایرینگ برآمد و در سال ۲۰۰۵ میلادی با همکاری دیوید کوآرتلس و دیوید ملیس (که به‌ترتیب کارمند و دانشجوی انستیتو ایورئا بودند)، به توسعهٔ پروژهٔ وایرینگ پرداخت و نام آن را به آردوینو تغییر داد. این نام جدید برگرفته از نام کافه‌ای به نام آردوین در شهر ایورئا بود که اکثر جلسات گروه در آنجا تشکیل می‌شد. واژهٔ آردوین، نام یکی از شاهزادگان قدیم ایتالیا است که زمانی حکمران شهر ایورئا بود و در قرن یازدهم میلادی به پادشاهی ایتالیا رسید. نرم‌افزار آردوینو آردوینو، یک نرم‌افزار متن باز اختصاصی برای برنامه‌نویسی بردهای خود تهیه کرده‌است که به نام نرم‌افزار آردوینو IDE (محیط توسعهٔ یکپارچه آردوینو) شناخته می‌شود. | ## بخش 3: آردوینو | نرم‌افزار آردوینو بدون نیاز به پروگرامر می‌تواند مستقیماً میکرو کنترلر شما را برنامه‌ریزی نماید. امکاناتی مانند ترمینال سریال نیز در داخل نرم‌افزار آردوینو قرارداده شده تا بتوانید به وسیله ارتباط سریال و USB برنامه‌هایی را که برای میکرو کنترلر می‌نویسید عیب‌یابی نمایید. می‌توان مقادیر ADC و وضعیت پین‌ها یا هر اطلاعات دیگری را به ترمینال سریال آردوینو فرستاد و از طریق کامپیوتر اطلاعات را از میکرو کنترلر دریافت کرد. همان‌طور که پیش تر اشاره شد، شیوه نگارش دستورها در این نرم‌افزار، تا حدود زیادی مشابه برنامه‌نویسی به زبان C و ++C است. همان‌طور که در شکل می‌بینید، محیط این برنامه از چند بخش اصلی تشکیل می‌شود: منوی دستورها پنجره کدنویسی پنجره کامپایلر اطلاعات :باد (یکا) rate و port Serial monitor پرداخت سخت‌افزار آردوینو همان‌طور که در بالا گفته شد، آردوینو از دو بخش سخت‌افزاری و نرم‌افزاری تشکیل می‌شود. مدل‌های مختلفی از بردهای سخت‌افزاری آردوینو وجود دارد که یکی از آنها، مدل اونو است. این بردها با میکروکنترلرهای مختلفی عرضه می‌شوند و هر کدام ویژگی‌ها و قابلیت‌های خاص خود را دارند. کاربردهای عمومی بردهای آردوینو رباتیک: طراحی ربات‌هایی که می‌توانند به صورت خودکار حرکت کنند یا از موانع عبور کنند. آردوینو و صنعت یکی از مشکلات و ایرادات جدی که به آردوینو وارد می‌شد تا قبل از سال 2018 صنعتی نبودن این برد ها بود تا این که آردوینو برد PLC به نام برد PLC هوشمند آردوینو را تولید نمود و با نام تجاری Arduino Opta RS485 در حال حاضر در سراسر جهان موجود است. ماژول‌ها و شیلدهای آردوینو با استفاده از آردوینو و به کمک ماژول‌ها و شیلدهای متنوعی که برای آردوینو ساخته شده می‌توان پروژه‌های مختلفی مانند اینترنت اشیا، خانه‌های هوشمند ، ربات انسان نما و محصولات :طراحی تعاملی را پیاده‌سازی کرد. ماژول‌ها و شیلدهای آردوینو را بدون نیاز به پروگرامر می‌توان از طریق کابل USB و محیط یکپارچه توسعه نرم‌افزار متن‌باز آردوینو پروگرام کرد. ماژول یا مدول، معمولاً به مجموعه ای یکپارچه از یک برد مدارچاپی، تعدادی قطعه الکترونیک، و یک حسگر یا عملگر گفته می‌شود. امروزه ماژول‌های متفاوتی در بازار وجود دارد و هر فردی با توجه به نیازی که دارد می‌تواند از آنها استفاده کند برخی از ماژول‌ها رو در زیر می‌توانید ببینید ماژول بازر ماژول دوربین ماژول مادون قرمز ماژول ژیروسکوپ ماژول تشخیص دود ماژول تشخیص آتش‌سوزی ماژول بلوتوث ماژول وای فای ماژول رله ماژول میکروفن و… :سپر (اصطلاحاً یعنی سپر)، به برد الکترونیکی گفته می‌شود که مستقیماً از طریق پین‌های آن بر روی برد آردوینو سوار می‌شود و قابلیت‌های آن را افزایش می‌دهد. | ## جمع‌بندی | راه‌اندازی شیلدها معمولاً آسان است ولی ممکن است نیاز به نصب کتابخانه آنها در نرم‌افزار آردوینو IDE باشد.