نرم‌افزار آردوینو (محیط توسعه یکپارچه)
آردوینو آی‌دی‌ای (Arduino IDE) نام نرم‌افزار متن‌باز و اختصاصی پلتفرم آردوینو است که بر مبنای زبان پراسسینگ نوشته شده است. محیط و ظاهر برنامه، با استفاده از زبان جاوا تهیه شده است. اصول نگارش دستورها در این نرم‌افزار، بسیار شبیه به نگارش به زبان سی‌پلاس‌پلاس سی پلاس‌پلاس و زبان سی (C) است. دستورهای نوشته شده در محیط این برنامه، قبل از انتقال به برد آردوینو، به زبان C ترجمه شده و با استفاده از کامپایلر avr-gcc در میکروکنترلر برد آردوینو نوشته می‌شوند. به برنامه‌های نوشته شده در محیط آردوینو، اصطلاحا اسکچ می‌گویند. هر اسکچ شامل تعدادی فرمان و دستور است که در قالب خطوط مجزا تایپ و نوشته می شوند. نرم‌افزار آردوینو به طور رایگان قابل دانلود "است." همچنین می توان به صورت آنلاین نیز از این نرم افزار استفاده کرد.
یک برنامه بین پلتفرمی است (برای ویندوز، macOS، لینوکس) که در C و C ++ نوشته شده‌است. این برنامه قبلیت کار کرد با ویندوز مک و لینوکس را دارد. ن برنامه برای نوشتن و بارگذاری برنامه‌ها در صفحه‌های سازگار با آردوینو، به کمک هسته‌های شخص ثالث، سایر تابلوهای توسعه دهنده فروشنده نیز استفاده می‌شود.
کد منبع IDE تحت مجوز عمومی عمومی گنو، نسخه ۲ منتشر شده‌است. Arduino IDE از زبان C و C ++ با استفاده از قوانین خاص ساختار کد پشتیبانی می‌کند. Arduino IDE یک کتابخانه نرم‌افزار از پروژه Wiring تهیه می‌کند، که روشهای ورودی و خروجی متداول زیادی را فراهم می‌کند. کد نوشته شده توسط کاربر به دو عملکرد اساسی نیاز دارد، برای شروع طرح و حلقه اصلی برنامه، که با یک برنامه "اصلی" stub "()" به یک برنامه اجرایی ادواری قابل اجرا با ابزار ابزار GNU، همراه با توزیع IDE، وارد شده و مرتبط می‌شوند. Arduino IDE از برنامه "avrdude" برای تبدیل کد اجرایی به یک فایل متنی در رمزگذاری (hexadecimal) استفاده می‌کند که توسط یک برنامه در سیستم عامل برد، درداخل برد آردوینو بارگیری می‌شود.
در اکتبر ۲۰۱۹، سازمان آردوینو دسترسی زودهنگام به Arduino Pro IDE جدید را با اشکال زدایی و سایر ویژگی‌های پیشرفته آغاز کرد. نرم‌افزار آردوینو آی‌دی‌ای را می‌توان بر روی سیستم عامل‌های ویندوز، مک و لینوکس نصب کرد.
در شکل زیر، محیط کلی نرم‌افزار آردوینو "(آردوینو آی‌دی‌ای)" و بخش‌های اصلی آن نشان داده شده‌اند:
بخش های اصلی این نرم‌افزار عبارتند از:
یکی از پرکاربردترین بخش های این نرم افزار، "نمایشگر سریال" (شماره ۷ در شکل قبل) است که جزئیات آن در شکل زیر آمده است:
بخش های اصلی پنجره یا نمایشگر سریال عبارتند از:ابتدا وارد محیط نرم‌افزار آردوینو شوید و یک اسکچ جدید ایجاد کنید و کد زیر را در آن بنویسید: void setup()
void loop() اسکچ را ذخیره کنید و سپس دکمه‌های «تایید» و «بارگذاری» را فشار دهید. پس از پایان پردازش، "نمایشگر سریال" را باز کنید. کلمه Hello یا هر کلمه دیگری که با استفاده از ()Serial.print مشخص کرده بودید را در پنجره مشاهده می‌کنید. همان‌طور که می‌بینید، این اسکچ، از دو تابع به نام‌های ()setup و ()loop تشکیل شده است. در تابع ()setup، دستورها داخل { } فقط یک‌بار اجرا می‌شوند و در تابع ()loop، دستورها داخل { } به دفعات نامحدود تکرار می‌شوند. در این اسکچ، ما می‌خواهیم که «فقط یک‌بار» کلمه‌ی Hello در "نمایشگر سریال" نوشته شود. بنابراین، دستور «نوشتن کلمه» را باید در داخل «آکولادهای بعد از ()setup» قرار دهیم تا «فقط یک‌بار» نوشته شود. برای نوشتن کلمه‌ی Hello در داخل نمایشگر سریال، به دو دستور زیر نیاز داریم:ساختار دستور اول به‌صورت زیر است:
(سرعت)Serial.begin
دستور Serial برای ارتباط بین رایانه و بورد آردوینو به‌کار می‌رود. تابع ()begin با علامت نقطه (.) به آن اضافه شده است. تابع ()begin سرعت تبادل داده‌ها بین رایانه و بورد آردوینو را تعیین می‌کند. مقدار سرعت، بر‌حسب بیت بر ثانیه بیان می‌شود. به‌عنوان پیش‌فرض معمولا سرعت را بر روی عدد 9600 تنظیم می‌کنیم. البته شما می‌توانید سرعت‌های دیگر را نیز امتحان کنید که در صورت نامناسب بودن آن‌ها، داده‌های خروجی به‌صورت حروفی ناخوانا بر روی پنجره ظاهر می‌شوند. دقت کنید که این عدد در دو بخش باید کنترل و تنظیم شود:به‌طور خلاصه، دستور اول، درگاه سریال را با سرعت 9600 بیت بر ثانیه فعّال می‌کند.
ساختار دستور دوم به‌صورت زیر است:
("عبارت")Serial.print
در اینجا مجددا دستور Serial برای ارتباط بین رایانه و بورد آردوینو به کار می‌رود. تابع ()print که با علامت نقطه (.) به آن اضافه شده است، وظیفه نگارش اطلاعات متنی بر روی "نمایشگر سریال" را بر عهده دارد. به‌طور خلاصه، دستور دوم، عبارت Hello را بر روی نمایشگر سریال می‌نویسد.
دستورهای اول و دوم، در داخل آکولاد قرار‌گرفته و پس از تابع ()setup آمده اند: بنابراین مجموع این دو دستور، فقط یک‌بار اجرا می‌شود. در بخش ()loop نیز دستوری وجود ندارد. توجه کنید که در انتهای دستورها آردوینو علامت (;) می‌آید و استفاده از علایم دیگر باعث بروز پیغام خطا می‌شود. در محیط آردوینو، کتابخانه (library) یعنی: مجموعه‌ای از کدهای از پیش نوشته شده، که در برنامه خود از آن استفاده می‌کنیم. کتابخانه‌ها، کارایی برنامه‌ی ما را افزایش داده و امکان استفاده آسان از ارتباط سریال، سروو‌موتورها، کارت‌های حافظه، وای‌فای، و سایر ماژول‌های پیچیده‌ی آردوینو را فراهم می‌آورند. کتابخانه‌ها در قالب فایل‌هایی ارایه می‌شوند که قبلاً توسط افراد دیگری به زبان C یا ++C نوشته شده‌اند و ما با فراخوانی این فایل‌های آماده در برنامه‌ی خود، از نوشتن دوباره‌ی تعداد زیادی دستور خودداری می‌کنیم: درواقع، کتابخانه مانند یک تابع است، با این تفاوت که هسته‌ی آن در برنامه‌ای خارج از برنامه‌ای که ما می‌نویسیم قرار‌گرفته است. کتابخانه‌های آردوینو حداقل از دو فایل تشکیل می‌شوند:
• یک فایل سرآیند یا header (با پسوند h.)
• یک فایل منبع یا source (با پسوند cpp.)
فایل سرآیند، شامل لیستی از دستورها، توابع و متغیرهای کتابخانه است. فایل منبع، شامل کدهایی است که انجام عملیات کتابخانه را پشتیبانی نموده و با ماژول های آردوینو ارتباط برقرار می‌کنند. برای استفاده از کدهای داخل کتابخانه باید از دستورها و توابع ویژه‌ی همان کتابخانه استفاده کنیم.
مثالی از برنامه نویسی آردوینو با استفاده از کتابخانه "" در زیر آمده است:
SoftwareSerial softSerial(2, 3); int analogPin = A0; // select the input pin for the potentiometer int analogVal = 0; // variable to store the value coming from the sensor void setup() void loop()