Arduino *

Я не провожу тренинги мастер-классы и семинары. Я внедрил изучение Arduino в образовательную программу колледжа. То есть студенты приходят ко мне, чтобы писать код на языке Processing Wiring и смотреть как он исполняется на плате.
Достаточно давно я подрабатываю в Уральском радиотехническом колледже. Вел разные предметы: электронику, радиотехнику, P-CAD, передатчики и т.д., а с недавних пор стал учить студентов работе с Arduino. Я негативно отношусь к этой платформе, но вижу много плюсов в ее изучении в стенах образовательного учреждения.

Windows / Mac / Linux: Программирование Arduino не так уж сложно, но если вы ищете что-то более наглядное, то Scratch for Arduino(S4A) это именно то, что вы искали. Она использует MIT's Scratch в качестве основы для обучения детей (или просто начинающих) программированию Arduino.
Идея состоит в том, чтобы предоставить вам более наглядный язык программирования, чтобы вы лучше понимали как это работает. Даже если вы профессионал в программировании Arduino, то даже вам будет интересно поработать с данной программой. Это отличная программа для начала программирования Arduino, для того чтобы вы разобрались как с ним работать.
Интерфейс программы выглядит следующим образом:

Arduino — это очень популярная, универсальная и довольно бюджетная платформа, но порой её функциональность оказывается несколько избыточной, либо наоборот, чего-то остро не хватает. И тут на помощь приходит Microduino — это Arduino-совместимая платформа, состоящая из ядра и множества дополнительных модулей, отличающаяся компактностью и низкой ценой.

На днях итальянская компания презентовала и запустила продажи новой модели в семействе своих устройств — Arduino Yún. Главной изюминкой стало то, чего многие Arduino-фанаты ждали уже давно — встроенные сетевые возможности. На плату добавили сразу два сетевых интерфейса — Wi-Fi и Ethernet.

Сама плата основана на Arduino Leonardo и управляется комбинацией микроконтроллера ATMega32u4 и SoC Atheros AR9331, работающей под управлением Linino (Yún’s Linux) — кастомизированной версии OpenWRT.

Речь пойдет о том, как держать Arduino всегда в работоспособном состоянии. Механизм watchdog встроен в контроллеры Atmega, но, к сожалению, не всякий загрузчик (bootloader) Arduino правильно обрабатывает эту функцию. Попробуем разобраться с этой проблемой.

Итак, что такое watchdog? Простыми словами — это встроенный таймер на определенное время (до 8 сек в зависимости от чипа), который можно запустить программно. Как только таймер «дотикает» до нуля, контроллер подает правильный сигнал сброса (RESET) и всё устройство уходит в hard перезагрузку. Самое главное, что этот таймер можно сбрасывать в начальное состояние также программным способом.

• Правильный сигнал сброса — достаточный по длительности для того, чтобы контроллер начал перегружаться. Иногда есть соблазн подключить к RST входу какой-либо цифровой выход Arduino и устанавливать его в 0 когда надо перегрузиться. Это плохой подход к решению проблемы, т.к. такого сигнала может быть недостаточно по времени, хотя и не исключено, что в некоторых случаях это тоже будет работать..
• hard перезагрузка это самая настоящая перезагрузка, которая происходит при нажатии на кнопку RESET. Дело в том, что есть еще понятие soft перезагрузки — это программный переход на 0-вой адрес. В принципе, это тоже полезная вещь, но с помощью нее невозможно перегрузить зависший контроллер Ethernet или взглюкнувший LCD.

Короче говоря, встроенный watchdog это как раз то, что нужно и без дополнительных схем, пайки и соединений.

Приехала вчера крошечная платка на STM32F103C8.

STM32F103C8 Front

Это 48ногий 32битный микроконтроллер. И это отличный вариант апгрейда для тех, кто использует Arduino.

Дорогие читатели “Хабра”, в этот замечательный пятничный день я хотел бы поделиться с вами опытом по выращиванию зелени, при искусственном светодиодном освещении под управлением Arduino (Craftduino). От статьи не стоит ждать технических откровений, потому что электронщик из меня отвратительный, да и делалось все в спешке, но под катом обещаю пару жутких фотографий и как итог сравнение петрушки выращенной зимой на подоконнике и той, что выросла под светодиодами. Если у вас нет обостренного чувства перфекционизма в вопросах конструирования электроники, то милости прошу под кат…

UPD: Как и обещал, перезалил изображения на habrastorage, и дополнительно исправил ошибку в изображении с графиками (там была некорректная легенда к графикам) .

В настоящее время в Российском сегменте интернета недостаточно освещено современное состояние дел с применением искусственного интеллекта (ИИ) в робототехнике. Желание исправить эту ситуацию побудило опубликовать материал связанный с технологиями разработки интеллектуальных систем управления. В работе рассматривается историческое развитие средств искусственного интеллекта (нечеткая логика (НЛ), генетические алгоритмы (ГА), нечеткие нейронные сети (ННС)) для проектирования системы автоматического управления (САУ). Сравнение методологий проектирования проводится на примере робота, основанного на платформе Arduino.

Что происходит, когда вы отправляете что-то по почте? Что происходит в промежутке между отправкой и получением посылки? Сколько людей и процессов задействованно и сколько этапов занимает этот процесс?
На эти вопросы я хотел получить ответ. Так что вместо того чтобы сидеть на попе, я сделал простой проект, чтобы увидеть всё самому. Я поместил маленькую камеру в коробку, сделал таймер на Arduino и отправил это по почте.

Raspberry Pi стал народным одноплатником почти сразу после своего появления, так как более дешевых, маленьких и универсальных одновременно SoC систем не было. Однако ныне настало время, когда китайцы выпускают дешевые, и компактные SoC вроде AllWinner A10 частотой до 1,2 GHz, которые смотрятся заметно заманчивее чем 0,7 GHz малинового пирога.

Есть конечно CubieBoard

Как это было?

Когда у меня возникло желание вести разработку под Arduino, я столкнулся с несколькими проблемами:

• Выбор модели из списка доступных
• Попытки понять, чего мне понадобится кроме самой платформы
• Установка и настройка среды разработки
• Поиск и разбор тестовых примеров
• «Разборки» с экраном
• «Разборки» с процессором

Для решения этих проблем я просмотрел и прочитал довольно много разных источников и в этой статье я постараюсь сделать обзор найденных мною решений и методов их поиска.

Выбор платформы

Перед началом программирования под железяку требуется в начале ее купить. И тут я столкнулся с первой проблемой: оказалось, что разных *дуин довольно много. Тут есть и широкая линейка Arduino и примерно такая же широкая Freeduino и другие аналоги. Как оказалось, большой разницы, что именно брать, нет. То есть одни из этих устройств чуть быстрее, другие чуть медленнее, одни дешевле, другие — дороже, но основные принципы работы практически не отличаются. Отличия появляются практически только при работе с регистрами процессора и то я далее объясню, как по возможности избежать проблем.

Никогда раньше не имел дело с микроконтроллерами, поэтому решил начать своё знакомство с Ардуино. Понадобились базовые знания С/C++ и немного электроники.

Цель: “При помощи Arduino Uno и двух сервоприводов (9g SG90 Mini Micro Servo) написать на листе бумаги любое словосочетание”

В качестве хобби я занимаюсь светодиодным реквизитом и столкнулся с интересной задачей — показать что-то «красивое» на управляемой светодиодной ленте вместо традиционной радуги, не тратя на это половину памяти микроконтроллера и значительную часть процессорного времени.

Пиксели светодиодной ленты отличаются от пикселей экрана отсутствием фоновой подсветки. Чёрный пиксель не будет выглядеть «чёрным» — он сольётся с фоном, а в движении фактически будет «прозрачным», но если добавить хотя бы единицу к любому цветовому каналу — этот пиксель будет светиться. В свою очередь, «серый» пиксель от белого будет отличаться только яркостью и будет казаться более тусклым, но всё же именно «белым».

Хранится и передаётся цвет пикселя в 24-bit RGB, но значительная часть этого цветового диапазона (ненасыщенные и яркие цвета) не слишком репрезентабельна в отдельных светодиодах. Кроме того, строить симпатичные градиенты в модели RGB не получится — смешивание RGB-цветов даёт не интуитивно-очевидный результат (жёлтый + синий = серый, а хочется — зелёный). Модели HSL и HSV подойдут лучше, но стандартные реализации используют нецелочисленную арифметику. Удобно будет использовать модель, которая сможет компактно хранить параметры цвета и быстро считать их RGB-значения, не используя числа с плавающей запятой и деление на произвольное число — речь идёт о микроконтроллере и сложные алгоритмы нам ни к чему, а деление (кроме небольших степеней двойки) и вовсе противопоказано.

Этот короткий пост может слегка напомнить некое исследование рынка по теоретической заметке "Микроконтроллеры устарели?".


На исследование микроконтроллеров и готовых плат натолкнула одна из небольших поделок, над которой сейчас работаю. В частности, необходим довольно компактный контроллер с 20 входами/выходами, и позволяющий выступать в роли ведомого USB устройства. Первый взгляд упал на Teensy, довольно компактный, на чипе Atmega32U4. Смутила только цена, $24 за устройство с распаянными ножками плюс доставка. Всего лишь чуть менее, чем вдвое дешевле, чем мне обошёлся, заказанный в апреле и пришедший лишь сегодня, Raspberry model B (ура!).
Цены на Arduino, Propeller также неприятно удивили.
Собственно, посетила мысль просто поставить сам чип на печатную плату и не заморачиваться с отдельным контроллером, но и Atmega32U не дёшев, около 4 евро за штуку (32U2) 5.5 евро за 32U4, и цены на них не снижаются, а, наоборот, растут.

С AVR'ами серии USB (90USB, 8U. 16U. 32U) смущает ещё то, что те пробные прошивки, что я делал по примерам, занимали около 18КБ, в основном занимаемые кодом работы с USB (LUFA/какое-то доморощенное от Teensy), а флеш памяти в половине этих устройств уже меньше. Что там с потреблением оперативной памяти, вообще сказать тяжело, хватит ли 1КБ? Без какого-то либо опыта оптимизации кода на C лезть в эти дебри совершенно не хотелось.

Весьма интересный проект был представлен на днях студентом из Новой Зеландии. Его роботизированный бас (он так и называется, MechBass), аккомпанирует для известных произведений. Сам MechBass контролируется посредством MIDI, при этом он играет очень точно, практически без ошибок.

В качестве платформы использованы микроконтроллер Atmel ATMega328 и Arduino IDE. Основа — алюминиевая, достаточно прочная. Само собой, робот способен играть не только то, что мы слышим (и видим) на видео ниже. Для желающих создать такое же устройство, приводится подробнейшая инструкция в pdf.

И да, композиция, используемая для демонстрации — Muse, «Hysteria».

Цель проекта Codebender — создать удобную облачную платформу для программирования микроконтроллеров. За последние несколько лет создание устройств на основе микроконтроллеров стало гораздо более доступным и популярным делом. Сейчас не проблема найти подходящий контроллер со всем необходимым железом — вокруг Arduino уже сформировалась внушительная экосистема. А вот с софтом пока дела обстоят хуже. Обычно для написания, отладки и прошивки встроенных программ используются нативные приложения, которые работают не на всех платформах и часто имеют совершенно не дружественный интерфейс. Codebender — это работающий в браузере редактор кода c возможностью проверки его корректности и прошивкой устройств через USB или Ethernet.

Что такое ШИМ и как он работает особо подробно расписывать не буду, информацию без труда найдёте на просторах интернета. Коснусь лишь общих понятий. ШИМ — это Широтно-Импульсная Модуляция, (по-английски PWM — Pulse Width Modulation) уже из самого названия ясно, что здесь что-то связанное с импульсами и их шириной. Если изменять ширину (длительность) импульсов постоянной частоты, то можно управлять, например, яркостью источника света, скоростью вращения вала электродвигателя или температурой какого-либо нагревательного элемента. Обычно, именно с помощью ШИМ микроконтроллер управляет подобной нагрузкой. Микроконтроллеры имеют аппаратную реализацию ШИМ, но, к сожалению, количество аппаратных ШИМ-каналов ограничено, например, в AТmega88 их аж шесть штук, в ATtiny2313 — четыре, в ATmega8 — три, а в ATtiny13 только два. В AVR ШИМ-каналы используют таймеры и их регистры сравнения OCRxx. Изменяя их содержимое и задавая параметры таймеров, в зависимости от задач, можно управлять состоянием, связанного с регистром, выхода — подавать на него 1 либо 0. То же самое можно организовать программно, управляя любым выводом контроллера, а главное, реализовать большее количество ШИМ-каналов, чем имеется на борту аппаратных. Практически, количество каналов ограничено лишь количеством ножек-выводов микроконтроллера (по крайней мере, если говорить о семействах Mega или Tiny). Как оказалось, алгоритм довольно прост, но у меня ушло некоторое время на его понимание и полное осознание.

Итальянский разработчик Леонардо Милиани выложил в открытый доступ исходники leOS (little embedded operating system) – маленького многозадачного ядра для Arduino. В своем блоге он пишет:

To be honest, it should more correct to say that leOS is actually something that is halfway a simple prototype of an real-time operating system (RTOS) and a scheduler. [...]
leOS can run simple tasks that don’t require excessive CPU time but it can be useful in all of those situations where the user wants to let a task run itself out of the main loop.

Ядро leOS обеспечивает диспетчеризацию вызовов пользовательских функций согласно заданным временным интервалам. Для этого leOS использует аппаратный Timer2 для отсчета интервалов между вызовами пользовательских функций, поэтому теряется доступ к функциям ШИМ на пинах D3 и D11. В ядре используется 64-битный счетчик, так что переполнение планировщика произойдет только через 584 942 417 лет.

Недавно я имел удовольствие побывать на заводе по производству Arduino.



Arduino производится в Скарманьо, маленьком городе недалеко от заводов Olivetti на окраине Турин в Италии.
Вся забота по производству печатных плат, установке компонентов и распространения лежит на плечах этого городка. Я был в восторге от увиденного и хотел бы поделиться некоторыми фотографиями.
Изюминкой моей поездки был System Elettronica, завод по производству печатных плат для Arduino.

В начале августа Energia (среда разработки для Launchpad) обновилась до версии 0101E0008.