ماهو الأردوينو Arduino ؟
الاردوينو Arduino عبارة عن لوحة إلكترونية تستخدم لعمل مشاريع إلكترونية يتكون من دارة إلكترونية مفتوحة المصدر مع متحكم دقيق ُيبرمج عن طريق الحاسوب وهو مصمم لتسهيل استخدام الإلكترونيات التفاعلية في المشاريع متعددة التخصصات.
يستخدم الآردوينو بصورة أساسية في تصميم المشاريع الإلكترونية التفاعلية أو المشاريع التي تستهدف بناء حساسات بيئية مختلفة كدرجات الحرارة، الرياح، الضوء والضغط وغيرها...
يمكن توصيل الآردوينو ببرامج مختلفة على الحاسب الشخصي، ويعتمد في برمجته على لغة البرمجة مفتوحة المصدر بروسيسنج، وتتميز الأكواد البرمجية الخاصة بلغة الآردوينو أنها تشبهه لغة السي وتعتبر من أسهل لغات البرمجة المستخدمة في كتابة برامج المتحكمات الدقيقة.
وهنالك العديد من اللوحات المتحكمة المستخدمة في مشاريع الأنظمة المدمجة والتي من خلالها نستطيع عمل دائرة كهربائية وأهم هذه اللوحة الإلكترونية هي الأردوينو التي تستخدم بكثرة لعمل المشاريع الألكترونية والروبرتات بشكل عام.
مميزات الأدروينو
تكلفة الأردوينو : الأردوينو رخيص الثمن كثيرًا مقارنة بمنصات بوحدات التحكم المصغرة الأخرى المنافسة له، وعلى الرغم من وجود العديد من المنتجات وألواح التحكم متباينة القدرات والخصائص والأسعار، إلا أن سعره تنافسي للغاية حتى في الألواح المتخصصة الأغلى نسبيًا من لوحة التحكم الشعبية الأردوينو.
متعدد المنصات : بيئة الأردوينو من الممكن أن تعمل على عدة أنظمة تشغيل كالويندوز والماك و اللينكس، وهذا ما يوفر لك حرية كبيرة في استخدامه على عكس منصات وحدات التحكم المصغرة الأخرى المحدودة بنظام التشغيل ويندوز فقط.
بساطة ووضوح البيئة البرمجية الخاصة به : ميزة كبيرة في البيئة البرمجية للأردوينو أنها بسيطة وسهلة حتى إذا لم يكن لديك خلفية مسبقة عن البرمجة أو عن أي لغة برمجة، كما أنها مع هذا الوضوح والسهولة مرنة لكي يستطيع المحترفون والمتخصصون التعامل معها وعمل المشروعات المعقدة بسهولة شديدة.
برمجية الأردوينو مفتوحة المصدر ومرنة : كون برمجية الأردوينو منشورة كأدوات مفتوحة المصدر جعلها قابلة للاتساع من قبل المتخصصين، وفتح الباب أم العديد من المكتبات المفيدة التي يمكن استخدامها، هذا بالإضافة إلى إمكانية استخدام مكتبات لغة البرمجة سي بلس مباشرة على الأردوينو مما وفر لها العديد من المميزات وجعلها قابلة أكثر للاستعمال ومرنة.
هاردوير الأردوينو مفتوح المصدر : كون الهاردوير الخاص بالأردوينو مفتوح المصدر أيضًا جعل من الممكن للشركات والمصممين حول العالم أن يصنعوا نسخهم الفريدة والمعدلة من ألواح تحكم الأردوينو، وهو ما ساهم في خلق تحسينات وميزات كثيرة للعديد من هذه الألواح المحسنة.
مجتمع الأردوينو الكبير للغاية : مجتمع الأردوينو الضخم هو عامل جذب شديد لتعلم والعمل بالأردوينو، لأنك ستجد الكثير من الحلول وستستطيع سؤال المختصين أو حتى إيجاد إجابات الأسئلة التي ستواجهك أثناء تعلمك، كما أنك سوف تجد الكثير من التجارب الخاصة بالعمليات التجارية أو التصنيعية أو البرمجية.
عيوب الأردوينو
- قدرات المعالج: يعتمد الأردوينو على معالجات بسيطة وقدرات محدودة. هذا يمكن أن يكون عيبًا إذا كنت تحتاج إلى تنفيذ مهام معقدة أو معالجة كميات ضخمة من البيانات.
- الذاكرة: تحتوي بعض البوردات الأردوينو على ذاكرة قليلة بالنسبة للتطبيقات الكبيرة والمعقدة. قد تواجه صعوبة في تخزين البيانات أو تنفيذ برامج كبيرة الحجم.
- الإدخال والإخراج المحدود: يمكن أن يكون عدد الأشرطة والمداخل والمخارج المتاحة محدودًا على البوردة، مما قد يعيق إمكانية توصيل العديد من الأجهزة الخارجية أو الاستفادة من مجموعة متنوعة من الحساسات والمكونات.
- قوة الحسابات الرسومية: يفتقر الأردوينو عادةً إلى قدرة حسابية رسومية متقدمة. إذا كنت بحاجة إلى تنفيذ عمليات رسومية معقدة مثل معالجة الصور أو تحليل الفيديو، فقد يكون من الأفضل استخدام منصة أخرى.
- صعوبة التصحيح والتعديل: في حالة وجود أخطاء في برنامجك أو تحتاج إلى إجراء تعديلات على الدوائر الإلكترونية، فقد يكون من الصعب إجراء تصحيحات أو تعديلات على الأردوينو بسهولة، خاصة إذا كنت تعمل مع بوردة صغيرة ومتكاملة.
فيما يلي سوف نقوم بعرض بعض انواع الاردوينو الاشهر
1 - أردوينو أونو Arduino Uno
أردوينو أونو (Arduino Uno) هو واحد من الطرازات الأكثر شهرة واستخدامًا في عائلة المنصات الأردوينو. يتميز بتصميمه البسيط وسهولة الاستخدام، ويعد خيارًا شائعًا للمبتدئين في عالم الأردوينو والإلكترونيات.
يعتمد على الميكروكنترولر من النوع اتميكيا 328 ويحتوي على 14 مداخل ومخارج ديجيتال وأيضاً على 6 مداخل أنانولج ومفتاحين اي سي اس بي وريست وتحتوي على باقي المكونات التي تضمن عمله بشكل جيد
ويحتاج فقط لتشغيل توصيله بالكمبيوتر بكابل يو اس بي أو من خلال محول جهد النظم الذي يقوك ينحويل مصدر الجهد من أنالونج إلى ديجيتال وهي تستخدم للمشاريع المتوسطة.
المعالج: يعتمد أردوينو أونو على معالج ATmega328P. يعد هذا المعالج بسيطًا ولكنه يتمتع بقدرة معالجة كافية لتنفيذ معظم التطبيقات الأساسية.
الذاكرة: يحتوي على 32 كيلوبايت من الذاكرة الفلاش (لتخزين البرنامج) و2 كيلوبايت من الذاكرة العشوائية (لتخزين البيانات).
المداخل والمخارج: يحتوي على 14 مدخل/مخرج رقمي قابل للبرمجة (يمكن استخدامها كإشارات إدخال أو إخراج)، منها 6 مداخل تدعم الإشارات التماثلية. كما يحتوي على 6 مخارج PWM (لتوصيل الأجهزة التي تحتاج إلى تحكم في التردد أو السرعة) و6 مداخل تناظرية.
واجهات الاتصال: يتميز أردوينو أونو بواجهة USB للاتصال بالكمبيوتر وتحميل البرامج إليه. كما يحتوي على واجهة تسلسلية (Serial) وواجهة SPI وواجهة I2C للاتصال مع الأجهزة الخارجية.
التوصيل: يتم توصيل الدوائر الإلكترونية الخارجية مع أردوينو أونو باستخدام أسلاك التوصيل (Jumper wires) أو عن طريق مجموعة من الدروع (Shields) المتوافقة.
أردوينو مايكرو Arduino Micro
أردوينو مايكرو (Arduino Micro) هو منصة برمجية ومجلس تطوير مصغر ينتمي إلى عائلة منصات الأردوينو. يتميز بحجمه الصغير وقدراته المتقدمة، مما يجعله مناسبًا للمشاريع التي تتطلب حجمًا صغيرًا ومرونة في التوصيل.
وهو لوح من عائلة الاردوينو ولكن اصغر في الحجم وايضاً يتم تعريفه على الكومبيوتر كماوس او لوح مفاتيح. يعمل على المتحكم من النوع اتميكيا تحتوي على 20 مدخل ومخرج ديجيتال تعمل على كريستال 16 ميكاهيرتز وتحتوى على نفس مفاتيح والمنافذ الاساسية لعملها لتشغيلها وبرمجتها.
المعالج: يعتمد أردوينو مايكرو على معالج ATmega32U4. يعد هذا المعالج قويًا ويتمتع بمجموعة واسعة من الميزات، بما في ذلك وحدة تحكم USB المدمجة.
الذاكرة: يحتوي على 32 كيلوبايت من الذاكرة الفلاش (لتخزين البرامج) و2.5 كيلوبايت من الذاكرة العشوائية (لتخزين البيانات).
المداخل والمخارج: يحتوي على 20 مدخل/مخرج رقمي قابل للبرمجة (يمكن استخدامها كإشارات إدخال أو إخراج)، منها 7 مداخل تدعم الإشارات التماثلية. كما يحتوي على 12 مخرج PWM و12 مدخل تناظرية.
واجهات الاتصال: يتميز أردوينو مايكرو بواجهة USB للاتصال بالكمبيوتر وتحميل البرامج إليه. كما يحتوي على واجهة تسلسلية (Serial) وواجهة SPI وواجهة I2C للاتصال مع الأجهزة الخارجية.
التوصيل: يتم توصيل الدوائر الإلكترونية الخارجية مع أردوينو مايكرو باستخدام أسلاك التوصيل (Jumper wires) أو عن طريق مجموعة من الدروع (Shields) المتوافقة. يمكن أيضًا توصيله مباشرة باللوحة الأم للكمبيوتر عبر كابل USB.
أردوينو ميغا MEGA 2560
أردوينو ميغا (Arduino Mega) هو منصة برمجية ومجلس تطوير ينتمي إلى عائلة منصات الأردوينو. يعتبر أكبر وأكثر قدرة من بين منتجات الأردوينو، ويتميز بعدد كبير من المداخل والمخارج والموارد المتاحة.
تم تصنيع هذه اللوحة للمشاريع الكبيرة والمعقدة والتي تحتاج إلى مكونات الكترونية كثيرة تتصل بها. ، ويحتوي على 54 مدخل ومخرج ديجيتال و16 مدخل انانولج هو تماثلي ATmega2560.ويعمل بالمايكروكنترولر من ويعمل بكريستال بقدرة 14 ميجاهيرتز يستخدم للمشاريع الكبيرة التي تحتاج إلى أرجل كثيرة.UARTويحتوي على أربعة.
المعالج: يعتمد أردوينو ميغا على معالج ATmega2560. يتمتع هذا المعالج بسرعة عالية وقدرة معالجة كبيرة، مما يتيح تنفيذ مشاريع معقدة وتحكم في أجهزة إلكترونية متعددة.
الذاكرة: يحتوي على 256 كيلوبايت من الذاكرة الفلاش (لتخزين البرامج) و8 كيلوبايت من الذاكرة العشوائية (لتخزين البيانات).
المداخل والمخارج: يحتوي على 54 مدخل/مخرج رقمي قابل للبرمجة (يمكن استخدامها كإشارات إدخال أو إخراج)، منها 15 مداخل تدعم الإشارات التماثلية. كما يحتوي على 14 مخرج PWM و16 مدخل تناظرية.
واجهات الاتصال: يتميز أردوينو ميغا بواجهة USB للاتصال بالكمبيوتر وتحميل البرامج إليه. كما يحتوي على واجهة تسلسلية (Serial) وواجهة SPI وواجهة I2C وواجهة CAN للاتصال مع الأجهزة الخارجية.
التوصيل: يتم توصيل الدوائر الإلكترونية الخارجية مع أردوينو ميغا باستخدام أسلاك التوصيل (Jumper wires) أو عن طريق مجموعة من الدروع (Shields) المتوافقة.
أردوينو ديو Arduino Due
أردوينو ديو (Arduino Due) هو منصة برمجية ومجلس تطوير ينتمي إلى عائلة منصات الأردوينو. يتميز بقوة معالجه وقدراته العالية، مما يجعله مناسبًا للمشاريع التي تحتاج إلى معالجة سريعة وأداء متقدم.
تختلف هذه اللوحة عن غيرها من لوحات الأردوينو بإنها تعمل على3.3 فولت ولاتقبل 5 فولت لأنها تعتبره مصدر عالي جدا مما يؤدي الى عدم استطاعتها الارتباط مع بعض انواع الشيلد
ويعمل المتحكم على 32 بت ويحتوي على 54 مدخل AT91SAM3X8E ويعمل لوخة التحكم أردوينو ديو ديجيتال و12 مدخل تماثلي.ويحتوي على منفذين واحدة لإتصالها بالكومبيوتر وامدادها بالطاقة والأخرى يمكن توصيل الوح مع الاجهزة التي تعمل بـيو اس بي.4-أردوينو ديو.
المعالج: يعتمد أردوينو ديو على معالج ARM Cortex-M3 بسرعة 84 ميجاهرتز. يوفر هذا المعالج أداءً عاليًا وقدرة معالجة قوية.
الذاكرة: يحتوي على 512 كيلوبايت من الذاكرة الفلاش (لتخزين البرامج) و96 كيلوبايت من الذاكرة العشوائية (لتخزين البيانات).
المداخل والمخارج: يحتوي على 54 مدخل/مخرج رقمي قابل للبرمجة (يمكن استخدامها كإشارات إدخال أو إخراج)، منها 12 مداخل تدعم الإشارات التماثلية. كما يحتوي على 12 مخرج PWM و16 مدخل تناظرية.
واجهات الاتصال: يتميز أردوينو ديو بواجهة USB للاتصال بالكمبيوتر وتحميل البرامج إليه. كما يحتوي على واجهة تسلسلية (Serial) وواجهة SPI وواجهة I2C وواجهة CAN للاتصال مع الأجهزة الخارجية.
التوصيل: يتم توصيل الدوائر الإلكترونية الخارجية مع أردوينو ديو باستخدام أسلاك التوصيل (Jumper wires) أو عن طريق مجموعة من الدروع (Shields) المتوافقة.
أردوينو ميني Arduino Mini
أردوينو ميني (Arduino Mini) هو نسخة مصغرة من منصة أردوينو ومجلس تطوير يهدف إلى توفير حل صغير الحجم ومدمج لتطبيقات الإلكترونيات. يتميز بحجمه الصغير وتصميمه المدمج، مما يجعله مناسبًا للمشاريع التي تتطلب مساحة صغيرة وتصميم مدمج.
وهي لوحة مصغرة بمعنى ،بأدق هي لوحة مضغوطة من أردوينو نانو،ولوحة ميني هي أردوينو صغير يعمل بالمتحكم أتميكا 168 وتحتوي على 14 مدخل ومخرج ديجيتال وتحتوي على 8 مداخل تماثلي ويعمل على كريسال 16 ميجاهيرتز ولكي يتم برمجته يضاف أليه سيريال أدبتر يو اس بي.
المعالج: يعتمد أردوينو ميني على معالج ATmega328P، نفس المعالج المستخدم في أردوينو أونو. يعمل هذا المعالج بسرعة 16 ميجاهرتز ويوفر قدرة معالجة معتدلة.
الذاكرة: يحتوي على 32 كيلوبايت من الذاكرة الفلاش (لتخزين البرامج) و2 كيلوبايت من الذاكرة العشوائية (لتخزين البيانات).
المداخل والمخارج: يحتوي على 14 مدخل/مخرج رقمي قابل للبرمجة (يمكن استخدامها كإشارات إدخال أو إخراج)، منها 6 مداخل تدعم الإشارات التماثلية. كما يحتوي على 8 مخارج PWM و6 مداخل تناظرية.
واجهات الاتصال: يتمتع أردوينو ميني بواجهة تسلسلية (Serial) للاتصال مع الكمبيوتر وتحميل البرامج إليه. يمكن استخدام محول USB إلى TTL لتوصيله بمنفذ USB في الكمبيوتر.
التوصيل: يتم توصيل الدوائر الإلكترونية الخارجية مع أردوينو ميني باستخدام أسلاك التوصيل (Jumper wires) أو عن طريق لحام المكونات مباشرة على اللوحة.
أمثلة اكواد بالأردوينو:
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}
.المتغيرات: التي تستخدم لتخزيت الأرقام والحروف والنصوص:
int Pins x= {2, 4, 8, 3, 6}عبارة عن نخزين مصفوفة
const int m=7;تخزين عدد صحيح
static int n=10;تثبيت العدد الصحيح
float y =16.25 ;تخزين رقمي كسري
byte a = 10; تخزين المتغير من توع بايت
char v = ‘S’; تخزين حرف
ومن خلال هذه المقال عرفنا معلومات كثيرة عن الأدروينو وأشهر المتحكمات المستخدمة وأمثلة لأكواد وغيرها وهذا يثبت لنا اهمية الأدروينو لعمل مشاريع إلكترونية وخصوصا في مجال الروبوتات.