بردهای آردوینو

اگر بتازگی با بردهای آردوینو آشنا شدید و یا در حال تحقیق درباره این بردهای جذاب و کاربردی هستید، ioenet به شما پبشنهاد می کند قبل از خواندن این مطلب، مقاله “آردوینو چیست” را مطالعه بفرمائید. زیرا در مقاله آردوینو، برخی اصطلاحات تخصصی و پرکاربرد تعریف می شوند که به شما برای درک بهتر مطالب این بخش کمک خواهند کرد.

ویژگی برد UNO:

آردوینو UNO دارای سرعت پردازشی قوی، حجم حافظه زیاد و تعداد پین های بسیار است. با داشتن پروتکل های ارتباطی SPI و I2C(IIC) و پورت Serial به برد امکان برقراری ارتباط  با ماژول های دیگر را می دهد. همچنین با کمک میکروکنترولر ATmega328 خود قادر به کنترل موتورها، ارسال داده ها، دریافت اطلاعات از سنسورها، کنترل ربات ها و نمایش اطلاعات بر روی نمایشگر است. برد های خانواده UNO بطور کلی دو دسته می شوند؛ که یا از میکروکنترلرهای 28 بیتی DIP هستند و یا از میکروکنترولرهای 32 بیتی سربی پشتیبانی می کنند.

این برد دارای امکانات پشتیبانی از میکروکنترلر مانند نوسان ساز 16MHz، جک پاور، هدر ICSP، اتصال USB و دکمه RESET است که آن را از امکانات جانبی بی نیاز می کند. علاوه بر ویژگی های گفته شده قیمت و اندازه مناسب این سری بردهای خانواده Arduino می تواند دلیل انتخاب شما برای این برد کاربردی باشد.

ویژگی برد NANO:

آردوینو Nano از نظر اندازه کوچکتر و از لحاظ وزن سبک تر از آردوینو UNO و به بیان دیگر نمونه ای کوچکتر، از برد آردوینو UNO است، و معمولا در مواقعی که با محدودیت فضا روبرو هستیم و یا قصد پیاده سازی پروژه بر روی بردبورد را داریم انتخاب مناسبی است.

تنها دو عامل در عملکرد و ساختار این دو برد با هم متفاوت است. اول اینکه در این برد بر خلاف برد UNO از جک پاور/یرق DC استفاده نمی شود و به جای آن از  Mini USB ، Micro USB و USB Type-c پشتیبانی می کند. دومین تفاوت در ساختار پین هایشان است. اینکه برد Nano، دو پایه آنالوگ اضافه تر نسبت به برد UNO دارد. میکروکنترولر های این برد میتواند یکی از دو مدل Atmega328p و Atmega168 باشد.

ویژگی برد PRO:

برد آردوینو Pro معمولا در دو مدل Mini و Micro در پروژه های هوشمند سازی نیمه صنعتی و دانشجویی مورد استفاده هستند. این دو مدل از نظر ظاهری تقریبا مشابه هم بوده و تنها در نوع میکروکنترلر های بکار رفته، پورت ارتباطی و ولتاژ های کاری با هم تفاوتهایی دارند. زیرا در Arduino Pro Mini از میکروکنترلر ATmega328 استفاده شد. اما در مدل Arduino Pro Micro، میکروکنترلر Atmega32U4 بکار برده شد. هر یک از دو مدل Mini و Pro در ولتاژ های کاری 3.3 ولت و 5 ولت تعریف می شوند.

ویژگی برد MEGA:

این برد میکروکنترلر ATmega2560 و با داشتن 54 پین(پایه) ورودی/خروجی دیجیتال و 16 پین آنالوگ، معمولا در پروژه هایی که نیاز به ارتباط با حسگرهای متعدد است مورد استفاده قرار می گیرد. این برد نسبت به برد آردوینو UNO از قدرت پردازش بالاتری و حافظه بیشتری برخوردار است. 4 پورت سریال سخت‌افزاری جایگذاری در این برد، باعث می شود که شما عملا 4 برد UNO را در یک برد داشته باشید. با ویژگی های گفته شده و علاوه بر آنها، با قابلیت اتصال به اندروید دست شما را برای هوشمندسازی خانه برای کنترل سیستم روشنایی و تهویه از طریق چندین سنسور باز میگذارد.

ویژگی برد DUE:

برد آردوینو DUE اولین برد توسعه ای است که با معماری ARM پیاده سازی شد. در مقایسه با دو برد Uno و Mega، از قدرت پردازش و حافظه بسیار زیادی برخوردار است. برد توسعه DUE معمولا در پروژه هایی که پیچیدگی و سرعت پردازشی بالایی نیاز دارند از خود قابلیت اجرای خیلی خوبی را نشان می دهد. میکروکنترلر قدرتمند این برد مبتنی بر CortexM3 ARM و 32 بیتی است.

بر خلاف بردهای دیگر با ولتاژ کاری 3.3 ولت فعال می شود و ولتاژ بالاتر مانند 5 ولت به برد آسیب می زند. همانند برد Mega شامل 54 پایه ورودی خروجی دیجیتال بوده و در پایه های آنالوگ با 12 پایه از برد Mega عقب می ماند. مانند دیگر بردهای آردوینو، از طریق محیط برنامه نویسی Arduino IDE پیکربندی و برنامه ریزی می شود.

ویژگی برد Leonardo:

برد آردوینو Leonardo بردی است که شرکت آردوینو، اولین بار برای توسعه برنامه جهت استفاده از میکروکنترلر آن از طریق ارتباط با USB تلاش کرد. نتیجه این تلاش، سادگی در استفاده و قیمت مناسب تر این برد است. که می تواند با تنوع در توابع کتابخانه ای مختلف در دسترس باشد. میکروکنترلر این برد مبتنی بر ATmega32U4 است که مشابه برد Micro، بدلیل ارتباط داخلی که با USB دارد نیاز به پردازنده ثانویه را برطرف می کند. این ویژگی ها کمک می کنند تا از این برد به صورت دستگاه شبیه ساز عمل ورودی/خروجی و به عنوان HID همانند صفحه کلید و ماوس استفاده شود.

ویژگی برد MICRO:

برد آردوینو Micro همانند برد Leonardo، از میکروکنترلر ATmega32U4 با قابلیت ارتباط داخلی با USB استفاده می کند. از این رو به این برد این توانایی را می دهد تا بصورت یک صفحه کلید و یا ماوس در دستگاه تان عمل کند. بر خلاف برد Leonardo، با اندازه مناسبی که دارد می توانید آن را بر روی بردبورد نصب کنید. دارای 20 پین ورودی/خروجی دیجیتال که 7 عدد از این پین ها بصورت PWM تعریف می شوند، و نیز دارای 12 پین آنالوگ است. ولتاژ کاری آن 5 ولت و برای هر پایه ورودی/خروجی، جریان 20 میلی آمپر برقرار است.

ویژگی برد MKR:

برد آردوینو MKR در مدل های مختلف ارائه شده است. به عنوان مثال در مدل MKR 1000 از میکروکنترلر 32 بیتی کم مصرف به نام SAMD21 Cortex-M0 و یک ماژول WiFi داخلی استفاده شده است. در مدل MKR1010 که نوع بهینه شد ه از مدل MKR1000 است، مجهز به ماژول پرکاربرد ESP32 جهت مصرف کمتر انرژی و بلوتوث 4.2 شد. و یا در مدل MKR WAN 1300، توانایی ارتباط با فواصل دور را با تجهیز شدن به ماژول CMWX1ZZABZ بدست آورد.

مدل MKR GSM 1400 از این سری، با تجهیز شدن به ماژول SARA-U201 قدرت ارتباط GSM از نوع 3G را بدست آورد. و مدل های دیگر مانند MKRFOX 1200، MKRVIDOR 1200 و MKR NB 1500 نیز هر کدام دارای ویژگی های خاص خود هستند.

MKR1000

ویژگی برد 101:

این برد با همکاری شرکت Intel طراحی شد؛ و با دیگر برد خانواده آردوینو به نام UNO در قسمت های کانکتورها و تجهیزات جانبی، ویژگی مشترک دارد. اما بکارگیری نوع میکروکنترلر کم مصرف اینتل، بلوتوث داخلی با مصرف انرژی کم و حسگرهای حرکتی در این برد آن را منحصر به فرد کرده است. به عنوان مثال این برد به شتاب سنج شش محوره و ژیروسکوپ مجهز است و همچنین به کمک بلوتوث داخلی امکان کنترل و هدایت پروژه را به شما می دهد.

دارای دو هسته پردازنده کوچک x86 (Quark) و 32 بیتی ARC است که هر دو در فرکانس 32 مگا هرتز پردازشی هستند. برد آردوینو 101 با 14 پین ورودی/خروجی دیجیتال و 6 ورودی آنالوگ با ولتاژ کاری 3.3 ولت، پروژه خلاقانه شما را مدیریت می کند.

نکات و توصیه های لازم در خصوص استفاده از بردهای آردوینو

در خصوص برد UNO: 

تفاوت برد UNO R3 نسبت به دیگر بردها در این است که از تراشه درایور FTDI USB استفاده نمی کند. به جای آن تراشه ATmega16U2 به عنوان مبدل USB به سریال برنامه ریزی شده است.

در خصوص برد DUE: 

بر خلاف بردهای دیگر با ولتاژ کاری 3.3 ولت فعال می شود و ولتاژ بالاتر مانند 5 ولت به برد آسیب می زند.

در خصوص برد Micro:

این برد دارای یک پلی فیوز با قابلیت تنظیم مجدد است. اگر بر حسب اتفاق جریانی معادل 500 میلی آمپر به درگاه USB اعمال شود، این پلی فیوز از درگاه USB رایانه شما با قطع اتصال بطور خودکار تا رفع نقص در برابر اتصال کوتاه و جریان اضافی محافظت می کند.

دلیل انتخاب آردوینو برای افراد تازه کار، پیشرفته و حرفه ای

همانطور که در مقاله “آردوینو چیست” به برخی از کاربردهای آردوینو اشاره کردیم. در این بخش به دور از توضیحات اضافه چند دلیل در انتخاب آردوینو برای انجام پروژه های ساده تا پیچیده هوشمندسازی را برای شما بیان می کنیم.

• مقرون به صرفه و ارزان

• ساده سازی کار با میکروکنترلرها

• رابط کاربری ساده برنامه نویسی(Arduino IDE)

• داشتن ارزش آموزشی در یادگیری جذاب و تعاملی

• خاصیت منبع باز بودن نرم افزاری و سخت افزاری و توسعه پذیری

• کد نویسی ساده به زبان های سطح بالا (مشابه زبانهای C و C++)

• کراس پلتفرم(قابلیت اجرای برنامه در سیستم عامل های مک، ویندوز و لینوکس)

• انعطاف پذیری و مقیاس پذیری بالا در کنار فناوری Raspberry Pi و پلتفرم های اینترنت اشیا خدمات ابری

اگر با موارد گفته شده موافق هستید و تصمیم به ادامه یادگیری این پلتفرم جذاب (Arduino) دارید، بهتر است آشنایی و شناخت بیشتری از این برد سخت افزاری و اجزاء آن پیدا کنید. بنابراین با ما در مقاله بعدی، “اجزاء سخت افزار آردوینو” همراه باشید.

منتظر نظرات و پیشنهادات شما همراهان ioenet هستیم.