Arduino. Kimmo Silvonen (X)

Transkriptio

1 Arduino Kimmo Silvonen (X)

2 Arduino, toimiva oma versio (osat Pajalla) ATmega 328P IC DIL-kotelossa (DIP) päältä katsottuna, Arduinon pinnit +5 V TX RX DTR FT232 10k 22p 22p Reset 1 RX D0 TX D1 D2 PWM D3 D4 + VCC XTAL XTAL PWM D5 PWM D6 D7 D8 14 U 28 A5 in A4 in A3 in A2 in A1 in A0 in AREF AVCC 330 Ω D13 LED D12 D11 PWM D10 PWM 15 D9 PWM Jos hankit oman mikropiirin, ota se bootloaderilla ladattuna! Page 2 (13)

3 Arduino UNOn liitännät ja virtalinjat Kuva päältä katsottuna seuraavalla sivulla NC = Not Connected. XTAL = 16 MHz kvartsikide (määrää kellotaajuuden). IOREF antaa mahdollisille shieldeille tiedon emäntälevyn käyttöjännitteestä: 5 V (UNO) vai 3,3 V (DUE)? Monet shieldit toimivat vaihtoehtoisilla käyttöjännitteillä. PWM ( ) = Pulse Width Modulation; merkitty tildellä. V IN -liitin ei ota virtaa USB:n ollessa kytkettynä. Kun V IN 6,6 V, kytkeytyy USB-käyttöjännite irti. UNOn lepovirta on reilut 40 ma. LDO = Low Dropout regulator, pudottaa V IN :n viiteen volttiin. ICSP = In-Circuit Serial Programmer -liitin Page 3 (13)

4 V ( V) ( 5 V?) Vin DC+ NCP1117 LDO USB Reset NC IOREF Reset 3,3 V out 5 V out Vin DC+ (D I/O) A0 in (D I/O) A1 in (D I/O) A2 in (D I/O) A3 in (D I/O) A4 in (D I/O) A5 in U VCC AVCC XTAL 5 V RST2 SCK2 MISO2 ICSP D11 5 V out Led PWM PWM PWM PWM PWM PWM TXLed RXLed Reset D13 D12 Serial clock Serial data AREF D13 I/O D12 I/O D11 I/O D10 I/O D9 I/O D8 I/O D7 I/O D6 I/O D5 I/O D4 I/O D3 I/O D2 I/O D1 I/O Serial out D0 I/O Serial in MOSI2 5 V out Page 4 (13)

5 Arduinon ohjelmointi, ks. myös Sami Pukkilan luento! Ohjelman perusrakenne: Bare Minimum Arduino-koodi on case-sensitiivistä! Kaksi perusfunktiota: setup ajetaan kerran aina, kun virta kytketään tai reset-napin painamisen jälkeen. Tällöin voidaan esim. alustaa muuttujia tai määritellä pinni OUTPUTiksi. Funktio loop ajetaan uudestaan ja uudestaan. // aloittaa kommenttirivin void setup() { // put your setup code here, to run once: } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: } Page 5 (13)

6 Bare Minimum (extended) Kirjastojen "inkludointi" sekä muuttujien ja pinnien määrittely tarvittaessa #include <Servo.h> Servo A; // muista puolipisteet! int Tulo = 2; // (integer = kokonaisluku) void setup() { pinmode(2, INPUT); // ylösvetovastus disabloidaan ( suuri R IN ) pinmode(tulo, INPUT_PULLUP); pinmode(13, OUTPUT); A.attach(9); // liitetään servo A pinniin 9 } void loop() { int B = digitalread(2); } Page 6 (13)

7 Jännitteen tai loogisen tilan lukeminen ja kirjoittaminen digitalread(n) N = liitäntäpinnin numero, esim. 2 digitalwrite(n, HIGH) HIGH = 1 (5 V) digitalwrite(n, LOW) LOW = 0 (0 V) analogread(a0) luetaan pinnin A0 jännite bittinen: = 1023 analogwrite(n, D) D = vastaa V CC :tä tässä N on PWM-liitäntä (merkitty tildellä ), esim. D9 8-bittinen: = 255 D on verrannollinen pulssisuhteeseen: % "oikea analogwrite" puuttuu; UNO:ssa ei ole D/A-muunninta! Page 7 (13)

8 PWM = Pulse Width Modulation Pulssisuhde D = Duty Cycle (Duty Ratio) % T = jaksonaika Katkoviiva on keskiarvo U AVE (average, lasketaan pinta-aloista) D = 60 % D = 40 % T T D = 0 % U AVE = 0 V D = 100 % U AVE = V CC (5 V) D vaikuttaa esim. ledin kirkkauteen, vilkkumista ei ehdi havaita. Unossa f = 1 T = 490 Hz, paitsi pinneissä 5 ja 6 f = 980 Hz. Page 8 (13)

9 Teensy 2.0; yleensä UNON:n "sketsit" (ohjelmat) toimivat Both Teensy 2.0 and Arduino Leonardo support USB Serial, Keyboard and Mouse Päältä katsottuna (RESET-nappia voi painaa vaikka kuulakärkikynällä): Digital PWM Hz PWM 5 6 UART RX 7 UART TX 8 PWM 9 PWM 10 USB Reset A11 Analog +5 V 21 A0 20 A1 19 A2 18 A3 17 A4 16 A5 15 A6 PWM 14 A7 PWM 13 A8 12 A9 PWM 11 A10 LED Pinnien 4, 9,10,12,14 ja 15 PWM-taajuus on 3912 Hz; taajuuksia voidaan tarvittaessa muuttaa (pinnit 9 tai 4/14/15). Page 9 (13)

10 Arduinon ohjelmointiympäristön installointi Teensyn (2.0) installointi Arduino IDE:n alle IDE = Integrated Development Environment Arduino UNO, ym.: jos käytät Teensyä: Teensyä suositellaan kaikille UNOn lisäksi! Page 10 (13)

11 LED, etuvastus ja RGB-LED anodi ja katodi (cathode) Ω a k 5 V a k (c) Blue Green Red a tai k Led ja etuvastus: I = E U LED R Yhteisanodi- tai yhteiskatodi-rgbled Yleensä joka ledille tarvitaan oma etuvastus. Ledin jännite U LED normaalilla virralla on tyypillisesti 1, V, punaisilla ja vihreillä yleensä korkeintaan noin 2 V. k Page 11 (13)

12 Harjoituksia Arduinolle ja Teensylle (Pajalla) Nämä on mainittu myös luento-ohjelmassa Hakupolku: Learning Tutorials Built-in Examples: 1. Basics Blink, Analog Read Serial, Digital Read Serial, Fade, Read Analog Voltage, ym. 2. Digital Button, State Change Detection, Tone Keyboard, Tone Pitch Follower, ym. Examples from Libraries: LCD, Servo, Stepper, ym. Page 12 (13)

13 Pakollinen Pajalla tehtävä harjoitus tai myöhemmin, assistentti kirjaa ylös tekijät. Harjoituksen tarkoituksena on tehdä Teensy tutuksi ja varmistaa, että jokainen tutustuu Arduinoon ja ohjelmointiin myös käytännössä. Voit saada vapautuksen vain poikkeustapauksessa; helpommalla pääset, kun teet työn (vaikka vartissa). Tehdään joko yksin tai max. 4 hengen ryhmissä. Dokumentointia ei tarvita, mutta tämä sopii hyvin päiväkirjaan. Osat: Teensy 2.0, leipälauta, RGB-led ja 3 kpl 220 Ω vastuksia. Kirjoita ohjelma, joka sytyttää kaikki kolme värikanavaa ja "feidaa" (himmentää) yhtä väriä Arduinon Fading-esimerkin mukaisesti. Esittele tulos assitentille saadaksesi "suoritusmerkinnän" Muuta koodia ja tee kokeiluja. Pyydä tarvittaessa assistentilta apua. Page 13 (13)