1

آموزش برنامه نویسی آردوینو

برد های آردوینو امروزه تنوع بسیار زیادی پیدا کرده اند به طوری که پیدا کردن مناسب ترین برد برای انجام هر پروژه ممکن است فرآیندی بسیار زمان بر و گیج کننده به نظر برسد. در این مطلب قصد دارم همراه با شما انواع آردوینو را بررسی کنیم. البته بررسی تمام برد های آردینو کار زمانبری است. بنابراین در این مطلب معروف ترین و پرکاربرد ترین برد های اردوینو را بررسی خواهیم کرد و به تدریج بردهای بررسی شده در این مطلب تکمیل خواهد شد.

شاید بپرسید دلیل تنوع روز افزون برد های آردوینو چیست؟ گسترش نفوذ آردوینو در میان اقشار مختلف مردم در جوامع مختلف و به دنبال آن گسترش کاربرد های آردوینو از اصلی ترین دلایل ارائه برد های آردوینو متنوع است. امروزه افراد مختلف برای کارهای متفاوتی مانند ساخت دستگاه های اینترنت اشیاء، ساخت پرینتر سه بعدی، ساخت کواد کوپتر، ساخت دستگاه های امبدد، گجت های پوشیدنی، نمونه سازی سریع محصولات الکترونیکی تجاری، ساخت ربات و پروژه های دانش آموزی و دانشجویی استفاده می شود. این موضوع باعث شده است تا افراد با نیاز های مختلف و بودجه های مختلف انتظارات متفاوتی از برد های آردوینو داشته باشند.

انواع آردوینو - برد های آردوینو

حتی اخیرا برد های آردوینو حرفه ای برای طیف گسترده ای از افراد که از برد های آردوینو در پروژه های حرفه ای و پروژه های حساس صنعتی استفاده می کنند وارد بازار شده اند.

آشنایی با پلفترم آردوینو

همانطور که می دانید آردوینو یک پلتفرم متن باز الکترونیک است که برای توسعه سریع پروژه های سخت افزاری دیجیتال به کار گرفته می شود. سادگی و انعطاف پذیر بودن باعث شده است تا آردینو به یکی از محبوب ترین پلتفرم های الکترونیک تبدیل شود. اگر دوست دارید همه چیز را در مورد پلتفرم آردوینو بدانید می توانید مطلب “آردوینو چیست ؟” را مطالعه نمایید. در ادامه انواع برد های آردوینو را بررسی می کنیم.

دسته بندی انواع آردوینو

همانطور که گفته شد از اردوینو در پروژه های متفاوتی استفاده می شود. به همین دلیل بهتر است انواع آردوینو را در دسته هایی که به ما برای تصمیم گیری سریعتر و بهتر کمک می کنند طبقه بندی نماییم.

به نظر می رسد طبقه بندی برد های آردوینو بر اساس معماری پردازنده آنها یکی از اصلی ترین طبقه بندی های ممکن باشد.

میکروکنترلر 8 بیتی و 32 بیتی

آردوینو ۸ بیتی یا ۳۲ بیتی

برد های آردوینو امروزه از میکروکنترلر های متفاوتی استفاده می کنند. برخی از میکروکنترلر های ۸ بیتی مانند ATMEGA328 و برخی از پردازنده های ۳۲ بیتی ARM استفاده می کنند. میکروکنترلر های ۸ بیتی معمولا معماری ساده تری دارند و مقادیر کمتری از حافظه، رم و سرعت کلاک را در اختیار توسعه دهندگان قرار می دهند. البته مسئله به این سادگی نیست. هرچند اغلب میکروکنترلر های ۳۲ بیتی حافظه بالاتر و توان پردازشی بالاتری دارند و سرعت آنها چندین برابر پردازنده های ۸ بیتی است اما با این حال برنامه نویسی برای میکروکنترلر های ۸ بیتی بسیار ساده تر است. هرچند آردوینو سعی نموده تا حد امکان پیچیدگی را برای توسعه دهندگان کاهش دهد اما باز هم نوشتن برنامه برای بردی مانند Arduino Uno از برنامه نویسی برای Arduino Zero ساده تر است.

شاید فکر کنید برد هایی که از میکروکنترلر های ۳۲ بیتی استفاده می کنند نسبت به برد های ۸ بیتی برتری دارند اما در حقیقت این نوع مقایسه، خالی از اشکال نیست. اگر چنین چیزی درست بود فقط یک نوع برد آردوینو در بازار وجود داشت و شاهد تنوع روز افزون برد های آردوینو نبودیم. هر یک از برد های آردوینو ممکن است برای یک پروژه بهترین انتخاب محسوب شوند در حالیکه برای پروژه ای دیگر اصلا انتخاب درستی نباشد.

برد های ۸ بیتی آردوینو

در این بخش پرطرفدارترین انواع آردوینو که از میکروکنترلر های ۸ بیتی استفاده می کنند را به شما معرفی خواهم نمود.

انواع آردوینو - برد آردوینو UNO

آردوینو UNO پرفروش ترین برد آردوینو

آردوینو اونو که در ایران به نام آردوینو یونو نیز شناخته می شود یکی از برد های آردوینو است که از میکروکنترلر ۸ بیتی ATMEGA328P استفاده می کند. این میکروکنترلر ۳۲ کیلوبایت حافظه فلش قابل برنامه ریزی، ۱ کیلو بایت حافظه EEPROM و ۲ کیلوبایت حافظه SRAM در اختیار شما قرار می دهد. همچنین حداکثر سرعت کلاک این میکروکنترلر ۲۰ مگاهرتز است که در برد Arduino Uno به طور پیشفرض بر ۱۶MHz تنظیم شده است.

اگر قصد دارید آردوینو را از صفر یادبگیرید، آردوینو اونو یکی از بهترین گزینه های برای شماست. برد آردوینو UNO امکان ساخت هزاران پروژه ساده تا متوسط را به سادگی برای شما فراهم می کند. این برد دارای ۲۰ پین ورودی خروجی قابل برنامه ریزی است که در صورت تمایل از این تعداد می توانید ۶ پین را به عنوان ورودی های آنالوگ (ADC) و ۶ پین دیگر را به عنوان خروجی های PWM استفاده نمایید.

آردوینو اونو بردی است که تقریبا روی میز همه افراد علاقه مند به الکترونیک دیجیتال و میکروکنترلر ها می توانید پیدا کنید. البته در صورتی که می خواهید پروژه هایی که توان پردازشی بالایی نیاز دارند را انجام دهید مانند نمایش تصاویر بر روی LCD های رنگی بزرگ تر از ۳ اینچ یا کار های مانند پردازش رشته های طولانی و … احتمالا این برد آردوینو حرفی برای گفتن نخواهد داشت.

برد آردوینو نانو - انواع آردوینو

آردوینو نانو

برد آردوینو UNO یک برد بسیار کارآمد برای نمونه سازی و آزمون و خطا در پروژه های کوچک تا متوسط است. اما اگر بخواهید از این برد به صورت دائم در یک وسیله استفاده کنید ممکن است کمی بزرگ به نظر برسد. میکروکنترلر DIP قابل تعویض، هدر پین های تصب شده، پورت USB Type B و پاور جک ۵ میلیمتری ممکن است چیز هایی نباشد که شما از یک برد عملیاتی انتظار دارید. برد آردوینو نانو در حقیقت از میکروکنترلر آردوینو UNO استفاده می کند اما به جای استفاده از پکیج DIP از پکیج SMD میکروکنترلر ATMEGA328P استفاده می کند. بر روی برد آردوینو نانو از سوکت USB Type B – Micro استفاده شده است که فضای کمتری اشغال می کند و پاور جک ۵ میلی متری حذف شده است. قطعات الکترونیکی روی بردبه جز هدر پین ها برای اینکه فضای کمتری اشغال کنند SMD هستند و به جای هدر پین های مادگی از هدر پین های نری استفاده شده است. به طور کلی برد آردوینو NANO از نظر امکانات پردازشی و تعداد ورودی خروجی ها هیچ تفاوتی با Arduino UNO ندارد اما از نظر ابعاد و اندازه بسیار مینیمال تر و کوچک تر طراحی شده است تا در پروژه های عملیاتی فضای کمتری اشغال شود. در حالی که آردوینو اونو ۲۵ گرم وزن دارد، برد Arduino nano تنها ۷ گرم وزن دارد و ابعاد این برد ۱۸×۴۵ میلی متر است.

در حقیقت Arduino NANO نسخه فشرده شده اردوینو UNO است.

برد آردوینو مگا 2560 - انواع برد های آردوینو

آردوینو مگا ۲۵۶۰

آردوینو UNO برای انجام بسیاری از پروژه های نسبتا حرفه ای تعداد ورودی خروجی و حجم حافظه فلش یا رم کافی در اختیارتان قرار نمی دهد. اما برد آردوینو MEGA 2560 در حالیکه میکروکنترلر ۸ بیتی ATMEGA 2560 استفاده می کند، منابع بیشتری در اختیارتان قرار می دهد.

آردوینو مگا ۲۵۶۰ دارای ۵۴ پین ورودی خروجی قابل برنامه ریزی است که در مقایسه با آردوینو اونو ۳۴ پین ورودی و خروجی بیشتر در اختیارتان قرار می دهد. همچنین این برد ۱۶ پین ورودی آنالوگ و ۱۵ پین خروجی PWM در اختیار شما قرار می دهد. ولتاژ کاری میکروکنترلر روی برد همانند اردوینو اونو ۵ ولت است و می توانید تغذیه ۷-۱۲ ولتی به این برد متصل کنید. حافظه فلش این میکروکنترلر ۲۵۶ کیلوبایت و حافظه رم این میکروکنترلر ۸ کیلو بایت است و شما می توانید ۴ کیلوبایت اطلاعات در EEPROM این میکروکنترلر ذخیره کنید. این برد آردوینو با فرکانس ۱۶ مگاهرتز کار می کند.

برد Arduino MEGA 2560 برای به کارگیری در پروژه های نسبتا پیچیده طراحی شده است. اگر قصد دارید با استفاده از آردوینو پرینتر ۳ بعدی بسازید یا دستگاه CNC طراحی کنید، برد آردوینو MEGA 2560 برای این کار بسیار مناسب است. همچنین برای پروژه های رباتیک یا پروژه هایی که قصد دارید تعداد زیادی موتور را کنترل کنید این برد یک برد مناسب به شمار می رود.

برد آردوینو لئوناردو

آردوینو لئوناردو

برد آردوینو Leonardo یک برد محبوب آردینو به شمار می رود که امکاناتی مشابه برد آردوینو اونو در اختیار شما قرار می دهد. اگر به ابعاد این برد آردوینو نگاه کنید متوجه می شوید که برد آردوینو لئوناردو کاملا مطابق بر برد UNO است. دلیل این تشابه تطبیق پذیری یا compatibility برد آردینو لئوناردو با شیلد ها و برد های طراحی شده برای آردوینو اونو است. در حقیقت از این برد می توان به عنوان جایگزین برد Arduino UNO استفاده کرد. البته در ساخت این برد آردوینو از میکروکنترلر و قطعات SMD و درگاه USB Type B-Micro استفاده شده است که این موضوع باعث کاهش ارتفاع اکثر قسمت های برد می شود. این برد همچنین دارای نسخه ای ارزان تر است که هدر ها و پاور جک آن مونتاژ نشده اند و ارتفاع بسیار کمی دارد.

برد آردوینو leonardo بدون هدر و پاور جک - آشنایی با انواع برد های آردوینو

تفاوت دیگر این برد با آردوینو UNO استفاده از میکروکنترلر ATmega32U4 است. این میکروکنترلر از نظر منابع مشابه میکروکنترلر ATMEGA328P است با این تفاوت که دارای رابط USB داخلی است. برد آردوینو لئوناردو برای ساخت دستگاه های USB مانند کیبورد USB، ماوس USB، جوی استیک، پرزنتر و دیگر دستگاه های USB قابل استفاده است.

برد آردوینو میکرو - انواع آردوینو

آردوینو میکرو

آردوینو میکرو یکی دیگر از انواع آردوینو است که با استفاده از میکروکنترلر ATMEGA32U4 ساخته شده است. این برد از همان میکروکنترلری استفاده می کند که برد آردوینو لئوناردو از آن بهره می برد. Arduino میکرو در واقع نسخه ی کوچک مقیاس آردینو Leonardo است. از این برد نیز می توان برای ساخت دستگاه های USB استفاده کرد.

ابعاد Arduino Micro برابر با ۴۸×۱۸ میلی متر است و وزن این برد تنها ۱۳ گرم است. از این برد برای ساخت پروژه های عملیاتی که در آنها ابعاد و وزن برد مهم است استفاده می شود. این برد آردینو قابلیت ساخت دستگاه های USB جانبی مانند ماوس، کیبورد، جوی استیک، پرزنتر و … را در اختیار شما قرار می دهد.

در واقع رابط USB داخلی این امکان را فراهم نموده تا زمانی که این برد را به کامپیوتر وصل می کنید به راحتی به عنوان ماوس یا کیبورد USB شناخته شود.

انواع برد آردوینو ۳۲ بیتی

شاید وقتی صحبت از ۸ بیتی و ۳۲ بیتی به میان بیاید تفاوت زیادی به نظر نرسد. بسیاری از افراد در ابتدا فکر می کنند میکروکنترلر های ۳۲ بیتی ۴ برابر میکروکنترلر های ۸ بیتی قدرت دارند اما این درست نیست. به زبان ساده میکروکنترلر های ۳۲ بیتی ۱۶ میلیون بار در مقایسه با میکروکنترلر های ۸ بیتی قدرتمند ترند. چطور؟! زمانی که صحبت از ۸ بیتی و ۳۲ بیتی بودن میکروپروسسور به میان می آید صحبت از باس های CPU است. CPU های ۸ بیتی دارای رجیستر های ۸ بیتی هستند و می توانند در هر کلاک پردازنده ۸ بیت داده را از رم بخوانند و پردازش کنند. البته این موضوع در معماری RISC که در میکروکنترلر های AVR و ARM به کار رفته است کمی متفاوت است.

به طور معمول در پردازنده های ۸ بیتی پردازنده می تواند ۲۵۶ بایت رم را آدرس دهی کند اما در پردازنده های ۳۲ بیتی پردازنده می تواند ۴ گیگابایت رم را آدرس دهی کند. البته در طراحی میکروکنترلر های ۸ بیتی AVR از تکنیک هایی برای طراحی سخت افزار استفاده شده است که می توانند تا چندین کیلوبایت حافظه RAM را پشتیبانی کنند اما پردازنده های ARM 32 بیتی مانند رزبری پای می توانند به راحتی تا ۴ گیگابایت رم را پشتیبانی کنند.

البته در این مطلب صرفا به معرفی انواع آردوینو های ۳۲ بیتی محبوب خواهیم پرداخت.

برد آردوینو ZERO - انواع آردوینو

آردوینو زیرو

برد آردوینو زیرو یک برد ساده و پر قدرت Arduino است که از میکروکنترلر ۳۲ بیتی میکروچیپ SAMD21 استفاده می کند. برد آردوینو Zero همانند آردوینو لئوناردو بر پایه پلتفرم UNO طراحی شده است و با شیلد های UNO کاملا تطبیق پذیر یا Compatible است با این تفاوت که مانند آردوینو Leonardo اغلب قطعات این برد SMD هستند و میکروکنترلر اصلی این برد یک میکروکنترلر ۳۲ بیتی پرقدرت Cortex-M0+ است.

ولتاژ کاری برد آردوینو زیرو بر خلاف آردوینو اونو ۳٫۳ ولت است و شیلد هایی که با ولتاژ ۵ ولت کار می کنند می توانند باعث آسیب به میکروکنترلر روی برد شوند.

این برد همچنین مانند Arduino Due دارای ۲ پورت میکرو USB است که یکی از پورت ها به عنوان پورت برنامه ریزی و دیگری تحت عنوان native usb port شناخته می شود. از پورت Native می توانید برای اتصال آردوینو به کامپیوتر و … و همچنین اتصال دستگاه های جانبی مانند ماوس و کیبورد به برد آردوینو زیرو استفاده نمایید.

برد آردوینو زیرو یکی از بهترین برد ها برای شروع یادگیری برنامه نویسی برای آردوینو های ۳۲ بیتی است. همچنین از این برد می توانید برای پروژه های IoT و پروژه های رباتیک استفاده نمایید. یکی از مزایای آردوینو Zero امکان پشتیبانی از رابط های سریال متعدد مانند I2C و SPI بر روی تعداد زیادی از پین های ورودی و خروجی است.

برد آردوینو MKR ZERO - با انواع آردوینو آشنا شوید

آردوینو MKR Zero

همانند آردوینو نانو که نسخه کوچک شده آردوینو اونو و آردوینو میکرو که نسخه کوچک شده آردوینو لئوناردو محسوب می شود، آردوینو MKR ZERO در واقع نسخه ی جمع و جور آردوینو زیرو به شمار می رود. Arduino MKR ZERO از همان میکروکنترلر SAMD21 ساخت شرکت میکروچیپ بهره می برد. بر روی این برد همچنین یک پورت برای اتصال باتری های لیتیوم پلیمر و یک سوکت اتصال کارت حافظه میکرو SD قرار داده شده است. شکل ظاهری یا فرم فکتور (Form Factor) آردوینو MKR زیرو فرم فکتور خاص برد های آردوینو سری MKR مانند MKR Vidos, MKR 1000, MKR WIFI است.

برد های ESP8266 - آشنایی با انواع آردوینو

برد های ESP8266 و ESP32

ESP8266 یکی از میکروکنترلر هایی بود که با ورودش به بازار بازی را به طور کلی تغییر داد. این میکروکنترلر که از یک پردازنده ۳۲ بیتی ۸۰ مگاهرتزی استفاده می کند دارای WIFI داخلی است! در ابتدا زمانی که برد های ESP8266 وارد بازار شدند بسیاری از افراد فکر می کردند ESP8266 یک ماژول وای فای است و از برد های ESP8266 برای اتصال میکروکنترلر های AVR به شبکه وای فای استفاده می کردند. اما ESP8266 در واقع خود یک میکروکنترلر است که توانایی اتصال به شبکه های وای فای را دارد. ESP8266 یکی از پراستفاده ترین و محبوب ترین میکروکنترلر های دنیا در زمینه IoT است. تا کنون برد های زیادی بر مبنای ESP8266 توسعه داده شده اند که توسط نرم افزار آردوینو پشتیبانی می شوند و با استفاده از آردوینو قابل برنامه ریزی هستند.

از اینکه وقت خود را صرف مطالعه این مطلب نمودید از شما متشکرم. برای نوشتن این مطلب در مورد انواع برد های آردوینو بیش از ۹ ساعت وقت صرف شده است تا مطلبی مناسب و با کیفیت برای شما دوستان گرانقدر تهیه شود. لطفا برای حمایت از ما نظرات ارزشمند خود را از طریق قسمت نظرات پایین همین نوشته ارسال فرمایید. نظرات شما انگیزه بخش ما در ادامه مسیر است و به من و همکارانم در دیجی نیک کمک می کند تا بر اساس نیاز های شما کیفیت مطالب را افزایش دهیم.

1 نظر
  1. سعید می گوید

    خیلی مفید بود
    خسته نباشید

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.