Основи обладнання: що таке мікроконтролер?

На основному рівні мікроконтролер - це просто крихітний комп’ютер.

Однак те, що ми є “крихітним комп’ютером”, насправді не багато про що говорить. Тож давайте підемо глибше. Багато людей пов'язують мікроконтролери з Arduino. Але важливо зазначити, що Arduino не є мікроконтролером . Arduino - це цілісна платформа, що охоплює програмне та апаратне забезпечення.

Arduino виробляє такі пристрої, як Arduino Uno:

Arduino Uno теж не є мікроконтролером. Це плата-прорив на базі мікроконтролера Atmel ATmega328P.

Ось як виглядає мікроконтролер Atmel:

Якби у вас під рукою був лише мікроконтролер Atmel, як для початківців, це було б не дуже корисно. Ось тут і з’являється пробивна дошка.

Розбивна плата «вириває» штифти мікроконтролера на більший пристрій (наприклад, Arduino Uno). Цей більший пристрій полегшує використання мікроконтролера.

Для Arduino Uno плата захисту дозволяє вам вставити USB-шнур, надати йому живлення, запрограмувати пристрій тощо.

Без проривної дошки для початківців це було б непростим завданням. Ця проблема є самою причиною існування Arduino - щоб вам було надзвичайно легко дізнатися про обладнання.

А, отже, це як Raspberry Pi?

Ну, не зовсім. Як Arduino, так і Raspberry Pi все ще є комп’ютерами за визначенням. Але Raspberry Pi вважається одноплатним комп'ютером. Одноплатний комп'ютер - це повноцінний комп'ютер, побудований на одній друкованій платі.

Ваш ноутбук також технічно одноплатний комп’ютер - просто потужний. Raspberry Pi - це проста версія того самого обладнання у вашому ноутбуці. Подібно до того, як ваш ноутбук працює з операційною системою (Windows, Mac або Linux), Raspberry Pi працює з операційною системою Linux.

Тепер повернемося до мікроконтролерів. Мікроконтролери не можуть запускати операційну систему. Мікроконтролери також не мають такого обсягу обчислювальної потужності або ресурсів, як більшість одноплатних комп'ютерів.

Мікроконтролер буде запускати лише одну програму неодноразово - не повноцінну операційну систему. Це ми можемо побачити в програмах Arduino, оскільки їм потрібні лише дві функції: Setupі loop. Setupтриватиме один раз і loopтриватиме необмежено довго.

Отже, що таке мікроконтролер?

Мікроконтролер - це невеликий комп’ютер з малою пам’яттю та програмованою периферією вводу / виводу.

Входи / виходи

Як ви, напевно, знаєте, все з комп’ютером з часом починається з двійкового (0 або 1).

Вхід означає, що мікроконтролер буде зчитувати двійковий файл. Прикладом введення може бути датчик.

Вихід означає, що мікроконтролер буде надсилати двійковий файл. Прикладом виходу може бути управління двигуном або світлодіодом.

Навіщо нам мікроконтролери?

Ну, це були «комп’ютери», перш ніж ми прийшли до ідеї комп’ютерів, які ви знаєте сьогодні. Мікроконтролери застрягли, тому що деякі обчислювальні завдання неймовірно тривіальні і вимагають простої логіки. Наприклад, перемикання перемикача або керування дрібними компонентами - як світлодіодний індикатор - не потребує тих самих ресурсів, які нам потрібні для повсякденних завдань, таких як надсилання електронного листа.

Ми використовуємо їх сьогодні, оскільки їх низька потужність і мало пам'яті роблять їх недорогими. Мікроконтролери - частина причини, через яку Інтернет речей сьогодні є можливим і успішним.

Як отримати?

Який мікроконтролер ви хочете отримати, залежить від того, яку проблему ви хочете вирішити. Якщо ви робите щось просте - вмикаєте і вимикаєте речі або читаєте датчик - майже будь-який мікроконтролер підійде.

Якщо ви хочете грати в ігри або мати більш складні ідеї, вам знадобиться більше обчислювальної потужності, тому вам доведеться перейти на одноплатні комп'ютери, такі як Raspberry Pi.

І Adafruit, і Sparkfun мають ТОНИ наборів та обладнання, які все вражають. Ви також можете скористатися їх підручниками.

У Losant також є кілька цікавих наборів. Ви можете створити власний датчик дверей - щоб отримувати повідомлення, коли двері залишаються відкритими занадто довго.

Якщо у вас немає конкретної проблеми, яку ви хочете вирішити, просто візьміть трохи обладнання та пограйте з ним.

Ось кілька речей, які ви можете придбати для початку:

1. Дошка під назвою NodeMCU.

NodeMCU - це плата на основі мікроконтролера ESP8266. Ця плата є особливою, оскільки вона дешева та підтримує Wi-Fi. Це обійдеться вам лише на $ 8,79 на Amazon і ще менше на Ebay.

Не всі мікроконтролери мають Wi-Fi. Той факт, що цей є, відкриває двері для багатьох проектів, які ви можете побудувати за допомогою цього пристрою. Наприклад, ви можете збирати дані та надсилати їх у хмару ☁️.

2. Вам знадобляться сенсори

Ви не можете мати обладнання без датчиків. Датчики дають можливість виявляти навколишнє середовище та навколишній світ. Вони також є чудовим інструментом для навчання.

3. Вам знадобляться макетні дроти та перемички:

Щоб з'єднати датчик і мікроконтролер разом, вам доведеться підключити їх до макетної плати та використовувати дроти перемички для їх підключення.

Пам’ятайте: на eBay та AliExpress все дешевше. Вам просто доведеться почекати пару тижнів для доставки

Що я повинен будувати?

Знову ж таки - і я не можу наголосити на цьому достатньо - набагато простіше почати з думки про проект. Тепер, коли ви зрозуміли, що таке мікроконтролер і як його отримати, по-іншому подивіться на навколишній світ. Що ви можете контролювати? Що ви можете автоматизувати? Як тільки ви почнете відповідати на ці питання, ви знайдете проект.

Думаючи про проекти, Хакстер - ваш найкращий друг. Хакер має масу проектів ESP8266 та кілька крутих проектів Arduino:

Наприклад, ви можете пережити дитячу мрію.

Ви навіть можете будувати роботів.

Справа в тому, що вам просто потрібна ідея.

Іноді програмування реального світу приносить більше задоволення, ніж програмування віртуального.

Що далі?

Мікроконтролери - це лише початок. У вас є світ апаратного забезпечення для вивчення. Щасливого злому ??

Подальше читання:

Посібник абсолютного початківця з Arduino

У різдвяну перерву від роботи я хотів дізнатися щось нове. Я спостерігаю за Arduino вже деякий час і… forefront.io

Тарон Фоксворт - хакер апаратного забезпечення та розробник євангелістів у Losant. Його мета - перекласти технології, щоб люди могли вчитися, любити та отримувати натхнення.