Глиф Учебники

Урок 1. Что такое Arduino и что купить для начала

Курс «Arduino» · урок 1 из 10 · 5 минут чтения

Arduino — это плата с микроконтроллером, которую программируют с обычного компьютера. Вы пишете программу, загружаете её по USB-кабелю, и плата начинает управлять тем, что к ней подключено: мигать светодиодом, читать кнопку, мерить температуру, поворачивать мотор.

Микроконтроллер — компьютер в одной микросхеме

В обычном компьютере процессор, память и диск — отдельные детали. В микроконтроллере всё это собрано в одной микросхеме. Он гораздо слабее компьютера, зато дешёвый, потребляет мало энергии и умеет то, чего компьютер не умеет без переходников: напрямую включать и выключать напряжение на своих выводах и измерять напряжение на них.

Микроконтроллеры стоят повсюду: в стиральной машине, микроволновке, пульте от телевизора, зарядном устройстве. На платах Arduino Uno и Nano стоит микроконтроллер ATmega328P:

Памяти мало, но для управления светодиодами, датчиками и моторами её хватает с запасом.

Компьютер отдельные детали процессор оперативная память диск выводы — только через переходник Микроконтроллер ATmega328P всё в одной микросхеме процессор 16 МГц флеш 32 КБ программа ОЗУ 2 КБ переменные EEPROM 1 КБ настройки выводы: включают и измеряют напряжение
У компьютера процессор, память и диск — отдельные детали, а в микроконтроллере ATmega328P процессор, флеш, ОЗУ, EEPROM и выводы собраны в одной микросхеме.

Что есть на плате Arduino Uno

Arduino Uno — самая известная плата, на ней написано большинство примеров и уроков в интернете. На ней есть:

Выводы 0 и 1 (подписаны RX и TX) связаны с USB: через них в плату загружается программа. Пока учитесь, ничего к ним не подключайте — иначе загрузка может не пройти.

13 12 11 ~ 10 ~ 9 ~ 8 7 6 ~ 5 ~ 4 3 ~ 2 1 TX 0 RX 0 и 1 — связь с USB, пока не подключать RESET ON L — вывод 13 TX RX ATmega328P 3.3V 5V GND GND VIN A0 A1 A2 A3 A4 A5 цифровые выводы 0–13: вход или выход ~ — ещё и ШИМ: 3, 5, 6, 9, 10, 11 выводы питания GND — общий минус аналоговые входы измеряют 0–5 В USB-B питание и программа питание 7–12 В
Плата Arduino Uno: разъём USB-B и гнездо питания слева, цифровые выводы 0–13 вдоль верхнего края, выводы питания и аналоговые входы A0–A5 вдоль нижнего.

Как работает программа

Программа для Arduino называется скетч (от английского sketch — набросок). Пишут её в программе Arduino IDE на языке C++ с готовыми функциями Arduino. Дальше всё происходит так:

  1. Arduino IDE проверяет скетч и переводит его в машинный код — компилирует.
  2. Код по USB записывается во флеш-память микроконтроллера.
  3. Плата перезапускается и выполняет программу — снова и снова, пока есть питание.

Компьютер нужен только для загрузки. После неё плату можно питать от блока питания или батареек, и программа будет работать сама. Новая загрузка стирает старую программу.

Компьютер программа Arduino IDE скетч — текст на C++ 1 компиляция машинный код Плата Arduino флеш-память 3 перезапуск работает снова и снова после загрузки компьютер не нужен: питание от блока 7–12 В или батареек 2 по USB-кабелю
Скетч компилируется в машинный код, по USB записывается во флеш-память платы, а после перезапуска плата выполняет программу снова и снова.

Какие бывают платы

ПлатаЧем отличается
Arduino Uno R3Классика: ATmega328P, удобные гнёзда для проводов, гнездо питания. Лучший выбор для начала.
Arduino NanoТот же ATmega328P на маленькой плате, которая вставляется прямо в макетную плату. Удобна в готовых самоделках.
Arduino Mega 2560Больше выводов и памяти — для больших проектов: 3D-принтеры, роботы с множеством датчиков.
Arduino Uno R4Новое поколение Uno с более мощным микроконтроллером и разъёмом USB-C. Большинство скетчей курса работают и на ней.

Есть и платы, которые работают от 3,3 В, а не от 5 В: Arduino Nano 33, Nano ESP32, платы на ESP32 и ESP8266 с Wi‑Fi. Их тоже программируют в Arduino IDE, но подавать на их выводы 5 В нельзя — они могут сгореть. Для курса берите Uno или Nano.

Оригинал или совместимая плата

Схемы Arduino открыты, и многие производители выпускают совместимые платы. Работают они так же, а самое частое отличие — микросхема USB: вместо фирменной стоит CH340. Для неё в Windows иногда нужен драйвер (как поставить — в справке Arduino не определяется компьютером). Для учёбы подходят и оригинальные, и совместимые платы.

Что купить для начала

Проще всего взять стартовый набор: в нём плата и детали для десятков опытов. Если собирать самостоятельно, вот список для всех уроков курса:

Очень пригодится мультиметр — самый простой: он показывает напряжение, сопротивление и помогает найти обрыв провода.

Попробовать Arduino без платы можно в онлайн-симуляторах (например, Wokwi или Tinkercad Circuits): там собирают схему мышью и запускают скетч в браузере. Но настоящая плата учит большему — в том числе находить плохой контакт и перепутанный провод.

Коротко

Проверьте себя

1. Что такое микроконтроллер?
2. Нужен ли компьютер, чтобы загруженный скетч работал?
3. Что означает значок ~ рядом с номером вывода на Arduino Uno?
4. Почему к выводам 0 и 1 новичку лучше ничего не подключать?