Начало работы с Arduino IDE и платой Arduino

Что такое Arduino IDE? Как мы знаем, для успешной работы нам необходимы текстовый редактор для написания кода программы, компилятор для преобразования кода программы в машинный код/бинарный файл и программное обеспечение для загрузки этого кода в микроконтроллер. Когда все эти функции мы объединяем в одном программном продукте, добавляя в него ряд дополнительных функций (поддержка консоли, отладка программы и т.п.), мы получаем интегрированную среду разработки (в англ. Integrated Development Environment, IDE). Соответственно, Arduino IDE, как следует из ее названия, является интегрированной средой разработки для плат Arduino. Она состоит из продвинутого редактора кода программы, компилятора, программатора, последовательной консоли, последовательного плоттера и многих других полезных инструментов. И при этом она легка в освоении и использовании.

Arduino IDE является кроссплатформенным программным продуктом и может работать на операционных системах Linux и Windows. Ее можно даже использовать в операционной системе платы Raspberry Pi. (!!!!!!!!!!!!) Мы можем программировать платы с помощью Arduino IDE и языка Arduino (в некоторых источниках его называют Wiring), который является производным от языков программирования C/C++.

Данная статья посвящена началу работы с Arduino IDE. У нас на сайте уже есть достаточно популярная статья про начало работы с платой Arduino, но в ней основное внимание уделено именно работе с платой Arduino, вопросы работы с Arduino IDE в ней рассмотрены в меньшей степени, чем в данной статье. Также для начинающих рекомендуем прочитать статью про наиболее распространенные ошибки при работе с платой Arduino.

Альтернативами Arduino IDE, которые могут заместить практически все ее функции, являются Arduino Web Editor и PlatformIO.

Как установить Arduino IDE

Установка Arduino IDE отличается исключительной простотой. Вначале скачайте Arduino IDE с официального сайта. Доступны ее различные версии для операционных систем Windows, Mac и Linux. Также возможны ее два варианта – Arduino IDE 1.x и Arduino IDE 2.x. В большинстве своем различия между этими двумя вариантами обусловлены различным видом графического интерфейса пользователя (GUI). В данной статье мы будем использовать ее классический вариант 1.X.

Для установки Arduino IDE выполните следующую последовательность действий:

• по вышеприведенной ссылке скачайте установщик Arduino IDE для необходимой вам операционной системы;
• запустите на выполнение скачанный .exe файл;
• согласитесь с условиями лицензии, выберите должна ли Arduino IDE быть установлена для всех пользователей или нет и нажмите “Next” для продолжения;
• выберите путь для установки Arduino IDE или оставьте его по умолчанию (какой предлагает установщик) и нажмите на “Install”;
• подождите пока закончится процесс установки, затем нажмите на “Close”.

Установка драйвера для Arduino

Один из наиболее частых вопросов, который озадачивает начинающих – это установка драйвера для работы с платами Arduino. Но в настоящее время вам уже не стоит беспокоиться об этом вопросе потому что установщик самостоятельно скачивает все необходимые для работы Arduino IDE файлы и автоматически устанавливает необходимый драйвер при подключении платы Arduino к компьютеру.

Подключение платы Arduino к компьютеру

Для подключения платы Arduino к компьютеру просто подсоедините соответствующий кабель к плате Arduino, а другой его конец подсоедините к USB порту вашего компьютера. При этом на плате Arduino должен загореться светодиод, свидетельствующий о подаче на нее питания. После этого операционная система автоматически установит драйвер для работы с платой.

Основы работы с Arduino IDE

После завершения процесса установки Arduino IDE вы можете запустить ее при помощи ярлыка быстрого запуска на рабочем столе или из меню Start. На следующем рисунке показан интерфейс запущенной Arduino IDE.

Выбор платы Arduino

Прежде чем начать компиляцию программы в Arduino IDE очень важно выбрать в ней правильную плату Arduino, с которой вы работаете. Для этого выберите пункт меню “Tools” -> “Board” -> “Arduino AVR Boards” и в нем выберите вашу плату Arduino.

Выбор порта подключения платы Arduino

Также перед началом работы в Arduino IDE необходимо выбрать правильный последовательный (COM) порт, к которому подключена плата Arduino. Иначе вы не сможете загрузить код программы в плату. Для выбора номера порта откройте пункт меню “Tools” -> “Port” и в нем выберите правильный COM порт, к которому подключена плата. Если в этом пункте меню вы видите несколько COM портов и вы не знаете какой из них выбрать, отключите плату Arduino от USB порта и заново откройте этот пункт меню. COM порт, который при этом исчезнет из данного пункта меню, и будет правильным COM портом. Заново подключите плату к USB порту и выберите правильный COM порт.

Также, чтобы не отключать плату Arduino от USB порта, можно посмотреть COM порт, к которому она подключена, в диспетчере устройств операционной системы Windows.

Код программы мигания светодиодом

Самым простым способом проверить работу платы Arduino является загрузка в нее кода программы мигания светодиодом. Чтобы открыть код программы мигания светодиодом выберите в Arduino IDE пункт меню Files -> Examples -> Basics -> Blink.

После выбора этого пункта меню откроется новое окно с кодом программы мигания светодиода. В коде данной программы вы можете увидеть две функции: void setup() и void loop(). Функция void setup() – это самая первая функция, которая вызывается (исполняется) когда на плату Arduino подается питание. Обычно в теле данной функции производится объявление необходимых глобальных переменных, установка режимов работы используемых контактов и инициализация различных устройств, подключенных к плате Arduino. Тело функции void loop() исполняется в непрерывном бесконечном цикле, в него вы можете добавить все команды, которые необходимо исполнять непрерывно.

В коде нашей программы мигания светодиодом в функции void setup() присутствует команда:

С помощью этой команды мы устанавливаем режим работы контакта, к которому подключен встроенный светодиод платы Arduino (LED_BUILTIN), на вывод данных – то есть конфигурируем его в качестве цифрового выхода (OUTPUT).

С помощью функции pinMode() можно установить режим работы конкретного контакта на ввод (INPUT) или вывод (OUTPUT) данных. Синтаксис данной команды выглядит следующим образом: pinMode (pin, mode), где pin – это номер контакта, а в качестве режима (mode) можно ввести INPUT или OUTPUT. В нашем примере мы в качестве номера контакта используем контакт, к которому подключен встроенный светодиод платы Arduino (LED_BUILTIN) – это контакт с номером 13.

В функции void loop () кода программы мигания светодиодом мы видим две функции, которые будет исполняться непрерывно (пока на плату Arduino подано питание), это digitalWrite() и delay().

Функция digitalWrite() используется для изменения состояния конкретного контакта на high или low. Синтаксис данной функции выглядит следующим образом: digitalWrite(pin, value), где pin – номер контакта, состояние которого необходимо изменить, а в качестве value можно указать HIGH или LOW.

Функция delay() используется для задержки выполнения программы на определенное время. К примеру, функция delay(1000) задержит выполнение программы на 1000 миллисекунд, то есть на 1 секунду.

В нашей программе мигания светодиодом мы сначала устанавливаем состояние контакта в HIGH, затем ждем 1000 мс. После этого мы изменяем состояние контакта на LOW и снова ждем 1000 мс. Затем мы снова устанавливаем контакт в состояние HIGH и т.д. – данная последовательность действий будет исполняться непрерывно. В результате этого мы получим на контакте сигнал прямоугольной формы и если мы подключим к этому контакту светодиод он будет мигать. Частоту мигания можно изменить с помощью изменения задержки в функции delay().

Загрузка кода программы в плату Arduino

Если плата Arduino подключена кабелем к компьютеру и в настройках Arduino IDE выбран правильный порт ее подключения, то для загрузки кода программы в плату Arduino можно либо нажать кнопку загрузки (upload button) в панели быстрого запуска (quick action), либо выбрать пункт меню Sketch -> Upload. Либо же использовать для этого быструю комбинацию клавиш Ctrl+U.

Если все прошло успешно, то внизу окна Arduino IDE (в строке состояния) вы увидите сообщение об успешной загрузке программы в плату Arduino, а светодиод на плате начнет мигать.