Mitä Arduino on ja mitä sillä voi tehdä

Arduino on elektroniikan rakenteluun tarkoitettu laitteiden ja ohjelmistojen kokonaisuus. Arduino UNO on siihen kuuluva mikro-ohjainkortti. Mikro-ohjain eli mikrokontrolleri suorittaa kortille tallennettua ohjelmaa ja käsittelee siihen liitettyjen osien signaaleja.

Voit esimerkiksi ohjelmoida kortin sytyttämään merkkivalon painikkeesta tai reagoimaan anturin mittaukseen. Kokonaisuus muodostuu ohjelmasta, ohjainkortista ja projektin tarvitsemista komponenteista. Ohjelma määrittää toiminnan, mutta kytkennän ja osien pitää sopia myös sähköisesti yhteen.

Arduino UNO vai Raspberry Pi vai ESP32

Valitse alusta sen mukaan, mitä haluat tehdä ja minkä ohjeen avulla aiot aloittaa. Pelkkä prosessorin nopeus tai suuri liitäntöjen määrä ei ratkaise, mikä sopii ensimmäiseen projektiisi.

Arduino UNO sopii tähän ensimmäiseen harjoitukseen

UNO on selkeä lähtökohta, kun haluat nähdä ohjelman vaikutuksen heti. Kortin oma ledi mahdollistaa ensimmäisen harjoituksen ilman ulkoista kytkentää. Kun ohjelman siirto toimii, voit jatkaa saman kortin kanssa muihin kokeiluihin.

Raspberry Pi ja Raspberry Pi Pico ovat eri asioita

Raspberry Pi -tietokoneella voit käyttää käyttöjärjestelmää, kuten Raspberry Pi OS:ää. Pico-sarjan kortti puolestaan suorittaa mikro-ohjainohjelmaa eikä käytä samaa Linux-ympäristöä. Picoa voi ohjelmoida esimerkiksi MicroPythonilla tai C/C++:lla.

Jos tavoitteesi on painikkeen lukeminen tai anturin ohjaama merkkivalo, Pico on luonteva vertailukohta UNOlle. Raspberry Pi -tietokonetta kannattaa arvioida silloin, kun tarvitset projektissa myös tietokoneen ohjelmistoja. Tavallinen Python-ohje Raspberry Pi -tietokoneelle ei ole sellaisenaan Picon MicroPython-ohje.

ESP32 sopii myös langattomiin kokeiluihin

Esimerkiksi Espressifin ESP32-C3-DevKitC-02- ja ESP32-S3-DevKitC-1-korteissa on Wi-Fi- ja Bluetooth Low Energy -ominaisuuksia. Älä kuitenkaan päättele kaikkien ESP32-mallien ominaisuuksia pelkästä tuoteperheen nimestä.

Tuettua ESP32-korttia voi ohjelmoida Arduino IDE:llä, kun asennat Espressifin korttituen. IDE on ohjelma, jossa kirjoitat koodin ja siirrät sen kortille. Sama ohjelmointityökalu ei tee UNO- ja ESP32-korttien nastoista tai kytkennöistä samanlaisia.

Minkä Arduino UNO -mallin valitset

Jos sinulla on jo tässä oppaassa käsitelty UNO-kortti, aloita sillä. Uutta korttia hankkiessasi tarkista ensin, mille mallille valitsemasi kurssi, aloituspakkaus tai projektiohje on tehty.

R3 ja R4 käyttävät eri mikro-ohjaimia. Vaikka korttien rakenne muistuttaa toisiaan, R3:lle tarkoitettu ohjelmistokirjasto tai lisäkortti ei automaattisesti sovi R4:lle. Kirjasto on valmista ohjelmakoodia esimerkiksi anturin tai näytön käyttämiseen. Tarkista sen tukemat kortit ennen hankintaa.

Myös yhteensopivana myytävän kortin USB-liitin, USB-piiri ja käyttöönotto voivat poiketa alkuperäisestä Arduino-kortista. Käytä silloin kyseisen kortin valmistajan ohjetta.

Mitä tarvitset aloittamiseen

Ensimmäiseen harjoitukseen tarvitset UNO-kortin, tietokoneen, Arduino IDE:n ja tiedonsiirtoon soveltuvan USB-kaapelin . Kortin oman ledin vilkuttamiseen et tarvitse erillistä lediä, vastusta tai koekytkentälevyä.

Aloituspakkaus voi helpottaa osien kokoamista. Vertaa sisällön lisäksi ohjeita: onko mukana juuri pakkauksen kortille sopivia harjoituksia, ymmärrätkö ohjeiden kielen ja kuuluvatko kaapeli sekä tarvittavat komponentit toimitukseen? Pelkkä suuri osamäärä ei kerro, kuinka helppo pakkauksella on aloittaa.

Ota Arduino UNO käyttöön

Ensimmäinen projekti on vilkkuva ledi

Avaa IDE:ssä File > Examples > 01.Basics > Blink. Esimerkki ohjaa kortin omaa lediä. UNO R4 WiFi -kortilla harjoitus tarkoittaa tavallista sisäänrakennettua lediä, ei sen ledimatriisia.

Voit käyttää esimerkkiä sellaisenaan tai kirjoittaa uuteen ohjelmaan tämän lyhyen version:

void setup() {
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  delay(1000);
}

Paina Verify tarkistaaksesi, että ohjelma kääntyy. Paina sitten Upload siirtääksesi sen kortille. Kun siirto onnistuu, ledi palaa noin sekunnin ja sammuu noin sekunniksi. Sama jakso toistuu.

Mitä ohjelmassa tapahtuu

setup() suoritetaan ohjelman käynnistyessä. pinMode määrittää ledin ohjausnastan lähdöksi. loop() toistuu jatkuvasti: digitalWrite sytyttää ja sammuttaa ledin ja delay(1000) lisää väliin 1 000 millisekunnin odotuksen. LED_BUILTIN on korttituen määrittämä nimi sisäänrakennetun ledin nastalle.

Tee ensimmäinen oma muutos

Vaihda molemmat delay(1000)-kohdat muotoon delay(250) ja siirrä ohjelma uudelleen. Vilkkuminen nopeutuu. Jos muutat vain ensimmäistä arvoa, ledin päälläoloaika muuttuu ja sammutusaika säilyy ennallaan.

Tarkista nämä ennen ulkoisten osien kytkemistä

Irrota virransyöttö ennen johdotuksen muuttamista. Tarkista komponentin liitännät sen ohjeesta ja varmista, etteivät käyttöjännite ja maa eli GND mene sekaisin. Pidä tämän oppaan harjoitukset USB:stä syötettävissä pienissä kytkennöissä.

Yleinen virhe: kaikkia UNO-malleja käsitellään sähköisesti samanlaisina. Esimerkiksi UNO R4 -korttien päämikro-ohjaimen GPIO-nastojen virtaraja on valmistajan mukaan 8 mA. GPIO tarkoittaa ohjelmoitavaa tulo- tai lähtönastaa. R3:lle laadittua ulkoisen ledin vastusohjetta ei pidä siirtää R4:lle tarkistamatta virtaa.

Kortin oma ledi on ensimmäiseen kokeiluun hyvä valinta juuri siksi, ettei sinun tarvitse vielä mitoittaa ulkoista ledikytkentää. Kun lisäät erillisen ledin, käytä sille oikein mitoitettua sarjavastusta. Vastus rajoittaa virtaa.

Jos ohjelman siirtäminen ei onnistu

Mihin voit jatkaa ensimmäisen harjoituksen jälkeen

Valitse seuraavaksi yksi uusi taito. Voit edetä esimerkiksi näin:

I²C-, SPI- ja UART-liitännät tulevat vastaan, kun lisäät antureita, näyttöjä tai muita moduuleita. Niitä ei tarvitse hallita ennen Blink-harjoitusta. Aloita yhden laitteen valmistajaohjeesta.

Usein kysyttyä