آشنایی با آردوینو و IDE

آردوینو (Arduino) یک پلتفرم متن‌باز سخت‌افزاری و نرم‌افزاری برای ساخت چیزهای تعاملی است: یک برد میکروکنترلر که با نرم‌افزار ساده‌ای برنامه‌ریزی می‌شود. برخلاف رایانه، آردوینو صفحه‌نمایش و کیبورد ندارد؛ کارش خواندن سیگنال از دنیای بیرون (دکمه، سنسور) و کنترل خروجی‌ها (LED، موتور، رله) است.

در این درس با برد Uno، محیط توسعه Arduino IDE و ساختار برنامهٔ آردوینو آشنا می‌شوید تا در درس بعدی اولین خروجی واقعی خود را بسازید.

روی برد Uno چه داریم؟

محبوب‌ترین برد برای شروع، Arduino Uno R3 است. میکروکنترلر آن ATmega328P ساخت Microchip است و با ولتاژ ۵ ولت کار می‌کند:

نصب Arduino IDE

۱. از صفحهٔ رسمی دریافت نرم‌افزار آردوینو، نسخهٔ متناسب با سیستم‌عامل خود را بگیرید (IDE نسخهٔ ۲ به بعد). ۲. نصب را انجام دهید؛ در ویندوز درایور پورت سریال هم نصب می‌شود. ۳. برد را با کابل USB به رایانه وصل کنید. ۴. در IDE از منوی Tools > Board برد «Arduino Uno» و از منوی Tools > Port پورتی را انتخاب کنید که با اتصال برد ظاهر شده است.

برنامهٔ آردوینو: Sketch

به برنامهٔ آردوینو «اسکچ» (Sketch) می‌گویند و پسوند فایل‌هایش .ino است. هر اسکچ دو تابع اجباری دارد:

void setup() {
  // Runs once, right after power-up or reset
}

void loop() {
  // Runs forever, right after setup
}

تابع setup() جایی است که تنظیمات اولیه را می‌گذارید: تعیین حالت پین‌ها، شروع ارتباط سریال و مانند آن. تابع loop() بدنهٔ اصلی برنامه است؛ آردوینو آن را تا ابد تکرار می‌کند.

این الگوی «تنظیم یک‌بار، تکرار بی‌نهایت» دقیقاً با کارکرد دستگاه‌های واقعی جور است: چراغ راهنمای اتوماتیک یک‌بار پیکربندی می‌شود و بعد همیشه در حال بررسی زمان و سنسور است.

کامپایل و آپلود

دو دکمهٔ بالای IDE همهٔ چرخهٔ کار را می‌سازند:

• Verify (تیک): کد را کامپایل می‌کند و خطاها را پیش از آپلود نشان می‌دهد.
• Upload (فلش): کد کامپایل‌شده را از راه USB روی حافظهٔ فلش ATmega328P می‌نویسد. پس از پایان آپلود، برنامه فوراً اجرا می‌شود و با هر روشن‌شدن یا ریست برد دوباره اجرا می‌شود.

برنامه روی فلش می‌ماند؛ برد را از برق بکشید و فردا دوباره وصل کنید، همان برنامه اجرا می‌شود. البته حافظهٔ ۳۲ کیلوبایتی را به‌خاطر داشته باشید: در آردوینو بهینه‌بودن کد تزئین نیست، ضرورت است.

تمرین‌ها

// Write your code here

// This sketch starts serial communication
void setup() {
  Serial.begin(9600);  // Start serial at 9600 baud
}

void loop() {
  // This loop is empty for now
}

:::

خلاصه

• آردوینو پلتفرم متن‌باز میکروکنترلر است؛ برد Uno R3 با ATmega328P و ولتاژ ۵ ولت کار می‌کند.
• Arduino IDE 2.x محیط نوشتن، کامپایل (Verify) و آپلود (Upload) برنامه است.
• هر اسکچ دو تابع دارد: setup() برای تنظیمات یک‌باره و loop() برای تکرار بی‌نهایت.
• برنامه روی حافظهٔ فلش می‌ماند و با هر روشن‌شدن برد دوباره اجرا می‌شود.
• بردهای مشابه ممکن است به درایور CH340 نیاز داشته باشند.

در درس بعدی اولین خروجی واقعی می‌سازید: چشمک‌زن LED، هم با LED داخلی برد و هم با مدار خارجی.