Основи на хардуера: какво точно представлява микроконтролерът?

На основно ниво микроконтролерът е съвсем малък компютър.

Това, че сме „малък компютър“, всъщност не ни казва много. Така че нека да отидем по-дълбоко. Много хора свързват микроконтролерите с Arduino. Но е важно да се отбележи, че Arduino не е микроконтролер . Arduino е цялостна платформа, която обхваща целия софтуер и хардуер.

Arduino произвежда устройства като Arduino Uno:

Arduino Uno също не е микроконтролер. Това е платка за разбиване, базирана на микроконтролера Atmel ATmega328P.

Ето как изглежда микроконтролерът Atmel:

Ако трябваше да имате под ръка само микроконтролера Atmel, като начинаещ, нямаше да е много полезен. Тук влиза бордовата дъска.

Платката за разбиване „разчупва“ щифтовете на микроконтролера в по-голямо устройство (като Arduino Uno). Това по-голямо устройство прави микроконтролера по-лесен за използване.

За Arduino Uno платката за пробив ви дава възможност да поставите USB кабел, да го захранвате, да програмирате устройството и др.

Без пробивната дъска за начинаещи това би било плашеща задача. Този проблем е самата причина, поради която съществува Arduino - за да ви улесни да научите повече за хардуера.

А, значи е като Raspberry Pi?

Е, не съвсем. Както Arduino, така и Raspberry Pi все още са компютри по дефиниция. Но Raspberry Pi се счита за едноплатен компютър. Едноплатният компютър е пълен компютър, изграден върху една платка.

Вашият лаптоп също е технически едноплатен компютър - просто мощен. Raspberry Pi е проста версия на същия хардуер във вашия лаптоп. Точно както вашият лаптоп работи с операционна система (Windows, Mac или Linux), Raspberry Pi работи с операционна система Linux.

Сега, обратно към микроконтролерите. Микроконтролерите не могат да работят с операционна система. Микроконтролерите също нямат същото количество изчислителна мощност или ресурси като повечето едноплатни компютри.

Микроконтролерът ще изпълнява многократно само една програма - не пълна операционна система. Можем да видим това в програмите на Arduino, защото те се нуждаят само от две функции: Setupи loop. Setupще работи веднъж и loopще работи за неопределено време.

И така, какво е микроконтролер?

Микроконтролерът е малък компютър с малко памет и програмируеми периферни устройства за вход / изход.

Входове / изходи

Както вероятно знаете, всичко с компютър в крайна сметка започва с двоично (0 или 1).

Входът означава, че микроконтролерът ще чете двоично. Примерен вход би бил сензор.

Изходът означава, че микроконтролерът ще изпрати двоичен файл. Примерен изход би бил управлението на мотор или светодиод.

Защо се нуждаем от микроконтролери?

Е, това бяха „компютри“, преди да стигнем до идеята за компютрите, които познавате днес. Микроконтролерите останаха наоколо, защото някои изчислителни задачи са невероятно тривиални и изискват проста логика. Например, превключването на превключвател или управлението на малки компоненти - като LED светлина - не изискват същите ресурси, от които се нуждаем за ежедневни задачи като изпращане на имейл.

Използваме ги днес, защото тяхната ниска мощност и ниска памет ги правят евтини. Микроконтролерите са част от причината Интернет на нещата да е възможен и успешен днес.

Как да получа такъв?

Кой микроконтролер ще искате да получите зависи от проблема, който искате да решите. Ако правите нещо просто - включвате и изключвате нещата или четете сензор - почти всеки микроконтролер ще направи.

Ако искате да играете игри или имате по-сложни идеи, ще ви трябва повече изчислителна мощност, така че ще трябва да преминете към едноплатни компютри, като Raspberry Pi.

И двете Adafruit и Sparkfun имат ТОНИ комплекти и хардуер, които са невероятни. Можете също така да се възползвате от техните уроци.

Losant разполага и с няколко страхотни комплекта. Можете да създадете свой собствен сензор за врата - да бъдете уведомени, когато вратата е оставена отворена твърде дълго.

Ако нямате конкретен проблем, който искате да разрешите, просто вземете малко хардуер и си поиграйте с него.

Ето няколко неща, които можете да закупите, за да започнете:

1. Табло, наречено NodeMCU.

NodeMCU е платка, базирана на микроконтролера ESP8266. Тази платка е специална, защото е евтина и е активиран WiFi. Ще ви струва само около $ 8,79 на Amazon и още по-малко на Ebay.

Не всички микроконтролери имат WiFi. Фактът, че този е отворен, отваря вратата към редица проекти, които можете да изградите с това устройство. Например можете да събирате данни и да ги изпращате в облака ☁️.

2. Ще ви трябват сензори

Не можете да имате хардуер без сензори. Сензорите ви дават възможност да откривате околната среда и света около вас. Те също са чудесен инструмент за учене.

3. Ще ви трябват кабели за макет и джъмпер:

За да свържете сензор и микроконтролера заедно, ще трябва да ги включите в матрицата и да използвате Jumper проводниците, за да ги свържете.

Не забравяйте: всичко е по-евтино в eBay и AliExpress. Трябва само да изчакате няколко седмици за изпращане

Какво трябва да изградя?

Отново - и не мога да подчертая това достатъчно - по-лесно е да започнете с мисъл за проект. Сега, когато разбирате какво е микроконтролер и как да го получите, погледнете по-различно на света около вас. Какво можете да контролирате? Какво можете да автоматизирате? След като започнете да отговаряте на тези въпроси, ще намерите проект.

Докато мислите за проекти, Хакстър е вашият най-добър приятел. Hackster има много проекти ESP8266 и няколко страхотни проекта Arduino:

Например можете да изживеете детска мечта.

Можете дори да създавате роботи.

Въпросът е, че просто се нуждаете от идея.

Понякога програмирането на реалния свят е по-забавно от програмирането на виртуални.

Какво следва?

Микроконтролерите са само началото. Имате свят на хардуер, който да изследвате. Честито хакване ??

Допълнителна информация:

Ръководството за абсолютен начинаещ за Arduino

По време на коледната почивка от работа исках да науча нещо ново. Наблюдавам Arduino от известно време и ... forefront.io

Taron Foxworth е хардуерен хакер и евангелист за разработчици в Losant. Целта му е да преведе технологията, за да могат хората да учат, да обичат и да се вдъхновяват.