What Is Arduino
عندما يتعلق الأمر بأجهزة الحوسبة، فإن العناوين الرئيسية تقريبًا تتجه دائمًا إلى الأكبر والأسرع - جيجاهرتز أكثر، وترانزستورات أكثر، والمزيد من الدولارات. لكن لم يتبع كل نجاح هذا المسار. في بعض الأحيان، تُفضل الأجهزة أيضًا إذا كانت محدودة حقًا في قوة المعالجة ومجموعة الميزات الخاصة بها.
هناك مثال رئيسي على ذلك ألهم الملايين من الناس حول العالم، مما سمح لهم بإغراق أصابع قدمهم في المحيط الشاسع للإلكترونيات والبرمجة. قل مرحبا لـ Arduino! منصة أجهزة وبرامج مفتوحة المصدر ومجتمع مستخدمين أنتج الآلاف من المشاريع المنزلية والمنتجات التجارية.
ليست كل الأبحاث تكلف مليارات الدولارات
بدأت قصة Arduino منذ ما يقرب من 20 عامًا، في مدينة Ivrea في شمال إيطاليا. كانت بلدية تورينو القديمة موطنًا لمدرسة تصميم للخريجين، تسمى معهد التصميم التفاعلي Ivrea (IDII). كان أحد أساتذتهم المساعدين، ماسيمو بانزي، مسؤولاً عن تطوير وتقديم برنامج دراسي في مجال الحوسبة الفيزيائية.
لكن IDII كان يكافح مع ميزانيات أصغر من أي وقت مضى، وكان على Banzi تعليم طلاب درجة الماجستير كيفية استخدام الإلكترونيات في مشاريع التصميم التفاعلية الخاصة بهم.
هناك مثال رئيسي على ذلك ألهم الملايين من الناس حول العالم، مما سمح لهم بإغراق أصابع قدمهم في المحيط الشاسع للإلكترونيات والبرمجة. قل مرحبا لـ Arduino! منصة أجهزة وبرامج مفتوحة المصدر ومجتمع مستخدمين أنتج الآلاف من المشاريع المنزلية والمنتجات التجارية.
ليست كل الأبحاث تكلف مليارات الدولارات
بدأت قصة Arduino منذ ما يقرب من 20 عامًا، في مدينة Ivrea في شمال إيطاليا. كانت بلدية تورينو القديمة موطنًا لمدرسة تصميم للخريجين، تسمى معهد التصميم التفاعلي Ivrea (IDII). كان أحد أساتذتهم المساعدين، ماسيمو بانزي، مسؤولاً عن تطوير وتقديم برنامج دراسي في مجال الحوسبة الفيزيائية.
لكن IDII كان يكافح مع ميزانيات أصغر من أي وقت مضى، وكان على Banzi تعليم طلاب درجة الماجستير كيفية استخدام الإلكترونيات في مشاريع التصميم التفاعلية الخاصة بهم.
المنزل الأصلي لـ IDII ومسقط رأس Arduino
مثل العديد من طلاب الإلكترونيات في ذلك الوقت، كانوا يستخدمون أنظمة ميكروكنترولر مثل BASIC Stamp، من شركة Parallax الأمريكية. ومع ذلك، كان هذا أغلى إلى حد ما مما كانوا يرغبون فيه ويفتقر إلى المرونة المطلوبة. لذلك، وبطبيعة الحال، وجه بانزي مجموعة صغيرة جدًا من موظفي IDII والطلاب للبدء في صنع مجموعة خاصة بهم.
لقد لجأوا إلى عالم المصادر المفتوحة لتطوير IDE (بيئة التطوير المتكاملة)، وهي حزمة البرامج التي يمكن من خلالها برمجة الجهاز، ولكن لم يكن هناك شيء من هذا القبيل موجود بالفعل للأجهزة.
لقد لجأوا إلى عالم المصادر المفتوحة لتطوير IDE (بيئة التطوير المتكاملة)، وهي حزمة البرامج التي يمكن من خلالها برمجة الجهاز، ولكن لم يكن هناك شيء من هذا القبيل موجود بالفعل للأجهزة.
غالي الثمن ، أساسي، لكن لا يزال رائعًا- Parallax BASIC Stamp
جاء الحل من المشاع الإبداعي: منظمة غير ربحية مقرها سانتا كلارا، كاليفورنيا، والتي قدمت تراخيص بدون حقوق ملكية وأنظمة ملكية عامة لإنشاء مشاريع ثقافية.
أدرك الفريق أنه من خلال جعل المشروع رخيصًا للغاية ومفتوح المصدر بالكامل، فإنه سيفتح عالم الإلكترونيات والبرمجة لملايين الأشخاص حول العالم.
في البداية، تم تسمية هذا المشروع (الذي تم تنفيذه في الغالب بواسطة أحد طلاب Banzi) باسم Wiring، ولكن مع انتشار الأخبار وتجربة المزيد من الأشخاص مع التصميم والأدوات، تم إنشاء نسخة موازية (استمرت الأسلاك بشكل منفصل وما زالت مستمرة) وهي تم تسميته تكريماً للمكانة المفضلة للفريق : Bar di Re Arduino .
لم تكن رحلة Arduino دون الجدل و المخاوف، ولكن سنركز فقط على الأنظمة نفسها.
مرحبًا بك في عائلة Arduino
لأي شخص جديد في عالم الإلكترونيات الأساسية، قد يبدو نظام Arduino الأول مرصوفًا إلى حد ما. لكن هذا لأنه كان!
يتكون من أكثر قليلاً من متحكم 8bit Atmel ATmega168، و PCB أساسي، وكابل لتوصيله بجهاز كمبيوتر من أجل البرمجة، كان "خشنًا وجاهزًا" للغاية.
أدرك الفريق أنه من خلال جعل المشروع رخيصًا للغاية ومفتوح المصدر بالكامل، فإنه سيفتح عالم الإلكترونيات والبرمجة لملايين الأشخاص حول العالم.
في البداية، تم تسمية هذا المشروع (الذي تم تنفيذه في الغالب بواسطة أحد طلاب Banzi) باسم Wiring، ولكن مع انتشار الأخبار وتجربة المزيد من الأشخاص مع التصميم والأدوات، تم إنشاء نسخة موازية (استمرت الأسلاك بشكل منفصل وما زالت مستمرة) وهي تم تسميته تكريماً للمكانة المفضلة للفريق : Bar di Re Arduino .
لم تكن رحلة Arduino دون الجدل و المخاوف، ولكن سنركز فقط على الأنظمة نفسها.
مرحبًا بك في عائلة Arduino
لأي شخص جديد في عالم الإلكترونيات الأساسية، قد يبدو نظام Arduino الأول مرصوفًا إلى حد ما. لكن هذا لأنه كان!
يتكون من أكثر قليلاً من متحكم 8bit Atmel ATmega168، و PCB أساسي، وكابل لتوصيله بجهاز كمبيوتر من أجل البرمجة، كان "خشنًا وجاهزًا" للغاية.
The first Arduino board
لكن كمشروع مفهوم، كان مثاليًا - كانت الشريحة قادرة جدًا على تلبية احتياجات الفريق ورخيصة جدًا أيضًا. يمكنك شرائها الآن بحوالي 2 دولار للقطعة!
الآن، هناك مجموعة كاملة من طرز Arduino المختلفة للاختيار من بينها: طراز Uno الأساسي، الذي يحتوي على متحكم Atmel آخر 8 بت، إلى أمثال Arduino Zero، الذي يحزم شريحة ARM Cortex 32 بت و 256 كيلو بايت من ذاكرة فلاش .
ليس عليك شرائها مسبقة الصنع ؛ بفضل طبيعة النظام مفتوح المصدر، يمكنك download schematics بنفسك أيضًا.
الآن، هناك مجموعة كاملة من طرز Arduino المختلفة للاختيار من بينها: طراز Uno الأساسي، الذي يحتوي على متحكم Atmel آخر 8 بت، إلى أمثال Arduino Zero، الذي يحزم شريحة ARM Cortex 32 بت و 256 كيلو بايت من ذاكرة فلاش .
ليس عليك شرائها مسبقة الصنع ؛ بفضل طبيعة النظام مفتوح المصدر، يمكنك download schematics بنفسك أيضًا.
The popular Arduino Uno -- just $20
يأتي كل طراز مع عدد من المسامير التناظرية والرقمية لتشغيل المكونات الإلكترونية وإرسال/ استقبال المدخلات/ المخرجات من وإلى وحدة التحكم. دبابيس البيانات هي أساسًا 1 بت (جهد منخفض أو مرتفع) ولكن هذا أكثر من كافٍ لاستخدامه في القيام بالعديد من الأشياء.
على سبيل المثال، يمكن توصيل Uno بسهولة بمستشعر درجة حرارة رقمي digital temperature sensor وبرمجته لحساب درجة الحرارة، بناءً على الإشارات المستلمة.
Arduino Project Hub
إذا كان هذا يبدو شاقًا بعض الشيء في البداية، فلا تقلق- يحتوي Arduino's Project Hub على آلاف الأفكار التي يمكنك تجربتها، مع إرشادات كاملة وقوائم جزئية. وهذا هو مفتاح قوة Arduino: ليس بساطة الجهاز ولا تصميمه مفتوح المصدر، ولكن مدى سهولة برمجة وحدة التحكم.
يدين Arduino IDE بالكثير لأعمال التطوير في Wiring (ومشروع IDE آخر يسمى Processing)، وكانت هذه مسئولة في النهاية عن بناء الجملة الواضح وقواعد الكود المنطقي ومجموعة ضخمة من المكتبات لمختلف الوظائف والعمليات.
ليس عليك استخدام IDE، على الرغم من ذلك ؛ يمكن استخدام أي لغة، طالما أن المترجم يقوم بإخراج كود الآلة الثنائية الذي يفهمه المتحكم البسيط.
The 'hello world' of the Arduino IDE: make an LED blink
لذا فإن ما لديك مع مجموعة Arduino واضح: لوحة بسيطة، يتم تشغيلها بواسطة مصدر خارجي أو كابل USB 2.0، بها متحكم أساسي أو معالج دقيق ؛ دعم البرمجة في شكل IDE واضح وقواعد الكود والكثير من الوثائق ؛ وثروة من المشاريع للتجربة من قاعدة بيانات هائلة.
كل هذا يطرح السؤال: فقط ماذا يمكنك أن تفعل مع Arduino؟
قوة Arduino
يسلط التصفح عبر Project Hub الضوء على مدى قابليته للتكيف ؛ تشمل الخيارات الشائعة صنع ماسح ضوئي للأمان RDIF، وأدوات لا حصر لها يتم التحكم فيها عن بعد، وأنظمة الكشف عن الدخان .
وتشمل المشاريع أكثر خطورة والتجارية شحن المركبات الكهربائية electric vehicle chargers و أجهزة الألعاب المحمولة handheld game consoles. عالم التعليم حريص جدًا أيضًا على Arduino.
كل هذا يطرح السؤال: فقط ماذا يمكنك أن تفعل مع Arduino؟
قوة Arduino
يسلط التصفح عبر Project Hub الضوء على مدى قابليته للتكيف ؛ تشمل الخيارات الشائعة صنع ماسح ضوئي للأمان RDIF، وأدوات لا حصر لها يتم التحكم فيها عن بعد، وأنظمة الكشف عن الدخان .
وتشمل المشاريع أكثر خطورة والتجارية شحن المركبات الكهربائية electric vehicle chargers و أجهزة الألعاب المحمولة handheld game consoles. عالم التعليم حريص جدًا أيضًا على Arduino.
The Arduino-based Micro Arcade -- 3 oz of retro fun
دعنا نواجه الأمر، على الرغم من ذلك - إنها مشاريع المصنّعين الأكثر "إبداعًا" التي نهتم بها حقًا. هل ترغب في إضفاء الإثارة على اجتماعات Zoom في العمل في المنزل من خلال جعل كاميرا الويب تتعقب وأنت ترقص حول شقتك؟ Arduino يحمي ظهرك .
هل تريد أن تكون باتمان وأن تستخدم السونار لإخماد أعدائك؟ انسَ روبن - إنه Arduino الذي تريده بجانبك.
هناك أيضًا أداة سخيفة تعرض الوقت باستخدام sequins، فلماذا لا. و Combo Breaker، جهاز يعمل بمحرك يعتمد على Arduino يمكنه كسر أي قفل رئيسي في أقل من 30 ثانية.
هناك العديد من الاستخدامات والتطبيقات المختلفة لـ Arduino والتي قد يكون من المستحيل إدراجها جميعًا هنا. ولكن ماذا لو احتجت حقًا إلى وجود بضع قاذفات لهب تنشط باللكمات على ذراعيك؟ كما تعلم، فقط في حالة وقوع كارثة الزومبي. حسنًا، هناك مشروع Arduino مخصص لك أيضًا!
حسنا، لذلك ربما هذا المشروع الأخير هو قليلا جدا الإبداعية، ولكن نأمل أن تحصل على الصورة. يتم تعيين حدود ما يمكنك القيام به باستخدام مجموعة Arduino من خلال خيالك وإبداعك، وليس رقائقها وتصميمها الأساسيين.
عندما يكون القليل أكثر
تعد Arduino و Wiring، وأمثال Raspberry Pi، أمثلة مثالية لما يمكن تحقيقه عندما تهدف إلى إبقاء الأجهزة بسيطة قدر الإمكان، ودعمها باستخدام مجموعة أدوات تطوير ملموسة. لقد جلبت هذه المشاريع الإلكترونيات والبرمجة إلى ملايين الأشخاص حول العالم، والذين ربما تم تأجيلهم لهذه المجالات بسبب تعقيدها الفطري ونطاقها الهائل.
إنهم لا يخلون من منتقديهم، خاصة في العالم الاحترافي للهندسة الإلكترونية والأنظمة المدمجة - يأتي النقد في الغالب في شكل كيف تخفي أمثال Arduino فهمًا حقيقيًا للإلكترونيات والبرمجة.
عندما يكون القليل أكثر
تعد Arduino و Wiring، وأمثال Raspberry Pi، أمثلة مثالية لما يمكن تحقيقه عندما تهدف إلى إبقاء الأجهزة بسيطة قدر الإمكان، ودعمها باستخدام مجموعة أدوات تطوير ملموسة. لقد جلبت هذه المشاريع الإلكترونيات والبرمجة إلى ملايين الأشخاص حول العالم، والذين ربما تم تأجيلهم لهذه المجالات بسبب تعقيدها الفطري ونطاقها الهائل.
إنهم لا يخلون من منتقديهم، خاصة في العالم الاحترافي للهندسة الإلكترونية والأنظمة المدمجة - يأتي النقد في الغالب في شكل كيف تخفي أمثال Arduino فهمًا حقيقيًا للإلكترونيات والبرمجة.
A wearable Arduino -- the 1.1 inch Adafruit Gemma from 2014
لكن هذا هو بيت القصيد. لا يحتاج المرء إلى معرفة الطبيعة الدقيقة لدورة الحرارة الديناميكية الحرارية التي يمر بها محرك سيارتك من أجل معرفة كيفية قيادتها. وينطبق الشيء نفسه على Arduino: من المفترض أن تكون محدودة، وبسيطة للغاية، وغير فعالة بشكل خاص فيما تقوم به.
