Что такое Arduino
Маленький компьютер, который управляет вещами, а не человеком: сравнение с ESP32, Raspberry Pi и офисным ПК в цифрах и на диаграммах, что к нему подключают и что на нём делают. Три варианта текста — для младших, для тех, кто пишет на C++, и для преподавателя.
Уровень подготовки: Новичок · Средний · Преподавателю
Что такое Arduino
Arduino — это маленький компьютер. Он помещается на ладони, у него нет ни экрана, ни клавиатуры, ни мышки. И это не поломка: они ему не нужны.
Обычный компьютер сделан для человека. Человек смотрит в экран, стучит по клавишам, двигает мышкой. Arduino сделана для вещей. Она смотрит не в экран, а на датчики, и командует не курсором, а лампочками, моторчиками и звонками.
Он правда компьютер?
Правда. Внутри у него есть всё, что делает компьютер компьютером:
- счётная часть — она выполняет команды одну за другой;
- память — в ней лежит твоя программа и то, что он посчитал;
- выводы — через них он общается с миром.
Только всего этого у него мало. Посмотри, насколько мало:
| Arduino | Raspberry Pi | Компьютер | |
|---|---|---|---|
| Тактовая частота | 16 МГц | 1,8 ГГц | 4,4 ГГц |
| Сколько помнит | 2 КБ | 4 ГБ | 16 ГБ |
| Сколько ест электричества | 250 мВт | 4 Вт | 100 Вт |
| Когда готов работать | сразу, доли секунды | 20–30 секунд | 20–40 секунд |
Тактовая частота компьютера почти в 275 раз выше, а памяти в миллионы раз больше. Частота сама по себе не говорит, во сколько раз одна машина быстрее другой, но масштаб разницы показывает хорошо. Кажется, что Arduino вообще ни на что не годится. Посмотри на две последние строки — и станет понятно, ради чего её выбирают.
Что Arduino умеет лучше
Она просыпается мгновенно. Компьютер после включения полминуты показывает заставку. Arduino начинает работать сразу, как только на неё подали питание. Представь дверной звонок, который перед звонком полминуты загружается.
Она тратит мало электричества. Специально собранное устройство с режимом сна может неделями работать от батареек. Учебная плата UNO с её светодиодами и стабилизатором расходует больше, но всё равно несравнимо меньше компьютера.
Она не отвлекается. У компьютера внутри сотни программ, и он всё время переключается между ними. Arduino делает одно дело — твоё.
Что к ней подключают
К компьютеру подключают мышку, монитор, наушники, принтер. К Arduino подключают электронику — иногда напрямую, а иногда через согласующий модуль:
- лампочки и светодиоды — чтобы что-то светилось;
- кнопки и выключатели — чтобы ей можно было что-то сказать;
- датчики — тепла, света, влаги, расстояния;
- моторчики и сервоприводы — чтобы что-то двигалось;
- пищалку — чтобы пищала.
Правило не одно: Arduino должна успевать обмениваться данными, а напряжение и ток должны подходить её выводам. Кнопку и небольшой светодиод она обслужит сама. Мотору уже нужен драйвер и отдельное питание: вывод платы даёт сигнал, а не силовой ток. Показать кино UNO не сумеет — не хватит ни скорости, ни памяти.
Кстати, кое-что от старого компьютера к Arduino подключить можно — то, что работает достаточно медленно. Например, старую клавиатуру PS/2, вентилятор от системного блока или моторчик из сломанного принтера. Для вентилятора и мотора нужны подходящий драйвер и питание: напрямую к выводу платы их не подключают.
Как она разговаривает с вещами
Словами? Нет. Электрическими сигналами. Плата сравнивает напряжение вывода с общим проводом GND: уровень около 5 В понимает как «да», а около 0 В — как «нет». Из таких уровней и их последовательностей складывается всё остальное. Про это будет отдельная статья.
Что люди делают на Arduino
- кормушку, которая сама кормит кота по часам;
- поливалку для цветов: сухая земля — включился насос;
- метеостанцию, которая пишет, сколько градусов на улице;
- светофор для игрушечного города;
- робота, который едет по нарисованной линии;
- умный ночник, который сам зажигается в темноте.
Всё это ты сможешь собрать. Начать проще всего прямо здесь: в лаборатории есть такая же плата, только нарисованная — сжечь её нельзя, а собирать и пробовать можно сколько угодно.