Bắt đầu với Arduino

Từ ChipFC Wiki
Bước tới: chuyển hướng, tìm kiếm
ChipiPRO (Arduino do ChipFC sản xuất)
ChipiPRO (Arduino do ChipFC sản xuất)

Giới thiệu

Arduino là gì?

Arduino là một nền tảng điện tử mã nguồn mở, với phần cứng và phần mềm linh hoạt, dễ dàng sử dụng. Nó dành cho nghệ sĩ, nhà thiết kế, người có sở thích và bất cứ ai quan tâm đến việc tạo các đối tượng tương tác với nhau hoặc với môi trường.[1]

Arduino thường gồm một board mạch điện tử có vi xử lý, có thể kết nối với máy tính thông qua cổng USB. Bằng phần mềm Arduino trên máy tính, người dùng có thể viết và đổ chương trình xuống board, để thực hiện các tác vụ như mong muốn. Người dùng có thể ứng dụng Arduino để lập trình tương tác với đèn, động cơ, cảm biến hoặc các thiết bị khác.

Mô hình Arduino thì đơn giản vậy, nhưng sự phổ biến và nổi tiếng của nó thì thật là kinh ngạc.

Arduino Core Team
Các nhà sáng lập Arduino (Arduino Core Team). Từ trái qua phải: David Cuartielles, Gianluca Martino, Tom Igoe, David Mellis, và Massimo Banzi. Ảnh: Randi Silberman Klett [2]

Cơn bão Arduino

Được phát hành năm 2005 như một công cụ khiêm tốn cho các sinh viên của Banzi (Một trong các sáng lập viên Arduino) tại Interaction Design Institute Ivrea (IDII)[2], cùng với sự lan truyền nhanh đến chóng mặt của nó sau đó đã biến Arduino trở thành một hiện tượng.

Arduino thực sự đã tạo nên một cơn bão trong cộng đồng người dùng DIY[3] trên toàn thế giới trong lĩnh vực điện tử. Với số lượng người dùng cực lớn và đa dạng với trình độ chuyên và không chuyên, trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học đã làm cho ngay cả những người tạo ra chúng phải ngạc nhiên về mức độ phổ biến.

Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với những người không chuyên, ít am hiểu về điện tử và lập trình. Bạn có thể mua một bo Arduino chỉ khoảng 30USD hoặc xây dựng của riêng bạn từ đầu. Tất cả là nguồn mở (Open-Source). Các sơ đồ phần cứng và mã nguồn phần mềm đều miễn phí theo giấy phép công cộng. Kết quả là, Arduino đã trở thành phong trào phần cứng nguồn mở có ảnh hưởng nhất trong thời gian qua.

Arduino đã và đang được sử dụng rất rộng rãi trên khắp thế giới, và ngày càng chứng tỏ được sức mạnh của mình thông qua vô số ứng dụng độc đáo của người dùng trong cộng đồng nguồn mở (open-source).

Arduino Made in Vietnam[4]

Arduino đã rất phổ biến trên thế giới trong nhiều năm nay. Tuy nhiên tại Việt Nam, Arduino vẫn chưa được nhiều người biết đến. Chính vì thế ChipFC quyết định mang Arduino đến cộng đồng Việt Nam.

Chi phí nhập Arduino phiên bản gốc từ Italia về Việt Nam là khá đắt và khó khăn. Thay vì lựa chọn nhập bo Arduino clone/fake từ Trung Quốc (trên bo vẫn ghi Made In Italia) với giá rất rẻ và phân phối lại, ChipFC đã lựa chọn hướng đi khác hơn là sản xuất các bo Arduino của riêng mình, ngay tại Việt Nam. Arduino là một sản phẩm nguồn mở với giấy phép công cộng[5], tuy nhiên cũng có một số hạn chế đối với người phát triển lại. Mọi người trên thế giới có thể sử dụng, chỉnh sửa, sản xuất và thương mại các phiên bản Arduino, nhưng không được sử dụng tên "Arduino" để đặt tên cho các sản phẩm của mình.

Vì thế tại ChipFC, trong tên gọi các bo arduino, chữ "Arduino" được thay bằng "Chipi" (bạn có thể đọc là chi-pi), và đi kèm chữ Arduino-Compatible. Các phiên bản Arduino do ChipFC sản xuất có một chút cải tiến so với thiết kế gốc nhằm phù hợp với điều kiện ở Việt Nam, nhưng hoàn toàn tương thích với Arduino quốc tế. Và cũng tuân theo giấy phép công cộng của Arduino, các bản Arduino do ChipFC sản xuất cũng được mở để mọi người tham khảo.

Lựa chọn phiên bản Arduino phù hợp

Bạn có thể lựa chọn một phiên bản Arduino phù hợp với nhu cầu của mình. Dưới đây là bản so sánh các phiên bản Arduino hiện có tại ChipFC.

ChipiUNO ChipiPRO ChipiPRO-LITE ChipiLEO
MCU ATmega328P ATmega328P ATmega328P ATmega32u4
Chíp nạp ATmega16U2 FTDI-FT232RL Không có ATmega32u4
Điện áp hoạt động 3.3V/5V (chọn bằng jumper) 3.3V/5V (chọn bằng jumper) 3.3V/5V (chọn bằng jumper) 3.3V/5V (chọn bằng jumper)
Điện áp nguồn cấp 7-12V 7-12V 7-12V 7-12V
Số chân I/O 20 (6 PWM & 6 Analog) 14 (6 PWM & 6 Analog) 14 (6 PWM & 6 Analog) 14 (7 PWM & 12 Analog)
Dòng cấp tối đa trên I/O 40mA 40mA 40mA 40mA
Bộ nhớ Flash 32KB (với 2 KB được dùng cho bootloader) 32KB (với 2 KB được dùng cho bootloader) 32KB (với 2 KB được dùng cho bootloader) 32KB (với 4KB được dùng cho bootloader)
Bộ nhớ SRAM 2KB 2KB 2KB 2.5KB
Bộ nhớ EEPROM 1KB 1KB 1KB 1KB
Tốc độ (Clock Speed) 16MHz 16MHz 16MHz 16MHz
Báo hiệu trên bo Led nguồn, giao tiếp và D13 Led nguồn, giao tiếp và D13 Led nguồn và D13 Led nguồn, giao tiếp và D13
Khác Tương thích hoàn toàn với Arduino UNO R3 Tương thích hoàn toàn với Arduino PRO Tương thích hoàn toàn với Arduino PRO Tương thích hoàn toàn với Arduino Leonardo

Ngoài ra còn rất nhiều bản Arduino khác. ChipFC Team sẽ chọn lọc và phát triển tiếp trong thời gian tới.

Thao tác sử dụng cơ bản

Phầm mềm Arduino

Phần mềm Arduino (Arduino IDE) là phần mềm chạy trên máy tính, hỗ trợ người dùng viết chương trình, biên dịch và nạp chương trình vào bo Arduino.

Một số đặc điểm của Arduino IDE:

  • Hỗ trợ Windows, Mac OS X, Linux
  • Giao diện đơn giản dễ sử dụng
  • Có thể chạy ngay không cần cài đặt
  • Mã nguồn mở

Tải về

Các phiên bản Arduino IDE chính thức được cung cấp đầy đủ tại Arduino Software. Phiên bản ổn định mới nhật hiện tại là 1.0.5. Tùy theo hệ điều hành máy tính của mình, bạn có thể tải về theo các link sau:

Cài đặt

Trên hệ điều hành Windows

Nếu bạn tải về phiên bản cài đặt (Windows Installer):

  • Bạn cần tiến hành cài đặt trước khi sử dụng. Bạn nhấp đúp vào tập tin đã tải về (arduino-1.5.5-r2-windows.exe) và làm theo hướng dẫn của chương trình cài đặt.
  • Sau khi cài đặt hoàn tất bạn có thể vào Start → Arduino để chạy chương trình.

Nếu bạn tải về phiên bản không cần cài đặt (ZIP file):

  • Bạn chỉ cần giả nén tập tin đã tải về (arduino-1.5.5-r2-windows.zip) vào một thư mục bất kỳ trên máy của mình.
  • Sau khi giải nén bạn nhấp đúp vào tập tin Arduino.exe để chạy chương trình.
Trên hệ điều hành MAC OS

Tương tự như cài đặt trên Windows

Trên hệ điều hành Linux

Tương tự như cài đặt trên Windows

Kết nối bo Arduino với máy tính

  • Đối với bo Arduino có trang bị sẵn mạch nạp - mạch nạp onboard, ví dụ như ChipiUNO hay ChipiPRO (phiên bản có mạch nạp sẵn), trên mạch thường có một cổng USB. Bạn chỉ cần sử dụng một cáp USB để kết nối bo mạch Arduino với máy tính thông qua cổng USB này.
  • Đối với bo Arduino không có trang bị sẵn mạch nạp, như ChipiPRO (phiên bản không có mạch nạp sẵn). Bạn cần thêm một mạch nạp, như USB to Serial - FTDI làm trung gian giữa máy tính và bo Arduino của bạn. Kết nối mạch nạp với bo Arduino thông qua hàng rào 6, và kết nối mạch nạp với máy tính thông qua cáp USB.

Cài đặt Driver

Thông thường thì khi kết nối bo Arduino với máy tính lần đầu tiên, một driver trên máy tính sẽ được yêu cầu cài đặt, việc này nhằm giúp máy tính và bo Arduino hiểu nhau và giao tiếp được với nhau. Đối với đa số trường hợp thì quá trình này sẽ được tự động, bạn chỉ việc kết nối bo với máy tính và đợi giây lát để hệ thống làm việc.

Để kiểm tra bạn có thể mở phần mềm Arduino, đã hướng dẫn cài đặt ở trên, vào menu Tools → Serial Port, bạn sẽ thấy có một menu dạng COMx mới xuất hiện, với x là một số chỉ thứ tự của cổng COM trong hệ thống. Khi ngắt kết nối giữa bo Arduino với máy tính thì menu này sẽ mất đi.

Trong trường hợp hệ thống không tự cài đặt driver được, khi đó sẽ cần đến sự trợ giúp của bạn. Xem thêm Cài đặt Driver FTDI

Lựa chọn ví dụ Blink
Lựa chọn ví dụ Blink

Nạp chương trình đầu tiên cho bo Arduino của bạn

Ở phần này, chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn cách sử dụng phần mềm Arduino để nạp một chương trình cho bo Arduino của bạn.

Theo mặc định, một số ứng dụng mẫu đã được cài đặt kèm theo khi bạn cài đặt phần mềm Arduino. Bạn có thể xem trong phần mềm Arduino bằng cách vào menu File → Examples.

Bạn làm theo các bước sau để nạp chương trình Blink (chớp LED D13 có sẵn trên bo Arduino):

  • Kết nối bo Arduino với máy tính thông qua cáp USB, chắc chắn rằng bạn đã cài đặt Driver. Việc cài đặt Driver đã hướng dẫn ở trên
  • Mở phần mềm Arduino.
  • Chọn loại bo: vào menu Tools → Board →
    • Nếu bạn dùng ChipiUNO thì chọn Arduino Uno
    • Nếu bạn dùng ChipiPRO thì chọn Arduino Pro or Pro Mini (5V, 16MHz) w/ ATmega328
  • Chọn Serial Port: vào menu Tools → Port →
    • Chọn cổng COM tương ứng với bo Arduino của bạn.
  • Mở Example Blink bằng cách vào menu File → Examples → 01.Basics → Blink.
  • Thực hiện nạp chương trình xuống bo Arduino bằng 1 trong 3 cách sau:
    • Nhấp vào nút Upload (có hình mũi tên từ trái qua phải)
    • Vào menu File → Upload
    • Nhấn tổ hợp phím Ctrl+U

Sau khi nạp chương trình từ máy tính xuống bo thành công, dòng Upload done sẽ xuất hiện phía dưới cửa sổ phần mềm Arduino.

Xử lý sự cố

Một số lỗi có thể gặp trong quá trình sử dụng:

Lỗi không tìm thấy cổng COM

Báo lỗi: Serial port 'COMx' not found. Did you select the right one from the Tools > Serial Port menu?

Nguyên nhân & Khắc phục:

  • Cáp USB bị lỏng làm mất kết nối giữa bo Arduino và máy tính. Bạn cần kiểm tra lại kết nối, chọn lại cổng COM trong menu Tools → Serial Port.
  • Chọn chưa đúng cổng COM, bạn cần kiểm tra và chọn lại cho đúng.

Một số lỗi khác có thể gặp

Tham khảo Trouble shoot của Arduino

Cộng đồng Arduino rất là rộng lớn nên bạn có nguồn hỗ trợ rất lớn từ bạn bè quốc tế qua trang forum của Arduino.

Tham khảo thêm

Chú thích

  1. Arduino.cc
  2. 2,0 2,1 The Making of Arduino
  3. Do It Yourself - những người tự chế ra sản phẩm của mình
  4. ChipFC Store
  5. Arduino Trademark Licensing