Arduino shield что это за программа

Содержание

Самые интересные шилды для Arduino

Если вы стали счастливым обладателем Arduino, вы наверняка слышали про платы расширения — так называемые шилды (Arduino shield), с помощью которых можете очень быстро расширить функциональные возможности вашего Arduino.

Как правило, большинство шилдов изготавливается под конкретный форм-фактор платы. В большинстве случаев — это микроконтроллеры Arduino Uno. Идея шилдов состоит в том, что вы покупаете отдельный модуль, который «садится» сверху на ваш микроконтроллер. Можно использовать несколько шилдов одновременно, устанавливая их один на другой. В результате вы получить многофункциональный «пирог» Arduino.

Ethernet Shield

Официальный шилд от создателей Arduino. Ethernet shield — это отличный вариант, чтобы обеспечить независимость вашего проекта от вашего персонального компьютера, так как он дает возможность наладить связь Arduino с интернет. Интересная особенность данного шилда — наличие на нем слота для MicroSD карты. Так что если в вашем проекте обрабатывается большой объем информации, например — mp3 файлы или видео; или вам надо хранить большие массивы данных для таких проектов как, например, светодиодный куб, хранить данные вы можете именно на SD карте.

Arduino Uno 에 ESP8266 WIFI Shield 를 장착해서 사용해보기 Windows10 또는 IDE 1.8.9 이상 버전 사용방법

Можно обеспечить работу хостинга для веб-сервера с использованием Ethernet шилда.

Перед тем как вы кинулись покупать Ethernet Shield, предупреждаю из личного опыта: Ethernet шилды зависимы от версий. Сначала я купил шилд v3 т оказалось, он не подходить к моему Arduino Uno v2, так как на версии платы v3 добавлено два пина. Кстати, Ethernet Shield стоит дороже чем сам контроллер Arduino, так что пришлось купить новую Arduino, а старую версию оставить для других проектов.

Так что проверяйте версию вашей платы и Ethernet шилда, который вы собираетесь покупать.

4 Relay Shield

Реле — основой узел многих устройств для домашней (и на только домашней) автоматизации. Реле используются в проетах Arduino, в которых необходимо подключения электрических цепей с большим питания. Если вы когда-то подключали реле, вы знаете, что для его работы необходима дополнительная обвязка: транзистор, диод и т.п. Если вам для проекта надо несколько реле, то монтажная плата (bredboard) очень быстро обрастет кучей проводников и контактов, в которых разобраться будет очень сложно.

4 Relay Shield (шилд на 4 реле) предоставляет вам все необходимые контакты для подключения 4-х периферийных устройств. Каждое реле дает возможность подключать оборудование которое работает с силой тока до 3 ампер. Конечно, можно использовать реле шилд и для маломощных электрических цепей. В таком формате их часто используют для замены переключателей.

Предупреждение: будьте осторожны с контактами реле-шилда. В случае их случайного замыкания или неправильного подключения внешней нагрузки, вы можете повредить вашу Arduino.

Protoshield

Protoshield (протошилд) сам по себе ничего не делает. Потому он такой плоский ;). Очень полезный шилд. После того как вы создали свой прототип с использованием монтажной платы и кучи проводов, стоит подумать о его презентабельности и удобстве. В этот момент вам пригодится протошилд. Вы собираете всю схему на нем и садите его сверху на вашу Arduino как любой другой шилд.

Multi function Shield. Практическое применение.

То есть — это отличный вариант для создания собственного шилда!

LCD Shield

Зачем вам LCD Shield? Все просто: выводить информацию с Arduino не на персональный компьютер с использованием серийного монитора, а напрямую на периферийный экран! Это реально классно! Но! При использовании внешних экранов, вам обычно требуется 7 и более контактов с Arduino. Это очень ограничивает возможности дальнейшего подключения периферийных устройств.

В этом LCD шилде используется протокол передачи данных I2C, то есть для его подключения задействуются лишь 2 пина! Кроме того, параллельно к этим же контактам можно подключить другое оборудование, работающее по тому же протоколу передачи данных.

В добавок к экрану, на LCD шилде установлено 4 «управляющие» кнопки и кнопка «select» (выбор). Благодаря этому у вас появляется дополнительный интерактивный интерфейс и непосредственного подключения к ПК при работе с шилдом можно избежать. Если монохромный дисплей вас не впечатляет, вы можете спокойно апгрейдить шилд, установив 1.8 inch TFT 18-bit color screen.

Вот на этом этапе вы должны понять, что не все шилды 100% совместимы друг с другом. Некоторые из них надо устанавливать сверху вашего Arduino «пирога». Именно к таким шилдам относится LCD шилд.

Energy Shield

Energy shield расширяет ваши возможности с точки зрения обеспечения питания проектов на Arduino. Шилд позволяет подключать различные источники питания и обеспечивать их работу с Arduino. Одна из самых ярких сфер применения — обеспечение подзарядки мобильных телефонов и гаджетов.

Motor Shield

Motor shield обеспечивает возможность управления множеством моторов с использованием Arduino. На шилде установлены все необходимые регуляторы, переключатели, предохранители. В общем, на motor шилде есть все для обеспечения простого управления двигателями и для их защиты.

SD Card Shield

Во многих проектах необходимо обрабатывать большие массивы информации, для хранения которой недостаточно встроенной в Arduino памяти. Именно в этом случае вам может понадобится SD Card Shield. Он совместим с картами памяти форматов SD, SDHCи MicroSD. Sd Card шилд использует простой SPI интерфейс для подключения и передачи данных.

Wifi Shield

Этот шилд предоставляет вам действительно огромные возможности, позволяя настроить передачу данных от Arduino с использованием WiFi технологий. Уверен, вы найдете ему достойное применение. Начиная от дистанционного управления вашими приводами в роботизированных проектах и заканчивая передачей данных с датчиков и сенсоров о состоянии того или иного объекта в режиме реального времени. WiFi шилд подключается к серийному порту.

GPRS Shield

GPRS Shield дает Arduino возможность использовать сети GSM/GPRS, которые используются для мобильных телефонов. В результате вы можете делать и принимать звонки и текстовые сообщения! Как правило, GPRS шилды оснащаются антеннами.

E-Ink Shield

E-Ink shield — очень интересная разработка, которая использует технологию электронных чернил (та же технология используется в электронных книгах). Основное преимущество E-Ink шилда — вы получаете дисплей, который требует минимум энергии для питания и предоставляет отличный формат для отображения и чтения текста. Подобные шилды могут отобразить текст даже без использования внешнего питания!

Music Shield

Music Shield дает вам возможность воспроизводить музыку в отличном качестве чрез Arduino. Шилд поддерживает широкий диапазон музыкальных форматов для воспроизведения. Естественно, в Music шилде предусмотрен слот для SD карты. Так что вы без проблем сможете загрузить вашу медиатеку без использования дополнительного SD шилда.

Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!

Автономная «смарт» машина на Arduino
Arduino + THB6064AH + шаговый двигатель Nema 23
Датчик уровня влажности почвы и автоматический полив на Arduino
Робот, отслеживающий источник света на Arduino
Processing и Arduino – основы

Источник: arduino-diy.com

Открытая платформа Arduino высвобождает творческий потенциал. Часть 2 — Arduino Shields — расширение возможностей аппаратной платформы

Arduino – это не специализированный продукт или технология, это экосистема аппаратного и программного обеспечения, инструментов и человеческих ресурсов, и в центре всего 8-разрядные микроконтроллеры семейства megaAVR, а с не давнего времени и 32-разрядный ARM микркоконтроллер на базе ядра Cortex-M3

Наряду с основной аппаратной платформой – процессорной платой, немаловажную роль играют платы расширения Arduino Shields. Благодаря этим платам и модулям значительно расширяется область применения Arduino, а также открываются новые возможности для простых радиолюбителей и коммерческих разработчиков.

Практически все процессорные платы Arduino благодаря универсальному форм-фактору поддерживают подключение модулей расширения, мезонинных модулей и дополнительных плат, которые присоединяются к шине микроконтроллера и линиям ввода/вывода посредством специальных штыревых разъемов с шагом 2.54 мм. Универсальная система подключения значительно упрощает процесс внедрения в проекты схем расширения с использованием либо промышленных, предварительно собранных плат от различных производителей, либо одного из представленных на рынке наборов для самостоятельной сборки совместимых по выводам плат расширения.

Открытая платформа Arduino увлекает как любителей, так и коммерческих разработчиков встраиваемых систем, в результате чего появилось множество специализированных плат расширения, включая платы реле, платы АЦП и ЦАП высокого разрешения, платы контроля электрической сети, источников питания и преобразователей, платы драйверов электродвигателей. Arduino легко подключается к проводным сетям, благодаря наличию официальной платы Ethernet Shield, нескольких коммерческих вариантов плат Ethernet и соотвтетствющих программных библиотек.

Официальная плата Arduino Ethernet Shield

С помощью платы Arduino Ethernet Shield подключить платформу Arduino к сети Интернет можно за считанные минуты. Просто соедините модуль с процессорной платой, подключите сетевой кабель с разъемом RJ45 и следуйте несложным инструкциям. В итоге вы получите возможность контролировать свое устройство через Интернет. Каждый элемент платформы (аппаратная часть, программная часть и документация) доступен бесплатно и имеет открытый код.


Плата расширения Arduino Ethernet совместима с процессорными платами Arduino Mega и Arduino Uno

Основные характеристики платы расширения Ethernet Shield:

Требуется процессорная плата Arduino
Рабочее напряжение 5 В
Ethernet контроллер Wiznet W5100 со встроенным буфером 16 КБайт
Скорость подключения 10/100 Мбит/с
Подключение к Arduino по интерфейсу SPI
Установлен слот для карт памяти microSD
Поддержка подключения модуля PoE:

IEEE802.3af совместимый
Низкие пульсации и шумы выходного напряжения
Диапазон входного напряжения 36 … 57 В
Защита от перегрузки и короткого замыкания
Выходное напряжение 9 В
Высокоэффективный DC/DC преобразователь
Напряжение изоляции вход/выход 1500 В

Работа с платой расширения, а также с картой памяти осуществляется с помощью программной библиотеки, поддерживающей до 4 одновременных входных подключений по протоколам TCP или UDP. Встроенный разъем RJ45 содержит интегрированный линейный трансформатор и позволяет использовать функцию Power over Ethernet.

Официальная плата Arduino Motor Shield

Силовой модуль для управления электродвигателями предназначен для упрощения разработки робототехнических устройств и моторизированных систем.

Модуль выполнен на базе полномостового драйвера L298, предназначенного для управления индуктивной нагрузкой (реле, соленоиды, двигатели постоянного тока и шаговые двигатели) и позволяет работать с двумя электродвигателями, контролируя скорость и направление вращения каждого независимо. Модуль рассчитан на работу только от внешнего источника питания.

Основные характеристики Arduino Motor Shield:

Одновременное управление двумя электродвигателями постоянного тока или одним шаговым двигателем
Независимый контроль скорости и направления движения
Рабочее напряжение 5 … 12 В
Установлен интегральный драйвер управления индуктивной нагрузкой L298
Максимальный ток 2 А на канал, или общий максимальный ток 4 А
Возможность измерения тока, потребляемого каждым двигателем (1.65 В/А).


Официальная плата Arduino Motor Shield может управлять двумя электродвигателям с контролем скорости и направления вращения

Рассчитанная на рабочее напряжение до 30 В и рабочий ток до 2.8 А, эта коммерческая плата предназначена для управления двумя электродвигателями постоянного тока и может применяться в робототехнике или других моторизированных приложениях

На сегодняшний день приобретают большую популярность беспроводные устройства (системы безопасности, устройства управления и контроля, датчики и исполнительные механизмы), действующие по различным беспроводным протоколам. Проекты на базе Arduino идут в ногу со временем, благодаря возможности простого добавления беспроводных функций. Коммерческие платы расширения и модули, которые поддерживают ZigBee, Bluetooth и IEEE 801.11 протоколы также доступны для пользователей. Кроме того, имеется несколько плат, которые содержат завершенные сотовые трансиверы на базе GSM с поддержкой GPRS сервиса и подкачаются к платформе Arduino Uno и Mega с питанием от интерфейса USB.

Официальная плата Arduino Wireless SD Shield добавляет возможность беспроводного обмена с отладочной платой. В основном, плата расширения рассчитана на подключение модулей XBee, однако возможно использование и других модулей с соответствующей топологией. Кроме того, на плате установлен слот для карт памяти SD, имеется небольшая область для макетирования и переключатель, который выбирает режим обмена с беспроводным модулем.

Официальная плата расширения Arduino Wireless SD Shield используется для организации беспроводной передачи данных с использованием, в основном, беспроводных модулей Xbee. Однако возможно использование и других беспроводных модулей с соответствующей топологией платы


Плата расширения Xbee Shield (Digi-Key) с установленным радиомодулем

Плата Arduino BT (Digi-Key) – это завершенная плата на базе микроконтроллера ATmega168 и беспроводного модуля Bluetooth Bluegiga WT11, обеспечивающая обмен по протоколу Bluetooth. Она имеет 14 цифровых входов/выходов (6 из которых могут использоваться как ШИМ выходы), 6 аналоговых входов, кварцевый резонатор 16 МГц, разъем внутрисхемного программирования. Отличительной особенностью является возможность программирования микроконтроллера по беспроводному интерфейсу.


Плата Arduino BT (Digi-Key) выполнена на микроконтроллере ATmega168 и модуле Bluegiga WT11

Следует напомнить, что все официальные продукты Arduino имеют открытый код, т.е. для пользователей доступны принципиальные схемы плат, файлы топологии, программные библиотеки и демонстрационные приложения.

Обзор шилдов Ардуино

Вначале стоит понять, о чем вообще пойдет речь, а вернее о том, что такое в сущности Arduino и при чем тут shield (в переводе с английского – щит).

Назначение устройства

Ардуино – во всех его модификациях UNO, NANO, MEGA и прочих – достаточно сложный контроллер по своим возможностям, скорее напоминающий полноценный компьютер.

Его основное предназначение заключено в программном управлении различными пользовательскими устройствами, зачастую выпускаемыми непрофессионалами для нестандартных применений. Сюда можно отнести и различные системы контроля теплиц, отопления, безопасности, освещения, полива и прочих устройств, для которых продаваемые сборки или слишком дороги, или не обеспечивают требуемых возможностей в общем.

В своей основе, Ардуино – универсальный контроллер, в возможностях которого множество функций, выполняющих не только подачу управляющих сигналов, но и обработку обратной связи от датчиков, с использованием программного обеспечения, написанного начинающими или опытными специалистами.

Что касается Arduino Shield, – они представляют собой дополнительные платы расширения, зачастую размещаемые на основную самого контроллера и совместимые с ним контактно.

В своей общности их очень много, для обеспечения различных дополнительных функций. Они применяются в плане предоставления возможностей связи, взаимодействия с сенсорами, управляемыми устройствами или попросту расширяют возможности самого Ардуино.

Конечно, кроме шилдов существуют и отдельно выпускаемые расширяющие модули, но зачастую их подключение к основной плате достаточно неудобно, оно производится проводами напрямую от их контактных площадок.

В отличие от такой конструкции, компоненты — шилды обладают правильным расположением входов, которые совпадают с аналогичными на основной плате. К тому же, в обязательном порядке предусмотрены крепления, дающие возможность совмещать один компонент над другим. В свою очередь, общая разводка позволяет подключать следующий shield выше предыдущего, создавая своеобразное комплексное устройство.

Попросту говоря, подключение шилдов ардуино выполняется методом своеобразного бутерброда, когда следующий вставляется в предыдущий. При этом снизу всей конструкции находится сам микроконтроллер.

Рассмотрим наиболее популярные схемы шилдов Ардуино.

Gprs shield от «Амперки»

Устанавливается шилд на Ардуино и работает с ней в комплексе. Плата оснащена разъемом сим-карты, местом установки аккумулятора CR1225 для часов реального времени и точкой подключения съемной антенны GSM связи. Последнюю можно позже заменить на более мощную.

Основное предназначение у платы – соединение Ардуино с пользователем посредством сотовой связи.

Шилд хранения файлов

Вопрос хранения данных всегда важен, особенно в системах их обработки. Ниже представлен большой брат более простой модели, позволяющий размещать его плату в сам стек устройств Ардуино.

Основная направленность шилда – обеспечивать интерфейс между контроллером и SD картой хранения данных. Запись и чтение устройством поддерживается в распространенных файловых системах FAT12 и FAT32.

Младшая модель представлена модулем, но обе они достаточно легки к повторению благодаря своей простой конструкции.

Shield, управляющий мощной нагрузкой

Конечно, требовательность коммутируемых устройств здесь не превышает 220В при 5А постоянного тока, но можно подключить к выходам магнитные пускатели, с помощью которых уже управлять гораздо более мощным оборудованием.

Понимание принципов платы расширения и управляющих сигналов Arduino можно определить по схеме устройства:

К сожалению, описанное устройство не может коммутировать сети переменного тока. Для этого используется посредник, подключаемый далее – ICStation 8 Channel EL Escudo Dos Shield for Arduino. Это семисторный вид шилдов Arduino на 8 каналов. Благодаря ему микроконтроллер может управлять шинами переменного тока.

Двигатели и Ардуино

Одной из ниш применения микроконтроллеров всегда были роботизированные приборы, для которых обязательно нужны драйверы, управляющие двигателями.

В нише Ардуино разработан целый класс таких устройств, предназначенных для установки в качестве шилда, с целью прямого контактного подключения двигателей. Примером может служить Motor Shield, предназначенный для контроля четырех фазовых моторов постоянного тока или пары шаговых.

Основа устройства – две мостовых микросхемы L293, контактные группы портов которых в точках подключения к Ардуино демонстрируются далее:

В верхнем левом углу можно видеть входы группы контроля, в которые поступает плюс, минус и управляющий сигнал. Где помечено стрелкой, обычно размещается перемычка, указывающая устройству, откуда оно берет энергию – от самой Ардуино или внешнего питания. Обычно в схеме используется напряжение 5В.

Для применения шилда с 4-мя фазовыми двигателями выполняется немного другой их монтаж с этой платой:

Основная библиотека для управления – AFMotor.

Есть вариант исполнения от российского изготовителя. Его основное отличие – только одна мостовая L298, что соответственно уменьшает возможности устройства. Коммутация выполняется или одного шагового двигателя, или двух фазовых.

Плюсом можно назвать их поддерживаемую мощность – в параллельном режиме доступно питать 4-амперный мотор, рассчитанный на работу от 24В.

Это еще не все, что относится к контролю моторов. Часто применяются роботизированные сборки, в которых намного больше, чем пара двигателей. Для них соответственно требуется много серво-шилдов. Большое их количество вполне заменит универсальный Multi Servo Shield. Его схема подключения:

Конечно, устройство не блещет мощностью подключаемых моторов, но его плюс в их количестве. Можно использовать аж 24 штуки.

Питание

Важным вопросом для Atmega, как, впрочем, и любого микрокомпьютера, служит питание. Существуют шилды, обеспечивающие его бесперебойность в случае утраты внешнего источника:

Функция выполняется схемой с литий-ионным аккумулятором, размещаемым на своей плате в общий стек Ардуино. Обеспечивается полный автоматизированный контроль поступления внешнего напряжения и поддержка всей сборки в рабочем состоянии в случае его отсутствия.

Сеть

Не оставлен без внимания и вопрос внешних коммуникаций. Шилды этого типа зачастую поставляются вместе с разъемами чтения SD-card.

Самым простым из существующих на текущий момент считается W5100, более продвинутый – W5500. Последний обладает лучшей оптимизацией в плане быстродействия и энергосбережения. Основное предназначение обоих – связь посредством кабельных UDP сетей по протоколу TCP/IP.

Есть у этих плат и младший брат для соединения с Arduino NANO. Но он изготавливается в виде модуля, а не шилда, и лишен разъема для SD-card.

Не забыты и беспроводные коммуникации по WIFI. К примеру, ниже представлен официальный шилд, использующий 802.11b/g соединения.

Как видно по фотографии, на схеме кроме разъема для SD-карт присутствует и мини-USB, через который можно производить обновление ПО самого устройства, в основе своей – микроконтроллера связи.

Интерфейс с человеком

Самое главное для любого компьютера – обеспечивать интерфейс с человеком. Здесь есть целый комплекс шилдов, от экрана с несколькими управляющими клавишами до системы распознавания голоса. Последняя представлена ниже:

Среди функций шилда не только контроль произносимого человеком, но и воспроизведение определенного текста, записанного в память устройства. Очень удобная возможность для организации своеобразного голосового диалога с Ардуино.

Конечно, говорить мало, нужно еще и видеть, что происходит. Здесь поможет LCD Keypad shield – шилд, обладающий двухстрочным экраном на 16 символов в каждой строке. Кроме отображения информации на его плате расположено несколько клавиш, позволяющих отдавать команды их нажатием контроллеру.

Конечно, эта модель не единственная. В ее классе множество устройств. Для конкретно названой, из технических данных можно сообщить, что она использует для своей работы множество портов Ардуино. Распиновка платы с описанием входов:

Используемая библиотека для работы с дисплеем – LiquidCrystal.

Шилды, изменяющие модель контроллера

Конечно, здесь речь идет не о наращивании мощности, а об увеличении размера платы под следующий вид модели и соответствующее количество контактов.

Хорошим примером может послужить Nano Uno shield, превращающий Ардуино НАНО в УНО.

Объединяющий шилд

Существует целый класс плат, которые обладают возможностями объединения многих других, выводя выходы их на одну. Характерный представитель – Arduino Sensor Shield. Чего только на нем не присутствует – порты COM, I2C, 6 цифровых и 12 аналоговых, коннектор LCD двух видов, возможность присоединения Bluetooth, радио модуля, и ридера SD.

Дополнительные возможности

В конце хотелось бы вспомнить Arduino More-Core Shield. Очень своеобразная вещь, в своей основе – дополнительный микроконтроллер, расширяющий возможности центрального с использованием процессора ATMega328. Этакое второе ядро системы, причем количество их можно наращивать, подключая колодки в общий стек.

Перечислены, конечно, далеко не все виды и типы шилдов, рассказано было только о наиболее известных из них.

Главный плюс оборудования такого типа – низкая цена приобретения и владения, при глобальности предоставляемых возможностей. Даже начинающий специалист, пользуясь модулями и шилдами Ардуино, способен создать любое устройство, которое полностью покроет все его запросы.

Источник: future2day.ru

Многофункциональный шилд Ардуино

Как правило, знакомство с аппаратной платформой Arduino начинается с подключения простейших периферийных устройств: светодиодов, кнопок, зуммеров и т.п. Обычно для этого схемы собирают на макетной плате, но возможен другой вариант. В продаже имеется шилд на котором уже скомпонована наиболее широко распространенная простая периферия. Данный многофункциональный шилд был приобретен на Али за 2 доллара.