Arduino được sử dụng nhiều trong lập trình

Arduino là gì? Những điều cần biết về Arduino

Arduino là nền tảng tạo mẫu điện tử vô cùng tiện lợi dành cho những người làm trong lĩnh vực điện tử. Nếu bạn có những ý tưởng sáng tạo nhưng lại không am hiểu về lập trình thì ứng dụng này rất cần thiết. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu sâu hơn về nền tảng này nhé!

Arduino là gì?

Arduino là nền tảng để tạo mẫu điện tử mã nguồn mở, được sử dụng nhằm mục đích xây dựng các ứng dụng điện tử có thể tương tác được với nhau hoặc với môi trường được thuận tiện và dễ dàng hơn. 

Arduino được sử dụng nhiều trong lập trình
Arduino được sử dụng nhiều trong lập trình

Nền tảng mẫu này giống như là một chiếc máy tính thu nhỏ, giúp cho người dùng có thể lập trình và thực hiện được các dự án điện tử mà không cần phải dùng đến các công cụ chuyên dụng để phục vụ việc nạp code. Phần mềm này tương tác với thế giới ở bên ngoài thông qua các cảm biến điện tử, đèn và động cơ.

Lịch sử ra đời của nền tảng Arduino

Nền tảng Arduino được ra đời tại thị trấn Ivrea của nước Ý và được đặt theo tên của vị vua King Arduin vào thế kỷ thứ IX (1002 – 1014). Arduino chính thức được ra mắt vào năm 2005, được xem là một loại công cụ cho các sinh viên học tập tại Interaction Design Institute Ivrea (Viện thiết kế tương tác Ivrea). Giáo sư Massimo Banzi là một trong những người đã phát triển ra Arduino và cũng là giảng viên tại trường Ivrea. 

Nền tảng lập trình được ra mắt vào năm 2005
Nền tảng lập trình được ra mắt vào năm 2005

Dường như không có bất cứ một sự tiếp thị hay quảng cáo nào về nền tảng này, nhưng tin tức về nó vẫn được lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ vô vàn lời truyền miệng tốt từ những người dùng sản phẩm đầu tiên. Arduino nổi tiếng trên toàn thế giới, đến nỗi còn có người tìm đến thị trấn Ivrea để tham quan nơi đã sản sinh ra nền tảng thú vị này. 

Giá của các board Arduino có dao động từ €20 – $27, nếu sản phẩm này được “làm giả” thì giá sẽ giảm xuống thấp hơn $9.  Vậy nên người dùng có thể mua các board Arduino ở dạng đã được lắp sẵn hoặc ở dưới dạng các kit rồi về tự làm lấy. Thông tin thiết kế của phần cứng sẽ được công khai để những ai muốn tự tay làm ra một mạch Arduino thì có thể tự thực hiện được. 

Theo ước tính, vào khoảng giữa năm 2011 đã có hơn 300 ngàn mạch Arduino đã được sản xuất với mục đích thương mại. Đến năm năm 2013, đã có khoảng 700 ngàn mạch chính thức được sản xuất đưa tới tay người sử dụng.

Cấu tạo của Arduino

Arduino có cấu tạo gồm phần cứng và phần mềm. Trong đó:

  • Phần cứng của Arduino gồm bảng mạch nguồn mở, bộ vi xử lý và chân đầu vào/đầu ra (I/ O) để có thể liên lạc, điều khiển các đối tượng vật lý (LED, servo, nút, …). Bảng mạch thường được cấp nguồn qua USB hoặc nguồn điện ở bên ngoài, cho phép cung cấp đủ năng lượng cho các phần cứng và cảm biến khác.
  • Phần mềm nguồn mở cấu tạo tương tự như C ++. Môi trường phát triển tích hợp Arduino (IDE – Integrated Development Environment) cho phép các bạn soạn thảo, biên dịch code và nạp chương cho con board.
Arduino được rất nhiều người sử dụng
Arduino được rất nhiều người sử dụng

Các chi tiết phần cứng của Arduino

  • Cổng USB: Là chân cắm để tải mã lập trình từ PC lên trên con chip điều khiển. Đồng thời đây cũng là cổng giao tiếp serial giúp truyền các dữ liệu từ chip điều khiển vào trong máy tính.
  • Jack nguồn: Để chạy Arduino, các bạn hoàn toàn có thể nạp được nguồn từ cổng USB ở bên trên. Tuy nhiên không phải lúc nào cũng có thể kết nối với máy tính được. Có những dự án phải thực hiện ở ngoài trời sẽ cần có một nguồn điện khác với mức điện áp từ 9V – 12V.
  • Hàng Header: Những chân có đánh số từ 0 – 12 là hàng digital pin. Đây là nơi để truyền và nhận các tín hiệu số. Bên cạnh đó sẽ có một pin đất (GND) và một pin điện áp tham chiếu (AREF).
  • Hàng header thứ 2: Chi tiết này chủ yếu liên quan tới điện áp đất và nguồn.
  • Hàng header thứ 3: Đây là các chân dùng để nhập – xuất các tín hiệu analog . 
  • Chip điều khiển AVR: Đây là bộ phận xử lý ở vị trí trung tâm của toàn bộ bo mạch. Với mỗi mẫu Arduino khác nhau thì con chip này sẽ khác nhau. 

Ví dụ như: Trên Arduino Uno thì sẽ sử dụng con chíp ATMega328.

Ứng dụng đa dạng của nền tảng Arduino

Một số ứng dụng rất đa dạng của Arduino trong đời sống phải kể đến như là:

  • Điều khiển các loại thiết bị dùng để cảm biến âm thanh và ánh sáng.
  • Làm máy in 3D.
  • Dùng làm đàn bằng ánh sáng.
  • Dùng làm lò nướng bánh có báo hiệu khi bánh đã chín.
  • Arduino có khả năng đọc được các thiết bị cảm biến, điều khiển được động cơ,… Chính vì thế mà mã nguồn mở này đã được dùng để làm bộ xử lý trung tâm của rất nhiều loại robot.
  • Arduino còn được sử dụng để tương tác với Joystick, màn hình,… khi chơi các loại game như Tetris, Mario, phá gạch,….
  • Dùng để chế tạo ra các loại máy bay không người lái.
  • Điều khiển để đèn giao thông hoạt động, làm hiệu ứng cho đèn Led nhấp nháy ở trên các loại biển quảng cáo, …

Ngoài ra, Arduino còn có rất nhiều ứng dụng hữu ích khác nữa. Tùy thuộc vào sự sáng tạo của người sử dụng mà nó có những ứng dụng sao cho phù hợp.

Khả năng kết nối của nền tảng Arduino

  • Arduino có thể hoạt động hoàn toàn độc lập.
  • Kết nối được với máy tính, cho phép bạn có thể truy cập dữ liệu cảm biến từ thế giới bên ngoài và cung cấp thông tin phản hồi.
  • Các Arduino có thể liên kết được với nhau.
  • Mạch điều khiển Arduino có thể kết nối được với các loại thiết bị điện tử khác.
  • Arduino có khả năng kết nối được với các chip điều khiển.
  • Lập trình Arduino IDE có thể kết nối được với nhiều nền tảng khác. Điều này đồng nghĩa với việc các bạn có thể khởi động được nền tảng này trên Windows, Macintosh OSX điều hành Linux (các hệ thống vi điều khiển chỉ chạy trên Windows).

Các loại biến thể của Arduino

Phần cứng của Arduino là một mã nguồn mở, vì thế các bạn có thể xem sơ đồ của mọi bảng đã có sẵn. Hiện nay, nền tảng Arduino đã có rất nhiều loại khác nhau khiến cho việc lựa chọn trở nên khó khăn hơn. Tuy nhiên có nhiều loại như vậy thì việc chọn được sản phẩm phù hợp với nhu cầu của bạn sẽ cao hơn.

Nền tảng được nhiều nhà sáng tạo hay sử dụng
Nền tảng được nhiều nhà sáng tạo hay sử dụng

Arduino Uno

Đây là bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên Microchip ATmega328, được phát triển bởi Công ty Arduino.cc. Bảng mạch này được trang bị thêm các bộ chân đầu vào và đầu ra Digital\Analog có khả năng giao tiếp được với các bảng mạch mở rộng khác nhau. 

Mạch Arduino Uno phù hợp cho những bạn mới tiếp cận và có sự đam mê về điện tử, lập trình, …. Với nền tảng này các bạn sẽ dễ dàng sử dụng và xây dựng được dự án cho mình một cách nhanh nhất. Ngoài ra, biến thể Arduino Uno còn được dùng trong lập trình Robot, xe tự điều hành, điều khiển bật tắt đèn led,.…

Arduino Uno R3

Đây là phiên bản của Arduino Uno thế hệ thứ 3, được dùng cho việc lập trình cho các ứng dụng có điều khiển phức tạp. Nhờ được trang bị cấu hình khá mạnh dành cho các loại bộ nhớ như ROM, RAM và Flash, các đầu vào/ra digital I/O. 

Trong đó, nhiều chỗ có khả năng xuất được tín hiệu PWM, đọc tín hiệu analog và chuẩn giao tiếp rất đa dạng như: UART, SPI và TWI (I2C).

Arduino Nano

Đây là biến thể có chức năng tương tự với Arduino Duemilanove, thế nhưng lại có cấu tạo khác nhau về dạng mạch. Nano được tích hợp thêm vi điều khiển ATmega328P, có trong TQFP với 32 chân và 8 cổng ADC. 

Bảng Nano lại không có giắc nguồn DC như các loại bo mạch Arduino khác. Thay vào đó là cổng mini-USB, được sử dụng cho cả việc lập trình và bộ giám sát nối tiếp. Tính năng hấp dẫn của Arduino Nano là chọn công suất lớn nhất phù hợp với hiệu điện thế của nó.

Arduino Lilypad

Arduino LilyPad chính là phiên bản Arduino được sử dụng chip ATmega328P, được thiết kế, phát triển bởi Leah Buckley và SparkFun Electronics. Phiên bản Arduino LilyPad được sử dụng cho các ứng dụng trang trí cho quần áo, các sản phẩm thời trang balo, túi xách,.…

phiên bản Arduino Lilypad
phiên bản Arduino Lilypad

Arduino Mega 2560

Arduino Mega2560 là loại vi điều khiển có sử dụng ATmega2560. Mega 2560 có nhiều bộ nhớ và chân I/O hơn bất kỳ nền tảng Arduino nào khác. Đây là Arduino lớn nhất, tốt nhất và đắt nhất hiện nay.

Netduino

Netduino là bản thể tương tự như Arduino, là giải pháp có thể hack và tạo mẫu cho phần cứng ở nguồn mở. 

Netduino thường chạy .NET Micro Framework cho cơ sở phần mềm, tương thích với cả các lá chắn Arduino. Nhưng một số lại có thể yêu cầu trình điều khiển để chạy được.

Bên trên là những thông tin chúng tôi chia sẻ cho các bạn về nền tảng Arduino. Hy vọng bài viết sẽ cung cấp cho các bạn những thông tin hữu ích cho các bạn. Nếu có bất cứ thắc mắc gì về nội dung của bài viết, các bạn có thể comment ở bên dưới bài viết.

Website đang trong quá trình chạy thử nghiệm