Описание интерфейса программы Arduino ID

муниципальное бюджетное учреждение

дополнительного образования «Станция юных техников»

города Каменск-Шахтинский

Принята на методическом совете

Протокол №______ от «___» _________ 20___г

(Для учащихся 1 года обучения робототехнических объединений учреждений дополнительного образования)

Автор: Барышев Е. В.

педагог дополнительного образования.

2024

1. Пояснительная записка

Данная методическая разработка предназначена для ознакомления с интерфейсом программы программирования Arduino ID учащимися 1 года обучения, получения навыков программирования платформ на специальном языке программирования. Содержание методической разработки содержит описание консоли и панели инструментов и иллюстрирует их использование в примерах и фрагментах кода с пояснениями. Методическая разработка содержит примеры подключений различных модулей.

Методическая разработка является частью приложения к образовательной программе «Робототехника», рассчитана на учащихся 12 – 15 лет и направлена на достижение следующих целей и задач:

Образовательные:

• работа в среде программирования Arduino ID через ПК;

• составление сложных программ и загрузка в контроллер.

Развивающие:

• развитие интереса и склонностей в области программирования;

• развитие навыков при работе в открытой среде программирования Arduino ID.

Воспитывающие:

• воспитание всестороннего интереса к робототехнике, творческого отношения к труду;

• воспитание чувства взаимоуважения между кружковцами.

Для освоения руководства по структуре команд, синтаксису языка программирования и составление программного кода в среде программирования Arduino ID предлагается следующая методика изучения:

• повторение изученного материала методической разработки «Среда программирования Arduino ID. Часть 1»

• повторение знаний физических основ электричества в рамках школьного курса по физике;

• использование персонального компьютера;

• самостоятельное создание программного кода для контроллера по алгоритму.

Сохраняя общую направленность материала, определяемую предлагаемой методической разработкой, преподаватель, должен иметь свой авторский демонстрационный материал (готовые проекты, фото и видео материал) [4, 5, 6]. Учащийся может использовать данную методическую разработку как шаблон, для создания своей научно - исследовательской работы в области программирования.

1. Основная часть

Сейчас, с появлением устройств, дающих возможность работать с микроконтроллерами без наличия серьезной материальной базы и знания многих предметов, все изменилось. Примером такого устройства может служить платформа Arduino IDE итальянских разработчиков [7, 9, 3 стр 157].

Среда разработки Arduino ID состоит из следующих компонентов (рисунок 1):

Текстовый редактор кода программы (1);

Область сообщений (2);

Консоль (3);

Панель инструментов (4);

Панель с часто используемыми командами (5).

Рисунок 1.

Написанная в среде Arduino ID программа называется «скетч». Сама программа пишется в текстовом редакторе [8]. В области сообщений выводятся ошибки и пояснения. В консоли отображается полный отчёт о компиляции программы, различные ошибки, подсказки и другая полезная информация. Панель инструментов представляет собой набор полезных функций при разработке программы. На панели с часто используемыми командами всего несколько кнопок, но они являются самыми основными при разработке программы.

Подробно останавливаться на предназначении каждого пункта меню мы не будем, а рассмотрим только самые необходимые функции.

Одной из особенностей Arduino ID является довольно обширная база различных примеров, что очень удобно для начинающих (рисунок 2). Открыть пример можно из пункта меню Файл - Примеры.

Создать новую программу можно из пункта меню Файл - Новый; (рисунок 3) и из панели с часто используемыми командами

Рисунок 2. Рисунок 3.

Допустим, мы написали программу. Далее нужно сохранить. Сделать это можно несколькими способами, из пункта меню Файл - Сохранить; из панели с часто используемыми командами (рисунок 4).

Рисунок 4. Рисунок 5.

Удобный редактор текста программы очень важен при разработке какой-либо программы. В редакторе присутствуют все основные команды, необходимые при редактировании кода. Они находятся в меню Правка.

Давайте остановимся на основных командах, необходимых для редактирования программы (рисунок 5):

Копировать. Пункт меню Правка - Копировать или комбинация клавиш Ctrl + C;

Вставить. Пункт меню Правка - Вставить или комбинация клавиш Ctrl + V;

Вырезать. Пункт меню Правка - Вырезать или комбинация клавиш Ctrl + X;

Выделить всё. Пункт меню Правка - Выделить всё или комбинация клавиш Ctrl + A;

Найти. Пункт меню Правка - Найти или комбинация клавиш Ctrl + F;

Отменить. Пункт меню Правка - Отменить или комбинация клавиш Ctrl + Z;

Вернуть. Пункт меню Правка - Вернуть или комбинация клавиш Ctrl + Y;

Пункт меню Инструменты - АвтоФорматирование или комбинация клавиш Ctrl + T. Эта команда позволяет исправить неточности в разметке программы и привести её в более читабельный вид (рисунок 6).

Рисунок 6. Рисунок 7.

Существует довольно большое количество модулей Arduino [10]. Загружать написанную программу нужно именно в тот тип модуля, который подключён к компьютеру. Выбрать модуль можно в меню Инструменты - Плата (рисунок 7).

Далее необходимо выбрать тип контроллера, который установлен на модуле Arduino (на каждом контроллере есть маркировка). Это можно сделать в меню Инструменты - Процессор (рисунок 8).

Рисунок 8. Рисунок 9.

Теперь, когда выбран конкретный модуль Arduino, можно переходить к компиляции написанной программы (рисунок 9). Давайте разберёмся, что же такое компиляция. Если говорить простым языком и касательно среды Arduino IDE, то компиляция - это перевод написанной в IDE программы, в машинный код. Программа записывается в микроконтроллер именно в машинных кодах, а не в том виде, в котором она написана. Компиляция также помогает найти ошибки в программе, т.к. компиляция не будет выполнена, если в программе есть ошибки. Для компиляции написанной программы предусмотрено несколько способов: из пункта меню Скетч - Проверить/Компилировать; и из панели с часто используемыми командами .

Теперь, когда почти со всеми элементами среды Arduino IDE мы разобрались, можно приступать к финальному этапу - загрузке программы в модуль Arduino.

Прежде чем загружать программу, нужно выбрать порт, к которому подключён Ваш модуль Arduino. Выбрать его можно в меню Инструменты - Порт (рисунок 10).

Рисунок 10. Рисунок 11.

Когда выбран соответствующий модуль Arduino, нужный порт, процессор и программатор, можно приступать к загрузке программы (рисунок 11). Для этого в Arduino IDE предусмотрено несколько способов: из пункта меню Скетч - Загрузка; из панели с часто используемыми командами .

В процессе загрузки программы первым этапом код будет скомпилирован (проверен), а только потом, если не возникло ошибок, будет записан в модуль Arduino. При успешной загрузке программы в области сообщений появится сообщение об этом.

После загрузки программы в модуль Arduino, необходимо отключиться от последовательного порта.

1. Заключение

Данная методическая разработка была апробирована в робототехническом объединении учащимися 1 года обучения.

Конструкторские и изобретательские навыки при сборке и программировании проектов на платформе Arduino позволили проанализировать работу, усовершенствовать, и добавить свои конструкторские мысли в алгоритм работы [11]. Элементы соревновательного момента подтвердили наличие полученных первоначальных знаний о структуре языка программирования для платформ Arduino, умение самостоятельно написать программный код для современных систем управления в робототехнике [1, стр76].

1. Источники информации

1. Ньютон С. Брага. М. Создание роботов в домашних условиях, НТ. Пресс 2007.

2. Кашкаров А.П. 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики. Наука и Техника. 2008.

3. Оуэн Бишоп. Настольная книга разработчика роботов. Киев. «МК Пресс» 2010.

4. Петин В. А., Проекты с использованием контроллера Arduino. — СПб.: БХВ-Петербург, 2014. — 400 с.: ил. — (Электроника).

5. Блум Джереми., Изучаем Arduino., Пер. с англ. — СПб.: БХВ-Петербург, 2015. — 336 с: ил.

6. Фрибель В., Ролоф Х., Шиллер Х. Программирование микропроцессоров - Энергоиздат. 2009.

7. Официальный сайт проекта Arduino. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.arduino.cc/ playground/Main/SimilarBoards#goShie.

8. Версия среды Arduino 1.0.5 и бета Arduino 1.5.2 (с поддержкой Arduino Due). Электронный ресурс. Режим доступа: http://arduino.cc/en/Main/Software.

9. Библиотеки для Ардуино. Электронный ресурс. Режим доступа: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/LibraryExamples.

10. Обзор контроллеров (аппаратной платформы) Arduino. Электронный ресурс. Режим доступа: https://supereyes.ru/articles/obzor_kontrollerov_apparatnoy_platformy_arduino.

11. Обзор популярных шилдов для Arduino. Электронный ресурс. Режим доступа: http://pikabu.ru/story/obzor_populyarnyikh_shildov_dlya_arduino_4262944.

13