В училищната софтуерна академия стартира поредният безплатен курс по програмиране за начинаещи. Този път ще изучаваме разработката на вградени системи (embedded systems). За целта сме избрали хардуерната платформа Arduino, която е изключително подходяща за начинаещи. Ардуино системите са базирани на микроконтролери, които се програмират с отворена среда и език за програмиране. Arduino системите представляват хардуер и софтуер с отворен код.

Обучението се извършва със съдействието на Симеон Янчев и неговата фирма за хардуер, електроника и разработка на вградени системи “Роботев.ком”.

Вградени системи

Вградените системи са неотменна част от ежедневието ни. Те съчетават хардуер и софтуер, които са вградени в някакво устройство. Примери за вградени системи са дистанционното управление за телевизора или климатика, фотоапаратите, MP3 плеърите, по-съвременните печки, перални машини, телевизори и всякаква битова електроника. Те представляват специализирана компютърна система и както всеки компютър си имат микропроцесор, памет и периферни устройства, които се управляват от софтуер. Както всеки компютър, и вградените системи се програмират от софтуерни инженери, които пишат програмен код. Такива специалисти се наричат embedded developers (разработчици на вградени системи).

Изграждане на вградени системи

Вградените системи се състоят от комбинация на хардуер и софтуер (програмно осигуряване). Например, ако искаме да си направим самоделна алармена система, ще трябва да изградим хардуерно решение и да напишем подходящ софтуер.

За хардуера са ни необходими микроконтролер (това е на практика мини компютър) и периферия. Периферията, която ще ни е необходима, може да е много разнообразна. За алармената система за да засичаме движения в охранявания обект, ще ни трябват датчици, а за да сигнализираме за нарушители ще ни трябва сирена и евентуално ако искаме да докладваме за нарушител по SMS ще ни трябва и GSM модул + SIM карта с абонамент за някой мобилен оператор.

Софтуерът за алармената система ще трябва да си го напишем сами. За целта ще ни трябва среда за разработка и език за програмиране, с които да напишем програма за микроконтролера, която да следи информацията от датчиците и при активиране на някой от тях, да изпълнява програмен код, който включва сирената за определено време и изпраща SMS към определен номер.

Микроконтролери Ардуино

Ардуино (Arduino) е микроконтролер с отворен код и лесен за употреба хардуер и софтуер (език за програмиране и среда за разработка). Ардуино контролерите струват относително евтино (започват от около 40 лв.), а средата за разработка се предлага безплатно за Windows, Mac OS X и Linux. Най-често Ардуино платките са базирани на архитектурата Atmel AVR (8-битова платка с RISC процесор ATmega328).
За Ардуино се програмира на езика “Processing”, който е специално създаден за да направи програмирането лесно и просто като за начинаещи. Той скрива сложността на традиционното програмиране за вградени системи и микроконтролери зад прости парадигми и програмни примитиви. Вместо да програмирате на езика C, който е доста по-сложен и по-труден, вие пишете програми на езика “Processing”, а след това средата за разработка (т.нар. IDE) прехвърля (конвертира) вашата програма на езика C и я качва върху контролера (платката) чрез стандартен USB кабел.

Платката Arduino може да се разширява с добавяне на допълнителни модули и така се разширява нейната функционалност. Например може да се добави Ethernet модул, за да се ползва TCP/IP базирана мрежова комуникация или GSM модул, с който да се комуникира по мобилната мрежа.

Безплатни уроци по програмиране на микроконтролери Arduino – 23-25 април

В периода 23-25 април 2012 г. в зала Enterprise на училищната софтуерна академия (София, бул. Александър Малинов 31, етаж 2) ще се проведе безплатен курс (уроци) по програмиране за микроконтролери и изграждане на вградени системи с Arduino. Курсът е подходящ за абсолютно начинаещи ученици и студенти, които имат желание да се научат да разработват хардуерни и софтуерни решения за вградени системи и управление на перфиферия. В рамките на embedded development уроците ще научите основите на вградените системи и как да програмирате за Arduino и да изграждате собствени вградени системи и решения.

Програма на безплатния Ардуино курс

1. Подготовка за теста на НОИТ. Подготовка за 20-те теми от конспекта на Националната олимпиада по информационни технологии (НОИТ)
2. Микроконтролери – Що е то? Приложения. Микроконтролерите Ардуино: история и философия
3. Електричество – основния понятия. Закон на Ом
4. Хардуерни характеристики на платката Ардуино Уно
5. Среда за програмиране на Ардуино – Език за програмиране Processing. Структура на Arduino програмите. Команди и функции. Коментари
6. Инсталация на платката Ардуино. Подготовка на средата за програмиране. Програма “Hello World!”
7. Командите от голямата четворка на Ардуино. Аналогови и цифрови входове и изходи. digitalWrite (определяне на подходящ резистор), digitalRead (pull up / pull down резистор), analogWrite (широчинно-импулсна модулация), analogRead (делител на напрежение)
8. Символи на основните електронни компоненти. Правила при чертане (и четене) на електрически схеми
9. Променливи в езика Processing. Видове променливи. Обхват на променливите
10. Аритметика и оператори за сравнение в Processing
11. Конструкции за управление в Processing: if и if…else условни конструкции, while, do…while и for-цикли, масиви
12. Работа с време и таймери
13. Серийна комуникация
14. Генерирне на случайни числа
15. Управление на по-големи или индуктивни товари
16. Преодоляване на някои проблеми:мигане без помощта на delay, debounce

Всички учебни теми ще бъдат разгледани с много примери и практически демонстрации на живо с комплекта Arduino Uno и допълнителна периферия.

Практически проекти и упражнения

Всички участници в безплатния курс по електроника, вградени системи и програмиране за микроконтролери ще работят по упражнения и практически проекти в групи по няколко души. За целта организаторите на курса предоставят комплекти за разработка Ардуино за временно ползване на участниците в курса. Всеки комплект съдържа Ардуино платка и следните електронни компоненти:

• 1 платка (микроконтролер) Ардуино Uno
• 1 USB кабел А към В
• 1 платка бредборд с 840 места за крачета
• 1 кутийка с 70 джъмпера
• 5 светодиода
• 1 бутон 6х6 мм
• 1 фоторезистор (LDR)
• 1 пиезо-излъчвател
• 1 говорител 32 ома
• 3 потенциометъра 10к ома
• 5 резистора 220 ома
• 5 резистора 10К ома
• копие на средата за разработка Arduino IDE

Всеки, който иска да си закупи собсвен Ардуино комплект за разработка, може да го направи от Роботев.ком (официалния доставчик за България) – Ардуино комплект за разработка за начинаещи от Роботев.ком.

Лектор на безплатните Ардуино курсове

Безплатните курсове за Ардуино програмиране и разработка на вградени системи се организират съвмесно между Училищната академия на Телерик по разработка на софтуер и фирма Роботев.ком. Лектор ще бъде Симеон Янчев (Роботев), който от години води курсове по разработка на вградени системи и популяризира Ардуино технологиите в България и развитието на българското Ардуино общество.

Регистрация за безплатните уроци по разработка за Ардуино микроконтролери

За да участвате в безплатните Ардуино уроци, трябва да се регистрирате на сайта на училищната софтуерна академия: регистрация за Ардуино уроците.

Могат да участват ученици, студенти и всички заинтересовани, без ограничения.