Cài đặt IDE và sử dụng Arduino

Môi trường Arduino đã được thiết kế để dễ sử dụng cho người mới bắt đầu không có  kinh nghiệm điện tử hoặc lập trình. Với Arduino, bạn có thể xây dựng các đối tượng có thể phản hồi  hoặc điều khiển ánh sáng, âm thanh, cảm ứng và chuyển động. Arduino đã được sử dụng để tạo ra nhiều thứ đáng kinh ngạc, bao gồm nhạc cụ, rô-bốt, ánh sáng tác phẩm điêu khắc, trò chơi, đồ nội thất tương tác và thậm chí cả quần áo tương tác.

Arduino được sử dụng trong nhiều chương trình giáo dục trên khắp thế giới, đặc biệt là bởi các nhà thiết kế và nghệ sĩ, những người muốn dễ dàng tạo nguyên mẫu nhưng không cần phải hiểu sâu về các chi tiết kỹ thuật đằng sau sáng tạo của họ.

Mặc dù rất dễ sử dụng nhưng phần cứng cơ bản của Arduino hoạt động ở cùng mức độ tinh vi mà các kỹ sư sử dụng để xây dựng các thiết bị nhúng. Những người đã làm việc với vi điều khiển cũng bị thu hút bởi Arduino vì sự phát triển nhanh chóng của nó.

Arduino được biết đến nhiều nhất nhờ phần cứng, nhưng bạn cũng cần phần mềm để lập trình phần cứng. Cả phần cứng và phần mềm đều được gọi là “Arduino”. Sự kết hợp này cho phép bạn tạo các dự án cảm nhận và điều khiển thế giới vật lý bên ngoài.

Phần mềm Arduino

Mã nguồn chứa các câu lệnh máy tính để Arduino điều khiền được gọi là phần mềm Arduino. Cộng đồng những người sử dụng Arduino thường gọi phần mềm Arduino là  sketch (bản phác thảo). Sketch  được tạo trên máy tính bằng môi trường phát triển tích hợp Arduino (IDE). IDE cho phép bạn viết và chỉnh sửa mã và chuyển đổi mã này thành hướng dẫn mà phần cứng Arduino hiểu được. IDE cũng giúp chuyển các câu lệnh  đó lên  bo mạch Arduino (một quá trình được gọi là Upload hay tải lên).

Phần cứng Arduino

Bo mạch  Arduino là nơi mã bạn viết ra  được thực thi. Bo mạch Arduino chỉ có thể điều khiển và phản ứng với điện, vì vậy các thành phần cụ thể được gắn vào nó để cho phép nó tương tác với thế giới thực. Các thành phần này có thể là cảm biến (nó chuyển đổi một số khía cạnh của thế giới vật lý đối với điện để Arduino có thể cảm nhận được nó), hoặc bộ truyền động (lấy điện từ bo mạch Arduino và chuyển đổi nó thành thứ gì đó thay đổi thế giới). Ví dụ về cảm biến bao gồm công tắc, gia tốc kế và khoảng cách siêu âm. Bộ  truyền động là những thứ như đèn và đèn LED, loa, động cơ và màn hình.

Các bảng hay bo mạch Arduino  phổ biến nhất chứa đầu nối USB được sử dụng để cung cấp điện và kết nối để tải phần mềm của bạn lên Arduino. Hình bên dưới cho ta thấy một bo mạch  Arduino Uno cơ bản.

ArduinoMLKit6

Trong phân tiếp theo là các bước chi tiết giúp bạn cài đặt IDE và sư dụng Arduino.

1. Cài đặt IDE cho Arduino

Muốn Arduino điều khiển và tương tác với các thiết bị ngoại vi, bạn cần phải  viết phần mềm hay sketch  cho nó. Do đó bàn cần phải cài  IDE giúp bạn viết code, dịch và chạy phần mềm, và upload sketch lên Arduino.

Đầu tiên bạn cần  có laptop chạy  hệ điều hành  Window 10 trở lên. Bạn vào link sau để cài IDE lên laptop của mình: https://www.arduino.cc/en/software 

Sau khi cài đặt xong bạn click vào biểu tượng Arduino, cửa sổ IDE sẽ xuất hiện dưới dạng sau:

 

Arduiondiagram0

2. Tạo và cất một sketch

Trên  menu của cửa sổ của Arduino  IDE  bạn vào  file/New Sketch. Khi đó một trang mới xuất hiện và bạn có thể gõ code vào đó.  Tiếp theo bạn gõ đoạn code sau:

const int ledPin = 13; // LED connected to digital pin 13
void setup()
{
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop()
{
digitalWrite(ledPin, HIGH); // set the LED on
delay(2000); // wait for two seconds
digitalWrite(ledPin, LOW); // set the LED off
delay(2000); // wait for two seconds
}

Đoạn mã trên là sketch làm nhấp nháy đèn LED. Lát nữa bạn sẽ sử dụng nó với bo mạch Arduino.

Bước tiếp theo là cất sketch.  Để cất sketch, bạn vào file/save với tên file là: blinking1 (tên file có thể  tuỳ chọn).

Bước cuối cùng là dịch và chạy thử chương trình. Bạn vào Sketch/Verify/Compile

Nếu sketch không có lỗi, sau khi chạy sẽ có thông báo  Done compiling

3. Cách sử dụng Arduino

Chúng ta sẽ thực hành việc sử dụng Arduino bằng cách cho Arduino điều khiển bóng đèn LED nhấp nháy. Để làm điều này trước tiên bạn cần lắp mạch điện tử bao gồm: 01 led, 01 resistor (điện trở),  bo mạch Arduino và 02 dây nối. Sau đó bạn cần sử dụng sketch với tên bliking1 mà bạn đã tạo,  cất và dịch trước đó.

Step 1. Lắp mạch theo sơ đồ bên dưới

Arduiondiagram1

ở đó chân âm của Led nối với chân GND của Arduino bằng dây nói màu đen. Chân dương của Led nối tiếp với điện trở và chân 13 của Arduino bằng dây nối màu xanh.

Step 2.  Nối mạch với Laptop

Bạn dùng cable USB nối cổng của Arduino uno với cổng USB của Laptop như hình bên dưới. Khi thấy đèn Led sáng lên là OK

Arduiondiagram2

Khi Arduino Uno  kết nối với máy tính, nó sẽ sử dụng một cổng COM (Communication port – cổng dữ liệu ảo) để máy tính và bo mạch có thể truyền tải dữ liệu qua lại thông qua cổng này. Windows có thể quản lí đến 256 cổng COM. Để tìm được cổng COM đang được sử dụng để máy tính và mạch Arduino UNO R3 giao tiếp với nhau, bạn phải mở chức năng Device Manager của Windows.

Bạn vào command prompt gõ dòng lệnh sau: mmc devmgmt.msc.

Sau đó gõ Enter, cửa sổ Device Manager xuất hiện. Bạn nhìn vào sẽ thấy icon với tên Port (COM&LPT).  Bạn chuyển sang Step 3.

ArduinoDiagram4

 

Step 3. Cấu hình cho phiên làm việc với Arduino IDE

Bạn vào   Tools/board rồi chọn Arduino Uno. Tiếp theo vào Tools/port “COM3”/COM3.

Step 4. Mở và upload chương trình lên bo mạch Arduino 

Để mở file blinking 1, bạn vào File/open  rồi chọn đường dẫn tới sketch với tên blinking 1. Để chắc chắn sketch chạy tốt bạn nên  Verify và Compiling trước khi upload. Muốn vậy bạn chọn Sketch/Verify/Compile.

Bước cuối cùng là upload sketch lên Arduino uno.  Để làm điều này bạn chỉ cần vào Sketch/upload hoặc Ctrl + U là xong.  Ngay lập tức Arduino sẽ điều khiển đèn Led  nhấp nháy.  Bạn có thể tăng tốc độ nhấp nháy của Led bằng việc thay đổi câu lệnh delay(2000) bởi delay(1000) hay delay(500).

Chúc mừng bạn đã thành công trong việc sử dụng và lập trình cho Arduino.

Gỡ bỏ chương trình đã upload lên Arduino

Rất đơn giản! Bạn tạo ra file mới với đoạn code sau:

void setup() {

}

void loop(){

}

Sau đó uppload file này lên Arduino, nó sẽ thay thế file cũ  mà bạn đã upload trước đó. Lúc này Arduino trở về trạng thái ban đầu không có file  hoạt động và điều khiển.

Tài liệu tham khảo:

  1. Link: http://arduino.vn/bai-viet/402-huong-dan-nap-chuong-trinh-don-gian-cho-arduino-uno-r3
  2. Margolish, Arduino Cookbook, Oreilly, 2011