I2C – وبلاگ آردوینو

جلسه سی و یکم : پیدا کردن آدرس I2C توسط آردوینو

سلام
جلسه قبل در مورد پروتکل I2C یه کوچولو صحبت کردیم و جنبه های سخت افزاری و نرم افزاری اون رو مورد بررسی قرار دادیم . اگه بخوایم یه دوره مختصر بکنیم باید بگم که از لحاظ سخت افزاری پینهایی که اسمشون scl و sda هست بارزه مشخص قطعاتی خواهند بود که با پروتکل ارتباطی I2C کار میکنن. از لحاظ نرم افزاری هم برامون مهم بود که بدونیم آدرس I2C قطعه ای که داریم باهاش کار میکنیم چیه. در مورد این آدرس I2C هم یه کم حرف زدیم و گفتیم که درست مثل کد پستی خونه ها می مونه . برای این که داده صحیح و سلامت از فرستنده به گیرنده برسه لازمه که بدونه باید داده رو به کدوم آدرس پستی تحویل بده.
اما سوالی که پیش میاد اینه که برای یه قطعه چطوری باید تشخیص بدیم آدرس I2C اش چیه؟
جواب اینه که دو تا راه داره.
راه حل : بعضی قطعه ها و ماژول ها که میخریم پشتشون روی PCB شون نوشته که آدرسشون چیه. مثلا نوشته 0X4A این 4A که نوشته همون آدرس قطعه محسوب میشه. دقت کنید که ما همیشه با کد هگز آدرس I2C سر و کار داریم.
راه حل دوم :این راه حل زمانی به درد میخوره که هیچ جوری نتونیم آدرس I2C قطعه رو پیدا کنیم. نه سازنده اون رو در اختیارمون قرار بده ( هر از گاهی از این شیرین کاری ها میکنن تولید کننده ها ) و نه روی خود قطعه چیزی نوشته . کار بسیار بسیار ساده تر از چیزیه که فکرشو بکنید . برای این کار کافیه مراحل زیر رو طی کنید:
1 . اول از لحاظ سخت افزاری قطعه رو تمام و کمال به آردوینو وصل کنید یعنی :
VCC به 5 یا 3.3 ( بسته به ولتاژ کاری ماژول)
GND به GND
SCL به A4
SDA به A5
2. اپلود کد توسط نرم افزار Arduino IDE . به دلیل طولانی بودن کد اون رو توی انجمن قرار دادم.

بعد از آپلود کد کافیه که کنسول آردوینو رو باز کنید. اگر از لحاظ سخت افزاری درست قطعه رو به آردوینو وصل کرده باشید و قطعه هم سالم باشه بهتون آدرس رو نشون میده . به عنوان مثال خروجی کنسول برای من این کد رو نمایش داده:

همونطور که می بینید برای من دو تا آدرس I2C پیدا کرده . دلیل این موضوع این هست که من دو تا ماژول با پروتکل ارتباطی I2C به آردوینوم وصل کردم و الان هم هر دو شناخته شدن و هم آدرسشون معلوم شده . آدرس یکیشون IE هست و آدرس اون یکی 42 . تعجب نکنید بله میشه چند تا ماژول با ارتباط I2C رو با هم به یه آردوینو وصل کرد که در آینده در موردش پروژه خواهیم بست.

پایان جلسه اعلام میشه

جلسه سی ام : راه اندازی ماژول OLED با آردوینو

سلام
این جلسه و چند جلسه آینده قصد دارم در مورد پروتکل ارتباطی i2c صحبت کنم. سنسورها و محرک های زیادی هستن که با این پروتکل کار می کنن و بنابراین اطلاع از نحوه کار این پروتکل لازمه .

برای شروع از یه ماژول ساده شروع می کنیم : ماژول نمایشگر OLED . این ماژول رو می تونید از اینجا ببینید:

جلسه های اول همین وبلاگ در مورد یه نمایشگر دیگه هم صحبت کردیم . نمایشگر کاراکتری 1602 . و این دومین نمایشگری هست که قصد داریم روش تمرکز کنیم و راه بندازیم .
از ضرورت های استفاده از نمایشگر که قائدتا مجددا حرفی نمی زنم چرا که بر هیچکس پوشیده نیست توی پروژه ها چقدر می تونه کار رو زیبا کنه و البته کار رو راه بندازه .
یه جاهایی که دسترسی مون به کامپیوتر قطع میشه میتونیم طوری کد نویسی کنیم که از LCD برای دیباگ برناممون استفاده کنیم . اما این که OLED دیگه چه جور نمایشگریه و فرقش با LCD چی هست رو خیلی ریز و بازاریابانه از اینجا بخونید.

و اما مثل همیشه اول میریم سراغ ارتباطات سخت افزاری . قدم اول باید بریم اسم پینهای روی OLED رو بخونیم. اسم پینها به این صورت هست : GND VCC SCL SDA .
تکلیف GND و VCC که معلومه میمونه اون دو تا پین دیگه . یه سرچ کوچیک نشون میده که این دوتا پین مربوط به ارتباط I2C هستن .
سیم بندی ارتباط این نمایشگر با آردوینو به صورت زیر هست :

همونطور که میبینید SCL وصل شده به پین آنالوگ شماره 4 و پین SDA وصل شده به پین آنالوگ شماره 5 آردوینو . و اما سوال همیشگی : آیا میشه به جای A4 و A5 آردوینو از پینهای دیگه ای استفاده کرد ؟
جواب اینه که خیر. به جای این دو تا پین از هیچ دو پین دیگه ای نمیشه استفاده کرد. یعنی نمیتونی بری سمت پین های دیجیتال یا حتی بقیه پین های آنالوگ . توی هر برد آردوینویی اعم از UNO ، مگا ، DUE و …. پینهای مشخصی برای ارتباط I2C استفاده میشن که جدولشو میتونین اینجا ببینین:

چون ما برد پایه ای که تو وبلاگ استفاده می کنیم UNO هست بنابراین از پینهای آنالوگ شماره 4 و 5 استفاده می کنیم.

حالا باید بریم سراغ کد نویسی. هدفمون تو این پروژه این هست که اول یه پیغام سلام علیک چاپ کنه ، بعد از 0 تا 10 رو بشماره و بعد با یه خداحافظی خوشحالمون کنه .
برای این کار مطابق زیر کد نویسی می کنیم:

قسمت 1 : این قسمت مثه همیشه میام کتابخونه هایی که استفاده کردیم رو معرفی می کینم . اول کتابخونه Wire معرفی شده . یادتونه وقتی از پروتکل SPI استفاده میکردیم کتابخونه SPI رو اینکلود میکردیم . تو ارتباط I2C همیشه کتابخونه Wire رو اینکلود می کنیم. با استفاده از این کتابخونه میگیم پین شماره 4 و 5 آنالوگ آردوینو دارن به عنوان پین های ارتباط I2C استفاده میشن. دو تا کتابخونه دیگه ای هم که اینکلود کردیم و میتونین از اینجا دانلودشون کنین کتابخونه هایی هستن که تو این پروژه ازشون استفاده می کنیم .
با استفاده از این کتابخونه ها خیلی راحت تر می تونیم به OLED مون فرمان بدیم. یعنی به جای این که مستقیم با خود OLED بخوایم سر و کله بزنیم میریم سراغ دستورهایی که این کتابخونه ها دارن . واضح تر بگم ما با کتابخونه و دستورهای آدمیزادیش سر و کله میزنیم ، کتابخونه با OLED و تنظیمات غیر آدمیزادیش سر و کله میزنه. بنابراین تاکید میکنم به کتابخونه ها احترام بزارید.

قسمت 2 : به ما چه. واقعا به ما چه. یه قسمت از کد نویسی ای که توی کتابخونه های اینکلود شده انجام شده بر اساس ارتباط SPI هست . از اونجایی که تو ارتباط SPI پین ریست پین مهمی هست تو کد نویسی صدا شده و روش هم پردازش هایی انجام شده اما نمایشگری که ما باهاش کار میکنیم I2C هست و پین ریست به ما چه . مهم ترین چیزی که از این بخش به ما مربوطه آبجکت display هست که ساخته شده و ما توی تمام بخش های کد نویسی از این آبجکت استفاده می کنیم.

قسمت 3 : مهم ترین بخش راه اندازی یه قطعه با ارتباط I2C همین قسمت هست. فک کنید یه پست چی یه نامه داره که باید به مقصد برسونه . مهم ترین بخش آدرس کد پستی هست . در واقع هر خونه با کد پستیش شناسایی میشه . اگر پست چی اون کد پستی رو نداشته باشه عملا نامه به مقصد نمیرسه . تمامی قطعات I2C هم درست مثه خونه ها یه آدرس دارن . داده ای که قراره از آردوینو به اون قطعه I2C منتقل بشه باید مشخص بشه کجا میره . در واقع ما باید به آردوینو بگیم اگه قراره واسه OLED ما دیتا بفرستی اون رو بفرست به فلان آدرس . این خط کد رو ببیند. دو تا ارگومان داره . آرگومان اولش رو بعدا توضیح میدم ، آرگومان دوم نوشته 0x3C . این 3C همون آدرس این قطعه I2C ما هست . دقت کنید که آدرس به شکل هگز نوشته شده . حالا این که این آدرس چطوری پیدا میشه و به دست میاد رو تو جلسه بعدی صحبت می کنیم.
اما در مورد آرگومان اول که نوشته SSD1306_SWITCHCAPVCC . یه قانون ثابت در مورد راه اندازی تمام LCD ها و OLED ها وجود داره و اون هم اینه که چیپ درایور اونها معیار راه اندازیشون هست. الان این SSD1306 که نوشته چیپ درایور این OLED ای هست که ما داریم باهاش پروژمون رو انجام میدیم. خیلی خیلی مهمه که بدونیم LCD یا OLED ای که میخوایم راهش بندازیم چیپ درایورش چی هست. تو بعضی موارد وقتی چیپ درایور عوض میشه کافیه یه تغییر کوچیک توی کد بدیم تا با درایور جدید هم سازگار بشه اما تو بعضی موارد انقدر کانفیگ و رجیسترهای داخلی چیپ های درایور متفاوته که کلا کتابخونه رو عوض می کنیم. دقت کنید که این begin ای که نوشته شده میره توی کتابخونه Adafruit_SSD1306 و یه سری دستورها رو مربوط به این چیپ اجرا می کنه.

قسمت 4 : یادتونه تو قسمت 3 گفتم begin یه سری دستور رو اجرا میکنه . یکی از اون دستورها اینه که لوگو ادافروت رو نشون میده . فک کنید طرف اومده یه کتابخونه نوشته ، دردسرای ما رو برای سر و کله زدن با زبون غیر آدمیزادی OLED از بین برده بعد از خودش یه رد و نشون به جا نزاره ؟ نمیشه که . به محض این که دستور begin تو بخش 3 اجرا میشه لوگو ادافروت نمایش داده میشه . ما با دستور clearDisplay میایم هر چیزی که رو صفحه هست رو پاک میکنیم. درست بعد از begin هم این کار رو می کنیم که چشممون به جمال لوگو روشن نشه . بعدشم یه تاخیر 100 میلی ثانیه میزاریم تا نمایشگر به یه پایداری برسه و برسیم سراغ کارهایی که خودمون میخواستیم انجام بدیم. دقت کنید این روشی که به کار بردیم تا لوگو رو نبینیم بی نهایت غیر اصولی و غیر حرفه ای هست. در واقع خیلی ساده و راحت می تونیم بریم تو کتابخونه و اون دستور رو پاک کنیم اما امان از تنبلی !

قسمت 5 : توی قسمت 5 اومدیم از تابعی استفاده کردیم که تو قسمت 9 معرفیش می کنیم . یه کلیت بخوام بگم اینه که ما خیلی جاها تو کدنویسی میخوایم یه سری عملیات رو تکرار کنیم . به عنوان مثال همین عملیات نوشتن توی OLED رو در نظر بگیرید . یه نوشتن ساده مراحل زیر رو داره :
1. تعیین کردن سایز نوشته
2. تعیین کردن رنگ نوشته
3. تعیین کردن نقطه شروع برای نوشتن
4. تعیین کردن متنی که قرار نمایش داده بشه
5. ارسال فرمان نمایش

شاید باورتون نشه ولی برای این که یه متن خشک و خالی روی یه نمایشگر نشون داده بشه باید 5 تا کار انجام بشه . یه راه حل باهوشانه !!! اینه که هر بار بخوایم چیزی رو چاپ کنیم هر 5 تا خط رو بنویسیم ( فک کنید برای چاپ چهار خط پشت سر هم باید 20 تا خط کد بزنیم ) و یه راه حل باحال اینه که بیایم یه تابع بنویسیم برای عملیات چاپ داده روی OLED . با این کار همون 4 خطی که بخوایم پشت سر هم بنویسیم رو میتونیم با 9 خط کد جمع کنیم حالا 20 خط کجا 9 خط کجا . منهای این که تعددخطوط کد نویسیمون کم میشه برنامه ای هم که نوشتیم بسیار تمیز و خوانا درمیاد.
ما هم برای این پروژمون از روش دوم یعنی تابع نویسی استفاده کردیم ( راه حل باهوشانه ماله باهوشا ) . یه تابع تعریف کردیم به اسم TextDisplay ( این اسم میتونست هر اسم دیگه ای هم باشه بعدا میگم ) که سه تا آرگومان ورودی داره . آرگومان اول دیتایی که هست که قراره روی نمایشگر چاپ بشه . آرگومان دوم شماره ستونی هست که میخوایم نوشتن دیتا از اون شروع بشه و آرگومان سوم سطری هست که میخوایم نوشتن دیتا از اون شروع بشه . دقت کنید که رنگ و سایز رو تو آرگومان ورودی تابع نیاوردیم که دلیلش رو تو قسمت 9 میگم. بعد از این دستور با همون دستور clearDisplay کل صفحه نمایشگر رو پاک می کنیم. شاید یه سوال به ذهنتون برسه که چاپ میکنیم بعد پاک میکنم ؟ با این کار که اصلا دیتایی نمی بینیم رو نمایشگر . این سوال رو تا پایان قسمت 9 نگه دارید.

قسمت 6 : توی این قسمت یه حلقه for داریم که 11 بار تکرار میشه. توی هر بار اجرای حلقه آردوینو یه مستطیل با لبه های گرد میکشه ( با استفاده از تابع RectangleShow که خودمون تعریفش می کنیم تو قسمت 10 ) بعد از اون شماره حلقه یا همون i رو با دستور TextDisplay چاپ می کنه . دقت کنید تو قسمت 5 عبارت Hello از نقطه 0 و 0 نوشته میشه یعنی اینجا :

اما تو این قسمت شماره حلقه i که قراره چاپ بشه توی سطر 10 و ستون 55 نوشته میشه یعنی تقریبا وسط صفحه نمایش و اون مستطیلی که کشیدیم:

پایان هر حلقه هم صفحه کامل پاک میشه یه دونه به متغیر حلقه یعنی i اضافه میشه و دوباره مراحل قسمت 6 تکرار میشه. به این شکل اعداد 0 تا 10 نمایش داده میشن.

قسمت 7 : با دستور TextDisplay عبارت Good Bye توی سطر 5 وستون 30 نمایش داده میشه:

قسمت 8 : تمام این کدهایی که تا الان گفتیم تو تابع ستاپ نوشته شده بودن. علت این امر هم این بود که میخواستیم فقط یک بار تکرار بشن .
اگر هدفمون این بود که این پروسه مدام تکرار بشه باید تمام قسمت های 5 و 6 و 7 رو توی Loop می نوشتیم.

قسمت 9: اینجا در مورد طریقه نوشتن تابع TextDisplay صحبت می کنیم. 5 مرحله ای رو که لازم بود تا برای چاپ داده روی نمایشگر طی کنیم رو یادتون میاد؟
دقیقا عین همون 5 مرحله رو تو این تابع انجام میدیم :
1. تعیین کردن سایز نوشته : با استفاده از دستور setTextSize
2. تعیین کردن رنگ نوشته : با استفاده از دستور setTextColor
3. تعیین کردن نقطه شروع برای نوشتن : با استفاده از دستور setCursor
4. تعیین کردن متنی که قرار نمایش داده بشه :با استفاده از دستور println
5. ارسال فرمان نمایش :با استفاده از دستور display

یادتونه گفتم به این کتابخونه ها احترام بزارید. دلیلش رو الان باید متوجه شده باشید. برای این که به نمایشگر بگید سایزی که میخوام استفاده کنم 2 هست اگر قرار بود ما مستقیم به خود نمایشگر بگیم باید میرفتیم به رجیسترهای داخلیش دیتا میفرستادیم و دنگ و فنگ . الان خیلی شیک و بی دردسر داریم با دستور setTextSize و مشخص کردن سایز تو آرگومان این دستور کار خودمونو انجام میدیم.
و اما به اون تاخیر 1 ثانیه ای آخر تابع هم دقت کنید . یادتونه درست بعد از دستور TextDisplay از دستور clearDisplay برای پاک کردن استفاده می کردیم . سوالی که اونجا مطرح شد این بود که با این کار اصلا دیتایی می بینیم یا نه . جوای اینه که بله می بینیم. هر بار که تابع TextDisplay اجرا میشه بعداز دستور display یه تاخیر 1 ثانیه ای وجود داره همین تاخیر 1 ثانیه ای هست که ما میتونیم دیتایی رو که با دستور TextDisplay ارسال کردیم رو روی نمایشگر ببینیم. بعد از اون یک ثانیه هم با دستور clearDisplay که نوشته بودیم صفحه پاک میشه.
این وسط فقط یک بحث باقی میمونه . چرا فقط متن قابل نمایش ، نقطه شروع و نقطه پایان رو به عنوان ورودی تابع گرفتیم و حق انتخابش رو به کد نویس دادیم؟ چرا مثلا یه int دیگه واسه سایز متن در نظر نگرفتیم و به عنوان آرگومان چهارم نذاشتیمش تو تابع ؟ باید بگم تابع نویسی سلیقه ایه . من مطمئن بودم که در تمام طول پروژه با سایز 2 کار می کنم بنابراین سایزم رو فیکس گذاشتم به جاش نقطه شروع و پایانمو به عنوان متغیر وردوی تابع TextDisplay در نظر گرفتم. ممکنه یکی دیگه بخواد تمام نوشته هاش رو از نقطه 0 و 0 بنویسه و در عوض دائم بخواد سایز رو عوض کنه خب اون تابعش رو یه شکل دیگه می نویسه . این وسط باید به یه چیز فقط دقت کنید. این که نوع متغیری که قصد دارید به عنوان ورودی تابع در نظر بگیرید رو درست انتخاب کنید.

قسمت 10 :با استفاده از این تابع و دستور drawRoundRect یه مستطیل با لبه های گرد کشیده میشه. باز هم از کتابخونه عزیز ادافروت متشکریم.
و بخش دوم این تابع هم با دستور display اون مستطیل رو روی صفحه نمایش نشون میده.
در انتها هم کد رو می تونید از این لینک بردارید و استفاده کنید.

جلسه هجدهم : راه اندازی LCD کاراکتری 1602

به نام خدا
اول جلسه یه پیشنهاد دارم : این که اول کل جلسه رو یه دور تا آخر بخونین بعد قسمت های سخت افزاریش رو اجرا کنین چون دو روش ارائه میشه. پس تا آخر جلسه رو بخونید هر کدوم از دو روش رو که خواستین انجام بدین.
این جلسه قصد داریم در مورد LCD کاراکتری 1602 حرف بزنیم . اول بگیم که چرا به این میگن 1602: این نمایشگر 16 تا ستون و دو تا سطر داره همین ! در مورد این که چرا لازمه تو پروژه هامون LCD داشته باشیم فکر نمی کنم هیچ نیازی داشته باشه که توضیح بدم. فقط همینو بگم که تا الان هر چیزی رو که می خواستیم ببینیم (مثلا عدد پتانسیومتر ) روی کنسول سریال آردوینو می دیدیم ولی خب خیلی مواقع ممکنه مدارمون رو از کامپیوتر جدا کنیم و با یه سوئیچ آداپتور ببریمش یه جایی وصلش کنیم که هیچ نوع کامپیوتری نباشه که بتونیم از کنسول سریالش استفاده کنیم. وقتی تو همچین شرایطی گرفتار شدیم می ریم سراغ استفاده از انواع LCD ها.

این نمایشگر 16 تا پایه داره که اگه به عکس بالا یه کم دقیق بشید کنار پینها یه شماره 1 می بینید یه شماره 16 . ارتباط آردوینو و این LCD به صورت پارالل هست به همین خاطر باید یه عالمه پین رو وصل کنیم پس بدون فوت وقت بریم سراغ سخت افزار مدرا .

مواد لازم :
هر نمونه آردوینو در دسترس
LCD کاراکتری 1602
برد بورد کوچیک
پتانسیومتر
مقاومت 220 اهم
سیم نری به نری

خب حالا مدارتون رو مثل عکس زیر ببندید :

میدونم مدارش زیاد دل و روده داشت بنابراین خسته نباشید.
پروژه ای که می خوایم انجام بدیم اینه که هر چیزی رو که از کنسول سریال دریافت کردیم توی LCD نمایش بده .
برای این کار کتابخونه Liquid Crystal رو به کتابخونه های آردوینو اضافه کنید:
Adafruit_LiquidCrystal-master
آموزش اضافه کردن کتابخونه هم اینجاست:

بعد از این که کتابخونه رو به صورت موفقیت آمیز به آردوینو اضافه کردید مثل عکس زیر کد serialdisplay رو بیارید :

خب با یه همچین کدی مواجه میشید (البته من نیم کیلو کامنت بالاش رو پاک کردم ):

قسمت های مختلف :
1:معرفی کتابخونه LiquidCrystal

2: اگه یادتون باشه قبلا هر وقت یه پین رو استفاده می کردیم میومدیم توی هدر برنامه بهش اسم می دادیم . الان اگه بشمارید 6 تا سیم از LCD وصل کردیم به پین های آردوینو . قائدتا باید 6 تا متغیر تو هدر تعریف می کردیم . پس کو ؟ چرا نکردیم ؟ همین خط دستوری که اینجا نوشتیم (LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2 دقیقا همین کار رو میکنه. فقط فرقش اینه که اون تعریف کردنا به جای اینه اینجا نوشته بشه رفته تو کتابخونه نوشته شده .

3.توی این قسمت کانفیگ پین هایی که تو قسمت 2 معرفی شد انجام میشه.تابع begin در کتابخونه LiquidCrystal پین های معرفی شده در قسمت 2 رو به صورت ورودی / خروجی کانفیگ میکنه. علاوه بر این تعداد سطر و ستون های LCD به عنوان آرگومان های ورودی این تابع قرار داده میشه (یعنی 2 و 16).

4: کانفیگ ارتباط سریال با baude rate مساوی 9600.

بافر ارتباط سریال : قبل از توضیح پارت پنجم لازمه در مورد بافر سریال یه توضیح خیلی ساده بدم. در همین حد بدونید که بافر سریال یه واسطه . یعنی هر آنچه که شما توی کنسول سریال آردوینو تایپ می کنید قبل از این که با دستور Serial.read بریزیدش تو یه متغیر، توی بافر سریال ذخیره میشه. بافر رو یه چیزی مثل شکل زیر تصور کنید که هر کاراکتری که ما تو کنسول تایپ می کنیم میره تو یکی از خونه های این بافر می شینه.

5: این جا داریم میگیم اگه چیزی توی بافر ارتباط سریال وجود داشت بیا کارای توی کروشه رو انجام بده . دقت کنید با if نوشته . دستور Serial.available میاد تعداد متغیرهایی رو که توی بافر ارتباط سریال هست رو خروجی میده. یعنی مثلا اگه شما تو کنسول سریال تایپ کرده باشید salam خروجی دستورSerial.available عدد 5 هست (یعنی 5 تا کاراکتر). اینجا داره میگه اگه خروجی این دستور بزرگتر از صفر بود (یعنی یه چیزی توی کنسول سریال آردوینو نوشته شده بود (اصلا مهم نیست چند تا)) بیا دستور های بین دو کروشه مربوط به این if رو اجرا کن.

6: اینجا 100 میلی ثانیه صبر می کنه تا کل اون چیزی که ما توی کنسول سریال تایپ کردیم تو بافرارتباط سریال جا بگیره .

7: با دستور clear تمام داده های روی LCD پاک میشه در واقع LCD رو خالی می کنه تا داده بعدی روش چاپ بشه.

8 و 9 : اتفاقی که توی این دو خط کد می افته اینه که داده های خونه های بافر ارتباط سریال دونه دونه روی LCD چاپ میشن تا جایی که بافر خالی بشه. علت این که از while استفاده شده اینه که باید تک تک خونه ها رو خالی کنه تا جایی که دیگه بافر خالی بشه . بعد با دستور (()lcd.write(Serial.read میاد هر چیزی رو که از کنسول سریال میگیره توی LCD چاپ می کنه.

دقیق تر بگم ؟
بار اول که وارد دستور (while (Serial.available() > 0 میشه خروجی دستور Serial.available() مساوی 5 خواهد بود (چون salam توی بافر سریاله ) .بنابراین شرط برقراره و از while عبور میکنه میاد دستور (()lcd.write(Serial.read رو اجرا می کنه .

اگه یادتون باشه توی جلسه ای که در مورد ارتباط سریال حرف میزدیم می گفتیم Serial.read فقط یک کاراکتر رو بر می گردونه . یعنی اگه توی بافر سریال ما مثل بالا salam نوشته شده باشه نمیاد کل salam رو به عنوان خروجی بده فقط S رو برمیگردونه و بعد بافر سریال رو به این شکل در میاره یعنی S رو از اون خارج می کنه :

توی همین بار اول کاراکتر S با دستور (()lcd.write(Serial.read روی LCD چاپ میشه.
به آخر while می رسیم .طبق خاصیت حلقه while یک باردیگه شرایط while چک میشه. اگر شرط برقرار باشه وارد حلقه میشه اگه شرط برقرار نباشه از حلقه while خارج میشه.
بار دوم که قراره شرط while چک بشه خروجی دستور Serial.available() مساوی 4 خواهد بود بنابراین بازم شرط برقراره و یک بار دیگه دستور (()lcd.write(Serial.read اجرا میشه و این بار a از بافر سریال خارج میشه و توی LCD چاپ میشه .

اینطوریه که کارکاترها دونه دونه از بافر خارج میشن و روی LCD چاپ میشن تا جایی که بافر خالی بشه و خروجی دستور Serial.available() مساوی صفر بشه. در این حالت شرط while برقرار نمیشه و از حلقه خارج میشیم.

برای این که حرف منو بهتر درک کنین این قسمت از کد رو تغییر بدید و اپلود کنید:

همونطور که میبیند هر کدوم از کاراکترها با فاصله زمانی 2 ثانیه روی LCD چاپ میشن.

خب تا این جای داستان پارت اول جلسه تموم شد که راه اندازی اولیه نمایشگر بود. توی کتابخونه LiquidCrystal علاوه بر serialdisplay مثال های دیگه ای هم وجود داشت که می تونید اجرا کنید و ببینید و اگه سوالی داشتید تو انجمن بپرسید .

**************************************************************************

آزار دهنده ترین قسمت انجام این پروژه قسمت سیم بندی اون بود که مجبور بودیم n تاسیم رو با مقاومت و پتانسیومتر استفاده کنیم .
یه راه حل خیلی خوب وجود داره که به جای این همه بند و بساط با 4 تا دونه سیم بتونیم ارتباط نمایشگر و آردوینو رو فراهم کنیم.
برای این کار فقط باید دستمونو بکنیم تو جیبمون و یه دونه از درایور های LCD بخریم :

بعد از این که اینو خریدید لحیمش کنیمد پشت LCD به این شکل :

وقتی لحیم کاری تموم شد الان سخت افزارمون رو به این شکل می بندیم :

می بینید فقط 4 تا دونه سیم .بدون پتانسیومتر ، بدون مقاومت و بدون n تا سیم. اگه دقت کنید علاوه بر VCC و GND دو تا پین دیگه وجود داره به نام های SCL و SDA. این دو تا پین ، پین های ا رتباط I2C هستن . ارتباط I2C یکی از پرکاربردترین پروتکل های ارتباطی تو کار ماست . خیلی از سنسورها خیلی از نمایشگرهامون با این پروتکل کار میکنن و ما باید بتونیم تشخیصشون بدیم و راهشون بندازیم. حالا یه سوال پیش میاد و اونم اینه که یه قطعه رو که پروتکل ارتباطیش I2C هست چطوری تشخیص بدیم؟
جواب سوال اینه که به پین های قطعه نگاه می کنیم در صورتی که روی پینهای قطعه اسم های SCL و SDA وجود داشت پروتکل ارتباطی اون قطعه I2C هست.

حالا قطعه هایی رو که پروتکل ارتباطیشون I2C هست چجوری به آردوینو وصل کنیم ؟آیا پین خاصی دارن ؟
مطابق جدول زیر این قطعه ها رو به آردوینو وصل می کنیم :

یعنی اگه با آردوینو UNO کار می کنید باید به پایه های آنالوگ 4 و 5 وصل کنید. اگه با مگا کار می کنید به پایه های دیجیتال 20 و 21 وصل کنید و الی آخر.

ما روی UNO کار می کنیم بنابراین به پایه های آنالوگ 4 و 5 وصل می کنیم . دقت کنین که ترتیب پایه ها تغییر نکنه که اگه جا به جا بزنین پروژه به هیچ عنوان کار نمی کنه.

خب مدار رو بستید حالا کتابخونه زیر رو به نرم افزار آردوینو اضافه کنید:
LiquidCrystal_I2C

مثل حالت قبل مطابق عکس زیر مثال serialdisplay رو بیارید :

کدی مثل همون کد قبلی رو به این صورت میبینید (البته من بازم کامنت ها رو پاک کردم ) :

1: معرفی کتابخونه Wire (در مواقع استفاده از پروتکل I2C صدا زده میشه )

2.معرفی کتابخونه LiquidCrystal_I2C

3.این جا تعداد سطر ها و ستون ها و آدرس I2C نمایشگر معرفی میشه (دقت کنید هر قطعه ای که با I2C کار کنه یه آدرس خاص داره مثلا مال این LCD آدرسش 0X27 هست)

4. بک لایت (نوز زمینه) نمایشگر صدا زده میشه.

بقیه قسمت های کد دقیقا مثل قبله و با همون توشیحات می تونید درکش کنید. کد رو آپلود کنید و استفاده کنید.

همون کیفیت کد با یه کتابخونه متفاوت و البته با سادگی سخت افزار بسیار زیاد اجرا شد.
پایان

جلسه سوم : سخت افزار آردوینو

به نام خدا موضوع این جلسه، آموزش سخت افزار آردوینو هست که بیس آموزش، آردوینو UNO است.

متاسفانه تو این آموزش نمی تونیم به صورت خیلی جزئی به آموزش الکترونیکی بپردازیم ولی جاهایی که ممکنه تو مفهوم مشکل وجود داشته باشه لینک دادیم به صفحه های فارسی که بچه های دیگه زحمت کشیدن. عکس زیر نمایش قسمت های مختلف آردوینو به تفکیک رنگه:

USB connector(قسمت زرد رنگ):
با این پورت آردوینو با کابل USB به کامپیوتر وصل می شه. حالا چه احتیاجی به این کابل USB وجود داره؟
1. تامین ولتاژ مصرفی آردوینو، به زبان ساده تر یعنی روشن کردن آردوینو.
2.پروگرام کردن آردوینو با همین کابل انجام میشه یعنی فقط کافیه کد رو داشته باشیم کابل USB رو وصل می کنیم و آپلود می کنیم.
3.ارتباط سریال بین کامپیوتر و آردوینو (این قسمت مربوط به بخش برنامه نویسی است که در جلسات آینده مورد بحث قرار می گیرد.)

سوکت آداپتور (قسمت صورتی رنگ) :
هروسیله ای برای روشن شدن به ولتاژ یا به اصلاح عامیانه تر برق احتیاج داره. آردوینو هم از این قاعده جدا نیست. برای روشن کردن آردوینو چند تا راه داریم. اولین راه همون کابل USB بود. حالا فرض کنید یه مدار با آردوینو بستیم که قراره توی یه مطب یا توی بانک ازش استفاده بشه. اگه قرار باشه تنها راه روشن کرد آردوینو کابل USB باشه، باید همه جا دنبال خودمون لپتاپ هم ببریم که منطقی نیست. حالا اومدن توی بردهای آردوینو یه سوکت قرار دادن که میشه به اون سوئیچ آداپتور وصل کرد و با همون ولتاژ مصرفی آردوینو فراهم میشه.
آداپتور ها ولتاژها وجریان های متفاوتی دارن. حواستون باشه اینطوریا هم نیست که هر ولتاژی دوست داشته باشیم به آردوینو بدیم. معمولا آداپتورهای 5 ولت یا 9 ولت به آردوینو وصل کنید. شدیدا پیشنهاد میکنیم که 12 ولت به آردوینو وصل نکنید چون در طولانی مدت مجبور می شید باهاش خداحافظی کنید.
حالا اومدیم یه بنده خدایی پیدا شد می خواست مدارشو برداره ببره وسط صحرا باهاش کار کنه و لپتاپ هم نتونه ببره. وسط صحرا ؟ پریز برق واسه آداپتور ؟راه حل: پایه vin (در مورد این پایه بعدا توضیح داده میشه).

منبع تغذیه (قسمت نارنجی رنگ):

برای توضیح پین های این قسمت با مثال میریم جلو. فرض کنید دو تا سنسور داریم یکی دما یکی فشار. سنسور دما 5 ولت و سنسور فشار 3.3 ولت برای روشن شدن احتیاج دارن(همون VCC). از کجا ولتاژ بیاریم؟
اگه با avr کار کنیم باید دوتا رگولاتور 5 ولت و3.3 ولت بزاریم تا از خروجی این رگولاتورها به سنسورها ولتاژ بدیم ( اگه ولتاژ بیشتر از حد تحملشون بهشون داده بشه می سوزن).

حالا اگه با آردوینو کار کنیم این دوتا رگولاتوری که ازشون حرف زدیم به صورت پیش فرض روی خود برد قرار گرفته و خروجی 5 ولت و 3.3 ولت آماده و حاضر وجود دارن. یعنی اگه شما با یکی از راه های قبلی (کابل USB یا آداپتور) خود آردینو رو روشن کرده باشین روی این دو تا پایه ولتاژهای 5 ولت و 3.3 ولت آماده استفاده هستن (شک دارید ولتمتر بزارید).
علاوه بر این، دو تا پایه زمین (GND) هم داره. برای روشن شدن سنسور علاوه بر ولتاژ دادن باید پایه گراند هم متصل باشه در غیر این صورت با وجود وصل بودن vcc سنسور روشن نمیشه.

تا الان تکلیف 4 تا پایه روشن شد حالا میریم سراغ پایه Vin. تو قسمت سوکت آداپتور یه اشاره کوچیکی کردیم. فرض کنید یه پروژه داریم که باید دمای هوای صحرا در طول یک روز اندازه گیری بشه و به ایستگاهی در فاصله یک کیلومتری فرستاده بشه. پس باید به مدت یک روز آردوینو و سنسور دما و فرستنده بی سیم توی صحرا کار گذاشته بشن. وسط صحرا نمی تونیم با آداپتور آردوینو رو روشن کنیم (پریز برق نداریم خب) میریم سراغ کابل USB. برای استفاده از کابل باید لپتاپ ما بتونه به مدت یک روز شارژ نگه داره! عملا با دو روش قبلی کاری از پیش نمیبریم.
یعنی پروژه کنسل ؟ خیر میریم سراغ پایه Vin. میشه با باتری هم آردوینو رو روشن کرد . باتری دو تا خروجی داره : ولتاژ و زمین. کافیه خروجی ولتاژ باتری به پایه Vin و گراندش به گراند آردوینو وصل بشه. البته مثل آداپتور اینجا هم مجاز نیستیم هر ولتاژی بهش بدیم. سایت سازنده خودش پیشنهاد کرده ماکزیمم 12 ولت بهش بدید ( زیر 5 ولت هم قاعدتا نباید بهش ولتاژ داد).
البته پایه Vin یه کاربرد دیگه هم داره. وقتی ولتاژ آردوینو با آداپتور فراهم بشه روی این پایه همون ولتاژ آداپتور میوفته یعنی اگه آداپتور 9 ولت وصل کرده باشید روی این پایه ولتاژی حدود 9 ولت میوفته. زمانی هم که آردوینو با کابل USB روشن بشه روی پایه Vin تقریبا 5 ولت میوفته.

و اما پایه IOREF. سطح منطقی ای که برد باهاش کار میکنه روی این پایه میفته. مثلا آردوینو UNO روی پین های ورودی خروجیش با سطح منطقی 5 ولت کار میکنه ولی آردوینو DUE با ولتاژ 3.3 ولت کار می کنه.

در مورد پایه ریست پایان همین جلسه در قسمت کلید ریست توضیح میدیم.

ورودی و خروجی های دیجیتال (قسمت سبز رنگ):

قبل از این که وارد موضوع اصلی بشیم شاید یه عده معنی دیجیتال و آنالوگ رو ندونن .اون دوستان برن اینجا یه دوری بزنن و بیان.
آردوینو 14 تا پین دیجیتال داره از D0 تا D13. این پین ها هم به عنوان ورودی هم به عنوان خروجی تعریف میشن. یه موقع دنبال این هستیم که رله خاموش روشن کنیم پس پین به عنوان خروجی در نظر گرفته میشه. بعضی موقع ها یه سنسور دیجیتال داریم (مثل سنسور تشخیص حرکت) در این شرایط پین به عنوان ورودی تعریف میشه.
یه نکته ظریفی این وسط وجود داره. درسته موتورها هم با پایه های دیجیتال کار میکنن ولی هر پایه آردوینو فقط 40 میلی آمپر جریان داره پس عملا موتور راه انداختن با آردوینو به تنهایی کار جالبی نیست و باعث سوختنش می شه.نه تنها موتور، هر سنسوری که جریانی بیشتر از تحمل آردوینو بکشه باعث سوختنش میشه. روی هر پین آردوینو هم PULL UP داخلی وجود داره که اگه پایه به عنوان ورودی در نظر گرفته بشه با برنامه نویسی میتونیم ازش استفاده کنیم.
بعضی از این 14 تا پین آردوینو علاوه بر دیجیتال بودن ویژه گی های دیگه ای هم دارن که توضیحشون همینجاست و جلسه های بعدی روی هر کدوم ازاونها پروژه انجام میدیم.
1- پایه های سریال (Rx & Tx) : پایه های D0 و D1 آردوینو به صورت پیش فرض به عنوان پایه های ارتباط سریال در نظر گرفته شدن. پروگرام کردن آردوینو از طریق کامپیوتر هم از طریق همین 2 تا پین صورت میگیره. طوری که وقتی آردوینو در حال پروگرام شدنه این دو تا پایه که به دو تا led وصل هستن شروع به چشمک زدن می کنن. خیلی کم پیش میاد از این دو تا پایه به عنوان پین های دیجیتال در حین انجام پروژه استفاده بشه. مثلا فرض کنید بیایم به پایه های D0و D1 رله وصل کنیم و با کد نویسی اون ها رو خاموش و روشن کنیم، در حین مسیر آپلود کردن کد تو نرم افزار آردوینو یه ارور میده چرا که پین هایی که برای پروگرام کردن لازم داره ما بهشون رله وصل کردیم و استفاده شدن. بنابراین اول رله ها رو جدا می کنیم بعد پروگرام می کینم و دوباره رله ها رو وصل می کنیم. خب چه کاریه؟ از اول به دو تا پین دیگه وصل می کردیم تا این مکافات کندن و وصل کردن رو نداشته باشیم.
حالا اومدیم و مجبور شدیم با ماژولی(مثل بلوتوث) کار کنیم که ار تباطش با آردوینو از نوع TTL بود، یعنی مجبور بودیم از پایه های Rx و Txاستفاه کینم. واقعا باید برای هر بار کد آپلود کردن دائم سیم جدا کنیم و وصل کنیم؟ جواب منفیه
شما میتونید به صورت نرم افزاری پین های ارتباط سریال رو اضافه کنید. البته نمیتونید از هر پین دلخواهی هم استفاده کنید. بسته به اینکه روی کدوم نوع آردوینو کار می کنید این پین ها متفاوت هستن. به این ترفند SoftwareSerial میگن که در آینده نزدیک روش مانور خواهیم داد.

2- اینتراپت (وقفه):
اول بخونید ببینید اینتراپت چیه.
در مورد کیس خاص ما یعنی آردوینو UNO دو تا وقفه خارجی روی پین های D2و D3 وجود داره که میشه با برنامه نویسی ازاونها استفاده کرد. روال کلی وقفه اینطوریه که وقتی روی پین D2 سیگنال بیفته (به عبارتی trigger بشه) میکرو دست از اجرای هر کاری بکشه و بره یه عملیات مخصوص وقفه انجام بده(اصطلاحا میگن تابع وقفه رو انجام بده). برای مثال فرض کنید کد اصلی روی میکرو شمارش اعداد باشه، حالا ما یه وقفه تعریف کنیم که اگه پایه D2 توسط یه رله خارجی تحریک شد پیغام “Relay ” رو چاپ کنه روی lcd. برنامه رو استارت می کنیم. میکرو شروع میکنه به شمارش 1 ، 2 ،3 و همینطوری میره جلو روی عدد 8 رله را روشن میکنیم بنابراین در اون لحظه پایه D2 تحریک شده وتابع مربوط به وقفه باید انجام باشه بنابراین در عدد 8 متوقف میشه میره پیغام “Relay ” رو روی lcd نشون میده و بر میگرده در ادامه شروع میکنه 9 ،10 ،11 و….
شکل کلی یک پالس به صورت زیره:

همونطور که از شکل معلومه هر پالس لبه بالارونده و لبه پایین رونده داره. وقتی از وقفه صحبت می کنیم می تونیم تعیین کنیم پالسی که به پایه D2 داده میشه روی کدوم لبه حساس باشه. یعنی اگه به لبه بالارونده پالس رسید زیر برنامه وقفه اجرا بشه یا روی لبه پایین رونده. حتی میشه تعیین کرد به ازای هر تغییری که در سطح منطقی بوجود میاد زیر برنامه اجرا بشه.

3- 6 تا پین از 14 پین دیجیتال آردوینو UNO به صورت PWM هم کار میکنن. پین های 3، 5، 6، 9، 10 و 11. وقتی از PWM صحبت می کنیم یاد راه اندازی موتورهای DC می افتیم. ما میتونیم با استفاده از مد کاری PWM به موتورهای DC سرعت چرخش متفاوتی بدیم. با نحوه عملکرد این مد توجلسات آینده با جزئیات بیشتر و دقیق تر آشنا میشیم.

4- هر سنسوری برای برقراری ارتباط با پردازنده از یه پروتکل استفاده میکنه. بعضی ها از SPI و بعضی ها از I2C استفاده می کنن (البته یه سری از سنسورها هم ساده تر ازاین حرفا راه اندازی میشن که بعدا می بینیم). روی برد آردوینو برای هر کدوم از این دوتا پروتکل ارتباطی، پین های مشخصی در نظر گرفته شده.
اول در مورد ارتباط I2C حرف میزنیم. کلا اگه بخواهیم تشخیص بدیم سنسوری که قراره باهاش کار کنیم I2C هست یا نه کافیه به پین هاش نگاه کنیم اگه SCL و SDA داشت زدیم وسط خال. قدم بعد از تشخیص پروتکل ارتباطی سنسور، اینه که وصلش کنیم به آردوینو. برای آردوینو UNO از پین های آنالوگ A4 و A5(تو همین جلسه میگیم کجاس) استفاده میکنیم ولی بقیه مدل های آردوینو دقیقا پین هایی به اسم های SCL و SDA دارن. در آینده نزدیک با راه اندازی یه سنسور I2C کامل متوجه میشید داستان از چه قراره.

میایم سراغ SPI .برای تشخیص سنسور SPI دنبال دو تا پین تابلو برگردین: MOSI و MISO. روی برد آردوینو پین های دیجیتال 10 و 11 و 12 و 13 مخصوص پروتکل SPI هستن. ما گفتیم دنبال دوتا پین بگردین الان 4 تا پین باید وصل کنیم چی شد؟ MOSI و MISO پین هایی بود که با دیدنشوم مطمئن می شدیم سنسور از نوع SPI هست ولی در حقیقت این روش ارتباطی با 4 تا سیم داده رد و بدل میکنه به خاطر همین ما هم 4 تا پین معرفی کردیم.

5- پین دیجیتال شماره 13. این پین تو آردوینو خاصه چرا که یه led بهش وصله. گهگاهی توی پروژه هایی که داریم انجام میدیم لازمه برای آلارم یا حتی چک کردن یه LED رو روشن خاموش کنیم. مثلا فرض کنید یا سنسور تشخیص حرکت داریم و هدف اینه که به محض تشخیص هر نوع حرکتی یه آلارم به ما بده. میتونیم از این led داخلی استفاده کنیم تا به محض تشخیص جا به جایی این led روشن بشه.

پین AREF در قسمت آنالوگ توضیح داده خواهد شد.

• ورودی آنالوگ (قسمت آبی رنگ):

6 پین بالا ورودیهای آنالوگ برد آردوینو است که با نام های A0 تا A5 مشخص شده اند. بعضی سنسورها مثل فوتوسل انالوگ هستن یعنی داده هاشون به صورت پیوسته تغییر میکنه. بدون شک نمیشه داده این سنسورها رو با پایه دیجیتال خوند پس میایم سراغ پایه آنالوگ. خروجی سنسور وارد یه مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) ده بیتی میشه و عددی بین 0 تا 1023 به عنوان داده سنسور مورد استفاده قرار می گیره. این در شرایطی هست که سنسور با ولتاژ 5 ولت کار کنه ( یعنی ماکزیم ولتاژ قابل تحمل اون 5 ولت باشه). وقتی ولتاژ قابل تحمل سنسور پایین تر باشه(مثلا 3.3 ولت) لازمه اون ولتاژ به پایه AREF هم داده بشه تا ولتاژ ورودی مرجع آنالوگ به 3.3 ولت تبدیل بشه. با اینکار رزولوشن تبدیل آنالوگ به دیجیتال بالاتر میره.

حالا یه بنده خدایی پیدا شده توی پروژش اصلا سنسور آنالوگ نداره ولی 15 تا سنسور دیجیتال باید راه بندازه. بالاتر گفتیم که کلا 14تا پین دیجیتال داریم که پین 0 و 1 هم عملا قابل استفاده نیست. بنابراین فقط 12 تا پین دیجیتال باقی میمونه در حالی که ما 15 تا سنسور داریم. یا باید بریم سراغ یه آردوینو دیگه که تعداد پایه هاش بیشتر باشه یا از یه تریک جدید استفاده کنیم . تریک جدید اینه که اون 6 تا پایه آنالوگ میتونن به عنوان دیجیتال هم استفاده بشن. یعنی چی؟
یعنی ما میتونیم به پایه A0 بگیم پایه شماره 14 دیجیتال و تا آخر به A5 بگیم پایه دیجیتال 19. با این کار دقیقا 20 تا پایه دیجیتال داریم که با کم کردن پایه 0 و 1 (به خاطر آپلود کردن کد) عملا 18 تا پایه دیجیتال داریم (هورا شدیم).

کلید ریست (قسمت آبی رنگ):

گاهی اوقات در روند اجرای یه پروژه لازم میشه برنامه از اول اجرا بشه. مثلا فرض کنید پروژه شمارش تعداد نفراتی باشه که روزانه وارد یه محیط اداری میشن. اگه قرار باشه برنامه ریست نشه هر روز به تعداد نفرات شمارش شده اضافه میشه و داده دقیقی در دسترس نیست بنابراین لازمه روزانه مدار ریست بشه. حالا یا میتونیم یه صورت سخت افزاری ریست کنیم یعنی کلید ریست رو فشار بدیم یا میتونیم از پین ریست (RESET) استفاده کنیم. پین ریست که توی قسمت منبع تغذیه قرار داره به محض دریافت سطح منطقی 0 مدار رو ریست میکنه و برنامه از اول شروع میکنه به انجام شدن. از هر روشی که استفاده کنیم برنامه از اول اجرا میشه.

جلسه اول : آشنایی با میکروکنترلر

میکروکنترلر چیست؟
قطعه ای که این روزها دارد جای خود را در خیلی از وسایل الکتریکی باز میکند .از تلفن گرفته تا موبایل از ماوس لیزری که الان دستتان روی آن است و دارین باهاش کامپیوتر رو کنترل میکنید تا هر وسیله ای که بتوان پیچیدگی رو در اون دید میتونید یک میکروکنترلر رو ببینید .
کلمه میکروکنترلراز دو کلمه میکرو و کنترلر تشکیل شده است.
میکرو : میدونین که این یک واحد یونانی است و برابر با 10 به توان منفی 6 متر است. یعنی یک ملیونیوم متر….
کنترلر : یعنی کنترل کننده به تعبیری یعنی “مغز ” البته بدون تفکر فقط دستوراتی که به اون داده میشه به نحو احسن انجام میده.
کلمه میکرو به دو منظور استفاده شده منظور اول و مهم ،سرعت عمل میکروکنترلر است که میتواند تا یک ملیونیوم ثانیه باشد یعنی میتواند در یک ثاینه یک میلیون عملیات رو انجام بده به همین خاطر واژه میکرو رو به اون اختصاص دادن . معنی دوم آن شاید کوچیکی این قطعه باشد که تا یک ملیونیوم متر کوچیک شده شاید باور کردنی نباشه ولی در یک تراشه ممکنه بیش از یک میلیون تراتزیستور به کار رفته باشه. این کلمه وقتی اهمیتش کامل میشه که با واژه کنترلر عجین بشه تا معنیش کامل بشود .

نحوه انجام دادن کار میکروکنترلر:
تا حالا همه شما با ماشین حساب کار کردین تا حالا به نحوه کار کردنش فکر کردین شما اطلاعاتتون را که همون عملیات ریاضی هست به وسیله صفحه کلید به اون میدید بعد ماشین حساب این اطلاعات رو بر مبنای دستوراتی که قبلا به اون داده شده پردازش میکند و جواب را روی lcd نمایش میدهد. در واقع یک میکروکنترلر برنامه ریزی شده به عنوان مغز ماشین حساب این اطلاعات رو از صفحه کلید میگیره روشون پردازش انجام میده و بعد بر روی lcd نمایش میده.
کار میکروکنترلر دقیقا مشابه این است میکرو کنترلر بر مبنای یک سری ورودی که به اون داده میشه مثلا این ورودی از یک سنسور دما باشه که درجه حرارت رو میگه یا از هر چیز دیگه مثل صفحه کلید ، بر مبنای این ورودی ها و برنامه ای که قبلا ما به اون دادیم خروجیشو تنظیم میکنه که ممکنه خروجیش یک موتور باشه یا یک lcd یا هر چیز دیگری که با الکتریسیته کار بکند.

ساختمان داخلی میکروکنترلر:
کامپیوتری که الان بر روی اون دارین کار انجام میدین دارای یک پردازنده مرکزیه به نام cpu که از کنار هم قرار گرفتن چندین ملیون ترانزیستور تشکیل شده و بر روی اطلاعات پردازش انجام میده . میکرو کنترلر هم عینا دارای یک پردازنده مرکزی به نام cpu است که دقیقا کار cpu کامپیوتر رو انجام میده با این تفاوت که قدرت و سرعت پردازشش از cpu کمتره که به اون میکروپرسسور میگن.
میکروکنترلر علاوه بر cpu دارای حافظه است که ما برنامه ای که بهش میدیم در اون قرار میگیره .در کنار حافظه در میکروکنترلرهای امروزی تایمرها برای تنظیم زمان کانتر ها برای شمردن کانال های آنالوگ به دیجیتال پورت های برای گرفتن و دادن اطلاعات و امکاناتی تشکیل شده و همه اینها در یک چیپ قرار گرفته که تکنولوژی جدید اونو تو یک تراشه به اندازه یک سکه قرار داده.

تمام میکروکنترلرها جزء این 4 قسمت هستنند:
8051(1
Pic(2
Avr(3
Arm(4
خوشبختانه همه میکروکنترلر هایی که جزء هر کدام از 4 نوع بالا باشند از یک برنامه پیروی میکنند. بدین معنا که اگر شما کار با یکی از مدل های آن میکرو را یاد گرفته باشید مثل اینکه کار با تمام میکروکنترلرهای آن نوع را یاد گرفته اید.مثلا شما اگر با یکی از مدل های میکروکنترلر avr مثلا atmega8 را یاد گرفته باشید دیگر با صد ها مدل دیگر میکروکنترلر avr مشکلی ندارید وتقریبا بدون هیچ مشکلی میتوانید با دیگر مدل های این میکرو کار کنید.
اما یه مشکل که در میکروکنترلر ها وجود دارد این است که این4 نوع از لحاظ برنامه نویسی به هیچ وجه با هم دیگر سازگاری ندارند . به طور مثال اگر شما میکروکنترلر های avr و 8051 را کامل یاد گرفته باشید حتی ساده ترین برنامه رو روی یک میکروکنترلر pic نمیتوانید اجرا کنید. واین یکی از بزرگترین عیب و مشکل برای یاد گیری میکرو است .بنابراین از همون اول باید یک انتخاب درست داشته باشید و میکروکنترلر مناسب را برگزینید تا با یادگیری آن میکروکنترلر بتوانید بعدا به سادگی پروژه های خود را اجرا کنید .

8051 :
اولین میکروکنترلری بود که به دست بشر ساخته شد . ابتدا این میکروکنترلر توسط شرکت بزرگ intel ساخته شد .اما بعدا intel این امکان را به دیگر شرکت ها داد که این میکروکنترلر را تولید کنند و شرکت هایی مانند ATMEL , PHILIPS , SIEMENS , DALLAS و… به تولید این میکروکنترلر پرداختنند. یکی از شرکت هایی که به صورت گسترده به تولید این تراشه پرداخت ATMEL بود. اما اگربخواهیم به صورت کلی سیر پیشرفت این نوع میکروکنترلر رو در نظر بگیریم اولین میکروکنترلر هایی که ساخته شد با جدیدترین میکروکنترلرهای 8051 که الان تولید میشود با توجه به این پیشرفت شگفت در تمام زمینه ها که صنایع دیگر در دنیا دارند پیشرفت زیادی ندارد به طور مثال AT89S5X که میکروکنترلر 8051 جدید ساخت ATMEL است نسبت به مدل های اولیه 8051 پیشرفت آنچنانی ندارد . امکانات این میکرو نسبت به AVR و PIC قابل مقایسه نیست . به صورتی که که همین مدل جدید 8051 تقریبا حافظه ای برابر یک صدم (0.01 ) میکروکنترلر های AVR را دارد و سرعتش 4 برابر کمتر از میکروکنترلر های PIC و 12 بار کمتر از میکروکنترلر های AVR است . از لحاظ امکانات دیگر هم چنین ضعفی احساس میشود. اما برای کارهای ساده تر که پیچیدگی زیادی در آن نباشد به خاطر قیمت بسیار پایینی که این میکروکنترلر دارد بسیار مناسب است . قیمت همین مدل جدید AT89S5X حول و حوش 1000 تومان است که قیمت بسیار مناسبی است.
این میکرو کنترلر از زبان اسمبلی و C پشتیبانی میکند که زبان برنامه نویسی اصلی آن اسمبلی است که واقعا نوشتن با این زبان برنامه نویسی نسبت به زبان های برنامه نویسی دیگر هم مشکل تر و هم طولانی تر است. در کل این میکروکنترلر امروزه دیگر توانای رقابت با AVR و PIC رو ندارد و امروزه رقابت اصلی بین این دو میکروکنترلر است.

PIC :
واقعا میکروکنترلر خیلی قوی است که بر اساس بعضی آمار ها بیشترین کاربر را به خود اختصاص داده است البته متذکر شوم که در ایران این آمار به نفع AVR است. این میکروکنترلر ساخت شرکت میکرو چیپ است که PIC رو در مدل های خیلی زیادی با امکانات مختلف برای کارهای مختلف میسازد .چون بحث اصلی ما روی AVR هست از توضیح بیشتر این میکروکنترلر میگذریم.

AVR :
به میکروکنترلر AVR میرسیم .اول از همه سرعت این میکروکنترلر بسیار بالاست و به قولی دستوراتی که بهش داده میشه در یک سیکل کلاک انجام میده. AVR از زبان های برنامه نویسی سطح بالا یا به اصطلاح (HIGH LEVEL LANGUAGE) HLL پشتیبانی میکند که باعث تولید کدهای بیشتری میشود که در کل برنامه نوشته شده نسبت به برنامه هایی که برای 8051 و PIC نوشته میشود کوتاهتر است. امکانات جانبی این میکروکنترلر بسیار مناسب است و شما را از خرید بعضی لوازم جانبی مانند چیپ های آنالوگ به دیجیتال (ADC) , مقایسه گر آنالوگ و… راحت میکند .در ضمن AVR از بسیاری از استاندارد های ارتباطی مانند SPI,UART,12C,JTAG پشتیبانی میکند که به راحتی میتوان این میکروکنترلر را با میکروکنترلر دیگر یا و سایل دیگر وصل کرد و با وسایل دیگر به راحتی ارتباط برقرار کند. قیمت این میکروکنترلر هم به نسبت امکانات فراوانی که داره بسیار پایین است به طوری که یک میکروکنترلر AVR تقریبا پیشرفته رو با قیمت حول و حوش 3 تا 4 هزار تومان خرید .
AVRها به پنج گروه تقسیم شده اند:
tinyAVR (1
megaAVR (2
AVR (3 XMEGA
AVR32 UC3 (4
AVR32 AP7 (5

ARM :
ARM یک میکرو کنترلر قدرتمند با کاربردهای متنوع است. ARM ها بیشتر در جاهایی که ظاهر زیبای کار مورد توجه است استفاده می شوند چرا که این میکروکنترلرها می توانند سیستم عامل های لینوکس و ویندوز رو راه اندازی کنند.
پروگرام میکروکنترلر :
شاید تا حالا به نظرتون رسیده باشه که این میکروکنترلر رو چگونه میشه برنامه ریزی کرد تا کار مورد نظرمان را انجام بده در صورتی که یک میکروکنترلر برنامه ریزی نشده هیچ کاری رو نمیتونه انجام بده و هیچ کاربردی نداره در واقع برنامه هر میکرو روح وجانی است که در اون دمیده میشه و اون رو زنده میکنه.
برای برنامه ریزی میکروکنترلر نیاز به دستگاه یا بردی هست به نام پروگرامر که یه پل ارتباطیه بین کامپیوتر و میکروکنترلر . پروگرامر را هم میشه از بازار تهیه کرد و هم میشه اون رو ساخت.
البته پروگرامرهای مختلفی در بازار هستنند که متانسب با کاربردشان قیمت های مختلفی دارند بعضی ها فقط چند مدل رو پروگرام میکنند بعضی از پروگرامر ها همه فن حریفند و تمام میکروکنترلر های 8051AVR ,ARM, PIC , رو برنامه ریزی میکنند به طبع قیمت زیادتری دارند.

لینک فروم جلسه اول برای پرسش و پاسخ.
به ما سر بزنید دوستان.

Tag Archives: I2C