2019年12月19日 星期四

多功能 Arduino 入門學習開發板(單/雙搖桿型)板載元件測試與使用說明

網頁最後修改時間:2019/12/19

上圖是以 Arduino UNO 為基礎,整合一些常用到的電子零件、擴充 I/O 和 I2C/SPI/UART 通訊接腳,為個人學習和研發 Arduino 應用所構建的兩塊開發板。

不管作為初學者入門學習或是開發原型之用都非常合適,接著就一起來看看!

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有購買商品的使用者,此篇網頁就是開箱說明,別忘了看後再做!
網頁中所需相關資料已放置於雲端硬碟,請自行下載使用!
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** 關於開發板介紹以及相關的規格參數,請點擊下面連結觀看,在此不再贅述!

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Arduino 開發板可至露天賣場訂購:
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【讓開發板動起來】

拿到開發板的第一個動作,先安裝 Arduino IDE;軟體的下載連結在下面。

Download the Arduino IDE

進入到下載頁面後,往下拉一些,會看到與下面相同或類似網頁內容。(Windows 作業系統)建議下載 ZIP 檔案進行可攜式安裝,這樣可同時相容多個不同的 Arduino IDE 版本在同一個作業系統上。


再來,下載雲端資料夾 共用函式庫 目錄下的所有函式庫。

下圖是雲端資料夾大致上的目錄結構:


共用函式庫 目錄下有兩個開發板都共同會用到的函式庫,請直接解壓縮至 {Arduino Libraries} 目錄下就能使用;或是使用 Arduino IDE 選單 "Sketch/Include Library/Manage Libraries..." ("草稿檔/匯入函式庫/函式庫管理...")開啟 Library Manager(函式庫管理員)搜尋函式庫名稱做安裝也行。

** 不清楚怎麼安裝函式庫的,請點擊看下面的連結;不喜歡英文的,該網頁右上角有語言可以選擇。

每套開發板除了開發板本身之外,還有附一套紅外線發射/接收套件(包含紅外線遙控器、紅外線發射 LED 和紅外線接收模組等...)。雙搖桿型開發板因為沒有內建紅外線 LED,若要使用,則可以以外接方式來解決(這需要改用另外一套在雙搖桿型開發板資料夾下的函式庫,以達到使用任意接腳發送紅外線訊號的目的),這部分將在之後另闢單元補充。

完成開發板需要的整合編輯軟體和函式庫的安裝之後,進入到兩開發板的 板載零件測試程式碼 目錄去下載 SJDBTest_ 和 DJDBTest_ 這兩個資料夾,這兩個測試程式是由賣場自行撰寫和提供,不要任意地去修改資料夾與裡面的檔案名稱,否則會無法編譯。

用 Arduino IDE 開啟相對應的開發板測試程式之後,就可按下 "Upload" 直接編譯與上傳。

必須要特別注意的是:目標板子請選擇 "Arduino/Genuino Uno" 再進行程式上傳的動作



完成上傳之後,直接開啟 Serial Monitor 或是 UART 通訊軟體就可以開始進行測試;實際操作請看影片。

【開發板比較

從網頁開頭的說明以及編譯時的開發板選擇可以很清楚的知道,網頁中所介紹的兩塊板子都是以 Arduino UNO 為設計核心基礎再配置入其他不同電子零件所整合而成的開發板。

如下所示,為兩片開發板的元件配置與說明,接著是兩塊開發板的週邊元件比較表,如果想要購買可參考這些資料做選擇。

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* 單搖桿型:



** 單搖桿型開發板的 SPI 通訊接腳在板子的背面,是焊點的形式,若要使用必須另外焊接出線。

** 單搖桿型電源輸入說明:

如下電路擷圖所示,兩種 USB 埠都可以進行供電,但其中:
  • 只有 Mini-USB 能夠上傳程式到開發板,且電流限制在 500mA。對於耗電量大的應用(像是直流馬達)就可能不適用,且沒有電源反插保護,一但插上電腦或電源供應器就會對開發板通電,沒有開關可供切換。
  • Micro-USB 除了有電源反插保護之外,另外提供了開關可切換,對於需要大電流的應用,可由此處供給電源。

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* 雙搖桿型:


** 雙搖桿型電源輸入說明:

如下電路擷圖所示,三個 USB 埠同時提供了電源反插保護以及開關切換,但是只有 Mini-USB 埠提供程式上傳和通訊功能,其餘兩個 Micro-USB 埠只有供電的功能而已。


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* 開發板週邊元件比較:


【開發板測試與說明】

開發板測試的重點,在於其板載元件是否正常運作沒有損壞,因此在這裡不會對該元件有過多的功能展示,之後會針對這些部分另闢網頁。

開發板因為週邊元件使用的不同,扣除掉雷射和擴充接腳沒有板載元件後,測試主要分成八個部分(雖是同樣的測試名稱,但每個部份會因為開發板的不同而使用不同的程式碼):
  • MODE 1(單/雙):SK6812 RGB LED 測試;
    任何適用於 WS2812 的程式,應該都適用於 SK6812;所以把它當作 WS2812 來用即可。
    更進一步的資料可參考:The SK6812-another intelligent RGB LED 網頁裡的比較與說明。
    每選擇模式一次,板子上方的四顆 RGB LED 燈會依序變換不同的顏色。
  • MODE 2(單/雙):Joystick(搖桿)測試;
    這部分的測試是預先設定一個閥值,當搖桿前後值超過這個閥值時才輸出,才不會在沒有動作時也一直做輸出的動作。
    此模式會一直循環,在不做任何動作時,每隔 5 秒鐘輸出一次主選單,直到使用者切換至其他模式或 9 停止。
  • MODE 3(單/雙):IR Receiver(紅外線接收器)測試;
    這模式需要搭配開發板所配置的紅外線遙控器才行。
    開發板在此模式下,會一直循環並持續接收紅外線遙控器的訊號,在不做任何動作時,每隔 5 秒鐘輸出一次主選單,直到使用者切換至其他模式或 9 停止。
  • MODE 4():IR Emitter(紅外線發射)測試;
    此模式下,開發板會一直處在紅外線發射的選擇選單下,直到選擇 'e' 離開回到主選單。若要看到發射出去的結果,必須還要有一組負責接收的微控制器負責紅外線接收的工作。

    ** 影片中所使用的紅外線接收程式在雲端硬碟裡的 Codes/Arduino/紅外線接收 目錄下。

    在紅外線發射的選單下,鍵入相對應的數字或字元,紅外線就會進行三次間隔 100 ms 的紅外線訊號發射動作。
  • MODE 5(單/雙):CDS(光敏電阻)測試;
  • MODE 6():NTC(溫敏電阻)測試;
    5/6 兩個模式都是同樣的動作:每隔 400 ms 讀取感測器一次,共讀取 25 次,結束後回到主選單。這些數據不做任何進一步的處理,只單純確認元件工作是否正常而已。
  • MODE 7(單/雙):按鈕測試;
    單搖桿型的按鈕位於板子的下方;雙搖桿型的按鈕則是位於搖桿旁邊,是其一部分。
    單搖桿型開發板按下按鈕時會亮起對應的紅色或綠色 LED 燈;雙搖桿型開發板按下按鈕時則是控制上方 RGB LED 燈串全部亮紅色或是綠色。
  • MODE 8(單/雙):Buzzer(蜂鳴器)測試;
    此模式下,蜂鳴器會連續鳴叫 10 次,每次鳴叫 100 ms,間隔 1 秒,完成後回到主選單。
    此處只是單純的測試蜂鳴器,並無任何音調的處理。
  • MODE 9(單/雙):停止任何測試動作;

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* 單搖桿型開發板測試影片:
  • 影片中有通訊的文字訊息,所以若網頁裡的影片看不清楚的話,請用全螢幕撥放會看得很清楚。
  • 影片中有說明的字幕,若有不清楚的部分,請參閱上面各模式的測試說明。

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* 雙搖桿型開發板測試影片:


【結論】

不管你看這篇網頁的目的是什麼?我想主要都是對 Arduino 有興趣才會進來看?

所以不管是要用來學習、做專題或開發,只要架構是以 Arduino UNO 板為主,那麼網頁裡所介紹的兩塊開發板就非常適合你(妳)!

後續部落格也會針對這兩塊板子撰寫一系列應用的網頁,如果有興趣的話可以一起來學習學習!


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