Computer >> บทช่วยสอนคอมพิวเตอร์ >  >> ระบบ >> Mac

ไมโครคอนโทรลเลอร์กระจ่าง:การทำความเข้าใจบทบาทของพวกเขาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่

ไมโครคอนโทรลเลอร์กระจ่าง:การทำความเข้าใจบทบาทของพวกเขาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่

โดย ทารอน ฟอกซ์เวิร์ธ

ในระดับพื้นฐาน ไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นเพียงคอมพิวเตอร์เครื่องเล็กๆ

การเป็น “คอมพิวเตอร์เครื่องจิ๋ว” ไม่ได้บอกอะไรเรามากนัก เรามาเจาะลึกกันดีกว่า หลายๆ คนเชื่อมโยงไมโครคอนโทรลเลอร์กับ Arduino แต่สิ่งสำคัญคือต้องชี้ให้เห็นว่า Arduino ไม่ใช่ไมโครคอนโทรลเลอร์ . Arduino เป็นแพลตฟอร์มที่สมบูรณ์ซึ่งครอบคลุมทั้งซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์

Arduino สร้างอุปกรณ์เช่น Arduino Uno:

ไมโครคอนโทรลเลอร์กระจ่าง:การทำความเข้าใจบทบาทของพวกเขาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ Arduino Uno

Arduino Uno ไม่ใช่ไมโครคอนโทรลเลอร์เช่นกัน เป็นบอร์ดฝ่าวงล้อมที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmel ATmega328P

ไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmel มีลักษณะดังนี้:

ไมโครคอนโทรลเลอร์กระจ่าง:การทำความเข้าใจบทบาทของพวกเขาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่

หากคุณมีไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmel อยู่ในมือในฐานะมือใหม่ มันคงไม่มีประโยชน์มากนัก นี่คือจุดที่กระดานฝ่าวงล้อมเข้ามา

บอร์ดฝ่าวงล้อมจะ "แยก" หมุดบนไมโครคอนโทรลเลอร์ออกเป็นอุปกรณ์ขนาดใหญ่ (เช่น Arduino Uno) อุปกรณ์ที่ใหญ่ขึ้นนี้ทำให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ใช้งานง่ายขึ้น

สำหรับ Arduino Uno บอร์ดแยกช่วยให้คุณสามารถเสียบสาย USB จ่ายไฟ ตั้งโปรแกรมอุปกรณ์ และอื่นๆ อีกมากมาย

ไมโครคอนโทรลเลอร์กระจ่าง:การทำความเข้าใจบทบาทของพวกเขาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ _[เครดิตรูปภาพ](https://www.hackster.io/hmkim/remote-controlled-8x8-led-matrix-e2b79a?ref=part&ref_id=8233&offset=18" rel="noopener" target="blank" title=")

หากไม่มีบอร์ดฝ่าวงล้อม สำหรับมือใหม่ นี่อาจเป็นงานที่น่ากังวล ปัญหานี้เป็นสาเหตุที่ทำให้ Arduino เกิดขึ้น — เพื่อให้การเรียนรู้เกี่ยวกับฮาร์ดแวร์เป็นเรื่องง่ายอย่างยิ่ง

อ่า มันเหมือนกับ Raspberry Pi เลยเหรอ

ไม่ใช่ทั้งหมด ทั้ง Arduino และ Raspberry Pi ยังคงเป็นคอมพิวเตอร์ตามคำจำกัดความ แต่ Raspberry Pi ถือเป็นคอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยว คอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยวคือคอมพิวเตอร์เต็มรูปแบบที่สร้างขึ้นบนแผงวงจรเดียว

ไมโครคอนโทรลเลอร์กระจ่าง:การทำความเข้าใจบทบาทของพวกเขาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ Raspberry Pi

แล็ปท็อปของคุณยังเป็นคอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยวในทางเทคนิคด้วย — เป็นเพียงเครื่องที่ทรงพลังเท่านั้น Raspberry Pi เป็นฮาร์ดแวร์รุ่นเดียวกันในแล็ปท็อปของคุณ เช่นเดียวกับที่แล็ปท็อปของคุณใช้ระบบปฏิบัติการ (Windows, Mac หรือ Linux) Raspberry Pi ก็ใช้ระบบปฏิบัติการ Linux

ตอนนี้กลับไปที่ไมโครคอนโทรลเลอร์ ไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่สามารถเรียกใช้ระบบปฏิบัติการได้ นอกจากนี้ ไมโครคอนโทรลเลอร์ยังมีพลังการประมวลผลหรือทรัพยากรไม่เท่ากันกับคอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยวส่วนใหญ่

ไมโครคอนโทรลเลอร์จะรันโปรแกรมเดียวซ้ำๆ ไม่ใช่ระบบปฏิบัติการเต็มรูปแบบ เราเห็นสิ่งนี้ได้ในโปรแกรม Arduino เพราะพวกมันต้องการเพียงสองฟังก์ชันเท่านั้น:03 และ 13 . 20 จะทำงานครั้งเดียวและ 34 จะทำงานอย่างไม่มีกำหนด

ไมโครคอนโทรลเลอร์กระจ่าง:การทำความเข้าใจบทบาทของพวกเขาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ การตั้งค่าและวนซ้ำ

ไมโครคอนโทรลเลอร์คืออะไร

ไมโครคอนโทรลเลอร์คือคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่มีหน่วยความจำเหลือน้อยและอุปกรณ์ต่อพ่วงอินพุต/เอาท์พุตที่ตั้งโปรแกรมได้

อินพุต/เอาต์พุต

ดังที่คุณคงทราบแล้วว่า ทุกสิ่งด้วยคอมพิวเตอร์จะเริ่มต้นด้วยไบนารี่ (0 หรือ 1) ในที่สุด

ไมโครคอนโทรลเลอร์กระจ่าง:การทำความเข้าใจบทบาทของพวกเขาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่

อินพุตหมายความว่าไมโครคอนโทรลเลอร์จะอ่านไบนารี อินพุตตัวอย่างจะเป็นเซ็นเซอร์

เอาต์พุตหมายความว่าไมโครคอนโทรลเลอร์จะส่งไบนารี่ ตัวอย่างเอาต์พุตคือการควบคุมมอเตอร์หรือ LED

เหตุใดเราจึงต้องมีไมโครคอนโทรลเลอร์

สิ่งเหล่านี้คือ "คอมพิวเตอร์" ก่อนที่เราจะมาถึงแนวคิดเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ที่คุณรู้จักในปัจจุบัน ไมโครคอนโทรลเลอร์ติดอยู่เนื่องจากงานประมวลผลบางอย่างเป็นเรื่องเล็กน้อยอย่างไม่น่าเชื่อและต้องใช้ตรรกะง่ายๆ ตัวอย่างเช่น การพลิกสวิตช์หรือการควบคุมส่วนประกอบขนาดเล็ก เช่น ไฟ LED ไม่จำเป็นต้องใช้ทรัพยากรแบบเดียวกับที่เราต้องการสำหรับงานในแต่ละวัน เช่น การส่งอีเมล

เราใช้มันในปัจจุบันเพราะพลังงานต่ำและมีหน่วยความจำน้อยทำให้มีต้นทุนต่ำ ไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นส่วนหนึ่งของสาเหตุที่ Internet of Things เป็นไปได้และประสบความสำเร็จในปัจจุบัน

ฉันจะได้รับได้อย่างไร

ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่คุณต้องการซื้อนั้นขึ้นอยู่กับปัญหาที่คุณต้องการแก้ไข หากคุณกำลังทำอะไรง่ายๆ เช่น การเปิดและปิดสิ่งต่างๆ หรืออ่านเซ็นเซอร์ ไมโครคอนโทรลเลอร์แทบทุกตัวก็ทำได้

หากคุณต้องการเล่นเกมหรือมีแนวคิดที่ซับซ้อนมากขึ้น คุณจะต้องมีพลังในการประมวลผลมากขึ้น ดังนั้นคุณจะต้องเปลี่ยนไปใช้คอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยว เช่น Raspberry Pi

Adafruit และ Sparkfun ต่างก็มีชุดอุปกรณ์และฮาร์ดแวร์มากมายที่น่าทึ่ง คุณยังสามารถใช้ประโยชน์จากบทช่วยสอนของพวกเขาได้

Losant ยังมีชุดอุปกรณ์เจ๋งๆ ให้เลือกอีกด้วย คุณสามารถสร้างเซ็นเซอร์ประตูของคุณเอง — เพื่อรับการแจ้งเตือนเมื่อเปิดประตูทิ้งไว้นานเกินไป

หากคุณไม่มีปัญหาเฉพาะเจาะจงที่ต้องการแก้ไข เพียงหยิบฮาร์ดแวร์มาลองเล่นดู

ต่อไปนี้คือบางสิ่งที่คุณสามารถซื้อเพื่อเริ่มต้นได้:

1. บอร์ดที่เรียกว่า NodeMCU

ไมโครคอนโทรลเลอร์กระจ่าง:การทำความเข้าใจบทบาทของพวกเขาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ โหนด MCU

NodeMCU เป็นบอร์ดที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP8266 บอร์ดนี้มีความพิเศษเนื่องจากมีราคาถูกและเปิดใช้งาน WiFi ได้ โดยจะมีราคาเพียงประมาณ $8.79 ใน Amazon และถูกกว่าบน Ebay อีกด้วย

ไมโครคอนโทรลเลอร์บางตัวเท่านั้นที่สามารถใช้งาน WiFi ได้ ความจริงที่ว่าอันนี้เปิดประตูสู่หลายโปรเจ็กต์ที่คุณสามารถสร้างด้วยอุปกรณ์นี้ได้ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถรวบรวมข้อมูลและส่งไปยังระบบคลาวด์ ☁️.

2. คุณจะต้องมีเซ็นเซอร์

ไมโครคอนโทรลเลอร์กระจ่าง:การทำความเข้าใจบทบาทของพวกเขาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ เบรดบอร์ด

คุณไม่สามารถมีฮาร์ดแวร์ได้หากไม่มีเซ็นเซอร์ เซ็นเซอร์ทำให้คุณสามารถตรวจจับสภาพแวดล้อมและโลกรอบตัวคุณได้ และยังเป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมสำหรับการเรียนรู้อีกด้วย

3. คุณจะต้องมีสาย Breadboard และ Jumper:

ไมโครคอนโทรลเลอร์กระจ่าง:การทำความเข้าใจบทบาทของพวกเขาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่

ไมโครคอนโทรลเลอร์กระจ่าง:การทำความเข้าใจบทบาทของพวกเขาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่

หากต้องการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์เข้าด้วยกัน คุณจะต้องเสียบเข้ากับ Breadboard และใช้สายจัมเปอร์เพื่อเชื่อมต่อ

ข้อควรจำ:ทุกอย่างถูกกว่าบน eBay และ AliExpress คุณจะต้องรอสองสามสัปดาห์ในการจัดส่ง

ฉันควรสร้างอะไร

ขอย้ำอีกครั้งว่าฉันไม่สามารถเน้นเรื่องนี้ได้มากพอ การเริ่มต้นด้วยโปรเจ็กต์ในใจนั้นง่ายกว่ามาก เมื่อคุณเข้าใจแล้วว่าไมโครคอนโทรลเลอร์คืออะไรและจะหามาได้อย่างไร ลองมองโลกรอบตัวคุณให้แตกต่างออกไป คุณสามารถควบคุมอะไรได้บ้าง? คุณสามารถทำอะไรอัตโนมัติได้บ้าง? เมื่อคุณเริ่มตอบคำถามเหล่านั้น คุณจะพบกับโครงการ

ในขณะที่คิดโปรเจ็กต์ Hackster คือเพื่อนที่ดีที่สุดของคุณ แฮ็กสเตอร์มีโปรเจ็กต์ ESP8266 มากมายและโปรเจ็กต์ Arduino เจ๋งๆ:

ตัวอย่างเช่น คุณสามารถใช้ชีวิตตามความฝันในวัยเด็กได้

คุณสามารถสร้างหุ่นยนต์ได้

ประเด็นก็คือ คุณแค่ต้องมีไอเดีย

บางครั้งการเขียนโปรแกรมในโลกแห่งความเป็นจริงก็สนุกกว่าการเขียนโปรแกรมในโลกเสมือนจริง

อะไรต่อไป?

ไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น คุณมีโลกแห่งฮาร์ดแวร์ให้สำรวจ มีความสุขในการแฮ็ก ??

อ่านเพิ่มเติม:

คู่มือ Arduino สำหรับผู้เริ่มต้นอย่างแท้จริง
_ในช่วงปิดเทอมคริสต์มาส ฉันอยากเรียนรู้สิ่งใหม่ๆ ฉันจับตาดู Arduino มาระยะหนึ่งแล้ว และ…_forefront.io

ทารอน ฟ็อกซ์เวิร์ธ เป็นแฮ็กเกอร์ด้านฮาร์ดแวร์และเป็น Developer Evangelist ที่ Losant เป้าหมายของเขาคือการแปลเทคโนโลยีเพื่อให้ผู้คนได้เรียนรู้ รัก และได้รับแรงบันดาลใจ

เรียนรู้การเขียนโค้ดฟรี หลักสูตรโอเพ่นซอร์สของ freeCodeCamp ช่วยให้ผู้คนมากกว่า 40,000 คนได้งานในตำแหน่งนักพัฒนา เริ่มต้น