От Arduino до Omega: платформы для мейкеров шаг за шагом

Книга для тех, кто хочет научиться создавать собственные электронные гаджеты на базе недорогих любительских платформ, наподобие Arduino, NodeMCU, Onion Omega2 и ESP8266. Помимо сферы хобби-электроники они одинаково популярны среди учеников и руководителей кружков, среди студентов и преподавателей, поскольку являются подходящей точкой для старта и обучения новичков.

В книге описаны современные онлайн-сервисы для разработки и макети­рования любительских проектов Arduino Create и Autodesk Circuits, а также приведены примеры программ и авторских проектов полезных устройств с акцентом на ошибки и трудности, которые могут возникнуть у новичков. Все необходимые исходники программ, схемы и чертежи содержатся в электронном приложении к книге.

Основные темы

• Онлайн-лаборатория Autodesk Circuits.
• Облачная среда разработки Arduino Create.
• Платформа Arduino и среда Arduino IDE.
• Платформа NodeMCU и язык Lua.
• Микрокомпьютер Omega2 и его модули.
• Облачная среда Onion Cloud.
• Проекты Интернета вещей на основе ESP8266.
• Авторские проекты полезных устройств.

Данные

• Автор: Валерий Яценков
• Формат: 155×230 мм
• Кол-во страниц: 304
• Тип издания: мягкая обложка
• Печать: чёрно-белая
• Год выхода: 2018
• Издательство: «БХВ-Петербург»
• ISBN: 978-5-9775-3863-3

Оглавление

Предисловие

• Как работать с этой книгой?

Глава 1. Платформы для творчества и обучения

• Не бойтесь экспериментировать!
• Совместимость на уровне периферии и протоколов
• Общие средства разработки и языки программирования
• Облачные сервисы обмена данными
• Онлайновые лаборатории и средства разработки

Глава 2. Советы для начинающих

• Универсальные отладочные и макетные платы
• Монтажные провода для пайки
• Инструменты для подготовки проводов
• Источники питания
  • Особенности питания от порта USB
  • Сетевые источники питания
    • Линейные стабилизаторы напряжения
    • Смещение рабочего напряжения стабилизатора
    • Импульсные преобразователи напряжения
  • Химические источники тока
    • Никель-кадмиевые аккумуляторы
    • Литиевые аккумуляторы
• Согласование логических уровней
• Интерфейсы обмена данными
  • Последовательный интерфейс UART
  • Конвертер интерфейсов USB-UART
  • Последовательная шина I²C
  • Последовательный интерфейс SPI
  • Последовательный протокол 1-Wire
• Измерительное оборудование
  • Цифровой мультиметр
  • Цифровой осциллограф
• Паяльное оборудование
• Полезные программы и утилиты
  • PuTTY
  • WinSCP
  • Hercules
  • Termite
  • Notepad++

Глава 3. Онлайн-лаборатория Autodesk Circuits

• Регистрация и первый проект
  • Создание макета и симуляция
  • Принципиальная электрическая схема макета
  • Печатная плата по схеме макета
• Создание и редактирование компонентов
  • Создание символа компонента
  • Создание монтажного чертежа компонента
  • Работа с чужими компонентами
  • Доступ к своим компонентам
  • Рисование принципиальной схемы
• Вывод схемы и чертежа платы на печать
  • Получение рисунка принципиальной схемы
  • Экспорт рисунка печатной платы в формате Eagle
  • Экспорт чертежа платы в формате GERBER

Глава 4. Среда разработки и макетирования Fritzing

• Установка Fritzing
• Создание макета схемы
• Создание принципиальной электрической схемы
• Разработка чертежа печатной платы
• Экспорт чертежа печатной платы
• Добавление компонентов в библиотеку
• Разработка и загрузка программ

Глава 5. Обучающая платформа Arduino

• Аппаратная база платформы, популярные модели
  • Arduino Nano
  • Arduino Uno
  • Arduino Pro Mini
  • Arduino Mega 2560
• Установка драйверов USB-UART
• Система нумерации выводов Arduino
• Среда разработки и отладки Arduino IDE
  • Установка Arduino IDE
    • Установка для ОС Windows
    • Установка альтернативных версий IDE
    • Установка для ОС Linux
    • Установка для Mac OS X
  • Подключение платы Arduino и первые программы
  • Установка сторонних библиотек
    • Автоматическая установка библиотеки
    • Установка библиотеки вручную
  • Установка дополнительных описаний плат
    • Автоматическая установка описания
    • Установка описания вручную
  • Сетевой модуль расширения Dragino Yun
    • Почему именно Dragino Yun?
    • Технические характеристики Dragino Yun v2.4
    • Особенности питания шилда Dragino Yun
    • Добавление новых плат в Arduino IDE
    • Подключение к компьютеру для настройки
    • Функции кнопки сброса Dragino Yun
    • Обновление прошивки
    • Базовые настройки
    • Определение типа базовой платы
    • Загрузка скетча через сеть из Arduino IDE
    • Автоматическое обновление скетча
    • Использование консоли Dragino Yun для вывода сообщений

Глава 6. Облачная среда разработки Arduino Create

• Подготовка среды Arduino Create
• Онлайн-редактор Arduino Web Editor
  • Sketchbook
  • Examples
  • Libraries
  • Serial Monitor
  • Help
  • Preferences
• Подключение платы Arduino и первая программа
• Облачный сервис Arduino Cloud
• Библиотека проектов Arduino Project Hub

Глава 7. Примеры программ и проектов для Arduino

• Использование системного времени Linux
• Сохранение данных на карту памяти
• Сохранение данных на USB-накопитель
• Сохранение данных в таблицу MySQL
• Сервис Temboo и передача данных в Google Spreadsheet
• Анализатор эфира в диапазоне 2,4 ГГц
  • Модуль радиоприемника
  • Модуль дисплея
  • Модуль Arduino
  • Напряжение питания и согласование логических уровней
  • Схема электрических соединений
  • Алгоритм работы устройства
• Миниатюрный монитор силовой литий-полимерной батареи
  • Компоненты монитора
  • Алгоритм работы устройства
• Установка библиотеки ATTiny
  • Подключение программатора
  • Установка фюзов микроконтроллера
  • Запись прошивки
  • Калибровка порога срабатывания

Глава 8. Однокристальная система ESP8266

• Ученик обогнал учителя: феномен успеха ESP8266
  • Технические характеристики
  • Особенности эксплуатации
  • Модули на основе ESP8266
• Расширение Arduino IDE для работы с ESP8266
  • Установка расширения
  • Особенности программирования ESP8266
    • Порты и прерывания
    • Функции задержки
    • Работа с EEPROM
    • Поддержка интерфейсов I²C и SPI
    • Специальные функции API ESP8266
    • Специальные функции библиотеки ESP8266WiFi
    • Обращение к функциям SDK ESP8266 из скетча Arduino

Глава 9. Примеры программ и проектов для ESP8266

• Получение точного времени от сервера NTP
• Получение уведомлений от устройств на Android
  • Скетч для принимающего устройства
  • Установка и настройка приложения Android
  • Настройка расширенных уведомлений с приложением Tasker
  • Настройка события Tasker — новое сообщение Viber
• Модуль управления экшн-камерой Xiaomi Yui
  • Аппаратная часть модуля
  • Прошивка модуля
    • Алгоритм работы устройства
    • Измерение длительности импульсов
    • Совместимость программы модуля с разными версиями Arduino IDE и камеры
• Адаптация взаимодействия с сервисом Temboo

Глава 10. Платформа NodeMCU для Интернета вещей

• Подготовка к использованию NodeMCU
  • Рекомендованное оборудование
  • Подключение отладочной платы к компьютеру
  • Обновление прошивки NodeMCU
    • Конструктор прошивок
    • Возможная проблема: сбой обновления прошивки
• Среда разработки ESPlorer IDE
• Пакет разработки Lua for Windows
• Язык программирования Lua — освоим за один вечер
  • Типы данных
  • Комментарии
  • Переменные и преобразование типов
  • Работа с таблицами и массивами
  • Условный оператор if
  • Цикл с предусловием while
  • Цикл с постусловием repeat
  • Цикл с оператором for
  • Операторы break и return
  • Функции
  • Функции обратного вызова

Глава 11. Примеры программ и проектов для NodeMCU

• Использование графического OLED-дисплея
  • Подключение дисплея
  • Настройка модуля U8G
  • Пример программы
  • Монитор курса электронной валюты биткоин
    • Загрузка программы в отладочную плату
    • Алгоритм работы программы
  • Вывод на OLED-дисплей битовых изображений
  • Создание файла битового изображения
  • Пример программы
• Использование графического TFT-дисплея
  • Подключение дисплея к плате NodeMCU
  • Пример использования графической библиотеки

Глава 12. Микрокомпьютер Omega2

• Аппаратный состав платформы
• Подготовка к работе
  • Настройка при помощи мастера
  • Настройка при помощи командной строки
• Браузерное приложение Onion Console
• Облачный сервис Onion Cloud
• Python 2.7 и дополнительные модули
  • Управление портами GPIO
  • Модуль Python SPI
  • Модуль Python I²C
• Файловый менеджер Midnight Commander
• Расширение пространства памяти
  • Использование карты MicroSD и USB-накопителя
    • Размонтирование накопителя
    • Форматирование внешних накопителей
    • Изменение точки монтирования по умолчанию
  • Загрузка с внешней карты памяти
  • Своп-файл на внешнем носителе
  • Автоматическое включение своп-файла после перезагрузки
• Особенности использования Omega2
  • Необходимость стабильного питания
  • Необходимость буферизации выводов

Глава 13. Примеры программ и проектов для Omega2

• Подключение OLED-дисплея
• Подключение модуля PWM Servo
• Подключение модуля расширителя портов
• Модуль светодиодной матрицы 8×8
• Модуль семисегментных светодиодных индикаторов
• Автономный клиент BitTorrent

Приложение. Содержание электронного архива

Предметный указатель