Arduino programmeren met Arduino IDE: De basis
Een Arduino-bordje doet niets als er geen software op draait. In deze workshop zetten we de Arduino IDE-ontwikkelomgeving op, schrijven we wat code en uploaden we die naar het bordje zodat het een led doet knipperen. Dit zijn de basics van het Arduino programmeren.
De makers van Arduino produceren niet alleen de microcontrollerbordjes, maar ook de ontwikkelsoftware om er je eigen code op te draaien: de Arduino IDE. Die bestaat zowel voor Windows, Linux als macOS. Download de nieuwste versie (op het moment van schrijven was dat versie 1.8.8).
Voor Windows heb je de keuze tussen een exe- en een zip-bestand. De eerste is gemakkelijker, omdat dit een installatieprogramma is dat onmiddellijk ook de juiste driver voor de usb-verbinding met je Arduino installeert. De standaardinstellingen van het installatieprogramma zijn oké.
Arduino-schetsen
Een schets of ‘sketch’ is de naam die Arduino geeft aan een programma. Elke Arduino-schets bestaat uit twee functies: setup en loop. In die eerste zet je de code die je Arduino-bordje één keer dient uit te voeren, vlak nadat de microcontroller opgestart of gereset is. Daarna wordt de functie loop continu herhaald. De code die je in deze functie zet, draait dus zolang je Arduino ingeschakeld is, telkens opnieuw.
De Arduino IDE komt standaard al met talloze voorbeeldschetsen. Klik in het menu Bestand op Voorbeelden en kies dan in de categorie 01.Basics voor Blink. De code begint met een groot blok tekst tussen regels die beginnen met /* respectievelijk */. Daarmee geef je aan dat de tekst hiertussen commentaar is: de Arduino IDE negeert dit, zodat je hier zelf uitleg voor anderen kunt typen. De makers van de voorbeeldschets leggen hier uit wat de schets doet en verwijzen naar een webpagina met meer informatie. Het is aan te raden om je eigen Arduino-schetsen ook te beginnen met zo’n blok commentaar.
Daarna komen de twee verplichte Arduino-functies, setup en loop. We zien hier ook regels die beginnen met // en we zien ook in het midden van regels // met een tekst erachter. Dit is een tweede manier om commentaar in een Arduino-schets op te nemen: de Arduino IDE negeert alles vanaf // tot het einde van de regel.
Het is niet de bedoeling dat je in je eigen schetsen bij élke regel code commentaar zet zoals in dit voorbeeld, maar maak er wel een gewoonte van om wat complexere regels code van commentaar en uitleg te voorzien, zodat je ze nog begrijpt als je de code over enkele maanden opnieuw bekijkt.
©PXimport
Setup en loop
Laten we even naar de code van het voorbeeld Blink kijken. In de functie setup is er maar één regel code nodig:
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);Hiermee stellen we de digitale pin met de naam LED_BUILTIN in als uitvoerpin, zodat we er later in de code een 0 of 1 naar kunnen schrijven. De naam LED_BUILTIN verwijst op alle Arduino-bordjes naar de ingebouwde led op het printplaatje, meestal pin 13. Door de voorgedefinieerde naam LED_BUILTIN te gebruiken, hoef je je code niet aan te passen als je ze op een ander bordje wilt draaien waar de ingebouwde led een ander pinnummer heeft.
In de functie loop willen we de ingebouwde led doen knipperen. Eerst schrijven we HIGH naar de juiste digitale pin:
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);Omdat het om een digitale pin gaat, kunnen we twee mogelijke waardes naar de pin schrijven: HIGH (overeenkomend met 1) of LOW (overeenkomend met 0). Waarom heet de waarde hier HIGH en niet 1? Omdat dit de spanning is die op de pin gezet wordt: hoog. Je vindt de spanning van jouw Arduino-bordje in deze tabel met de specificaties in het begin van de kolom Operating/Input Voltage. Als jouw Arduino-bordje op 5 V werkt, komt HIGH hier overeen met een spanning van 5 V. Het gevolg? Er vloeit stroom door de ingebouwde led, die begint te branden.
Daarna wachten we een seconde met:
delay(1000);De 1000 staat voor 1000 milliseconden. In de volgende regel schrijven we LOW naar de digitale pin. Dat komt overeen met een spanning van 0 V. Daardoor vloeit er geen stroom door de ingebouwde led, die daarop uitdooft. Daarna wachten we weer een seconde. We komen nu aan het einde van de functie loop, die daarna weer herhaald wordt: het knipperen begint weer van voren af aan. En op deze manier blijft de ingebouwde led continu knipperen tot de Arduino geen stroom meer krijgt.
Code uploaden
We hebben nu uitgelegd hoe de code werkt uit het voorbeeld Blink, maar je hebt de led nog niet zien knipperen. De code moet eerst geüpload worden naar de Arduino om hem te laten werken. De instructies om met een Arduino-bordje aan de slag te gaan hangen af van het type bordje. Ga via deze link naar de pagina Getting Started with Arduino and Genuino products en klik met rechts op de link die bij je bordje hoort. We tonen in deze workshop hoe dit verloopt met de Arduino Nano, omdat we dit door zijn kleine afmetingen een handig bordje vinden voor heel wat toepassingen.
©PXimport
Steek de ene kant van de mini-usb-naar-usb-kabel in de mini-usb-connector op je Arduino Nano. Sluit de andere kant aan op een usb-poort van je pc. Klik in het menu Hulpmiddelen van Arduino IDE op Board en selecteer in het lange submenu dat verschijnt Arduino Nano. Controleer of er bij Poort een seriële poort vermeld staat, zoals COM1 op Windows of /dev/ttyUSB0 op Linux. Als alles correct lijkt, klik dan linksboven op het knopje met het pijltje naar rechts.
Arduino IDE compileert nu je schets naar machinecode voor de microcontroller en uploadt je code naar het bordje. De voortgang krijg je in het zwarte tekstveld onderaan te zien. Als alles goed gaat (en je dus geen foutmeldingen in rode letters te zien krijgt in het tekstveld onderaan), begint de ingebouwde led van je Arduino te knipperen. Dat werkt ook als je naderhand je Arduino rechtstreeks van een voedingsadapter van stroom voorziet: de code blijft opgeslagen tot je die met een nieuwe schets overschrijft.
