Mục lục
Tự học lập trình Arduino cho người mới bắt đầu là điều không hề dễ dàng. Bởi lập trình Arduino khá lạ và mới, không phải ai cũng biết đến ngành này. Tuy nhiên ở hiện tại, có thể thấy lập trình Arduino có nhiều ứng dụng hữu ích và cơ hội việc làm cao. Vì thế mà thu hút nhiều bạn trẻ quan tâm. Vậy để học Arduino như thế nào cho hiệu quả thì bạn không nên bỏ lỡ bài viết dưới đây.
Arduino là gì?
Arduino là một bo mạch vi điều khiển do một nhóm giáo sư và sinh viên Ý thiết kế và đưa ra đầu tiên vào năm 2005. Mạch Arduino được sử dụng để cảm nhận và điều khiển nhiều đối tượng khác nhau.
Nó có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ từ lấy tín hiệu từ cảm biến đến điều khiển đèn, động cơ, và nhiều đối tượng khác. Ngoài ra mạch còn có khả năng liên kết với nhiều module khác nhau như module đọc thẻ từ, ethernet shield, sim900A, ….Nhằm tăng khả ứng dụng của mạch.
Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM, Atmel 32-bit,…. Hiện phần cứng của Arduino có tất cả 6 phiên bản. Tuy nhiên phiên bản thường được sử dụng nhiều nhất là Arduino Uno và Arduino Mega. Arduino Uno được sử dụng rất rộng rãi, có khá nhiều trang hướng dẫn về Arduino sử dụng mạch này.
Tại sao lại chọn Arduino?
Hiện tại ở Việt Nam và trên thế giới cũng có nhiều bo mạch vi điều khiển khác nhau. Tuy nhiên Arduino có một số ưu điểm, khiến nó trở nên nổi tiếng và được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
- Rẻ
- Tương thích được với nhiều hệ điều hành.
- Chương trình lập trình đơn giản, rõ ràng, dễ sử dụng.
- Sử dụng mã nguồn mở và có thể kết hợp với nhiều module khác nhau.
Hướng dẫn học Arduino cho người mới bắt đầu
Để tự học Arduino cho người mới bắt đầu bạn cần có:
- Tư duy lập trình khoa học.
- Kiến thức về chip điều khiển trên Arduino.
- Nền tảng Arduino Driver: để thiết bị của bạn giao tiếp được với mạch lập trình Arduino.
- Chương trình Arduino IDE: để thiết lập và tải chương trình lên Arduino.
Tìm hiểu cách hoạt động các thiết bị điện tử cơ bản
Trước khi bắt đầu phát triển dự án Arduino, bạn nên hiểu cách hoạt động của các thiết bị điện tử cơ bản. Bạn hãy tham khảo các bước kiểm tra dưới đây:
- Bước 1: Bạn cần biết rằng hầu hết các thiết bị điện tử thông thường chỉ chạy trên nguồn điện 5V hoặc 3.3V – một mức rất thấp.
- Bước 2: Tất cả các hệ thống điện/điện tử chỉ hoạt động nếu mạch được đóng. Một đầu được kết nối với + Vcc và đầu kia được nối đất.
- Bước 3: Khái niệm về Logic HIGH và Logic LOW. Nó được dùng để cung cấp đầu vào số 1 và 0 cho mạch.
- Bước 4: Các quy tắc và kết quả trong kết nối chuỗi và song song.
- Bước 5: Các khía cạnh và khái niệm cơ bản về phân chia điện áp, phân chia dòng điện.
- Bước 6: Kiểm tra Vcc và GND không bao giờ được kết nối với nhau.
- Bước 7: Không nên kết nối động cơ (không phải Servo) trực tiếp với chân GPIO của Arduino.
- Bước 8: Biết chu kỳ nhiệm vụ là gì, tín hiệu PWM đến cảm biến là gì và trả về đầu ra liên tục.
- Bước 9: Biết cách lập trình trong C nhúng / sử dụng Arduino IDE.
- Bước 10: Biết cách kết nối mạch điện cơ bản thông qua bảng mạch không hàn.
Cài đặt cơ bản về IDE và chương trình trên Arduino
- Bước 1: Tìm hiểu giao diện của Arduino IDE và chương trình trên Arduino. Gồm 5 bộ phận với các chức năng chính:
- Thông dịch chương trình.
- Nạp chương trình vào mạch Arduino.
- Tạo một chương trình mới gọi là sketch.
- Mở sketch.
- Lưu sketch.
- Bước 2: Cài đặt một số ứng dụng để sẵn sàng học lập trình Arduino.
- Có thể bắt đầu viết dòng mã lập trình, nạp vào board mạch Arduino. Để xem xét bạn đã cài Driver arduino thành công.
- Tiến hành lập trình bằng mạch arduino Uno. Vào Tools → Programmer → Chọn AVR ISP.
Lưu ý: Nếu ở C++ bắt đầu từ hàm main thì với Arduino sẽ có hai hàm:
- Setup: Hàm chỉ chạy một lần khi bật Arduino lên.
- Loop: Hàm sẽ chạy vô tận cho đến khi mạch arduino hết pin hoặc hỏng.
Cấu trúc của một chương trình trong Arduino IDE
Phần 1: Khai báo biến
Đây là phần khai báo các yếu tố như:
- Kiểu biến
- Tên biến
- Định nghĩa các chân cắm trên board.
Một số kiểu khai báo biến thông dụng hay dùng:
- Define được dịch là định nghĩa. Hàm này có tác dụng định nghĩa, hay còn được hiểu là là gán: gán một chân cắm, một ngõ ra nào đó với 1 cái tên mình thích.
- Các kiểu biến khác như: int (kiểu số nguyên), float,…
Phần 2: Thiết kế
Phần này dùng để xây dựng cho chương trình. Bạn cần nhớ rõ cấu trúc của nó là “void setup…”. Cấu trúc của nó sẽ có dấu ngoặc ở đầu và ở cuối. Nếu bị thiếu phần này khi chạy chương trình thì chương trình sẽ báo lỗi.
Phần này dùng để quản lý các tốc độ truyền dữ liệu, kiểu chân ra hay chân vào. Trong đó:
- Serial.begin(9600); Dùng để truyền dữ liệu từ board Arduino lên laptop.
- pinMode(biến, kiểu vào hoặc ra); Ví dụ: pinMode(ChanDO, INPUT); được dùng để xác định kiểu chân cắm là vào hay ra
Phần 3: Vòng lặp
Dùng để viết các lệnh trong chương trình để board Arduino thực hiện các tính năng mà chúng ta mong muốn. Vòng lặp thường được bắt đầu bằng đoạn mã: void loop.
Đối với các bạn mới học Arduino, việc chọn Arduino Uno sẽ giúp các bạn có thể tự học dễ dàng. Phần mềm để lập trình cho mạch Arduino là phần mềm IDE. Đây là phần mềm mã nguồn mở, và có thể được download từ trang web của Arduino: arduino.cc.
Tài liệu Arduino cho người mới bắt đầu
Hiện có khá nhiều kênh youtube và rất nhiều trang web, cá nhân chuyên hướng dẫn, chia sẻ miễn phí các dự án Arduino. Nếu các bạn có vốn tiếng Anh khá, nên tự học trên internet, từ các trang web nước ngoài. Nhờ vậy để bước đầu nắm cơ bản về Arduino hơn.
Trọn bộ bài giảng Arduino cho người mới bắt đầu – Huỳnh Minh Phú
Ở Việt Nam cũng có nhiều trang web và kênh youtube hướng dẫn tự học Arduino. Các bạn có thể tìm trên youtube: “Lập trình vi điều khiển, Huỳnh Minh Phú”. Đây là kênh để chia sẻ code và các dự án về Arduino. Hiện tác giả đã có hơn 97 video hướng dẫn về Arduino với đầy đủ mã code và được chia sẻ miễn phí.
Trong quá trình tự học Arduino người mới bắt đầu, các bạn không nên copy cả mã code mà từ code mẫu. Bạn nên tự tay mình đánh lại từng dòng lệnh, tự phân tích tại sao lại viết như vậy, kiểm tra chương trình.
Như vậy các bạn có thể hiểu rõ hơn, thấy những sai sót, từ đó hiểu các lỗi. Nhờ vậy mà bạn sẽ hiểu hơn cách viết chương trình.
Lập trình vi điều khiển – Thạc sĩ Huỳnh Minh Phú
Sách Arduino căn bản cho người mới bắt đầu
“Arduino cho người mới bắt đầu” là tài liệu phù hợp với các bạn mới tìm hiểu về lập trình Arduino. Nội dung sách chủ yếu viết về định hướng suy nghĩ liên quan đến lập trình vi điều khiển. Mục tiêu phát triển lâu dài, tạo một nền tảng căn bản nhất cho bạn làm quen với lập trình vi điều khiển. Bên cạnh đó, cung cấp một số mẹo, thông tin liên quan đến lập trình vi điều khiển và Arduino.
Sách bao gồm 4 phần đi từ linh kiện điện tử cơ bản đến lập trình những module quan trọng của Arduino.
- Phần 1: Cung cấp kiến thức về các loại linh kiện điện tử thường dùng.
- Phần 2: Cung cấp một số kiến thức cơ bản nhất về lập trình C hỗ trợ cho lập trình cho vi điều khiển.
- Phần 3: Các kiến thức cốt lõi trong lập trình vi điều khiển nói chung và Arduino nói riêng.
ARDUINO CHO NGƯỜI MỚI BẮT ĐẦU (Quyển căn bản)
Sách lập trình Arduino PDF tại IoT Maker Việt Nam
Nội dung quyển sách này bao gồm:
- Cách hướng dẫn chi tiết cho người đọc về cách sử dụng
- Những tính năng của nền tảng phát triển Arduino thông qua board mạch IoT Maker UnoX.
- Hiểu được các chức năng và chuẩn giao tiếp thông dụng trong truyền nhận dữ liệu. Đồng thời bám sát nội dung đã học bằng các bài thực hành.
- Phần cứng sử dụng là board mạch phần cứng mở IoT Maker UnoX do IoT Maker VietNam thiết kế. Nó hoàn toàn tương thích với chuẩn Arduino Uno trên thị trường.
- Phần mềm sử dụng lập trình trên máy tính là Arduino, ngôn ngữ lập trình C/C++.
Ngoài ra, bạn sẽ cần tìm hiểu một số công cụ và khái niệm thường xuyên được sử dụng trong quyển sách này:
- Git – Trình quản lý phiên bản sử dụng rất rộng rãi trên thế giới. Git giúp bạn quản lý được mã nguồn, làm việc nhóm, xử lý các thao tác hợp nhất, lịch sử mã nguồn, …Trong quá trình làm việc với sách này, bạn sẽ cần sử dụng các thư viện mã nguồn mở cho Arduino từ Github. Nên việc cài đặt và sử dụng công cụ khá cần thiết. Chưa kể, nó sẽ giúp bạn quản lý mã nguồn và dự án ngày càng chuyên nghiệp hơn.
- Github – Là một mạng xã hội cho lập trình viên dựa trên Git.
- Firmware – là 1 phần mềm được nhúng vào phần cứng của thiết bị. Giúp điều khiển, cập nhật các tính năng mới cho phần cứng.
Arduino cho người mới bắt đầu.pdf
Tạm kết
Học Arduino nói riêng và học bất kì ngành nghề, ngôn ngữ nào nói chung đều khó khăn. Vì vậy bạn phải định rõ phương hướng và kế hoạch, lộ trình học phù hợp. Đồng thời tìm hiểu kỹ các tài liệu, giáo trình học cơ bản phù hợp với người mới bắt đầu. Với những chia sẻ về lộ trình tự học Arduino cho người mới bắt đầu trên đây. Mình hy vọng nó sẽ giúp ích cho bạn trong chặng đường tự học Arduino.