أردوينو مع المستشعرات والمشغلات

أساسيات برمجة الأردوينو

تحرير عمر الدريدرية

مقدمة حول بيئة التطوير المتكاملة Arduino IDE

بيئة التطوير المتكاملة Arduino (IDE) هي حجر الزاوية في نظام Arduino البيئي. وهو برنامج مفتوح المصدر مصمم خصيصاً لتبسيط برمجة لوحات Arduino. يمكّن IDE المستخدمين من كتابة وتجميع وتحميل التعليمات البرمجية مباشرة إلى لوحة Arduino لتنفيذها. صُمم IDE لاستيعاب كل من المبرمجين المبتدئين والمبرمجين المتمرسين، ويجمع بين واجهة واضحة ومباشرة وأدوات تطوير قوية.

الشروع في استخدام Arduino IDE: التثبيت والإعداد

يعد تثبيت Arduino IDE عملية مباشرة يمكن إجراؤها على أنظمة تشغيل مختلفة مثل ويندوز وماك ولينكس. إليك دليل سريع:

Download: Visit the official Arduino website (arduino.cc) and navigate to the “Software” section. Here, you can download the latest version of the Arduino IDE for your operating system.

نفّذ:(Execute:) انتقل إلى مجلد التنزيلات، وانقر نقرًا مزدوجًا على الملف الذي تم تنزيله arduino-ide_x.x.x.x_Windows_64bit.exe لبدء عملية التثبيت.

معالج التثبيت: سيرشدك المثبت خلال العملية. اختر التثبيت الكامل، الذي يتضمن برامج التشغيل الضرورية، إذا طُلب منك ذلك.

تقدم التثبيت: انتظر حتى يملأ شريط التقدم الأخضر بالكامل، مما يشير إلى أن التثبيت قيد التنفيذ.
الإكمال (Completio): بمجرد الانتهاء من التثبيت، ستظهر رسالة تأكيد. انقر فوق "إنهاء" لإغلاق المثبت وتشغيل IDE.

عند فتح Arduino IDE، تستقبلك واجهة تعرض كودا فرغا وجديدًا، وعادةً ما يُسمى بالتاريخ، مثل sketch_apr24a. يحتوي هذا الرسم التخطيطي على دالتين أساسيتين: الإعداد (()setup) والتكرار(()loop)، اللتين تشكلان العمود الفقري لمعظم برامج Arduino.

دالة الإعداد(()setup) هي المكان الذي تهيئ فيه إعداداتك. تعمل هذه الشيفرة مرة واحدة عند تشغيل الأردوينو أو إعادة ضبطه. تُستخدم لضبط أوضاع الدبابيس(pin) أو بدء تشغيل المكتبات - بشكل أساسي، لإعداد الظروف التي يحتاجها برنامجك قبل أن يبدأ.

الدالة ()loop هي قلب الكود. فهي تنفذ باستمرار الشيفرة داخل أقواسها طالما أن الأردوينو لديه طاقة. هذا هو المكان الذي تضع فيه الشيفرة التي تتحكم بفعالية في الأردوينو وقراءة المستشعرات والتحكم بالمحركات وغيرها. أي أوامر تكتبها هنا تتكرر بالترتيب، من الأعلى إلى الأسفل، حتى يتم إيقاف تشغيل الجهاز أو إعادة ضبطه.

نظرة عامة على واجهة IDE

تنقسم واجهة Arduino IDE إلى عدة مناطق رئيسية:

شريط القوائم (Menu Bar): يتضمن هذا قوائم لعمليات الملفات، ووظائف التحرير، وأدوات لإعداد معلمات اللوحة، وموارد المساعدة، والمزيد.
شريط الأدوات (Toolbar): يحتوي على أزرار للوظائف شائعة الاستخدام مثل التحقق من/تحقيق الكود وتحميل الكود إلى لوحة Arduino وإنشاء رسم تخطيطي جديد وفتح رسم تخطيطي موجود والحفظ وفتح الشاشة التسلسلية.
محرر الكود (Code Editor): المنطقة المركزية حيث تكتب وتحررالكود الخاص بك. يدعم المحرر تمييز بناء الجمل مما يسهل قراءة وكتابة الشيفرة البرمجية.
نافذة وحدة التحكم (Console Window): تقع في الجزء السفلي من IDE، تعرض هذه النافذة معلومات حول عملية التحويل البرمجي والرسائل الواردة من لوحة Arduino عند الاتصال بالمراقب التسلسلي.
شريط الحالة (Status Bar): يعرض معلومات حول الرسم التخطيطي الحالي واللوحة المتصلة.
زر التحقق/التحويل البرمجي (Verify/Compile Button): يتحقق من الرمز الخاص بك بحثًا عن الأخطاء ويجمعه في تنسيق يمكن تحميله إلى اللوحة.
زر التحميل (Upload Button): يرسل البرنامج المترجم إلى الجهاز المتصل، مثل وحدة Arduino.
اختيار اللوحة والمنفذ التسلسلي (Board and Serial Port Selection): تتيح لك هذه المنطقة تحديد نوع اللوحة النشطة، مثل "Arduino Uno"، بالإضافة إلى المنفذ التسلسلي المتصل بها، مثل COM5 أو COM13 أو COM12. من الضروري اختيار اللوحة والمنفذ الصحيحين لتحميل الشيفرة بنجاح إلى جهازك.
كراسة الرسم (Sketchbook): يوفر قسم كراسة الرسم وصولاً سريعًا إلى جميع رسوماتك المحفوظة. باختيار مشروع، مثل test.ino، يفتح للتحرير داخل IDE. تعمل هذه الميزة على تبسيط إدارة المشروع وتسمح بالتبديل بين الرسومات المختلفة دون عناء.
اختيار اللوحة والمنفذ التسلسلي (Board and Serial Port Selection): تتيح لك هذه القائمة المنسدلة اختيار اللوحة المستهدفة، مثل "Arduino Uno"، والمنفذ المتصل بها، مثل COM5.
مدير المكتبة (Library Manager): أداة داخل IDE تسمح لك بالبحث عن مكتبات التعليمات البرمجية الإضافية اللازمة لمشروعك وإدارتها.
زر المراقبة التسلسلية (Serial Monitor Button): يفتح المراقب التسلسلي، وهو أمر بالغ الأهمية لتصحيح الأخطاء من خلال عرض البيانات المتبادلة بين لوحة Arduino وجهاز الكمبيوتر الخاص بك.

برمجة الأردوينو

لنبدأ برمجة الأردوينو. أول جزء من التعليمات البرمجية التي سنكتبها هو التحكم في مصباح LED. سيعرّفنا هذا التمرين الأساسي على كتابة وتجميع وتحميل رسم تخطيطي إلى لوحة Arduino.

// تعريف دبوس الصمام الثنائي الباعث للضوء

const int LED_PIN = 13;

// يتم تشغيل وظيفة الإعداد مرة واحدة عند تشغيل اللوحة أو إعادة تعيينها

void setup() {

  // اضبط LED_PIN كمخرج.

  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);

}

// تعمل دالة الحلقة مرارًا وتكرارًا إلى الأبد

void loop() {

  digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء

  delay(1000);                // انتظر لحظة

  digitalWrite(LED_PIN, LOW);  // إيقاف تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء

  delay(1000);                // انتظر لحظة

}

في دالة الإعداد (()setup)، نُهيئ الدبوس 13 كمخرج لأن هذا هو مكان توصيل مصباح LED. ثم، في الدالة ()loop، نقوم في الدالة ()loop بتشغيل وإيقاف تشغيل المصباح LED الباعث للضوء مع فاصل زمني مدته ثانية واحدة بين كل تغيير في الحالة.

الآن، قم بتوصيل لوحة Arduino بالكمبيوتر باستخدام كابل USB. انقر على زر التحميل في Arduino IDE لنقل الكود إلى اللوحة. كما هو موضح في الصورة، بمجرد تحميل الرمز، يبدأ مؤشر LED على اللوحة بالوميض - بالتناوب بين ثانية واحدة في وضع التشغيل وثانية واحدة في وضع الإيقاف. هذا الوميض هو تأكيد مرئي على أن الكود يعمل بشكل صحيح.