الإلكترونيات التفاعلية للجميع
الكثير من الأشخاص يعشقون الإلكترونيات التفاعلية و يستمتعون بتفكيك الأجهزة الإلكترونية والمعطوبة واستخراج قطعها لكن للأسف لم يتمكنوا من فعل شيء مفيد بها. أيضاً الكثير منا لهم أفكار و مشاريع إلكترونية يحلمون بتحقيقها، لكن مجال دراستهم حال دون ذلك أو حتى أصحاب تخصص في مجال الإلكترونيات، ولكن واجهتهم صعوبات في الانطلاق. إذا كنت أحد هؤلاء فإني أؤكد لك أنك قد وجدت ضالتك.
1. ما هو Arduino ؟
Arduino هو كومبيوتر صغير الحجم بإمكانه التفاعل و التحكم في الوسط المحيط به بشكل أفضل من الكومبيوتر المكتبي Desktop. تقنيا هو منصة Platform برمجية مفتوحة المصدر تتكون من متحكم إلكتروني Micro-Controller و بيئة تطويرية تكاملية لكتابة البرمجيات IDE.
قوة الآردو
ينو Arduino تتجلى في قدرته الكبيرة على التواصل مع القطع الإلكترونية الأخرى كالمحولات Switches أو المستشعرات Sensors و الاستفادة منها في الحصول على مختلف البيانات كدرجة الحرارة أو شدة الإضاءة و كذلك فاعليته الكبيرة في التحكم في المحركات Motors و مصابيح LED و كثير من القطع الإلكترونية الأخرى.
يمكن تشغيل مشاريع الآردوينو Arduino عن طريق وصله بالكومبيوتر و جعله يتعامل مع أحد البرامج الموجودة على الجهاز أو بالإمكان تشغيله باستقلالية تامة.
ينو Arduino تتجلى في قدرته الكبيرة على التواصل مع القطع الإلكترونية الأخرى كالمحولات Switches أو المستشعرات Sensors و الاستفادة منها في الحصول على مختلف البيانات كدرجة الحرارة أو شدة الإضاءة و كذلك فاعليته الكبيرة في التحكم في المحركات Motors و مصابيح LED و كثير من القطع الإلكترونية الأخرى.
يمكن تشغيل مشاريع الآردوينو Arduino عن طريق وصله بالكومبيوتر و جعله يتعامل مع أحد البرامج الموجودة على الجهاز أو بالإمكان تشغيله باستقلالية تامة.
2. لماذا Arduino ؟
في الحقيقة يوجد الكثير من المتحكمات الإلكترونية Micro-Controllers المتوفرة في السوق مثل Parallax و Basic Stamp و Netmedia’s BX-24 Phidgets و Raspberry Pi و كلها تتميز بإمكانيات قوية و لها القدره على التحكم في مختلف القطع الإلكترونية و البرمجيات Software و ذلك طبعا بنسبة أفضلية متفاوتة لكن ما يميز الآردوينو Arduino هو مجموعة من الأمور اللتي تصنع الفارق بينه و بين غيره أهمها:
- البساطة: قطعة الآردوينو Arduino مصممة لتناسب احتياجات الجميع، محترفين، أساتذة، طلاب وهواة الإلكترونيات التفاعلية.
- الثمـــن: لوح الآردوينو Arduino أقل ثمناً مقارنةً مع الألواح الأخرى من نفس النوع فثمن أغلى Arduino لا يتجاوز 50$.
- التركيب الذاتي (Self-Assembly): يمكنك تحميل ورقة البيانات Datasheet الخاصة بالآردوينو Arduino مجاناً من الموقع الرسمي و شراء القطع وتركيبه بنفسك !
- متعدد المنصات: برنامج الآردوينو له القدرة على الاشتغال على الويندوز windows, الماك Mac OS و اللينكس Linux وأغلب المتحكمات الإلكترونية الأخرى تشتغل فقط على الويندوز فقط.
- بيئة برمجية سهلة و بسيطة: البيئة البرمجية Programming Environment مصممة لتكون سهلة للمبتدئين و ثابتة و قوية للمحترفين.
- Open Source Software: مكتوب بلغة السي ++C و متاح للجميع لتحميله و بامكان المبرمجين التعديل عليه وفق احتياجاتهم.
- Open Source Hardware: الآردوينو Arduino مصنوع أساساً من متحكمات ATMEGA8 و ATMEGA168 و المخططات منشورة تحت ترخيص Creative Commons مما يتيح إلى مصممي الدارات الإلكترونية Electronic Circuits تصميم داراتهم الخاصة.
3.ما الفرق بين Arduino و Raspberry Pi ؟
أولاً يمكنك الإطلاع على هذا الموضوع حول Raspberry Pi حتى تعرف ما هو و ماهي ميزاته.أما بالنسبه للفرق بين Arduino و Raspberry Pi و أيهما الأفضل فلن أجيب على هذا السؤال لكني سأسرد أهم نقاط الإختلاف بينهما و أدع للقارئ حرية الإختيار.
من حيث سهولة الإستعمال:
في حالة Arduino ستحتاج إلى تحميل البرنامج من الموقع الرسمي ثم ما عليك سوى وصل القطعة بالجهاز و ربما ستحتاج إلى شراء USB Cable إذا لم تكن تملكه مسبقاً. الآن انت مستعد للإنطلاق، بالنسبه لـ Raspberry Pi فالأمر مختلف قليلاً، ستحتاج مسبقاً إلى شراء USB Cable و بطاقة ذاكرة SD card من أجل النظام و كذلك فأرة ولوحة مفاتيح وشاشة بها منفذ HDMI و أخيراً ستحتاج إلى Ethernet Cable أو WiFi Dongle لوصل القطعة بالإنترنت و بعد كل هذا سيتعين عليك تحميل النظام المناسب إلى بطاقة الذاكرة.
من حيث التواصل:
هنا أقصد التواصل مع أجهزة أخرى عن طريق شبكة محلية أو منزلية أو حتى عن طريق الإنترنت. Raspberry Pi سيكون له بعض الأفضلية في هذه الناحية لأنه يملك منفذ Ethernet مدمج في أغلب قطعه و بالإمكان أيضاً إضافة WiFi Dongle بسهولة عن طريق منفذ USB. لكن Arduino أيضاً له القدرة على الإتصال بالشبكات بسهولة إذا ما أضفنا له Ethernet shield وهي قطعة إضافية مدعومة من الموقع الرسمي أو يمكن شراء لوح Arduino مجهز بخاصية WiFi وأيضاً يوجد لوح Arduino به خاصية الإتصال بشبكات GSM مما يفتح الباب إلى التفكير في مشاريع مشوقة.
قوة المعالج Processor:
من هذه الناحية لا يمكن مقارنة لوح Arduino الذي يملك معالج من نوع ATMEG168 و الذي يعمل بسرعة 16Mhz مع Raspberry Pi بمعالج BCM2835بسرعة 700Mhz وحتى أقوى لوح آردوينو Arduino Due لا يمكنه منافسة Raspberry Pi بمعالج SAM3X8E ذو سرعة 84Mhz. لكن رغم هذا يجب أن أشير إلى أن Raspberry Pi يحتاج إلى معالجات قوية و سريعة لأنه يتعامل مع الرسوميات و مع شاشات بدقة عالية.
البرمجة:
سأخبرك مسبقاً أن البرمجة على Arduino IDE أفضل بكثير من حيث سهولة التعلم و التطبيق و تمرير الكود إلى Arduino و الأمر ليس بنفس البساطة بالنسبة لـ Raspberry Pi, فسيتحتم عليك الدخول إلى اللوح عن طريق SSH ثم كتابة الكود ثم تشغيله لكن يمكنك أيضاً إستعمال لغة Python في كلا البيئتين و الإستفادة من مكتبتها الضخمة في تنفيذ مشاريعك.
الثمن:
عموماً ثمن لوح Arduino أرخص من Raspberry Pi وهذا دون أن نتكلم على أنك ربما ستحتاج إلى قطع إضافية.
| Arduino | Raspberry Pi | |||||
| 30$-60$ | 35$ | الثمن | ||||
| أحجام متتوعة | 85,60 مم x 53,98 مم | الحجم | ||||
| مدمج | لينكس | نظام التشغيل | ||||
| Arduino IDE, Eclipse, AVRStudio… | Open Embedded, QEMU, Eclipse… | بيئة التطوير | ||||
| C++, Python, Java, Matlab… | Python, C, Basic… | لغة البرمجة | ||||
| ATMEG8,ATMEG168 | BCM2835 | المعالج | ||||
| حسب نوع القطعة | حسب نوع القطعة | السرعة | ||||
| 2.5 KB |
| الذاكرة | ||||
| متوفر حسب نوع القطعة | متوفر | USB | ||||
| متوفر حسب نوع القطعة | متوفر | الصوت | ||||
| متوفر حسب نوع القطعة | متوفر | الفيديو | ||||
| متوفر | متوفر | إضافات أخرى كاميرات، منافذ اضافية، محركات… |
4. ماذا نقصد بمفتوح المصدر ؟
مخططات تصميم العتاد Hardware Schema الخاصة بالآردوينو Arduino متاحة للجميع لتحميلها ودراستها لفهم مبدأ عمل القطعة و التعديل عليها و كذلك إمكانية الإستفادة منها تجارياً وهذا وفقاً لبنود اتفاقية Creative commons.
كذلك الكود المصدري الخاص ببرنامج Arduino مفتوح المصدر ومتوفر بترخيص GPL.
كذلك الكود المصدري الخاص ببرنامج Arduino مفتوح المصدر ومتوفر بترخيص GPL.
5. ماذا يمكن أن نصنع بالأردينو ؟
الإجابة على هذا السؤال واسعة جداً وهذا يعتمد على خيالك و إمكانياتك, فالمشاريع التي تم بناؤها اعتماداً على Arduino ترواحت بين البساطة الشديدة كجهاز لتنبيهك بوصول رسائل على Facebook أو Twitter و بين مشاريع عملاقة كمشروع بناء قمر صناعي اعتماداً على Arduino.
هذه بعض المشاريع الجميلة التي أُستعمل فيها Arduino:
Touchless 3D Tracking Interface
هذا مشروع لبيئة ثلاثية الأبعاد يمكنها تحديد موضع أي جسم داخلها لم تكلف سوى لوح Arduino و بعض الأسلاك و الألواح.
Object Avoiding Arduino Robot
بإمكان هذا الروبوت الصغير تفادي أي عائق موجود في مساره عن طريق مستشعرات صوتية.
ArduSat
مشروع متميز جداً يتمثل بناء قمر صناعي تتحكم فيه مجموعة من قطع الأردينو، المشروع في طور الإنجاز و قريباً سيتم الإنتهاء منه
6. ماذا أحتاج للبدأ مع Arduino ؟
يوجد الآلاف من الأشخاص و المنظمات الداعمة لمشروع الأردينو، فإذا أردت البدأ في تنفيذ فكرة ما أو مشروع فسوف تجد الكثير من المشاريع الجاهزة لتنطلق منها و الكثير من الدعم و التشجيع. و دائماً يوجد الجديد لتتعلمه.
ستحتاج إلى أن تتعلم مبادئ البرمجة على Arduino Environment و أيضاً لوح Arduino لتطبيق ما تعلمته.
هذه بعض المصادر التي ستعين القارئ على فهم طريقة التعامل مع Arduino و مع بيئة التطوير.
- كتاب آردوينو ببساطة للمهندس عبدالله علي, الكتاب منشور تحت الترخيص الحر المفتوح المصدر.
- دروس من الموقع الرسمي الخاص بـ Arduino
- موقع Ladyada
- مشاريع مشروحة خطوة خطوة من موقع Instructable
7. ما هي حزمة المبتدئين Starter-kit ؟
هي حزمة مفيدة جداً أنصح بها للجميع، تتكون من آردينو جاهز و آخر مفكك و لوح تجارب ومجموعة من الأسلاك والقطع الإلكترونية والمصابيح والمحركات وكتاب يعلمك كيف تبني مشروعك خطوة خطوة. يمكنك الإطلاع على محتويات الحزمة من الموقع الرسمي.
8. ماهو Arduino Integrated Development Environment ؟
هو برنامج متعدد المهام، يحتوي على محرر نصي من أجل كتابة الكود، مساحة للتنبيه بالأخطاء و شريط أدوات من أجل التحكم في الإعدادت. أيضاً هوالمترجم Compiler الذي يحول الكود البرمجي إلى لغة يفهمها Arduino و يمررها له.
9. ما هي لغة البرمجة التي يفهمها الـ Arduino ؟
إذا كنت لا تتقن أي لغة فلا تيأس، ستجد مكتبات ضخمة من المشاريع الجاهزة اما إذا كنت تتقن Java أو C أو Matlab فبإمكانك البرمجة علي Arduino Environment بسهولة، Python أيضاً لغة قوية و سهلة التعلم، بإمكانك تعلمها في مدة قصيرة و البدأ في مشروعك.
10. كم ثمن القطعة و من أين أحصل عليها ؟
ثمن لوح Arduino يتراوح ما بين 8 دولار إلى 50 دولار حسب نوع القطعة، أما الشراء فهو متوفر في أغلب مواقع بيع القطع الإلكترونية و تذكر يمكنك تحميل Arduino Datasheet و صناعته بنفسك لكن شرائك له سيكون بمثابة دعم وتشجيع لفريق الأردينو من أجل العمل والتطوير أكثر. هذه قائمة بالمواقع التي تبيع قطع Arduino.
11. هل توجد أنواع مختلفة من الآردوينو Arduino ؟
في الحقيقة يوجد أكثر من 40 نوع من ألواح آردوينو Arduino Boards، تختلف في القدرات والشكل والحجم والثمن حتى تتناسب مع جميع الأفكار والتصميمات.
Arduino Uno
يعد أفضل إختيار للمبتدئين من أجل اكتشاف عالم الآردوينو، بسيط وسهل الإستعمال ويتناسب مع أغلب الإضافات Extensions و الدروع Shields.
Arduino Nano
تقريباً له نفس قدرات Arduino Uno، حجمه صغير حوالي ثلث Arduino Uno.
Arduino Lilypad
يتميز بشكله الدائري و هذا ما يجعله مناسب أكثر للمشاريع الفنية رغم أنه يمكن الإستفادة منه كأي لوح آردوينو آخر.
Arduino Mega 2560
ما يميزه أنه يملك أكبر ذاكرة بين قطع Arduino الأخرى و عدد أكبر من المداخل و المخارج Input/Output، يعتبر أفضل وأكبر Arduino يمكنك الحصول عليه، وأيضاً الأغلى سعراً بين باقي القطع.
12. ما هي Arduino Shields ؟
هي ألواح إلكترونية توصل على Arduino من أجل زيادة قدراته من حيث عدد المخارج I/O أو من أجل وصل قطعتي Arduino معاً أو لإضافة ميزة WiFi، توجد أنواع كثيرة من Shields تناسب جميع قطع Arduino. هنا ستجد قائمة Arduino Shields.
Arduino Shields تتمتع أيضاََ بفلسفة Arduino من حيث حرية الإطلاع على المصادر و التعديل عليها و الإستفادة منها مادياً.
13. ما هي Extensions ؟
هي القطع اﻹضافية مثل شاشات LCD و المحركات Motors و أضواء LED والمقاومات Resistance وما إلى ذلك من القطع الإلكترونية التي يحتاجها المشروع.
14. أريد بناء لوح آردوينو Arduino خاص بي، ماذا أحتاج ؟
ستحتاج إلى خلفية علمية في مجال الإلكترونيات التفاعلية لفهم المخططات ثم ما عليك سوى تحميل مخططات آردوينو من الموقع الرسمي و الحصول على القطع اللازمة ثم البدأ بلحمها مع بعضها للحصول على لوح آردينو خاص بك وسيعمل بنفس كفاءة القطع المتوفرة للبيع ولك كامل الحرية في الإستفادة منه.
15. قمت ببناء لوح Arduino، هل يمكن الحصول على مساعدة في التصنيع و التوزيع ؟
طبعاً، إذا قمت بتصميم لوح يقدم الإضافة لمجتمع Arduino فستتحصل على كل الدعم في عملية التصنيع و التوزيع.
16.هل بامكاني الاستفادة من Arduino تجارياً ؟
بما أن Arduino خاضع لإتفاقية Creative commons فبإمكانك الإستفادة من مشاريعك مادياً مع شرط خضوعها لبنود نفس الإتفاقية وفي الواقع الكثير من رواد الأعمال في مجال الإلكترونيات التفاعلية صاروا يعتمدون على Arduino في بناء مشاريع ربحية فمثلا مشروع Flutter و هو هوائي بسيط مبني على Arduino بإمكانه زيادة مدى WiFi إلى واحد كيلومتر تجاوزت التبرعات له في موقع Kickstarter المئة ألف دولار و هو الآن متوفر كقطعة تجارية ونفس الشيء لمشروع TinyDuino أو Pixy والكثير غيرها من المشاريع الناجحة التي تلهم أصحاب الخيال الخصب و الإرادة القوية لبدأ مشاريعهم الخاصة.
17. كيف أشغل Arduino IDE على بيئة Linux ؟
حزم Arduino متوفرة لجميع توزيعات اللينكس فمثلاً إذا كنت تعمل على توزيعة Ubuntu 12.04 وما بعدها فما عليك سوى تثبيت برنامج Arduino وستجده في مركز البرامج أما إذا كانت توزيعتك أقدم فستحتاج إلى إضافة بعض الحزم Packages المعتمدة من مدير حزم Ubuntu ثم تثبيت البرنامج بسهولة.
18.هل بالإمكان استخدام بيئات تطويرية IDEs مختلفة ؟
طبعاً بالإمكان عمل Compile لأي برنامج Arduino من منصات أخرى مثل Makefiles أو AVRStudio وستحتاج إلى إضافة بعض الملفات إلى مكتبة آردوينوArduino Library.
19. ما هي مكتبة آردوينو Arduino Library ؟
هي مجموعة ضخمة من الأكواد البرمجية Codes الجاهزة التي ستحتاجها من أجل بناء مشاريعك أو التي ستحتاجها قطعة Arduino لتعريفات بنية العتاد Hardware.
20. هل توجد مشاريع عربية مبنية على Arduino ؟
توجد مشاريع قليلة جداً وبسيطة ومعظمها تقليد لمشاريع أجنبية.
خارج الموضوع تحويل الاكوادإخفاء الابتساماتإخفاء