Arduino क्या है ?
Arduino एक ओपन-सोर्स हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर प्लेटफ़ॉर्म है जिसे कंप्यूटर प्रोग्रामर (computer programmers), professionals, industrial artists और इंटरैक्टिव डेवलपमेंट वातावरण (interactive development environment) के लिए इंटरैक्टिव डिवाइस (interactive devices) और एप्लिकेशन बनाने में रुचि रखने वालों के लिए डिज़ाइन किया गया है।
Arduino विभिन्न प्रकर के सेंसर और इनपुट से इनपुट सिग्नल प्राप्त कर सकता है। प्रकाश स्रोतों (light sources), मोटरों (motors) या अन्य एक्चुएटर्स (actuators) को कण्ट्रोल करके, Arduino आसपास के वातावरण को परिवर्तित कर सकता है। Arduino board पर माइक्रोकंट्रोलर के लिए प्रोग्राम Arduino की प्रोग्रामिंग भाषा (“Wiring” आधारित – microcontrollers के लिए open source framework) में लिखे गए हैं और ये Arduino development environment (“प्रोसेसिंग” पर आधारित – एक open source programming language और integrated development वातावरण) में चलते हैं।
Arduino स्वतंत्र रूप से चलने में सक्षम है और इसी के साथ ये कंप्यूटर पर चलने वाले सॉफ़्टवेयर के साथ संचार (communicate) करने में सक्षम है (उदाहरण के लिए, Flash Processing और MaxMSP) open-source Arduino IDE download करने के लिए मुफ़्त (free) है, साथ ही यह यूजर के लिए कोड लिखना और उसे बोर्ड पर अपलोड कराना आसान बनाता है|
Arduino के साथ क्या क्या किया जा सकता हैं?
- एक line-following robot बनाया जा सकता है|
- एक fluffy toy बनाया जा सकता है जो रोशनी करता है|
- जब आपके फ़ोन पर कोई ई-मेल आये तो आपका फ़ोन रिंग करें यह सुबिधा भी Arduino द्वारा सम्मिलित की जा सकती है|
- मेट्रॉइड-शैली की आर्म तोप (Metroid-style arm cannon) बनाई जा सकती है|
- एक कॉफी मेकर बनाया जा सकता है,जो आपकी कॉफी तैयार होने पर अलार्म बजाए|
- ऐसा उपकरण बनाया जा सकता है जो आपकी बाइक चलाते समय आपकी हृदय गति को रिकॉर्ड कर सके|
Arduino की शुरुवात कैसे हुयी ?
Arduino की शुरुआत उत्तरी इटली के एक शहर के इंटरेक्शन डिज़ाइन इंस्टीट्यूट Ivrea (Interaction Design Institute Ivrea) में छात्रों के लिए एक परियोजना या प्रोजेक्ट के रूप में हुई थी। Arduino की कोर डेवलपमेंट टीम के सदस्य मास्सिमो बंज़ी ( Massimo Banzi) , डेविड कुआर्टीलेस (David Cuartielles), टॉम इगोए (Tom Igoe), जियानलुका मार्टिनो (Gianluca Martino), डेविड मेलिस (David Mellis) और निकोलस ज़ाम्बेटी (Nicholas Zambetti) थे।
मास्सिमो बंज़ी ( Massimo Banzi) के छात्रों ने अक्सर शिकायत की कि उन्हें एक सस्ता और उपयोग में आसान माइक्रोकंट्रोलर नहीं मिला। 2005 के ठण्ड के दिनों में, Banzi ने इस बात का उल्लेख एक स्पैनिश चिप इंजीनियर डेविड कुआर्टिएल्स ( David Cuartielles) के साथ बात करते हुए किया, जो मास्सिमो विश्वविद्यालय (Massimo’s university) में एक विजिटिंग स्कॉलर (visiting scholar) थे, उन्होंने अपने स्वयं के सर्किट बोर्ड (circuit board) को डिजाइन करने का फैसला किया और Banzi के छात्र डेविड मेलिस को इस प्रोजेक्ट में अपने बोर्ड (board) के लिए प्रोग्रामिंग भाषा डिजाइन करने के लिए कहा। डेविड मेलिस ने दो दिनों के भीतर source code समाप्त कर दिया। सर्किट बोर्ड पर और कार्य करने में उन्हें और तीन दिन लगे। उन्होंने इसका नाम Arduino रखा।
आज के समय में, कोई भी कंप्यूटर प्रोग्रामिंग के ज्ञान के बिना भी Arduino के साथ कार्य कर सकता है। Arduino के साथ, आप फ्लैशिंग लाइट शो बना सकते हैं।
Arduino का नाम Arduino ही क्यों रखा गया ?
Ivrea एक पीड़ित राजा की कहानी के लिए प्रसिद्ध है: 1002 ईस्वी में, राजा Arduino को इटली का ताज मिला; हालांकि,1004 ईस्वी में, उन्हें जर्मनी के राजा हेनरी द्वितीय द्वारा गद्दी से हटा दिया गया था।
आज के समय में Ivrea में Cobblestone Street पर “de Re Arduino” नामक एक bar है जिसे King Arduino की याद में खोला गया था। मास्सिमो बंजी (Massimo Banzi) उस bar के एक नियमित ग्राहक थे, और इसके बाद उन्होंने अपने ओपन-सोर्स हार्डवेयर प्लेटफॉर्म का यह नाम रखा।
DFRduino का परिचय
DFRduino ठीक उसी तरह से काम करता है जैसे Arduino Uno। नामों में किसी भी भ्रम को दूर करने के लिए, चलिए इसे माइक्रोकंट्रोलर कहते हैं। आइए इसकी विशेषताओं की जांच करते है:
वोल्टेज की पूर्ति (supply) को नीचे दिए गए चित्र में भी दिखाया गया है। DFRduino को या तो USB कनेक्शन (USB connection) द्वारा संचालित किया जा सकता है या बैरल जैक कनेक्टर (barrel jack connector) के माध्यम से 612V DC के द्वारा संचालित किया जा सकता है। बोर्ड में चार LED लाइट और एक रीसेट बटन भी लगाया गया है। “ON ” के साथ चिह्नित LED लाइट पावर इंडिकेटर है, जो एक बार power connect होने पर चालू (on) हो जाएगा। “L” के साथ चिह्नित LED लाइट digital pin 13 के लिए एक संकेतक है| TX (transmit) और RX (receive) सीरियल कम्युनिकेशन के लिए इंडिकेटर लाइट हैं। जब हम कोई प्रोग्राम अपलोड करते हैं, तो ये दो बत्तियां तेजी से blink होती है, यह दर्शाता है कि बोर्ड और आपके कंप्यूटर के बीच डेटा भेजा जा रहा है और प्राप्त किया जा रहा है।
नीचे एनोटेशन वाले Sections ऐसे भाग हैं जिनका नियमित रूप से उपयोग किया जाएगा। चित्र पर चिह्नित डिजिटल पिन और एनालॉग पिन जिन्हें हम I/O (इनपुट/आउटपुट) कहते हैं। डिजिटल पिन 0 से 13 तक गिने जाते हैं। एनालॉग पिन 0 से 5 तक गिने जाते हैं।
Arduino को पहली बार इस्तेमाल कैसे करें?
Step 1 : Arduino IDE डाउनलोड करें
आप इस वेबसाइट से Arduino IDE डाउनलोड कर सकते हैं:
http://www.arduino.org/software
विंडोज़ उपयोगकर्ताओं (Windows users) के लिए, कृपया “Windows (ZIP file)” पर क्लिक करें।
Mac और Linux उपयोगकर्ताओं के लिए, कृपया अपने ऑपरेटिंग सिस्टम के लिए संबंधित लिंक का चयन करें।
एक बार डाउनलोड हो जाने के बाद, फ़ाइलों को अपनी पसंद की डायरेक्टरी (directory) से निकालें, एक बार निकालने के बाद, डायरेक्टरी (directory) खोलें। यह नीचे दिए गए चित्र (image) की तरह दिखना चाहिए |
Step 2 Driver install करना
USB केबल का उपयोग करके माइक्रोकंट्रोलर को अपने कंप्यूटर से connect करें। इसके एक बार connect होने के बाद, board का power indicator light चालू (on) हो जाएगा।
“Control Panel” कोopen करे और driver को सेट करने के लिए “Device Manager” पर navigate करें।
फिर आपको एक dialog box pop up दिखाई देगा। यहाँ “Manually Search for Drivers” को चुनें फिर आपको एक browse window दिखाई देगी जिसके लिए आपको सही directory को point करना होगा।
browse dialog को अपनी Arduino directory में नेविगेट करें। इस directory के अंदर,”drivers” नामक एक सबफ़ोल्डर है जहाँ Arduino ड्राइवर संग्रहीत हैं। इस directory का चयन करें और फिर “Next” पर क्लिक करें।
इसके बाद उम्मीद है कि आपको एक window दिखाई देगी। इससे पता चलता है कि driver सफलतापूर्वक install हो गए हैं!
यदि आपको कोई समस्या आती है, तो सहायता के लिए इस वेबसाइट को देखें: https://www.arduino.cc/
“Device Manager” पर वापस जाएँ। कंप्यूटर माइक्रोकंट्रोलर को एक serial port assign करेगा (आपका कंप्यूटर इसे Arduino Uno के रूप में दिखाएगा)। serial port आपके कंप्यूटर के आधार पर अलग-अलग हो सकते है, लेकिन “COM” के साथ एक नंबर के रूप में दिखाई देना चाहिए|
Step 3 Arduino IDE का परिचय
अपनी Arduino directory के अंदर, “Arduino.exe” को open करे इसके बाद एक एप्लिकेशन खुल जाएगा और code editing interface दिखाई देगा।
यदि आप इंटरफ़ेस की भाषा बदलना चाहते हैं, तो प्राथमिकताएँ (preferences) open करने के लिए पहले “file” को और फिर “preferences” को चुनें।
नीचे दिखाया गया dialog box पॉप अप होगा, इसमें “Editor Language” को चुनें, फिर अपनी भाषा चुनें और इसके बाद OK पर क्लिक करें।
Arduino IDE को close करे और फिर परिवर्तनों (changes) के प्रभावी होने के लिए इसे फिर से खोलें।
हम इस ट्यूटोरियल में Arduino IDE का बहुत उपयोग करेंगे, तो आइए इसकी विशेषताओं के बारे में जानें:
Arduino IDE आपको अपने माइक्रोकंट्रोलर पर प्रोग्राम को सम्पादित (edit) करने और upload करने की अनुमति देता है। Arduino IDE प्रोग्राम “sketches” को कॉल करता है, लेकिन इस ट्यूटोरियल में, हम “sketches” के बजाय केवल “program” या “code” शब्दों का उपयोग करेंगे , लेकिन वास्तव में उनका सामान मतलब है।
ऊपर चित्र में दिखाया गया इंटरफ़ेस वह जगह है जहाँ आप Arduino IDE के अंदर code लिखेंगे और अपलोड करेंगे। मुख्य सफेद क्षेत्र (main white area) वह क्षेत्र है जहां आप कोड इनपुट करते हैं। हम माइक्रोकंट्रोलर को प्रोग्राम करने के लिए C प्रोग्रामिंग भाषा का उपयोग करते हैं, जिसकी चर्चा हम बाद के अध्यायों में अधिक विस्तार से करेंगे। जब आप “verify ” या “upload” को क्लिक करते हैं, तो आपके द्वारा लिखे गए कोड निर्देशों (code instructions) को “compiler” नामक सॉफ़्टवेयर के द्वारा मशीन भाषा में अनुवादित (translate) किया जाएगा ताकि माइक्रोकंट्रोलर इसे समझ सके। इस प्रक्रिया को “संकलन (compiling)” या “सत्यापन (verifying)” कहा जाता है। काले क्षेत्र (black area) में दिखाए गए संदेश संकलन (compiling) और अपलोड प्रक्रिया (upload process) के बारे में जानकारी को दिखायेगे|
Step 4 Blink Program अपलोड करें
Upload करने की प्रक्रिया से परिचित होने और माइक्रोकंट्रोलर का परीक्षण (test) करने के लिए एक सरल प्रोग्राम अपलोड करें। यह code माइक्रोकंट्रोलर पर “L” LED लाइट को चालू और बंद कर देगा। “L” LED का स्थान नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।
USB की सहायता से अपने कंप्यूटर को माइक्रोकंट्रोलर से कनेक्ट करें।
Arduino IDE में, File > Examples > 01.Basics > Blink पर जाये|
चूंकि यह एक उदाहरण प्रोग्राम है, इसलिए code में कोई syntax error नहीं होगी। जब हम स्वयं code लिखते हैं तो हम यह जांचने के लिए ““Verify”” पर click कर सकते हैं कि कोई syntax errors हैं या नहीं।
आइये अब इसे आजमाते है-
अब आप यह output देखेंगे|
message:
माइक्रोकंट्रोलर पर code upload होने से पहले, IDE इसे स्वचालित रूप से सत्यापित (automatically verify) करेगा।
यदि आपके कोड में कोई त्रुटि (error) है, तो compiler window के ऊपर एक बड़ा नारंगी संदेश बॉक्स (message box) दिखाई देगा जो एक समस्या का संकेत दे रहा है, और आपका code तब तक upload नहीं हो सकता जब तक कि इस समस्या का समाधान नहीं हो जाता|
इससे पहले कि हम कोई प्रोग्राम अपलोड करे, हमें कंप्यूटर को यह बताना होगा कि उसे कहां भेजना है। Arduino IDE में, हमें यह चुनने की आवश्यकता है कि हम किस प्रकार के Arduino board का उपयोग कर रहे हैं और साथ ही उस serial port का भी चयन करें जिससे board जुड़ा है।
Tools > Board पर नेविगेट करें और फिर लिस्ट से Arduino UNO चुनें।
( लगभग सभी आकारों के कई अलग-अलग प्रकार के Arduino बोर्ड हैं। कुछ Arduino बोर्ड में अधिक RAM और अधिक I/O पिन होते हैं और इनमे बड़े प्रोग्रामो को रख सकते हैं।
हम एक Arduino Uno संस्करण का उपयोग कर रहे हैं, इसलिए हमें बोर्ड सूची से Arduino Uno का चयन करना होगा।)
अब serial (COM) port को सेलेक्ट करें। Tools > Port पर नेविगेट करें आपके उपलब्ध सीरियल पोर्ट सूचीबद्ध होंगे। आमतौर पर यह “COM” होगा जिसके बाद एक नंबर होगा।
उपलब्ध पोर्ट का चयन करें।
हमारे उदाहरण में बोर्ड COM36 पर कंप्यूटर से जुड़ा है।
अब हम माइक्रोकंट्रोलर पर code अपलोड करना चाहिए।
Arduino IDE में upload पर क्लिक करें। यदि सब कुछ ठीक है, तो कोड सत्यापित (code verify) करेगा और फिर यह माइक्रोकंट्रोलर पर अपलोड करेगा।
जब upload सफलतापूर्वक हो जाता है, तो माइक्रोकंट्रोलर स्वचालित रूप से रीसेट (automatically reset) हो जाएगा
और कोड निष्पादित (execute) होगा।
यह blink tutorial को समाप्त (conclude) करता है।
माइक्रोकंट्रोलर पर code अपलोड करने के लिए तीन मूलभूत चरण हैं
- कोड सत्यापित करें (Verify code)
- बोर्ड और COM पोर्ट का चयन करें (Select board and COM port)
- अपलोड करें! (Upload)
