Arduino je malá doska s veľkým výkonom, typický predstaviteľ Open Hardware a jedno z prvých zariadení, ktoré si medzi hardvérovými hackermi získalo širokú popularitu. Niet divu: pohodlný elektronický dizajnér umožňuje aj začiatočníkom rýchlo prísť na to a začať vyvíjať svoje vlastné zariadenia od začiatku.
Ako rýchlo začať?
Pre rýchly začiatok je pre začiatočníka najjednoduchší spôsob, ako si kúpiť hotovú dosku - stojí asi 30 dolárov. Na doske budú len dva čipy – mikrokontrolér ATMEL a čip rozhrania USB, ku ktorému je pripojený. Všetky ostatné prvky sa pridávajú nezávisle podľa potreby.
Programy pre Arduino (slangovo nazývané „náčrty“) sú napísané v jazyku Wiring. V skutočnosti je to obyčajný C ++, rozšírený o špeciálne procedúry ako „digitalWrite“ (zapisovanie hodnoty do portu) alebo „analogRead“ (čítanie hodnoty z ADC). Toto všetko je zvládnuté na jedno alebo dve sedenia, najmä ak už máte skúsenosti s programovaním v C++. Napísané náčrty sú zostavené a nahrané do Arduina cez USB pomocou ArduinoIDE (arduino.cc/en/Main/Software). Zostavenie najjednoduchšieho projektu trvá asi tridsať minút, bez toho, aby ste sa museli hlboko ponoriť do datasheetov ATMEL a konštrukcií assembleru. Jazyk je intuitívny a dobrá online pomoc vám pomôže vysporiadať sa s nuansami. A spájkovanie, mimochodom, je tiež voliteľné, ak je k dispozícii nepájkovaná doska a súprava drôtov.
Všetky piny mikrokontroléra sú vyvedené do dvoch úhľadných radov plôšok, ku ktorým môžete pripojiť senzory, tlačidlá, displeje a podobne. Čím je však postroj zložitejší, tým viac hemoroidov s ním môže byť. Ak hovoríme o dvojici LED diód a tlačidiel, potom žiadne ťažkosti. Ak však chcete ovládať motory alebo si vymieňať dáta cez rádiové rozhranie, vzniká množstvo ťažkostí. Na boj s touto chybou prišli s štítovými doskami - hotovými doskami na rozšírenie funkčnosti.
Čo je štítová doska?
Štítová doska je riešením na kľúč pre realizáciu bežných úloh, ktorým čelia vývojári hardvéru. Príkladmi takýchto úloh môžu byť prenos dát cez rádiové rozhranie a práca s Ethernetom a riadenie elektronických motorov. Rozširujúce dosky sa ľahko inštalujú na Arduino, spájajú sa s kolíkovými blokmi a vytvárajú veľmi pevnú sendvičovú štruktúru.
Môžete nainštalovať niekoľko dosiek súčasne, hlavnou vecou je, že zariadenia nie sú v konflikte pre rovnaké kolíky Arduino. Pri malom hrabaní na nete nájdete tabuľky so zoznamom populárnych štítov a pinov, ktoré zaberajú (shieldlist.org).
Potom už len zostáva zavesiť príslušnú knižnicu do hlavného náčrtu a vyskúšať fungovanie obvodu pomocou vzorového náčrtu priloženého ku knižnici. S týmto prístupom sa čas ušetrí dvakrát: najprv na vývoj a ladenie hardvéru a potom na softvér. Skutočne vydarených a obľúbených štítových dosiek je však len pár desiatok. Ako sa líši dobrý štít od zlého?
V prvom rade musí mať resetovacie tlačidlo. Každý, kto ladil Arduino s nasadeným štítom, to môže oceniť – bežné resetovacie tlačidlo sa stáva nedostupným a cviky na jeho stláčanie pomocou podlhovastých predmetov po ruke sú otravné. Dobrý štít by mal byť kompatibilný aj s Arduino Mega - ak máte rozšírenú verziu Arduina na ATmega1280 alebo ATmega2560, nie je isté, že s ním bude fungovať štít vyrobený pre známe Uno alebo Duemilanova. A to všetko kvôli tomu, že v Mega boli piny zodpovedné za hardvérové SPI presunuté na iné miesto! Ak teda štít komunikuje s Arduinom cez zbernicu SPI, určite si preštudujte jeho „brucho“ - môžete dúfať v kompatibilitu s Mega, ak tam uvidíte nielen kolíky, ale aj čierny štvorcový konektor 2x3 samica. Nižšie som pripravil prehľad najlepších štandardných dosiek Shield na bežné úlohy.
Ovládanie motora
Ak potrebujete ovládať motory, pokojne použite štít Motorshield, ktorý vytvoril talentovaný americký inžinier Limor Freed alias ladyada (ladyada.net/make/mshield/).
Hlavnou výhodou štítu je jeho všestrannosť, pretože podporuje až štyri jednosmerné motory, až dva krokové motory a dve servá. Možno kombinovať: napríklad jeden krokový a dva motory priamy prúd. Základom tienenia sú dva mikroobvody L293D quad H-bridge, schopné dodávať prúd až 600 mA na kanál a prevádzkové napätie od 4,5 do 36 V. Paralelovaním vstupov jedného mikroobvodu môžete posunúť limit prúdu na 1,2 A.
S týmto štítom môžete napríklad súčasne ovládať motory a tyč riadenia modelu pretekárskeho auta, krokové motory súradnicového stola. Pre výkonnejšie záťaže môžete použiť Ardumoto s čipom L298 od Sparkfun (dva kanály so zaťažovacími prúdmi do 2 A) alebo jeho pokročilejšiu verziu Monster Moto Shield (sparkfun.com/products/10182) na dvoch čipoch VNH2SP30, dodávania do 30 A s maximálnym napätím 41 V. Ak príde na poslednú možnosť, nezabudnite sa poradiť s skúsenými odborníkmi: koniec koncov, zaťaženie je celkom slušné, možno budete musieť získať ďalší radiátor, aby aby sa nepopálili.
Práca s Ethernetom
Existujú dve hlavné možnosti pre ethernetové štíty - založené na starom dobrom čipe ENC28J60 od Microchip a pokročilejšom W5100 od Wiznet. Obe riešenia využívajú na komunikáciu zbernicu SPI, pričom odoberajú iba štyri piny Arduino. Ale ENC28J60 sa objavil oveľa skôr a jasne stráca na pokročilý W5100: iba 10 Mbps, žiadna hardvérová podpora pre IP, UDP, TCP. W5100 navyše umožňuje pracovať so štyrmi zásuvkami (čo znamená podporu až štyroch súčasných pripojení).
Vo všeobecnosti dôrazne odporúčam používať W5100, pretože výrazne šetrí kľúčový zdroj mikrokontroléra - RAM(SRAM), ktorý je potrebné uložiť (Atmega328 má len jeden kilobajt). Všetky ostatné výhody predspracovania sú zrejmé: zatiaľ čo W5100 si sám pýta pakety cez protokol TCP a počíta kontrolné súčty hlavičiek, Atmega môže bezpečne robiť dôležitejšie veci.
Ďalším exemplárnym príkladom je Arduino Ethernet Shield (arduino.cc/en/Main/ArduinoEthernetShield) od tímu Arduino. S ním môžete vytvoriť náčrt, ktorý bude schopný:
- získať dynamickú IP adresu cez DHCP;
- nastavte čas pomocou protokolu NTP;
- rozlišovať mená cez DNS;
- prejsť autorizáciu cez RADIUS;
- fungovať ako jednoduchý webový server alebo pôsobiť ako webový klient, ktorý vytvára požiadavky a analyzuje odpovede.
Z podobných dosiek možno zaznamenať vývoj Freetronics - EthernetShield s PoE (freetronics.com/products/ethernet-shieldwithpoe). Myšlienka napájať ethernetové zariadenie z rovnakej ethernetovej linky, ku ktorej je pripojené, sa zrodila v roku 2001 a o dva roky neskôr sa stala oficiálnym priemyselným štandardom IEEE 802.3af. Z vlastnej skúsenosti poznamenávam, že nie je nič pohodlnejšie na napájanie autonómnych boxov, ktoré komunikujú cez Ethernet a sú roztrúsené po budove v okruhu 100 metrov od špeciálneho vypínača napájania. Takýto štít stojí o niečo viac, vyžaduje si zakúpenie ďalšej mikrokarty PoE modulu a namiesto SD konektora má pole na pečenie.
Použitie takéhoto štítu je výlučne v pevných štruktúrach, ktoré vyžadujú interakciu cez sieť TCP / IP. Napríklad zobrazenie stavu pripojených senzorov v prehliadači resp diaľkové ovládanie nejaký mechanizmus.
Okamžite si spomínam na projekt „twitter-flower“, v ktorom sa zväzok Arduino + Ethernet pomocou senzora vlhkosti zapichnutého do zeme sťažoval na sucho cez twitter a požadoval okamžité zavlažovanie. Pri všetkej rozmanitosti aplikácií EthernetShield vás chcem upozorniť, že každá knižnica samozrejme šetrí čas, no zaberá aj niekoľko kilobajtov flash pamäte mikrokontroléra. Ak teda skôr či neskôr narazíte na veľkostný limit 30 KB vášho Arduina Duemilanova – porozmýšľajte nad jeho výmenou za Mega 2560, bude tam osem a pol krát viac pamäte na skice.
Používanie kariet SD
V projektoch súvisiacich s akumuláciou akýchkoľvek informácií (napríklad GPS súradníc) je často potrebné zvýšiť množstvo dostupnej energeticky nezávislej pamäte. Najjednoduchší spôsob, ako to urobiť, je pripojiť štandardnú SD kartu. Na to existuje niekoľko hotových štítov. Najkrajšia možnosť, o ktorej viem, je modul microSD, vyvinutý španielskou spoločnosťou na monitorovanie životného prostredia Libellium (goo.gl/iHCy4).
Štít zaberá iba jeden blok pinov Arduino a umožňuje vám pracovať s kartami SD a SDHC vopred naformátovanými v systéme FAT16 (preferované) alebo FAT32. Naraz môžete pracovať len s jedným súborom, dlhé názvy nie sú podporované.
Bezdrôtové štíty
Najjednoduchšie amplitúdovo modulované RF moduly (ASK), pracujúce v nelicencovanom pásme 433 a 313 MHz, aj keď sa dajú použiť s Arduinom cez knižnicu VirtualWire, sa mi stále zdajú dosť zlá možnosť.
Sú príliš náchylné na rušenie, pracujú stabilne len pri nízkych rýchlostiach, nemajú hardvérové oddelenie na kanály - niekoľko súčasne pracujúcich vysielačov sa bude navzájom rušiť. Možno aj preto som k nim ešte nevidel štítové dosky.
Opačným opakom je rodina dosiek Xbee založená na protokoloch Zigbee, ktorá je ideálna na organizovanie distribuovaných sietí senzorov s vlastným napájaním. Každá takáto doska je sama o sebe zariadením s mikrokontrolérom na doske a od štítu sa vyžaduje veľmi málo - na zabezpečenie koordinácie s Arduinom. Takéto štíty sa zvyčajne nazývajú „Xbee Shield“, ale nie vždy – napríklad spoločnosť Libellium vyvinula komunikačný štít (goo.gl/OZDxl). Štít nevyhnutne obsahuje dva rady podložiek, ku ktorým je modul vo formáte Xbee dokovaný.
Jedinou nevýhodou je snáď cena samotného modulu Xbee. Na oplátku získame rýchlosť až 250 Kbps, dosah priamej viditeľnosti až 90 metrov (modifikácia Xbee PRO môže dosiahnuť až 1,2 km), šifrovanie, ekonomickú spotrebu energie a schopnosť prenášať dáta (dva moduly transparentne komunikujú s navzájom cez tretiu).
Už dlho sa zistilo, že ak spoločnosť hovorí o bezdrôtová sieť, v prvom rade si z nejakého dôvodu pamätajú WiFi, oveľa menej často - o Bluetooth. Príkladmi sú WiFly Shield od SparkFun (sparkfun.com/products/9954) a Bluetooth modul od Libellium (cooking-hacks.com/index.php/arduinobluetoothmodule-89.html). Ten je vyrobený vo formáte Xbee a bude fungovať s akýmkoľvek štítom adaptéra Xbee a konfigurácia softvéru z Arduina pripomína dialóg s modemom - cez sériový port a AT príkazy. Mimochodom, svojho času vyšla pôvodná doska Arduino BT (arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardBluetooth), ktorá síce nemala USB rozhranie, ale bola naprogramovaná a pripojená k počítaču cez Bluetooth. Nezískal širokú distribúciu - možno kvôli zvýšeniu ceny.
Na výmenu dát cez GSM sa zvyčajne používa mobilný telefón, ktorý dokáže pracovať na sériovom porte na úrovni TTL.
Teraz je ich však čoraz menej – nahrádza ich USB, ktoré vyžaduje, aby ste boli hostiteľom (a nie zariadením, ktorým je Arduino), s ktorým budete pracovať. Výrobcovia však, našťastie, už dlhšie chrlia hotové GSM moduly, ku ktorým ostáva prikrútiť externú anténu a konektor SIM karty. Príklad nemusíte hľadať ďaleko – GPRS Quadband modul Libellium pre Arduino (goo.gl/KueFH), ktorý je založený na SAGEM GPRS modeme.
Charakteristickým rysom tohto konkrétneho modelu je, že modul GRPS je odnímateľný a môžete prenášať nielen dáta - výstup na externý hlasitý odposluch je káblový.
Rôzne štíty
Stručne povedané, môžeme s istotou povedať, že riešenia takmer všetkých typických problémov už dlho existujú vo forme štítov. Nemyslite si však, že tu to všetko končí. Tu je niekoľko príkladov: Libellium's Radiation Sensor Board (Geigerov počítač).
Urob si sám štít
Ako príklad si vytvorme vlastný LCD štít. Schéma zapojenia obľúbeného alfanumerického LCD 1602 na radiči HD44780 je k dispozícii v dvoch verziách - osembitová zbernica alebo štvorbitová. Je čas objaviť stratégiu budovania štítu Arduino: kolíkov nikdy nie je príliš veľa! Snažíme sa ich využívať na minimum a preto volíme štvorbitovú schému (pre naše šťastie je podpora takejto schémy súčasťou distribučného kitu ArduinoIDE, v podobe knižnice LiquidCrystal).
Na stavbu nášho štítu používame špeciálny polotovar - protoshield, čo je doska na chlieb s niekoľkými volánmi. Jeho najdôležitejšou hodnotou sú správne rozmiestnené kolíkové otvory pre dokonalé dokovanie s Arduinom. Náhodou sa stalo, že všetky kolíkové bloky sú umiestnené na mriežke s rozstupom 2,54 mm, až na jeden (nebyť tejto nepríjemnej skutočnosti, dalo by sa zobrať akýkoľvek kúsok „dierovanej doštičky“ a prispájkovať dokovacie kolíky PLS to). Bolo to urobené zámerne, aby príjemca z neprítomnosti nevložil štít opačne a nespálil budúce majstrovské dielo v zárodku.
Všimnite si, že obvod obsahuje premenlivý odpor na nastavenie kontrastu. To je dôležité! Ak na to zabudnete, ak je zvyšok schémy a náčrtu správny, nič nebude viditeľné. Postačí akýkoľvek 10-20 kOhm, a konkrétne na tomto protoshield je už k dispozícii - hoci je pripojený k vstupu analog0, takže musíte pripájať ďalšie vodiče.
Vezmeme kúsok hrebeňa PLS a prispájkujme ho najskôr ku kontaktom displeja a potom k štítu. Potom musíte zobrať montážny drôt a opatrne postupne odizolovať a prispájkovať drôty z displeja na kolíky Arduina podľa schémy - našťastie je to jednoduché. Väčšinu sa mi intuitívne podarilo skryť pod displej.
Výsledok dáme na Arduino a načítajme prvý testovací náčrt z adresára LiquidCrystal. Nič na obrazovke? Alebo kopu čiernych štvorcov? Nevadí, je čas dotiahnuť premenný odpor - určite sa niečo objaví! V tomto prípade si môžete vydýchnuť - teraz máte prvý štít vlastnej výroby. No, keďže zarobil - môžete to zároveň rusifikovať. Svojho času som zmenil štandardnú knižnicu tak, aby sa znaky azbuky správne preložili z UTF-8 do generátora znakov zobrazenia. Vyhľadávanie Najnovšia verzia knižnice na github.com/mk90.
Jednou z kľúčových výhod platformy Arduino je jej popularita. Populárna platforma je aktívne podporovaná výrobcami elektronické zariadenia, vydáva špeciálne verzie rôznych dosiek, ktoré rozširujú základnú funkcionalitu ovládača. Takéto dosky, celkom logicky nazývané rozširujúce dosky (iný názov: arduino štít, štít), slúžia na plnenie najrozličnejších úloh a dokážu arduinistovi výrazne zjednodušiť život. V tomto článku sa dozvieme, čo je rozširujúca doska Arduino a ako ju možno použiť na prácu s rôznymi zariadeniami Arduino: motory (štíty ovládačov motora), obrazovky LCD (štíty LCD), karty SD (záznamník údajov), senzory (štít senzora) a mnoho ďalších.
Poďme najprv pochopiť pojmy. Rozširujúca doska Arduino je kompletné zariadenie určené na vykonávanie určitých funkcií a pripája sa k hlavnému ovládaču pomocou štandardných konektorov. Ďalším populárnym názvom pre rozširujúcu dosku je anglický štít Arduino štít alebo jednoducho štít. Rozširujúca doska obsahuje všetko potrebné elektronické komponenty a interakcia s mikrokontrolérom a ďalšími prvkami základnej dosky prebieha prostredníctvom štandardných arduino pinov. Najčastejšie je shield napájaný aj z hlavnej arduino dosky, aj keď v mnohých prípadoch je možné ho napájať aj z iných zdrojov. V každom štíte je niekoľko voľných kolíkov, ktoré môžete použiť podľa vlastného uváženia pripojením akýchkoľvek iných komponentov k nim.
Anglické slovo Shield sa prekladá ako štít, clona, clona. V našom kontexte to treba chápať ako niečo, čo zakrýva dosku ovládača, čo vytvára ďalšiu vrstvu zariadenia, obrazovku, za ktorou sa skrývajú rôzne prvky.
Prečo sú potrebné štíty arduino?
Všetko je veľmi jednoduché: 1) aby sme ušetrili čas a 2) niekto na tom mohol zarobiť. Prečo strácať čas navrhovaním, umiestnením, spájkovaním a ladením niečoho, čo si môžete vziať už zmontované a ihneď začať používať? Rozširujúce dosky, ktoré sú dobre navrhnuté a zostavené na kvalitnom hardvéri, sú zvyčajne spoľahlivejšie a zaberajú menej miesta v konečnom zariadení. To neznamená, že musíte úplne opustiť vlastnú montáž a nemusíte pochopiť princíp fungovania určitých prvkov. Skutočný inžinier sa predsa vždy snaží pochopiť, ako to, čo používa, funguje. Ale budeme schopní vyrábať zložitejšie zariadenia, ak nebudeme zakaždým znovu objavovať koleso, ale zameriame svoju pozornosť na to, čo pred nami vyriešilo len málo ľudí.
Prirodzene, za príležitosti musíte platiť. Takmer vždy budú náklady na konečný štít vyššie ako cena jednotlivých komponentov, vždy môžete podobnú možnosť zlacniť. Tu je však na vás, aby ste sa rozhodli, nakoľko kritický je pre vás vynaložený čas alebo peniaze. Berúc do úvahy všetku možnú pomoc zo strany čínskeho priemyslu, náklady na dosky neustále klesajú, takže najčastejšie sa volí v prospech použitia hotových zariadení.
Najpopulárnejšími príkladmi štítov sú rozširujúce dosky pre prácu so snímačmi, motormi, LCD obrazovkami, SD kartami, sieťovými a GPS štítmi, štítmi so zabudovanými relé na pripojenie k záťaži.
Pripojenie Arduino Shields
Na pripojenie štítu ho stačí opatrne "položiť" na hlavnú dosku. Zvyčajne sa kolíky hrebeňového štítu (samec) ľahko zasúvajú do konektorov dosky Arduino. V niektorých prípadoch je potrebné opatrne vyladiť kolíky, ak samotná doska nie je úhľadne prispájkovaná. Hlavná vec je konať opatrne a nepoužívať nadmernú silu.
Štít je spravidla určený pre veľmi špecifickú verziu ovládača, aj keď napríklad veľa štítov Arduino Uno funguje celkom dobre s doskami Arduino Mega. Pinout na mega je vyrobený tak, že prvých 14 digitálnych kontaktov a kontakty na opačnej strane dosky sa zhodujú s umiestnením kontaktov na UNO, takže sa ním ľahko stane štít z arduina.
Programovanie Arduino Shield
Programovanie obvodu s rozširujúcou doskou sa nelíši od bežného programovania arduina, pretože z pohľadu ovládača sme naše zariadenia jednoducho pripojili na jeho obvyklé piny. V náčrte je potrebné špecifikovať tie kolíky, ktoré sú v štíte spojené s príslušnými kolíkmi na doske. Výrobca spravidla uvádza zhodu kolíkov na samotnom štíte alebo v samostatnom návode na pripojenie. Ak si stiahnete náčrty odporúčané výrobcom dosky, nebudete to musieť ani robiť.
Čítanie alebo zapisovanie signálov štítu sa tiež vykonáva obvyklým spôsobom: pomocou funkcií a iných príkazov, ktoré pozná každý arduinista. V niektorých prípadoch sú možné kolízie, keď ste zvyknutí na túto schému pripojenia a výrobca si vybral inú (napríklad ste vytiahli tlačidlo na zem a na štít - na napájanie). Tu si len treba dávať pozor.
Spravidla sa táto rozširujúca doska dodáva v arduino kitoch a preto sa práve s ňou ľudia arduina stretávajú najčastejšie. Štít je pomerne jednoduchý - jeho hlavnou úlohou je poskytnúť pohodlnejšie možnosti pripojenia k doske Arduino. To sa deje pomocou prídavných napájacích a uzemňovacích konektorov, privedených na dosku ku každému z analógových a digitálnych kolíkov. Na doske nájdete aj konektory pre pripojenie externého zdroja napájania (pre prepnutie je potrebné osadiť jumpery), LED diódu a tlačidlo reštartu. Možnosti štítu a príklady použitia nájdete na obrázkoch.
Existuje niekoľko verzií rozširujúcej dosky snímača. Všetky sa líšia počtom a typom konektorov. Najpopulárnejšie verzie sú dnes Sensor Shield v4 a v5.
Tento arduino štít je veľmi dôležitý v robotických projektoch. Umožňuje naraz pripojiť bežné a servomotory k doske Arduino. Hlavnou úlohou štítu je zabezpečiť ovládanie zariadení, ktoré spotrebúvajú prúd, ktorý je dostatočne vysoký pre bežnú dosku arduino. Pridané vlastnosti doska je funkcia ovládania výkonu motora (pomocou PWM) a zmeny smeru otáčania. Existuje mnoho druhov dosiek na ochranu motora. Spoločná pre všetky z nich je prítomnosť výkonného tranzistora v obvode, cez ktorý je pripojená externá záťaž, prvky odvádzajúce teplo (zvyčajne radiátor), obvody na pripojenie externé napájanie, konektory pre pripojenie motorov a piny pre pripojenie k arduinu.
Organizácia práce so sieťou je jednou z najdôležitejších úloh moderných projektov. Na pripojenie k lokálna sieť cez Ethernet je k dispozícii príslušná rozširujúca doska.
Prototypovanie rozširujúcich dosiek
Tieto dosky sú celkom jednoduché - majú kontaktné podložky pre montáž prvkov, zobrazí sa tlačidlo reset a je možné pripojiť externé napájanie. Účelom týchto štítov je zvýšiť kompaktnosť zariadenia, keď sú všetky potrebné komponenty umiestnené bezprostredne nad základnou doskou.
Arduino LCD štít a tft štít
Tento typ štítu sa používa na prácu s LCD obrazovkami v arduine. Ako viete, pripojenie aj tej najjednoduchšej 2-riadkovej textovej obrazovky nie je ani zďaleka triviálna úloha: musíte správne pripojiť 6 kontaktov obrazovky naraz, nepočítajúc napájanie. Oveľa jednoduchšie je vložiť hotový modul do arduino dosky a jednoducho nahrať príslušnú skicu. V obľúbenom LCD Keypad Shield je 4 až 8 tlačidiel okamžite pripojených k doske, čo umožňuje rýchle usporiadanie a predný koniec pre používateľa zariadenia. Pomáha aj TFT Shield
Arduino Data Logger Shield
Ďalšou úlohou, ktorú je dosť ťažké samostatne implementovať do vašich produktov, je ukladanie dát prijatých zo senzorov s časovou referenciou. Hotový štít umožňuje nielen ukladať dáta a prijímať čas zo vstavaných hodín, ale tiež pohodlne pripojiť senzory spájkovaním alebo na doske plošných spojov.
Krátke zhrnutie
V tomto článku sme zvážili iba malú časť z obrovskej ponuky rôznych zariadení, ktoré rozširujú funkčnosť arduina. Rozširujúce dosky vám umožňujú sústrediť sa na to najdôležitejšie – na logiku vášho programu. Tvorcovia štítov zabezpečili správnu a spoľahlivú inštaláciu, potrebné napájanie. Zostáva vám len nájsť dosku, ktorú potrebujete, pomocou obľúbeného anglického slova shield, pripojiť ju k arduinu a nahrať náčrt. Každé programovanie štítu zvyčajne pozostáva z vykonávania jednoduché akcie už o premenovaní interných premenných hotový program. Vďaka tomu získame jednoduchosť používania a pripojenia, ako aj rýchlosť montáže hotových zariadení alebo prototypov.
Nevýhodou používania rozširujúcich kariet je ich cena a možná strata efektívnosť vďaka všestrannosti štítov, ktorá spočíva v ich povahe. Pre vašu konkrétnu aplikáciu alebo koncové zariadenie nemusia byť potrebné všetky funkcie štítu. V takom prípade by ste mali štít používať iba vo fáze prototypovania a testovania a pri vytváraní finálnej verzie vášho zariadenia myslite na jeho nahradenie dizajnom s vlastným rozložením a typom rozloženia. Je to na vás, všetky možnosti pre správna voľba máš.
- Procesor: NVIDIA Tegra X1, 64-bit, 20 nm procesná technológia, 64-bit, štyri procesorové jadrá Cortex-A57 (s vyrovnávacou pamäťou 2 MB L2) a štyri Cortex-A53
- Grafika: NVIDIA, 256 jadier
- Pamäť: 3 GB RAM, 16 GB vstavaná + externé disky
- OS: Android 7.0 (Nougat) so systémom Android TV a Google Cast (vstavaný Chromecast)
- Sieť: Wi-Fi b/g/n/ac MiMO, Dual Band, Gigabit Ethernet, Bluetooth verzia 4.1, HDMI-CEC 2.0b (HDCP 2.2 + HDR10)
- Zvuk: Dolby Digital Plus, Dolby Atmos 7.1/5.1
- Herné funkcie: Služba streamovania hier NVIDIA GeForce NOW™, NVIDIA GameStream™, NVIDIA Share
- Hmotnosť a rozmery konzoly: 250 g, 158x98x9-25
- Hmotnosť ovládača: 260 g
- Hmotnosť diaľkového ovládača: 55 g
Úvod
Nie je to tak dávno, čo spoločnosť NVIDIA uviedla na ruský trh pokročilý set-top box so širokými multimediálnymi funkciami: od prehrávania takmer akéhokoľvek formátu videa v akomkoľvek rozlíšení až po streamovanie hier z počítača na televíznu obrazovku. Okrem toho je Shield TV vybavený najnovšími operačný systém Android, ktorý vám umožňuje využívať všetky služby Google, či už ide o filmy, hudbu, knihy alebo hry. Medzi originálne funkcie, ktorými sa nemôže pochváliť žiadny iný set-top box, patrí možnosť hrať cloudové PC hry prostredníctvom služby GeForce Now. Gadget vám navyše umožňuje ovládať „inteligentný dom“: upraviť úroveň osvetlenia, teplotu, zapnúť alebo vypnúť hudbu, ovládať zámky na dverách a oveľa viac.
Na našom trhu sú momentálne dve verzie zariadenia. Jeden sa volá Shield TV (na doske 16 GB vnútornej pamäte a menšie rozmery), druhý je Shield TV Pro (500 GB disk a väčšie rozmery). Prvá verzia vás bude stáť 18 000 rubľov a druhá - 26 000 rubľov.
Obsah dodávky
V bielej peknej tesnej krabici je set-top box, ovládač Shield, diaľkové ovládanie Shield, sieťový adaptér, UBS-microUSB kábel, európska zástrčka, rýchly sprievodca a bezpečnostné informácie. Upozorňujeme, že tu nie je kábel HDMI. Všetko je bezpečne a kvalitne zabalené.
Stojan Shield je potrebné zakúpiť samostatne. Zariadenie a jeho príslušenstvo sa bude predávať len a výhradne na stránke NVIDIA v sekcii „Kúpiť“.
Vzhľad set-top boxu, ovládača a ovládacieho panela
set-top boxy na teste som ich mal dosť veľa a všetky spravidla vyzerali rovnako: buď obdĺžniková alebo oválna ako Xiaomi Mi TV. V zariadení NVIDIA Shield sa vydali trochu originálnejšou cestou: tvar sa len ťažko dá nazvať pravidelným obdĺžnikom, zdá sa, že je vizuálne vychýlený do strany; pozostáva zo samostatných nerovnomerných trojuholníkov, ktoré sa nachádzajú niekde nad, niekde pod. Väčší trojuholník má lesklý povrch, zatiaľ čo zvyšok horného panelu má matný povrch. Pod týmto trojuholníkom je zelená vložka. Keď modul gadget zapnete, zvýrazní sa. Vyzerá veľmi originálne a roztomilé. Vpravo dole je vyrazené lesklé logo NVIDIA. Boky sú lesklé. Úprimne povedané, som proti lesklým povrchom také veci: tak či onak sa povrch rýchlo pokryje prachom, iné stopy, škrabance budú zreteľnejšie atď.
Spodná časť zariadenia pozostáva tiež z geometrických tvarov, pokrytých niečím ako jemným dotykom kvôli stabilite. Na zadnej strane sú ventilačné otvory, rovnaké sú aj na zadnej strane gadgetu.
Okrem toho si môžete zakúpiť špeciálnu dokovaciu stanicu Shield Stand, aby set-top box akceptoval vertikálny formát. Stojí to, neverte tomu, 2 500 rubľov.
Nasledujúce konektory sú umiestnené na zadnej strane NVIDIA Shield: napájací vstup (veľmi podobný Type-C, ale nie on, skúšal som pripojiť kábel - nič sa nestalo), štandardný Ethernet na pripojenie k internetu, HDMI-CEC 2.0b (podpora protokolu ochrany digitálneho obsahu HDCP 2.2 + HDR10) a dva USB vstup verzia 3.0.
Ovládač vyzerá pre takéto veci celkom typicky, ale textúra a reliéf sú podobné polygonálnej mriežke, čo nám pripomína, že gadget je určený pre hračky. Napriek tomuto vzhľadu sa ovládač pohodlne drží, necítite žiadne nepohodlie. Povrch je matný, mierne drsný, všetky priehlbiny a vydutia sú vyrobené tak, aby dlane presne obopínali gadget.
Palice sú na vrchu pogumované; tlačidlá, kríž, nárazníky a spúšte sú lesklé. Medzi dvoma páčkami je dotykový pásik na ovládanie hlasitosti, pod ním - "Späť", "Štart" a "Domov". Posledné dve tlačidlá majú ďalšie funkcie: "Štart" - prehrávanie / zastavenie hudby alebo videa, "Domov" - spustenie ponuky vysielania (nahrávanie videa z obrazovky, snímky obrazovky).
Pod nimi je 3,5 mm jack pre slúchadlá. Na prednej strane je logo NVIDIA, je to aj tlačidlo na aktiváciu hlasového asistenta, vedľa je mikrofón (dá sa naň nahrávať herný proces). Na zadnej strane - microUSB na nabíjanie gamepadu. Keďže mám set-top box len asi mesiac, je ťažké odsledovať, ako dlho ovládač funguje na jedno nabitie, ale určite viac ako tri týždne (oficiálne cca 60 hodín).
Gamepad je zostavený veľmi kvalitne, nie je mu čo vytknúť. Existuje vibračná spätná väzba.
Diaľkový ovládač diaľkové ovládanie("priatelia" s predponou cez Bluetooth) je vyrobený z plastu a kovu ( zadná strana). Časť predného panelu diaľkového ovládača je lesklá. Centrálna oblasť je zodpovedná za dotykové ovládanie hlasitosti. Úprimne povedané, toto je najväčší fail, keďže takmer vždy, keď som chytil diaľkové ovládanie, som omylom zvýšil alebo znížil hlasitosť.
Diaľkové ovládanie má z môjho pohľadu nie práve najlepšiu ergonómiu. Po prvé, už som opísal: hlasitosť je náhodne upravená. Po druhé, najčastejšie stále potrebujete joystick a nie veľké tlačidlo hlasového asistenta, ale aby ste ho dosiahli, musíte si posunúť diaľkové ovládanie do dlaní. Po tretie, tvar puzdra nie je príliš vhodný.
V spodnej časti je slot pre dve batérie CR2032 3V.
Rozmery prílohy v porovnaní s Apple iPhone 5
Rozmery diaľkového ovládača v porovnaní s Apple iPhone 5
Technický komponent konzoly
Novinkou je procesor NVIDIA Tegra X1. Oznámenie tohto čipu sa uskutočnilo v roku 2015 na výstave spotrebnej elektroniky a predstavilo ho CEO NVIDIA Jen-sen Huang.
Čip Tegra X1 (kódové označenie NVIDIA Erista) je šiestou generáciou rodiny Tegra a vyrába ho Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. Čo je X1: izolované napájacie koľajnice, prepínací systém štvrtej generácie, 20nm proces, 64-bit, štyri jadrá procesora Cortex-A57 (s 2 MB vyrovnávacej pamäte L2) a štyri Cortex-A53.
Grafický systém NVIDIA Shield TV obsahuje 256-jadrový GPU s architektúrou NVIDIA Maxwell, podporuje DirectX 12, OpenGL 4.5, NVIDIA CUDA, OpenGL ES 3.1, Vulkan API a AEP (Android Extension Pack).
Skúška výkonnosti
Čipset zvláda 4K H.265, VP9 a 60 fps video, 4K x 2K pri 60Hz, 1080p pri 120Hz.
Nižšie sú uvedené dve tabuľky s možnosťami set-top boxu a porovnaním s najbližšími konkurentmi:
Zariadenie bez problémov prečítalo všetky testovacie videá.
Video
- Prehrávanie až do 4K HDR pri 60 FPS (H.265/HEVC)
- Prehrávanie až do 4K pri 60 FPS (VP8, VP9, H.264, MPEG1/2)
- Prehrávanie až do 1080p pri 60 FPS (H.263, MJPEG, MPEG4, WMV9/VC1)
- Podporované formáty: Xvid/DivX/ASF/AVI/MKV/MOV/M2TS/MPEG-TS/MP4/WEB-M
Zvuk
- Viackanálový zvuk Priestorový zvuk Dolby Atmos a DTS-X cez HDMI
- Prehrávanie zvuku vo vysokom rozlíšení až do 24 bit/192 kHz cez konektory HDMI a USB
- Upscaling zvuku až na 24bit/192kHz cez USB
- Podpora: AAC, AAC+, eAAC+, MP3, WAVE, AMR, OGG Vorbis, FLAC, PCM, WMA, WMA-Pro, WMA-Lossless, DD+/DTS (prechod), Dolby Atmos a Dolby TrueHD (prechod) , DTS-X a DTS-HD (priechodné)
O rýchlosti set-top boxu nie sú žiadne otázky, všetko funguje rýchlo, bez oneskorení, lagov a bŕzd. Hry pre Android bežia jednoducho a prirodzene :) Každý beží na maximálnych nastaveniach.
Práca s predponou
Prvá vec, ktorá stojí za zmienku, je prítomnosť aplikácie PLEX na streamovanie akéhokoľvek videa do televízora. Tento program je dostupný vo verzii TV aj TV Pro. Význam je veľmi jednoduchý: stiahnete obsah z PC alebo Macu do set-top boxu a streamujete ho v televízii. Všetko je jednoduché a prehľadné.
GeForce Now
Ďalším tromfom v zariadení NVIDIA Shield je funkcia GeForce Now. Nachádza sa v časti NVIDIA Game na domovskej obrazovke. Ak navštívite túto sekciu, nájdete mnoho rôznych PC hier ako Just Cause 2, The Witcher 3, Trine, Tomb Raider, Hitman, Doom 3, Resident Evil 5, BorderLands 2, Mad Max, svätý rad, Dead Island, Sniper Elite, Sonic, Star Wars, Portal a podobne večné hry ako Half-life 2 Episode 1 and 2. Zoznam hier.
Zostáva len bežať.
Chcem vás hneď upozorniť, že táto služba bude vyžadovať vysokú kvalitu rýchly internet so slušným routerom, pretože všetky informácie budú streamované z rôznych serverov. Pokiaľ som pochopil, v Rusku zatiaľ nie sú žiadne takéto servery.
Na teste som mal Samsung SUHD TV 7000 series a router s podporou 5 GHz. Za všetkých priaznivých podmienok sa takmer všetky hračky spúšťajú veľmi rýchlo. Rozlíšenie si volíte v samotnej hre.
Ak sa sieť nespomalí a rýchlosť pripojenia je viac ako 50 Mbps, potom sú detaily v hre dosť vysoké. V niektorých hrách sa mi však nepodarilo získať 4K obraz, takže obraz bol HD (s čím to súvisí nie je úplne jasné, keďže PC hry si pokojne „rozumeli“ aspoň s FullHD). Čo sa oneskorenia týka, to je, no vo väčšine prípadov si zahráte bez problémov, najmä v hrách, ktoré si nevyžadujú rýchle reakcie.
Vo všeobecnosti platí, že pôvodná funkcia GeForce Now, ktorá vám umožňuje hrať počítačové hry na maximálnych nastaveniach (aj keď nie vždy v najnovších) bez výkonný počítač(V čase testu som mal ešte iMac, viete, veľa si na ňom nezahráte).
Screenshoty z hry Metro 2033 (technológia GeForce Now)
Screenshoty z hry MadMax (technológia GeForce Now)
Gadget fungoval veľmi rýchlo, s hračkami neboli problémy ani v rozlíšení 4K a so zapnutými takmer všetkými nastaveniami grafiky. Spustený Metal Gear Solid V: The Phantom Pain a, samozrejme, GTA V.
Streamovanie hier GameStream bude vyžadovať aplikáciu GeForce Experience. Po nainštalovaní aplikácie nainštalujte hru a pridajte ju do GE. Ďalej sa na konzole v sekcii GameStream zobrazí ikona hry. Môžete spustiť na počítači aj cez predponu.
V tomto prípade bude kvalita obrazu v televízii závisieť nielen od rýchlosti siete, ale aj od výkonu počítača, z ktorého sa hra prenáša. V prípade MSI GT62VR neboli žiadne problémy. Testované GTA V pri maximálnych nastaveniach v rozlíšení 4K.
Pri streamovaní hračiek z PC to bola samozrejme väčšia zábava: po prvé, môžete hrať akékoľvek hry (no, takmer, existuje zoznam) a po druhé, obraz je oveľa lepší ako v režime GeForce Now. Žiadne meškanie som nepozoroval, aspoň som v GTA pokojne absolvoval niekoľko misií. Áno, pozoroval som lagy, ale boli slobodní. Ďalšia otázka je, že nie som zvyknutý používať gamepad, takže to bolo úplne nezvyčajné hrať :)
Metal Gear Solid V: Príklad streamovania Phantom Pain s MSI GT62VR
Príklad streamovania GTA V s MSI GT62VR
Štít je prídavná doska. Navrhujem rozdeliť štíty na moduly plnej veľkosti a samostatné moduly. Plnohodnotné kopírujú tvar dosky Arduino, či už ide o UNO, Nano alebo MEGA. Jednotlivé moduly sú dosky voľného tvaru navrhnuté tak, aby vykonávali špecifickú sadu funkcií. Obidva môžu byť univerzálne aj na vykonávanie úzko zameraných úloh.
V obchodoch nájdete veľké množstvo štítov a s určitou kvalifikáciou si môžete sami vytvoriť dosku plošných spojov, ktorá zopakuje Arduino v tvare a rozložení kolíkov a zostaviť si svoj vlastný jedinečný. Na obrázku je znázornená súprava štítov.
Začnime štítom, ktorý nenesie žiadne špeciálne funkcie, ale bol vytvorený pre pohodlie pri montáži vašich projektov. Prvý v našej recenzii teda uľahčí inštaláciu projektov s doskou Arduino Nano, hoci malá veľkosť „NANO“ je v tomto prípade zbytočná.
Na doske je konektor na pripojenie zástrčky z napájacej jednotky, stabilizátor napätia, ako aj svorkovnice. Sú podpísané a zodpovedajú záverom Nanky. Okrem toho je tu tlačidlo „reset“ a LED dióda „Power“.
Druhý štít je pre dosku Uno. Obsahuje nepájkovú dosku na zostavenie projektu a závery, ktoré duplikujú tie na samotnom arduine - pohodlné riešenie.
Akýkoľvek analógový snímač potrebuje napájanie a záporný kontakt, keď ich je veľa - existuje toľko prepojok, že bude veľmi ťažké zistiť obvod. Preto dizajnéri prišli so štítmi pre takéto riešenia. Zobrazujú sa v nich všetky vstupy a výstupy a napájacie kontakty sú zdvojené a umiestnené vedľa seba.
Tu je príklad takejto dosky pre verziu Arduino Mega.
Drôtové a bezdrôtové pripojenie
Pomocou týchto dosiek môžete spravovať mikrokontrolér po sieti napríklad cez ethernetový kábel alebo bezdrôtovo cez GSM pripojenie vložením SIM karty.
Táto doska sa volá w5100 - obsahuje ethernetový modul a modul čítačky SD kariet. To znamená, že môžete ukladať dáta, ako napríklad protokol meraní senzorov na pamäťovú kartu, a ovládať systém cez webové rozhranie. Ak chcete k nemu pripojiť arduino, použite knižnice:
Ethernetová knižnica;
Pozor navonok, opakuje koncept Arduino UNO R3, navyše sa hodí na Mega.
Ak sa vám W5100 zdá príliš veľký, potom ENC28J60 zaberie menej miesta. Bohužiaľ už nemá SD modul.
Nevýhodou je, že sa nedá namontovať na dosku, ale je vyrobený ako samostatný modul.
W5500 je ďalšou možnosťou štítu Ethernet. Vo svojom jadre ide o upravenú verziu W5100, optimalizovanú z hľadiska rýchlosti a energetickej účinnosti.
Upozorňujeme, že na štítoch plnej veľkosti sú všetky kolíky duplikované svorkovnicou. Bohužiaľ, štíty používajú porty. Tento konkrétny používa MOSI, MISO, SCK a pin 10 pre signál CS (Communication Destination Select).
Ak potrebujete bezdrôtové pripojenie, vašou voľbou sú Wi-fi štíty, ak máte internetové pripojenie a router a ak nemáte toto, tak GSM moduly alebo GPRS štíty.
Na obrázku je oficiálny štít. Má slot pre pamäťovú kartu Micro SD a s mikrokontrolérom komunikuje cez protokoly SPI, aktualizovať ho môžete cez Mini-USB softvér. Podporuje 802.11b/g.
GPRS štít z Amperky môžete vidieť vyššie. Anténu môžete vymeniť za výkonnejšiu. Bližšie k divákovi je slot na SIM kartu, o niečo ďalej slot na batériu CR1225. Batéria na doske je potrebná pre horúce hodiny reálneho času a to je dôležitý doplnok k schopnostiam štítu GPRS. Môžete posielať SMS do az nej.
Pomocou tejto dosky môžete ovládať a dávať príkazy (alebo akémukoľvek inému projektu vašej implementácie) z akejkoľvek vzdialenosti. Je dôležité, aby ste sa nachádzali v oblasti mobilného príjmu.
Ako ukladať dáta na Arduino?
V projektoch nie sú všetky informácie umiestnené v pamäti mikrokontroléra. Niekedy je potrebné uložiť nejaké množstvo informácií. Prvé, čo ma napadne, už bolo povedané – ide o zaznamenávanie informácií zo senzorov s cieľom ďalej skúmať, ako sa mení prostredie v priebehu hodín, dní, rokov. Skvelým príkladom je domáca meteostanica. Je to užitočné nielen pre výskumných vedcov, ale aj pre amatérov pre všeobecné vzdelávanie a rozvoj.
Nie je to štít, ale modul. Je miniatúrny a ľahko sa opakuje, mimochodom, tu je jeho schéma.
K dispozícii je tiež štít na ukladanie údajov v plnej veľkosti. Funguje s SD-pamäťovými kartami, na doske je modul hodín reálneho času, ktorý je napájaný 3V batériou CR1220, čo je príjemný bonus.
Výkonnú záťaž riadime z mikrokontroléra
Prvá vec, ktorá príde na myseľ, je relé. S ich pomocou prepnete oba jednosmerné obvody a s 220-voltovou domácou elektrickou sieťou si poradia s hrou.
Konkrétne, modul, ktorý je zobrazený nižšie, dokáže spínať 1 kW 220 V záťaže (alebo 5A) pre každý z kanálov, pre zvýšenie výkonu môžete buď paralelne niekoľko kanálov, alebo zapnúť toto relé. V tomto prípade budú relé zo štítu hrať úlohu medziľahlých zosilňovačov.
Samozrejme, môžete relé prepínať, ako som opísal v článku, cez tranzistor a musíte vybrať relé pre prúd, ale použitie hotovej dosky bude spoľahlivejšie, pohodlnejšie a vyzerá lepšie.
Relé má jednu nevýhodu - obmedzený počet operácií - je to dôsledok vyhorenia kontaktov. Stáva sa to v dôsledku výskytu oblúka, keď sa otvorí silné zaťaženie (najmä indukčného charakteru - ide o motor atď.). Takýto štít môžete vytvoriť takto:
A takto to vyzerá zmontované:
Báseň na zapnutie záťaže striedavý prúd možno použiť tyristory a triaky. Jeden problém je, že sa nedajú pripojiť priamo k arduinu, ak sa pokazí pn-prechod riadiacej elektródy, na doske mikrokontroléra môže byť 220 V a spáliť to. Cesta z tejto situácie je použitie optosimistora.
Keďže s touto úlohou sa vynálezcovia často stretávajú, bolo vyvinuté hotové riešenie – triakový štít, jeho celý názov je ICStation 8 Channel EL Escudo Dos Shield pre Arduino. Pôvodne mal ovládať žiaru „flexibilného neónu“.
Má 8 kanálov, ku ktorým je pripojená sieť AC a záťaž.
Štíty pre motory
Riadenie elektromotora nie je vždy jednoduchý proces. V niektorých situáciách možno nemáte dostatok kolíkov na dokončenie úlohy alebo je riadiaci algoritmus dosť komplikovaný. S takýmito doskami prekonáte svoj robotický projekt oveľa rýchlejšie.
Motor-SHIELD pre arduino môže ovládať jednosmerné motory (4 kusy) alebo dva krokové motory.
Je postavený na základe dvoch L293. Tento mikroobvod je zostavou dvoch H mostíkov, čo umožňuje ovládať s možnosťou reverzácie dva jednosmerné motory, alebo 1 krokový bipolárny motor. Jednotlivé schémy zapojenia:
A v ľavom hornom rohu dosky sú dve podložky pre servá (plus, mínus a riadiaci signál). Červený kruh označuje miesto, kde je prepojka nainštalovaná. Ak je, potom je táto doska napájaná základnou doskou arduino, a ak nie, z externého 5 V zdroja.
S týmto modulom od domáci výrobca môžete ovládať dva jednosmerné motory, má aj prepojku, ktorá spojí napájacie vedenia mikrokontroléra alebo ich odpojí - pre napájanie zo samostatného zdroja.
Môžete ovládať motory, ktoré sú navrhnuté pre rozsah napätia od 5 do 24 voltov. Namiesto 2 jednosmerných motorov môžete použiť 1 jednofázový krokový alebo paralelný kanál a pripojiť 1 výkonný jednosmerný motor s prúdom až 4A, a to nie je málo - 48W pri napájacom napätí 24V.
Na pripojenie serva potrebujete tri vodiče - plus, mínus a signál, ale čo keď máte veľa serv? Vaša doska sa zmení na spleť skokanov. Aby sa tomu zabránilo, je tu Multiservo štít.
Aj tu je možnosť oddelenia napájacích obvodov, ako tomu bolo v predchádzajúcej verzii. Celkovo je možné pripojiť 18 serv (očíslované od 0 do 17 na doske).
Všade má svoje špecifiká, štíty na nezvyčajné úlohy...
Atmega328, srdce našej dosky, má ADC. Hlavným problémom je, že na doske arduino uno vidíme iba 6 analógových vstupov. Čo ak máme viac analógových senzorov?
Môžete spojiť dve arduino do jednej siete. Použite jeden ako hlavný a druhý pomocný na zmeny a z prvého posielajte meracie signály na server alebo ich zobrazujte na obrazovke ... Ale je to ťažké: musíte plytvať pamäťou na ďalšie riadky programový kód implementovať takýto systém.
Čo ak každý vstup vynásobíme 16? Celkovo môžeme mať až 16*6=96 analógových vstupov. Toto je skutočné s multiplexerom. Jednoducho prepína 16 analógových kanálov postupne na jeden analógový výstup, ktorý pripojíte k rovnakému vstupu akéhokoľvek svetového ovládača.
Pomocou mikrokontroléra Atmega je veľmi ťažké uvoľniť funkciu rozpoznávania hlasu, ale arduinisti nemusia zúfať, existuje špeciálne riešenie - EasyVR Shield 3.0.
Ide o hotové, no drahé riešenie, v čase písania tohto článku stojí v Rusku takmer 100 dolárov. Najprv štít zapíše váš príkaz, potom ho porovná s tým, čo je zapísané v pamäti, určí číslo - vykoná ho.
Môžete si dohodnúť „dialóg s počítačom“, dokáže reprodukovať to, čo je v ňom zaznamenané. Bez ďalších zosilňovačov sa odporúča „komunikovať“ s touto doskou zo vzdialenosti maximálne 60 cm.
Zobrazenie obrázku
Štít LCD klávesnice je skutočný ovládací panel. Obsahuje displej LCD1602 (16 znakov v dvoch riadkoch) a sadu tlačidiel. Kvôli nim je zapojených pomerne veľa portov, napríklad A0 a D4 až D7 pre klávesnicu a port D10 je ovládanie jasu PWM podsvietenia. D8 a D9 - reset a aktivácia.
V skutočnosti existuje veľa displejov kompatibilných s arduino. Alebo skôr také, o ktorých bolo napísaných najviac informácií a môžete ich jednoducho spustiť vo svojom systéme. Displej od NOKIA 5110 je v kruhoch domácich majstrov pomerne populárny, existujú OLED aj TFT obrazovky, ktoré fungujú cez I2C. Ale nie sú vo verzii "štít".
Autonómne napájanie
Celkom nezvyčajný štít v tejto kolekcii, ktorý plní bežnú úlohu. Napájací štít - ten je so všetkými potrebnými ochranami a nabíjacím konektorom. Neznie to veľa, ale vášmu projektu to dodá hotový vzhľad a napájacie obvody nebudú musieť byť umiestnené vedľa hlavných dosiek.
Záver
Používaním štítov pre všetky projektové úlohy sa vyhnete zbytočným prepojkám a spojeniam a tým sa zníži počet chýb a zbytočných prepojok. Po montáži dostanete viacposchodový prefabrikovaný doskový sendvič. Tento prístup sa niekedy označuje ako „modulárny dizajn“. Okrem iného to uľahčí údržbu, opravy a nastavovanie zariadení.
Nadšenci praktizujú navrhovanie, zapájanie a montáž jedinečných modulov. To je jeden z dôvodov vysokej popularity Arduina nielen ako platformy pre domácich majstrov, layoutov a prototypov, ale aj ako platformy pre hotové riešenia.
Mnohé zo spoločností, ktoré boli v minulých rokoch známe predovšetkým alebo výlučne ako výrobcovia počítačové komponenty, uznala nové pravidlo úspechu na trhu spotrebnej elektroniky: zatiaľ čo používateľská skúsenosť mobilných a stolných počítačov je čoraz menej obmedzená výkonom, už nestačí vyrábať dobrý hardvér. Presvedčivejšia v očiach kupujúcich je ponuka hotového produktu, zabudovaného do softvérového ekosystému a cloudové služby.
NVIDIA dôsledne integrovala prvky tohto modelu do svojej hlavnej činnosti, GPU, ktoré sú teraz obklopené množstvom súvisiacich softvérových technológií, od špecializovaných API pre všetky úlohy súvisiace s GPU až po klientsky softvér GeForce Experience, čo je vlastne spôsob, ako organizovať hranie. funguje do rozhrania podobného konzole, ktoré je pohodlné aj pre neskúseného používateľa.
S ručnou konzolou SHIELD a potom SHIELD Tablet K1 pripravila NVIDIA pôdu pre svoju ďalšiu iniciatívu stať sa špecializovaným poskytovateľom hier a obsahu spolu so spoločnosťami Microsoft, Sony a Nintendo. A ak je mobilný SHIELD sympatický predovšetkým geeky publiku, tak potom SHIELD TV boxy TV, najnovší prírastok do tejto rady, má šancu na široké uznanie.
Osud SHIELD TV leží na priesečníku dvoch funkcií – streamovanie 4K videa z LAN a internetu a prehrávanie vo formáte plnohodnotnej domácej konzoly. SHIELD TV však netvrdí, že konkuruje PlayStation 4 a Xbox One. Nechajte NVIDIA mať všetko technické možnosti k takémuto kroku sa spoločnosť vybrala iným smerom. SHIELD TV je určený predovšetkým na streamovanie hier z platformy, ktorá má to najlepšie než ktorákoľvek konzola výkon a možnosti - PC. Spočiatku NVIDIA ponúkala streamovanie hier z domáceho počítača, no teraz sa do popredia dostáva cloudová služba GeForce NOW, ktorá vyrástla z experimentálneho projektu NVIDIA GRID.
Predpona SHIELD TV bola predstavená na jar 2015 a nebola oficiálne doručená do Ruska. Dnes sa pozrieme na jeho aktualizovanú verziu dostupnú pre Rusov a zistíme, čo to je - počítačové hry v cloude.
⇡ Špecifikácie, ceny
Set-top box je založený na systéme Tegra X1 na čipe, vyrobený procesnou technológiou TSMC 20 nm. SHIELD TV je jedným z mála zariadení, kde tento SoC našiel uplatnenie, patriaci do vzácnej triedy spotreby energie medzi ARM čipmi (TDP Tegra X1 je 15 W), čo obmedzuje jeho použitie na ultrakompaktné notebooky a vstavané počítače. Ďalšími známymi príkladmi sú dosky do auta NVIDIA DRIVE CX/PX a konvertibilný notebook Google Pixel C. Nakoniec môžeme celkom s istotou vyhlásiť, že práve Tegra X1 tvorila základ konzoly Nintendo Switch.
Vzhľadom na to, že Tegra X1 existuje už dva roky, čo je na spotrebiteľskom trhu dlhá doba, je nepravdepodobné, že ju opäť uvidíme v nejakom inom produkte, preto sa nebudeme podrobne zaoberať architektúrou čipu a obmedzovať sa komentovať niekoľko kľúčových faktov.
Je známe, že NVIDIA už dlho pracuje na vlastnej architektúre CPU – Denver. Namiesto štyroch alebo viacerých jadier schopných súčasne vykonávať malý počet inštrukcií (ako je zvykom v architektúrach licencovaných od ARM) je Denver vybavený dvoma extrémne „širokými“ pipelinemi (až sedem inštrukcií na takt). Tento prístup, predtým osvedčený v sérii čipy Apple A6-A10, poskytuje vysoký výkon a energetickú účinnosť pri viacvláknovej aj jednovláknovej pracovnej záťaži – niečo, čím sa štandardné jadrá Armov nemôžu pochváliť. Architektúra Denveru však dozrela pred uvedením do komerčných SoC len relatívne nedávno (minulú jeseň), keď NVIDIA vydala Tegra X2, kde je Denver kombinovaný s GPU rodiny Pascal.
Tegra X1 naproti tomu obsahuje osem licencovaných jadier – štyri vysokovýkonné jadrá ARM Cortex-A57 a štyri energeticky úsporné jadrá Cortex-A53. Toto je štandard v rámci architektúry big.LITTLE, kombinácia, ktoré možno nájsť v mnohých mobilných SoC (napr. Qualcomm Snapdragon 810 alebo niektoré čipy Samsung Exynos série Octa). Tegra X1 však medzi podobnými čipmi vyniká spôsobom, akým distribuuje vlákna medzi vysokovýkonné a ekonomické jadrové klastre. Ak iné SoC prezentujú celú sadu jadier plánovaču OS (Global Task Scheduling), potom pri práci s Tegrou X1 plánovač OS „vidí“ iba jeden alebo iný klaster, medzi ktorými dochádza k automatickému prepínaniu. Účinnosť tohto prístupu v prípade Tegra X1 je založená na proprietárnej prepojovacej zbernici, ktorá zaisťuje koherenciu vyrovnávacej pamäte.
Za dva roky však odvetvie mobilných SoC zašlo ďaleko dopredu a Tegra X1 si už nenárokuje vedúce postavenie v rýchlosti procesora tvárou v tvár moderným konkurentom (ako Apple A9X, Apple A10, Qualcomm Snapdragon 825), ako aj novej NVIDIA. čipy - Tegra X2 a Tegra P1. Tegra X1 v SHIELD TV má však výhodu limitu výkonu, ktorý nie je obmedzený kapacitou batérie a pasívneho chladenia. TDP čipu je 15W a jadrá Cortex-A57 dosahujú frekvencie až 2GHz.
Ale hlavná výhoda Tegra X1 je na túto triedu mimoriadne výkonná. GPU založené na architektúre Maxwell, ktorá bola podobne ako nasledujúce architektúry GPU NVIDIA vytvorená so zameraním na mobilné SoC. Tegra X1 obsahuje dva SMM, identické s tými, ktoré sa nachádzajú v samostatných GPU Maxwell, a má špičkový výkon 512 GFLOPS pri 1 GHz. Pre porovnanie: toto je úroveň špičkových herných grafických kariet v rokoch 2006-2008. - GeForce 8800 GTX a GeForce 9800 GT. Navyše, dokonca aj konzoly PlayStation 3 a Xbox 360 majú pomalšie GPU (400 a 240 GFLOPS).
GPU NVIDIA Tegra X1
Krása zjednotenia stavebných blokov GPU naprieč všetkými čipmi NVIDIA však nespočíva len vo výkone. Tegra X1 je kompatibilná s OpenGL ES a výkonnejšími desktopovými API, ako sú OpenGL 4.5, DirectX 12, Vulkan a CUDA, čo uľahčuje prenos hier z PC na Tegra X1 pod Ovládanie Androidom. Z hľadiska podpory OpenGL a DirectX však už čipy NVIDIA nie sú unikátne, keďže konkurenčné SoC už túto funkcionalitu získali.
Ďalšou charakteristickou črtou Tegra X1, ktorá sa nedávno objavila v diskrétnych GPU, je podpora formátu čísel s polovičnou presnosťou (FP16), operácie s ktorými vykonávajú jadrá CUDA dvakrát rýchlejšie ako FP32. Zároveň veľká časť hier pre Android pracuje s FP16, a nie s FP32 - formátom, ktorý je štandardný pre shader kód desktopových aplikácií.
Samostatnou pýchou tvorcov Tegra X1 je jej multimediálny blok. SoC je schopný dekódovať formáty H.264, HEVC (vrátane 10-bitovej farby) a VP9 v rozlíšení až 4K a snímkovej frekvencii 60 Hz, ako aj kódovať všetky vyššie uvedené v 4K pri 30 Hz. Z ďalších moderných SoC, ktoré môžu skončiť v set-top boxoch, má porovnateľné schopnosti snáď len Qualcomm Snapdragon 820 a vyšší. Najznámejší a najúspešnejší rival SHIELD TV v tejto kapacite – Apple TV – vôbec nepodporuje 4K a HEVC ako také.
SHIELD TV dokáže nielen dekódovať 4K video, ale tiež ho zobraziť na obrazovke pri frekvencii 60 Hz cez HDMI 2.0b vo všetkých jeho schopnostiach: farba s presnosťou 10 bitov na kanál a podvzorkovanie (podvzorkovanie chromatickosti) 4:4:4, vysoká dynamika rozsah (HDR). Tegra X1 navyše podporuje ochranu obsahu HDCP 2.2, ktorá je nevyhnutnou podmienkou pre Netflix a podobné 4K streamovacie služby. Zvuk SHIELD TV je na výstupe HDMI kábel, alebo na externé zvuková karta s rozhraním USB alebo cez analógový konektor na gamepade.
| Výrobca | NVIDIA | |
| Model | ŠTÍT | SHIELD PRO |
| SoC | NVIDIA Tegra X1 | |
| CPU |
4 × ARM Cortex A57 (2,0 GHz, 2 MB L2); 4 × ARM Cortex A53 (2,0 GHz, 512 KB L2) |
|
| GPU |
GM20B (architektúra Maxwell): 256 jadier CUDA; 16 blokov prekrývania textúr; |
|
| RAM | LPDDR4 SDRAM, 1600 MHz, 64 bit, 3 GB | |
| Úložné zariadenie | eMMC 5.1 SSD, 16 GB | 2,5" SATA HDD, 500 GB |
| I/O porty |
2 x USB 3.0 (typ A) |
2 x USB 3.0 (Typ-A); 1 × USB 2.0 (Micro Type-A); 1 x Micro SDXC; 1× infračervený port |
| Net |
IEEE 802.11a/b/g/n/ac (2,4 a 5 GHz, MIMO 2×2); 1× Bluetooth 4.1 / BLE; 1 x Gigabit Ethernet |
|
| Hmotnosť, g | 250 | 654 |
| Celkové rozmery (D × V × H), mm | 159 × 98 × 25,93 | 210 × 130 × 25 |
| operačný systém | Android 7.0 | |
| Záručná doba, roky | 1 | |
| Maloobchodná cena (USA, bez dane), $* | 199,99 | 299,99 |
| Maloobchodná cena (Rusko), rub.** | 17 990 | 25 990 |
* Podľa www.nvidia.com.
** Podľa www.nvidia.ru.
Predpona SHIELD TV existuje v dvoch verziách, ktoré sa líšia cenou a typom pohonu: debutová verzia z roku 2015, ktorá sa teraz nazýva SHIELD PRO, a nový SHIELD v zmenšenom puzdre. Variant PRO obsahuje HDD 500 GB, a "len" SHIELD TV - flash pamäť 16 GB. O plnohodnotnom SSD so zbernicou však v druhom prípade nemôže byť ani reči PCI Express, keďže ROM je k Tegra X1 pripojená cez rozhranie eMMC 5.1 so šírkou pásma 400 MB/s. Takéto obmedzené množstvo energeticky nezávislej pamäte odráža účel zariadenia pre cloudové služby, a nie pre lokálna inštalácia hry. V druhom prípade, ak sú hry dostatočne „ťažké“, sa budete musieť spoľahnúť vonkajší tvrdý disk alebo flash disk. Mimochodom, externé disky môžu byť naformátované v exFAT aj NTFS.
Oba modely majú gigabitový ethernetový konektor a podporujú IEEE 802.11ac Wi-Fi s MIMO 2×2 ( priepustnosť 866 Mbps pri 5 GHz).
Zariadenia sa predávajú prostredníctvom webovej stránky NVIDIA za ceny 199,99 USD a 299,99 USD alebo 17 990 a 25 990 rubľov. To je dosť drahé pre TV box. Napríklad Apple TV so 64 GB ROM stojí 199 dolárov alebo 15 490 rubľov. SHIELD TV však prichádza s gamepadom, nehovoriac o neporovnateľne viac výkonný procesor, rozšírenie a možnosti komunikácie.
⇡ Vzhľad, súprava na doručenie
Aktualizovaná verzia SHIELD TV boxu je štylisticky rovnaká ako SHIELD PRO, no vďaka zmene pevný disk na SSD sa rozmery skrine (už kompaktnej, lebo napájanie je externé) v rovine zmenšili o 30%. Box je možné inštalovať horizontálne aj vertikálne pomocou samostatne zakúpeného stojana za 19 dolárov.
Mechanika a ergonómia ovládača sú stále na vrchole. NVIDIA len zmenšila ovládač oproti predchádzajúcej verzii a vstavaný touchpad nahradila citlivým pásikom, ktorý ovláda hlasitosť. Kurzor myši sa v prípade potreby posúva pravou páčkou. Gamepad má vstavaný DAC / ADC pre pripojenie slúchadiel alebo headsetu, mikrofón s dlhým dosahom a infračervený port na ovládanie audio-video zariadenia.
Na rozdiel od skorších gamepadov, ktoré boli súčasťou 2015 SHIELD TV a SHIELD Tablet K1, sa zariadenie pripája k set-top boxu skôr cez Bluetooth než WiFi Direct. Ten má menšiu latenciu, ale teraz je možné gamepad ľahko pripojiť k počítaču cez rádiový kanál, a nie len cez kábel. Set-top box je schopný súčasne pracovať so štyrmi ovládačmi.
Ak pripojíte bežnú klávesnicu a myš (ako cez USB, tak aj cez Bluetooth), budú fungovať ako v hrách pre Android, tak aj pri vysielaní hier z cloudu či lokálnej siete. V rozhraní Android TV je použitie myši možné, ale neodporúča sa: v niektorých aplikáciách sa ukazovateľ buď vôbec nezobrazuje, alebo občas zamrzne.
Diaľkové ovládanie bolo tiež zmenené v novej edícii set-top boxu (je dodávaný so SHIELD PRO stará verzia), odstránením mini-jack konektora a výmenou nevyberateľnej USB nabitej batérie za štandardnú gombíkovú batériu. Aby sa ušetrilo posledné, diaľkový ovládač automaticky zaspí, ak nie je v rukách používateľa. Diaľkové ovládanie má podobne ako gamepad mikrofón s dlhým dosahom a citlivý prúžok na ovládanie hlasitosti.
Aj keď sú manipulátory pripojené k set-top boxu cez Bluetooth, gamepad aj diaľkové ovládanie majú univerzálny IR vysielač, ktorým je možné regulovať hlasitosť TV alebo audio prijímača. A naopak – niektoré funkcie set-top boxu môžete ovládať pomocou diaľkového ovládača ktoréhokoľvek zo zariadení v reťazci HDMI, ak tieto podporujú štandard HDMI-CEC.
Okrem natívnych zariadení podporuje SHIELD TV gamepady Xbox (pomocou USB prijímača), celý rad ďalších ovládačov, joystickov a webových kamier. veľa univerzálne diaľkové ovládače Diaľkové ovládanie je kompatibilné aj so set-top boxom, no musíme si uvedomiť, že vstavaný IR prijímač je len v SHIELD PRO.
Načítava...