אם אתם מתעסקים עם אלקטרוניקה ורכיבים, בשלב כזה או אחר לא תהיה לכם ברירה אלא להלחים משהו. בנוסף, כאשר גאדג'ט או מכשיר חשמלי קטן מתקלקל, לעתים קרובות הבעיה היא בנתק פיזי שאפשר לתקן בעזרת הלחמה זהירה. אז איך מלחימים נכון?
כמו בכל תחום טכני, אין גבול למכשירים המשוכללים והיקרים שאפשר לקנות ולהיעזר בהם. עם תקציב לא מוגבל – במקרה זה, בין חמש-מאות לאלף דולר בערך – אפשר להקים תחנת עבודה להלחמה באיכות תעשייתית. אבל בהנחה שאתם לא מלחימים מעגלים לחלליות וטילים אלא רק רוצים לחבר חוט סורר פה ושם, או לקבע נורית LED בלוח PCB, מדריך זה מיועד לכם. ראשית, הנה רשימת הכלים המינימלית לה תזדקקו:
במוקדם או במאוחר, כל מי שמשחק עם מיקרו-קונטרולרים כמו הארדואינו, PIC או ה-MSP430 נתקל בבעיית הזיכרון: מקום האחסון שעל השבב הראשי אינו מספיק עבור יישום מסוים שאנחנו רוצים ליצור. מה עושים?
אפשרות אחת היא להשיג שבב מאותה משפחה, רק עם יותר זכרון פנימי. זה עלול להיות יקר, ורוב הכסף יילך על יכולות שאנחנו לא באמת צריכים. כמו כן, גם לשבב החדש לא תהיה יכולת הרחבת זיכרון, כך שבשלב כזה או אחר גם הוא לא יספיק.
האפשרות השניה היא להוסיף למעגל רכיבי זיכרון ייעודיים – מעגלים משולבים ("ג'וקים") שכל תפקידם לאחסן מידע בזיכרון גישה אקראית (RAM). אין לי שום כוונה או סיכוי לכסות את התחום הרחב הזה, או אפילו להתחיל לנסות לעשות זאת בפוסט אחד בלבד. במקום זאת, פשוט אציג רכיב זיכרון מסוים שהגיע אליי בדואר אחרי הצהריים – ובאותו ערב כבר שמר עבור הארדואינו בייטים למכביר.
בפוסט זה ניצור פרויקט ארדואינו שמציג מספרים בין 0 ל-255, בייצוג בינארי, באמצעות שורה של שמונה נוריות LED. לכאורה, אפשר פשוט לחבר שמונה נוריות לשמונה חיבורי פלט של הארדואינו, ואז לבודד ולשלוח לכל אחת מהן את הביט המתאים מתוך הבייט שמכיל את המספר. אבל לארדואינו הבסיסי יש רק 14 חיבורי פלט, אז מה היינו עושים אם צריך היה להציג מספר בעל 16 ביטים, או 32 או 128?
מציג המספרים הבינאריים, עם ארדואינו ומעגל משולב (בין כל החוטים)
הפתרון שיוצג כאן תופס שלושה חיבורי פלט בלבד לשמונה הנורות, ומנצל לשם כך מעגל משולב – "ג'וק" בלשון העם – מסוג SIPO – Serial In Parallel Out. אנחנו נתחיל בסקירה זריזה של ג'וקים בכלל, אחר כך של הג'וק הספציפי שלנו, ומשם נמשיך להרכבה ולתכנות. מוכנים?
ובכן, נכנעתי ללחץ החברתי ולמחיר המפתה, ורכשתי את ערכת הפיתוח למתחילים MSP430 Launchpad של חברת TI (טקסס אינסטרומנטס). הערכה נקנתה ישירות מהאתר ($4.30 ליחידה, כולל הכל), והגיעה תוך ימים ספורים עד הבית עם שליח של FedEx. הנה מה שמצאתי באריזה המפוארת:
המחשב שבתמונה – ליתר דיוק, המחשב שהיה בתוך המארז שבתמונה – הוא TI99/4A, מחשב אישי מתחילת שנות השמונים, והמחשב הראשון שהיה אצלי בבית. אני הייתי צעיר מכדי להבין באמת במה מדובר, וכשהאמיגה הגיעה, הצעצוע הזה נשלח אחר כבוד אל המרתף. במשך כמעט שלושים לא נגזים: עשרים וחמש שנה הוא העלה אבק, פחות או יותר שכוח לגמרי. כשגיליתי אותו מחדש לאחרונה, הוא כבר היה טוטל-לוס: לוח האם היה מקולקל מעבר לכל אפשרות תיקון סבירה. אין לי שום כוונה לשחזר אותו (יחס המחיר/נוסטלגיה הרבה יותר מדי גבוה), אבל המארז יפה והצליל התקתוק של המקשים נעים. משהו פה פשוט צועק "ארדואינו!", לא?
בפוסט זה נחבר לארדואינו רכיב ממשפחת LM35 – חיישני טמפרטורה קטנים וזולים שמותאמים למדידה של מעלות בסולם צלזיוס – וניצור מדחום אלקטרוני, שבודק את הטמפרטורה בחדר, שולח את המידע למחשב, ואפילו מאפשר למשתמש לקבוע דרך המחשב את פרק הזמן שיעבור בין מדידה למדידה!
הארדואינו אינו זקוק לחיבור למחשב כדי לעבוד, וברוב המקרים זה בדיוק מה שאנחנו רוצים: לתכנת אותו דרך המחשב, ואז לשחרר אותו לעולם הגדול והרחב ולתת לו לעשות את מה שהוא יודע, עם סוללה או בחיבור "לקיר" בלבד.
עם זאת, במקרים מסוימים אנחנו דווקא כן מעוניינים בחיבור קבוע למחשב: כאשר הארדואינו אמור לתקשר עם תוכנה כלשהי, כלומר להעביר או לקבל ממנה נתונים ופקודות, או בזמן שאנחנו מבצעים דיבוג ומנסים לפתור תקלות. סביבת הפיתוח של הארדואינו יודעת לאתר שגיאות בתחביר התוכנה, אבל אם טעינו בלוגיקה שלה, הלוח לא יתפקד כצפוי – ולכו תמצאו איפה הבעיה (בהנחה שהיא לא בחיבורי החומרה). התקשורת עם המחשב מאפשרת לנו, למשל, לצפות בערכי משתנים בזמן אמת, וכך להבין טוב יותר מה קורה בתוך השבב ולפתור את התקלות. אז איך עושים את זה?
בפוסט הקודם חיברנו ארדואינו לרמקול, בתיווך פוטנציומטר לשליטה בעוצמת הקול. כתבנו קוד בסיסי ביותר להשמעה של צליל קצר מדי שניה, רק כדי לבדוק שהעסק עובד. בפוסט הנוכחי אציג את הקוד המלא של תוכנה, ש"יושבת" על אותה חומרה בדיוק אך מנגנת את "יונתן הקטן", "London bridge" – ובשינויים קלים, גם מנגינות נוספות.
"נגן המוזיקה" הוא פרויקט ארדואינו קטן ופשוט למתחילים. החומרה הנדרשת בסיסית להפליא: בגרסה הפשוטה, רק לוח ארדואינו ורמקול (אותו אפשר לעקור בכיף מכל גאדג'ט ישן), ובגרסה ה"מתקדמת" גם פוטנציומטר ושלושה חוטים נוספים בשביל החיבורים. למעשה, עיקר התחכום בנגן הזה הוא דווקא בתוכנה, אם כי גם היא לא בשמיים.
אם טרם ראיתם אותו, הנה הסרטון שמציג את הנגן בפעולה (בשתי הגרסאות):
אחרי שראינו איפה משיגים ארדואינו (Arduino), הגיע הזמן לדבר גם על הציוד הנוסף שתצטרכו כדי להתחיל ליצור פרויקטים אלקטרוניים משלכם. שימו לב, סדרת פוסטים זו מיועדת למתחילים שאף פעם לא עבדו עם אלקטרוניקה, והרעיון הוא להציג באמת את המינימום ההכרחי לכל סוגי הפרויקטים, ולא שום דבר מעבר.
בפרויקט הבסיסי שהצגתי בטור שלי ב-ynet, הכנסתי לתוך אחד מחיבורי הקלט של הארדואינו, בו-זמנית, שתי "רגליים" של רכיבים שונים: חיישן אור ונגד. הדבר התאפשר מכיוון שלרכיבים בהם השתמשתי היו רגליים דקות במיוחד, אבל אי אפשר לסמוך על זה. בעיקרון, כל פרויקט נסיוני שכולל יותר משניים-שלושה רכיבים, או מצריך "שרשור" של רכיבים, מחייב פתרון חכם ופרקטי יותר לחיבור – והפתרון הזה הוא בדרך כלל מטריצה (המטריצות נקראות באנגלית, מסיבות הסטוריות, Breadboard, וליתר דיוק Solderless Breadboard). כך הן נראות בשטח…
