#2 Arduino IDE - Informacje ogólne

Przed przystąpieniem do pisania programów i wgrywania ich na "płytkę" musimy trochę poznać program, ponieważ to na nim będziemy pisać swoje kody.

Główne okno Arduino IDE:

Wyjaśnienie punktów:

1. Verify w Arduino IDE (lub "Sprawdź" w polskiej wersji językowej) jest używany do sprawdzenia poprawności kodu, który napisałeś. Gdy klikniesz ten przycisk, IDE przeprowadza kompilację kodu, ale nie wgrywa go na płytkę Arduino. Celem tego procesu jest znalezienie błędów składniowych lub innych problemów w kodzie.

Co się dzieje podczas kliknięcia "Verify"?

• Kompilacja kodu: Arduino IDE przekształca twój kod napisany w C/C++ na kod maszynowy, który jest zrozumiały dla mikrokontrolera.
• Wykrywanie błędów: Jeśli kod zawiera błędy składniowe, IDE wyświetli komunikaty o błędach w dolnej części okna. Błędy te wskazują, co jest nie tak w kodzie i w której linii wystąpił problem.
• Brak błędów: Jeśli kod jest poprawny, IDE zakończy proces kompilacji bez wyświetlania żadnych błędów, a w dolnej części okna pojawi się komunikat "Kompilacja zakończona sukcesem".

Kiedy używać przycisku "Verify"?

• Przed wgraniem kodu na płytkę: Jest to dobry sposób na upewnienie się, że twój kod jest poprawny przed wgraniem go na płytkę Arduino.
• Podczas pisania kodu: Możesz regularnie używać "Verify", aby na bieżąco sprawdzać, czy nie popełniłeś żadnych błędów składniowych w trakcie pisania kodu.

Co zrobić, jeśli wystąpi błąd?

Jeśli podczas weryfikacji pojawi się błąd, IDE wskaże linię, w której wystąpił problem, oraz poda opis błędu. Przykładowe błędy to:

• Błąd składni: Na przykład brakujący średnik na końcu linii.
• Błąd deklaracji: Użycie zmiennej, która nie została zadeklarowana.
• Błąd typu: Próba przypisania wartości niewłaściwego typu do zmiennej.

W przypadku błędów należy je poprawić i ponownie kliknąć "Verify", aby sprawdzić, czy kod jest już poprawny.

2. Sketchbook w Arduino IDE to miejsce, gdzie są przechowywane wszystkie twoje projekty, zwane szkicami (ang. sketches). Każdy szkic to zestaw plików zawierających kod źródłowy, który może być kompilowany i wgrywany na płytkę Arduino.

Główne informacje o Sketchbook:

• Domyślna lokalizacja:

• Na komputerach z systemem Windows, Sketchbook znajduje się zazwyczaj w katalogu Dokumenty > Arduino.
• Na macOS jest to katalog Documents > Arduino.
• Na Linuxie jest to katalog Home > Arduino

• Struktura:

• Każdy projekt (szkic) znajduje się w osobnym folderze w katalogu Sketchbook. Nazwa folderu projektu musi być taka sama jak główny plik .ino w tym folderze.
• W folderze projektu możesz również przechowywać inne pliki, takie jak obrazy, dane lub dodatkowe pliki kodu (np. pliki .h i .cpp).

• Dostęp do Sketchbook w Arduino IDE:

• W Arduino IDE możesz otworzyć swój Sketchbook, przechodząc do Plik > Sketchbook. Pojawi się lista wszystkich zapisanych szkiców.
• Możesz także zapisać nowy szkic w Sketchbooku, wybierając Plik > Zapisz jako... i zapisując projekt w odpowiednim katalogu.

• Przenoszenie Sketchbook:

• Możesz zmienić lokalizację katalogu Sketchbook. W tym celu przejdź do Plik > Preferencje i w polu "Lokalizacja Sketchbook" ustaw nową ścieżkę do folderu.

Dlaczego Sketchbook jest ważny?

• Organizacja: Sketchbook pozwala na łatwe zarządzanie wszystkimi twoimi projektami Arduino. Każdy projekt jest przechowywany w oddzielnym folderze, co ułatwia ich znajdowanie i zarządzanie nimi.
• Łatwy dostęp: Arduino IDE automatycznie pokazuje wszystkie projekty w Sketchbooku, co umożliwia szybkie otwieranie i edytowanie istniejących szkiców.
• Backup: Ponieważ wszystkie projekty są przechowywane w jednym miejscu, łatwiej jest tworzyć kopie zapasowe swoich projektów, kopiując cały katalog Sketchbook.

3. Board Manager w Arduino IDE to narzędzie, które umożliwia instalowanie, aktualizowanie i zarządzanie obsługą różnych płytek Arduino oraz innych kompatybilnych mikrokontrolerów. Dzięki Board Managerowi możesz rozszerzyć możliwości Arduino IDE, dodając obsługę nowych typów płytek i mikrokontrolerów spoza standardowego zestawu.

Jak korzystać z Board Manager?

• Otwieranie Board Managera:

• W Arduino IDE przejdź do Narzędzia > Płytka > Menedżer płytek.
• Otworzy się okno Board Manager, w którym możesz zarządzać obsługą różnych płytek.

• Instalowanie nowych płytek:

• W oknie Board Managera znajduje się lista dostępnych platform i płytek, które można zainstalować.
• Możesz przeglądać listę, wyszukiwać konkretną płytkę lub platformę za pomocą paska wyszukiwania.
• Aby zainstalować obsługę nowej płytki, kliknij przycisk Zainstaluj obok wybranej pozycji.
• Po zainstalowaniu, nowa płytka będzie dostępna w menu Narzędzia > Płytka.

• Aktualizowanie płytek:

• Jeśli dostępna jest nowsza wersja obsługi dla którejś z zainstalowanych płytek, zobaczysz opcję aktualizacji w Board Managerze.
• Możesz kliknąć przycisk Zaktualizuj obok wybranej pozycji, aby zainstalować najnowszą wersję.

• Odinstalowywanie płytek:

• Jeśli nie potrzebujesz już wsparcia dla danej płytki, możesz ją odinstalować. Kliknij przycisk Usuń obok zainstalowanej platformy, aby usunąć jej obsługę.

• Dodawanie nowych źródeł płytek:

• Arduino IDE obsługuje dodawanie niestandardowych repozytoriów płytek. Aby to zrobić, przejdź do Plik > Preferencje i w polu Dodatkowe adresy URL do menedżera płytek dodaj adres URL repozytorium, z którego chcesz pobrać obsługę nowych płytek.
• Po dodaniu URL, wróć do Board Managera, gdzie pojawią się nowe płytki do zainstalowania.

Dlaczego Board Manager jest ważny?

• Elastyczność: Umożliwia dodanie wsparcia dla szerokiej gamy płytek, w tym tych spoza standardowej oferty Arduino, takich jak ESP8266, ESP32, czy STM32.
• Łatwość obsługi: Upraszcza proces instalacji i zarządzania płytkami, co eliminuje potrzebę ręcznego konfigurowania i instalowania sterowników.
• Aktualizacje: Dzięki Board Managerowi łatwo zaktualizujesz wsparcie dla płytek do najnowszych wersji, co może zawierać poprawki błędów i nowe funkcje.

Przykład użycia

Jeśli chcesz zainstalować obsługę płytek ESP8266:

• Otwórz Plik > Preferencje i w polu Dodatkowe adresy URL do menedżera płytek dodaj:
• http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

• Jeśli chcesz zainstalować obsługę płytek ESP32:
• https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json

    

4. Library Manager w Arduino IDE to narzędzie, które umożliwia instalowanie, aktualizowanie i zarządzanie bibliotekami używanymi w projektach Arduino. Biblioteki w Arduino to zbiory kodu, które ułatwiają korzystanie z różnych funkcji i sprzętu, takich jak czujniki, wyświetlacze, moduły komunikacyjne itp.

Jak korzystać z Library Manager?

• Otwieranie Library Managera:

• W Arduino IDE przejdź do Szkic > Dołącz bibliotekę > Zarządzaj bibliotekami.
• Otworzy się okno Library Manager, w którym możesz przeglądać, instalować i zarządzać bibliotekami.

• Instalowanie nowych bibliotek:

• W oknie Library Managera znajduje się lista dostępnych bibliotek. Możesz przeglądać tę listę lub wyszukiwać konkretną bibliotekę za pomocą paska wyszukiwania.
• Aby zainstalować bibliotekę, kliknij przycisk Zainstaluj obok wybranej pozycji.
• Po zainstalowaniu, biblioteka jest gotowa do użycia w twoich szkicach. Możesz ją dołączyć do projektu, wybierając Szkic > Dołącz bibliotekę i wybierając odpowiednią bibliotekę z listy.

• Aktualizowanie bibliotek:

• Library Manager pokaże również, które z zainstalowanych bibliotek mają dostępne aktualizacje. Możesz kliknąć przycisk Zaktualizuj obok zainstalowanej biblioteki, aby pobrać najnowszą wersję.
• Aktualizacja bibliotek może przynieść poprawki błędów, nowe funkcje lub optymalizacje.

• Odinstalowywanie bibliotek:

• Jeśli nie potrzebujesz już konkretnej biblioteki, możesz ją odinstalować. Wybierz bibliotekę w Library Managerze i kliknij przycisk Zainstalowane (który zmieni się na "Usuń" po instalacji), a następnie wybierz Usuń.

• Dodawanie niestandardowych bibliotek:

• Możesz również dodawać biblioteki, które nie są dostępne w Library Managerze, poprzez pobranie plików ZIP z kodem biblioteki.
• Aby zainstalować bibliotekę z pliku ZIP, wybierz Szkic > Dołącz bibliotekę > Dodaj bibliotekę .ZIP i wskaż plik ZIP zawierający bibliotekę.

Dlaczego Library Manager jest ważny?

• Łatwość użycia: Upraszcza proces instalacji i zarządzania bibliotekami, eliminując potrzebę ręcznego kopiowania plików i konfiguracji.
• Dostępność: Umożliwia szybki dostęp do tysięcy bibliotek, które wspierają różne komponenty sprzętowe i funkcje programowe.
• Aktualizacje: Umożliwia łatwe aktualizowanie bibliotek do najnowszych wersji, co może przynieść ulepszenia i poprawki błędów.

Przykład użycia

Załóżmy, że chcesz zainstalować bibliotekę Adafruit SSD1306 do obsługi wyświetlacza OLED:

• Otwórz Szkic > Dołącz bibliotekę > Zarządzaj bibliotekami.
• W pasku wyszukiwania wpisz "Adafruit SSD1306".
• Znajdź bibliotekę na liście i kliknij Zainstaluj.
• Po instalacji możesz dołączyć tę bibliotekę do swojego projektu, wybierając Szkic > Dołącz bibliotekę > Adafruit SSD1306.

5. Funkcja debugowania w Arduino IDE, zwłaszcza w najnowszych wersjach (Arduino IDE 2.x), został wprowadzony przycisk debugowania (Debug), który umożliwia bardziej zaawansowaną analizę i diagnozowanie działania programu na mikrokontrolerze.

Przycisk debugowania w Arduino IDE uruchamia tryb debugowania, który pozwala na:

• Ustawianie punktów przerwania (breakpoints): Możesz zatrzymać wykonywanie programu w określonych miejscach kodu, aby dokładnie przyjrzeć się stanowi zmiennych i przepływowi programu.
• Śledzenie wartości zmiennych: Możesz monitorować wartości zmiennych podczas wykonywania programu, co jest pomocne przy diagnozowaniu problemów.
• Krokowe wykonywanie kodu: Możesz uruchomić program linia po linii, aby zobaczyć, jak kod się wykonuje i jak zmieniają się wartości zmiennych.
• Monitorowanie rejestrów mikrokontrolera: W niektórych mikrokontrolerach dostępne są informacje na temat stanu rejestrów, co może pomóc w zaawansowanej diagnostyce.

Jak korzystać z przycisku debugowania?

• Konfiguracja środowiska:

• Nie wszystkie płytki Arduino obsługują funkcję debugowania. Musisz używać płytki, która ma wsparcie dla debugowania, na przykład Arduino Nano 33 IoT, Arduino Zero, czy inne z odpowiednim debuggerem sprzętowym.
• Wybierz odpowiednią płytkę z listy dostępnych płytek w menu Narzędzia > Płytka.

• Uruchamianie debugowania:

• W najnowszej wersji Arduino IDE (2.x) znajdziesz przycisk Debug na pasku narzędzi. Kliknięcie tego przycisku uruchomi sesję debugowania.
• Możesz dodawać punkty przerwania, klikając w odpowiednie linie kodu w edytorze.

• Korzystanie z funkcji debugowania:

• Po rozpoczęciu debugowania, program zostanie uruchomiony do momentu, gdy napotka pierwszy punkt przerwania. Następnie możesz przeglądać wartości zmiennych, kontrolować wykonywanie programu (krok po kroku), i analizować stan mikrokontrolera.

• Zakończenie debugowania:

• Po zakończeniu analizy możesz zakończyć sesję debugowania, co spowoduje wznowienie normalnego działania programu lub jego ponowne uruchomienie.

Korzyści z debugowania

• Dokładne śledzenie błędów: Debugowanie umożliwia wykrywanie i naprawianie błędów w kodzie poprzez analizowanie jego działania w czasie rzeczywistym.
• Optymalizacja kodu: Pozwala na analizę przepływu programu i optymalizację kodu poprzez identyfikację zbędnych lub nieoptymalnych fragmentów.
• Nauka: Dla początkujących programistów debugowanie jest świetnym narzędziem do nauki i zrozumienia, jak kod działa na poziomie mikrokontrolera.

6. Ikonka lupki po lewej stronie w Arduino IDE odnosi się do paska wyszukiwania, który umożliwia szybkie przeszukiwanie kodu w edytorze. Jest to bardzo przydatne narzędzie, które pomaga znaleźć konkretne fragmenty kodu, zmienne, funkcje, czy inne elementy w dużych projektach.

Jak działa funkcja wyszukiwania?

• Uruchamianie wyszukiwania:

• Kliknięcie ikony lupki po lewej stronie ekranu lub użycie skrótu klawiszowego (zazwyczaj Ctrl + F na Windowsie lub Cmd + F na macOS) otwiera pasek wyszukiwania.
• Po otwarciu paska wyszukiwania możesz wpisać dowolny ciąg znaków, który chcesz znaleźć w swoim kodzie.

• Wyszukiwanie w kodzie:

• Gdy zaczynasz wpisywać tekst w pasku wyszukiwania, Arduino IDE automatycznie podświetla wszystkie wystąpienia szukanego tekstu w bieżącym pliku kodu.
• Możesz przemieszczać się między kolejnymi wystąpieniami, używając strzałek obok pola wyszukiwania.

• Zamiana tekstu:

• Funkcja wyszukiwania często jest połączona z opcją zamiany tekstu (Ctrl + H lub Cmd + H). Dzięki niej możesz nie tylko znaleźć wszystkie wystąpienia danego ciągu znaków, ale także zamienić je na inny tekst.

• Zaawansowane opcje wyszukiwania:

• Możesz wybrać opcje takie jak "rozróżnianie wielkości liter" lub "pełne słowa", aby dopasować wyniki wyszukiwania do swoich potrzeb.

Przykład użycia

Jeśli chcesz znaleźć wszystkie miejsca w swoim kodzie, gdzie używasz funkcji delay, wystarczy kliknąć lupkę, wpisać delay, a IDE podświetli wszystkie wystąpienia tej funkcji. Możesz następnie szybko przeskakiwać między nimi, aby sprawdzić ich użycie.

7. Przycisk Wgraj w Arduino IDE służy do przesyłania (wgrywania) skompilowanego kodu do podłączonego mikrokontrolera na płytce Arduino. Jest to jeden z najważniejszych przycisków w całym środowisku, ponieważ umożliwia wprowadzenie napisanego programu do życia, uruchamiając go na fizycznym urządzeniu.

Jak działa przycisk "Wgraj"?

• Kompilacja kodu:

• Po kliknięciu przycisku Wgraj Arduino IDE najpierw kompiluje kod, sprawdzając go pod kątem błędów składniowych i upewniając się, że wszystkie niezbędne biblioteki są poprawnie dołączone.
• Jeśli kompilacja zakończy się sukcesem, IDE wygeneruje plik binarny (hex), który może zostać przesłany do mikrokontrolera.

• Wgrywanie kodu:

• Po zakończonej kompilacji Arduino IDE automatycznie rozpoczyna proces wgrywania pliku binarnego na podłączoną płytkę Arduino przez port szeregowy (USB).
• W trakcie wgrywania na dolnym pasku IDE można obserwować postęp operacji, a także ewentualne komunikaty o błędach, jeśli wystąpią problemy z przesyłaniem kodu.

• Weryfikacja wgrywania:

• Jeśli wgrywanie zakończy się pomyślnie, Arduino IDE poinformuje Cię o tym w dolnej części okna za pomocą komunikatu „Wgrywanie zakończone”.
• Po wgraniu program zaczyna natychmiast działać na mikrokontrolerze, wykonując kod, który został do niego przesłany.

Przykładowe kroki:

1. Podłącz płytkę Arduino do komputera za pomocą kabla USB.
2. Upewnij się, że w menu Narzędzia > Płytka jest wybrana odpowiednia płytka (np. Arduino Uno).
3. Wybierz odpowiedni port (zazwyczaj znajdziesz go w menu Narzędzia > Port).
4. Kliknij przycisk Wgraj (ikona strzałki skierowanej w prawo na pasku narzędzi).

Rozwiązywanie problemów:

• Brak połączenia z płytką: Jeśli Arduino IDE nie może połączyć się z płytką, upewnij się, że wybrano odpowiedni port oraz że sterowniki do płytki są poprawnie zainstalowane.
• Błędy kompilacji: Jeśli kod zawiera błędy, Arduino IDE przerwie kompilację i wyświetli komunikaty o błędach, które musisz naprawić przed ponownym wgraniem.
• Problemy z wgrywaniem: Czasem mogą wystąpić problemy z wgrywaniem kodu, zwłaszcza na płytkach z większymi programami. W takim przypadku spróbuj przytrzymać przycisk reset na płytce podczas wgrywania lub użyć innego kabla USB.

8. Wybór płytki w Arduino IDE w wersji 2.x,  jest jeszcze bardziej zintegrowany z głównym oknem, co ułatwia szybkie przełączanie między różnymi urządzeniami. Oto jak to zrobić:

Wybór płytki w Arduino IDE 2.x

• Otwórz Arduino IDE 2.x.

• Kliknij na pasek z nazwą płytki widniejącej na przycisku.
• Otworzy Ci się okno "Select Other Board and Port"

• Wybierz odpowiednią płytkę z listy, np. Arduino Uno, Arduino Nano itp.

• Jeśli twojej płytki nie ma na liście, możesz kliknąć opcję Board Manager i zainstalować brakujące sterowniki lub obsługę dodatkowych płytek.

Wybór portu w Arduino IDE 2.x

• W tym samym oknie po prawej stronie masz dostępne porty, które widzą Arduino lub inne płytki podpięte do komputera.

• Wybierz port, do którego jest podłączona twoja płytka.

• Zazwyczaj port jest opisany nazwą urządzenia lub numerem portu COM (na Windowsie) lub /dev/tty (na macOS/Linux).

Sprawdzanie poprawności wyboru

Po dokonaniu wyboru płytki i portu, w dolnym prawym pasku IDE zobaczysz informacje o wybranej płytce i porcie, co potwierdza poprawność ustawień. Dzięki temu masz pewność, że IDE będzie komunikować się z właściwym urządzeniem.

9. Serial Plotter to narzędzie dostępne w Arduino IDE, które umożliwia wizualizację danych wysyłanych przez Arduino do komputera w czasie rzeczywistym. Jest to bardzo przydatne narzędzie, gdy chcesz monitorować i analizować dane sensoryczne, sygnały lub inne zmienne w formie graficznej.

Jak działa Serial Plotter?

Serial Plotter odczytuje dane wysyłane przez funkcję Serial.print() lub Serial.println() i wyświetla je na wykresie. Każda nowa linia danych jest rysowana na wykresie jako punkt w czasie, co pozwala na łatwą obserwację, jak zmieniają się wartości w miarę upływu czasu.

Jak uruchomić Serial Plotter?

1. Otwórz Arduino IDE.
2. Wgraj program, który wysyła dane przez Serial.print() lub Serial.println().
3. Kliknij w ikonę z punktu 9 lub wejdź w narzędzia (tools) i wyszukaj Serial Plotter.

Jakie dane są wyświetlane przez Serial Plotter?

Serial Plotter potrafi wyświetlać tylko dane liczbowe, które mogą być użyte do rysowania wykresów. Przykładowo, jeśli wysyłasz przez port szeregowy wartości takie jak "100", "200", itp., to te liczby zostaną narysowane jako punkty na wykresie.