Могу ли я программировать на Arduino без реальной доски?

Я хотел бы начать разработку некоторых базовых проектов Arduino, но у меня пока нет платы Arduino. Есть ли способ, которым я могу написать свой код и эмулировать / протестировать его с помощью настольного компьютера, чтобы после прихода моей платы мне просто нужно было загрузить и запустить свой проект на нем?

Есть целый ряд симуляторов Arduino, много бесплатных, а также некоторые платные продукты.

• CodeBlocks среда разработки Arduino включает в себя бесплатный Arduino тренажер, все еще в стадии разработки , но функциональный.
• Simuino моделирует контакты Arduino Uno и Mega - не очень реалистичный симулятор, но он работает.
• Arduino Simulator на Python - это еще один вариант, который хорошо сочетается с официальной IDE
• Virtronics Simulator для Arduino выглядит многообещающе, но я не понимаю, почему я заплатил бы за него $ 14,99, когда я мог бы купить один или несколько реальных клонов Arduino по этой цене

Многие другие симуляторы Arduino будут доступны, если вы будете искать, и все время объявляются новые, даже краудфандинговые.

Для этого мне нравится использовать circuit.io aka TinkerCAD .

Он основан на облаке и имеет несколько приятных функций, включая дизайн печатной платы и совместную работу.

ИМО имитация и возможности Arduino впечатляют и интуитивно понятны.

В мире электронных симуляторов существует множество опций, но, по всей видимости, схема. TinkerCAD , вероятно, самая универсальная.

• Вы можете создать свою схему на виртуальном макете, который выглядит как настоящий.
• На самом деле вы можете наблюдать мигание светодиода или нажать кнопку во время симуляции в реальном времени, а не бороться с абстрактными волнами.
• Вы можете комбинировать цифровые устройства, такие как таймер 555 или регистры сдвига, с (интерактивными) аналоговыми компонентами, такими как резисторы и светодиоды.
• Вы можете запрограммировать Arduino и моделировать микроконтроллер вместе с вашей аналоговой схемой вокруг него.
• Вы можете отлаживать Arduino: когда симулятор достигает вашей точки останова, симуляция приостанавливается, и вы можете легко проверить каждую переменную в вашем коде и каждое напряжение или ток в вашей цепи.
• Вы можете использовать и соблюдать различные протоколы связи, такие как UART, I2C и SPI.
• Вы можете приостановить моделирование в середине последовательности I2C, поместив точку останова в коде драйвера (например, подпрограмма обработки прерываний для событий I2C)
• Это бесплатно!

Это пример схемы с ИК-пультом и ЖК-экраном.

Отказ от ответственности: мы производители 123D Circuits

Имейте в виду, что никакой симулятор не будет воспроизводить реальные ситуации. На форуме Arduino было много сообщений о проблемах с кодом или электроникой, которые оказываются не такими тонкими, как:

• Сроки проблемы
• Условия гонки (связанные / зависимые события не всегда происходят в одном и том же порядке)
• Уровни напряжения, например плавающие входные контакты
• Приводные двигатели, которые сбрасывают напряжение Arduino настолько, что оно сбрасывается
• Не имея развязывающих конденсаторов
• Входные контакты находятся в «неопределенном» состоянии (например, 2,5 В на контакте, где 2 или менее V - НИЗКИЙ, а 3 В или более - ВЫСОКИЙ)
• Проблемы с обработчиками прерываний, такие как переменные, не объявленные как volatile
• Пики напряжения из-за отсутствия диодов обратного хода на двигателях
• Процессор перезагружается при включении более 10 светодиодов, поскольку потребление тока превышает количество, которое может предоставить оборудование
• Обработчики прерываний требуют 10 мкс для обработки прерывания, когда доступно только 9 мкс.

По своей природе симуляторы не могут воспроизвести все это. Даже если бы они могли, вы бы хотели включить опцию «вставить случайный шум от двигателей»?

Что касается подготовки к прибытию платы, загрузите IDE и начните программирование. Вы можете установить библиотеки, написать код без синтаксических ошибок, аккуратно организовать его и быть готовым к большому дню, когда аппаратное обеспечение находится в ваших руках.

Получайте удовольствие и наслаждайтесь экспериментированием со своим Arduino!

Вы можете использовать Yenka (бесплатно для домашнего использования) для симуляции Arduino, PIX, PIXACE и других плат с цифровым, аналоговым и последовательным вводом / выводом. Он предоставляет множество компонентов и примеров проектов.

Скриншот:

Да, вы можете попробовать использовать Proteus ISIS для имитации вашего кода ...

Для полной эмуляции Arduino есть условно-бесплатная программа VBB (Virtual BreadBoard) , я тоже попробовал, и это было приятно.

Изменить: вы можете проверить мой подробный учебник здесь о том, как симулировать на Proteus ISIS

Я считаю, что на этом сайте есть список эмуляторов и симуляторов, а также их цена и доступность.

Обновить:

Поскольку некоторые пользователи упоминали, что на этом сайте есть неработающие ссылки, вот подборка эмуляторов, которые я нашел. Обратите внимание, что некоторые описания могут быть взяты из упомянутой ссылки:

• Emulino : программное обеспечение на основе Linux с открытым исходным кодом, находящееся на ранней стадии разработки и эмулирующее микроконтроллеры для Arduino.

• Emulare : аппаратный эмулятор общего назначения. Он призван обеспечить центральный интерфейс для создания электронных симуляторов для разработки встроенного программного обеспечения. В настоящее время emulare ориентирована на линейку микроконтроллеров ATMega (Arduino UNO имеет процессор ATMega).

• SimAVR : это новый симулятор AVR для Linux или любой платформы, которая использует avr-gcc. Симулятор загружает файлы ELF напрямую, и есть даже способ указать параметры симуляции непосредственно в эмулируемом коде, используя раздел .elf. Он поддерживает эмуляцию многих процессоров ATMega и упоминается, что легко даже добавлять новые.

• Amtel Studio : похоже, здесь не упоминается термин эмуляция, но это сложная среда IDE для отладки вашего кода для многих платформ, особенно Arduino. Atmel Studio 7 обеспечивает простой импорт проектов, созданных в среде разработки Arduino, одним щелчком мыши. Ваш эскиз, включая все библиотеки, на которые он ссылается, будет импортирован в Studio 7 как проект C ++. После импорта вы можете использовать все возможности Studio 7 для точной настройки и отладки вашего проекта. Atmel Studio 7 полностью поддерживает мощный встроенный отладчик на плате Arduino Zero. Для других плат Arduino доступны экранирующие адаптеры, которые предоставляют отладочные разъемы, или переключитесь на одну из многих доступных плат Xplained-Mini / PRO, чтобы полностью использовать экосистему Atmel HW.

Вы все еще можете использовать симуляторы, такие как EasyEDA, для тестирования своего кода и в большинстве случаев иметь возможность запускать его на устройстве. Но учтите, что с учетом характера электронных компонентов вам, возможно, придется предоставить внешние резисторы, конденсаторы и т. Д., Чтобы получить ожидаемые результаты.

Virtualbreadboard имеет новую редакцию VBB4Arduino 'Two Arduino's', которая включает ОБА эмулятор JVM Arduino И симулятор набора инструкций AVR с примерами, охватывающими почти все примеры дистрибутива Arduino, и набор периферийного оборудования - ЖК-дисплеи, WS2812 Neo LEDS, Motors, Servo's. , Логический анализатор и многое другое.

http://www.virtualbreadboard.com

Отказ от ответственности: я автор виртуального макета

Попробуйте Simulator для Arduino - он лучший, но тогда мы предвзяты, так как являемся частью команды разработчиков. Не все хотят платить $ 19,99, хотя почти 5 тысяч пользователей Arduino получили за последние несколько лет. Существует бесплатная версия симулятора для Arduino, которая работает в течение 45 дней или 100 эскизов и максимум 200 строк. Попробуйте это, а затем купите, если можете себе это позволить и / или если это кажется стоящим.

Если есть что-то не то или что можно улучшить, дайте нам знать - все так и делают, поэтому Simulator for Arduino был на 99% построен на основе пользовательских идей и сообщений об ошибках.

Кроме того, единственная другая программа, которую мы попробовали, которая близка по качеству, - это Proteus, но это полноценная студия дизайна печатных плат, которая выглядит очень дорогой, т. Е. Намного дороже 20 долларов. И мы планируем игнорировать недавний запрос пользователя на повышение цены до 200 долларов.

Например, вы можете использовать мой симулятор. Это особенно подходит для приложений, подобных ПЛК, где многозадачность достигается путем циклической оценки взаимосвязанных схемоподобных объектов: таймеров, маркеров, защелок, одноразовых импульсов и регистров. Вы также можете использовать его для симуляции вашей управляемой системы, что становится ясно из примеров в загрузке. Он обладает скромными возможностями визуализации, может рисовать временные диаграммы и позволяет вам получать и изменять cq force все переменные в реальном времени во время выполнения симуляции. Также вы можете заморозить время. Когда вы удовлетворены поведением вашего элемента управления, он генерирует код C для загрузки в реальный Arduino.

https://pypi.python.org/pypi/SimPyLC

способ, которым я могу написать свой код и эмулировать / протестировать его с помощью настольного компьютера

Если вы имеете в виду возможность «модульного тестирования» с помощью настольного компьютера, я могу предложить написанную мной библиотеку под названием arduino_ci .

Это не предлагает эмуляцию. Вы бы выразили свои тесты в коде. Например, вот тест, извлеченный из справочной документации, которая проверяет данные, записанные в порт:

unittest(pin_history)
{
  GodmodeState* state = GODMODE();
  int myPin = 3;
  state->reset();            // pin will start LOW
  digitalWrite(myPin, HIGH);
  digitalWrite(myPin, LOW);
  digitalWrite(myPin, LOW);
  digitalWrite(myPin, HIGH);
  digitalWrite(myPin, HIGH);

  // pin history is queued in case we want to analyze it later.
  // we expect 6 values in that queue.
  assertEqual(6, state->digitalPin[1].size());
  bool expected[6] = {LOW, HIGH, LOW, LOW, HIGH, HIGH};
  bool actual[6];

  // convert history queue into an array so we can verify it.
  // we expect to find 6 values: the 5 we set, plus the initial LOW
  // and this is where/how we assert that
  int numMoved = state->digitalPin[myPin].toArray(actual, 6);
  assertEqual(6, numMoved);

  // verify each element
  for (int i = 0; i < 6; ++i) {
    assertEqual(expected[i], actual[i]);
  }
}

На практике вы, вероятно, не будете вызывать digitalWriteфункции напрямую - вы вызовете функцию в своей библиотеке, а затем убедитесь, что «мировое состояние» (представленное здесь GODMODEконструкцией) соответствует тому, что вы ожидали от вашей библиотеки.

Да, вы можете и довольно легко. Существует замечательная онлайн-симуляция (абсолютно бесплатная) под названием TinkerCAD . Он имеет отличный макет с такими деталями, как транзисторы, светодиоды, микросхемы и Arduino. Вы можете запрограммировать Arduino и запускать все это в режиме реального времени, который включает интерактивные входы (кнопки, DIP-переключатели и т. Д.).

[Редактировать: следующий текст относится к функциональности, которая была перемещена в Circuits.io , а именно Eagle PCB ]

Это не все. Он также включает в себя отдельную вкладку схемы для вашей схемы и еще одну вкладку для проектирования печатной платы вашей схемы! Или вы можете просто сделать свою схему с нуля и сделать свою печатную плату оттуда.

Вы можете сделать свои схемы и купить их. Вы можете сделать все это в Cirits.io, и вы не рискуете испортить ваш настоящий Arduino. В симуляции также есть предупреждающие индикаторы (например, если вы не использовали достаточное сопротивление на светодиодах или микросхемах).