Arduino a Intel Edison: Elektronické stavebnice pro pokročilejší

Zajímá vás, jak fungují moderní počítače a elektronika? Chcete si vyzkoušet pokusy s mikroprocesorovým řízením? Chcete si navrhnout vlastní wearable zařízení? Dnes není problém pořídit si vhodnou stavebnici a rozvíjet nejen své znalosti o moderní technice, ale také svoji inteligenci! Nabídka je přitom široká, od hraček pro nejmenší po zařízení dovolující profesionální prototypování.

Pro nejmladší konstruktéry je určena série stavebnic Boffin, která obsahuje jak stavebnice jednoúčelových zařízení, tak i sady pro stavbu elektrických obvodů. Jednotlivé funkční dílky se propojují prostým scvaknutím a projekty je tak možné snadno sestavit i rozebrat. Pokročilejší, vychytanější, flexibilnější, ale bohužel také dražší stavebnici představuje Lego Mindstorms EV3, která dovoluje sestavovat a programovat i autonomní roboty!

Arduino: Vlastní zařízení i bez pájení

Serióznější zájemci o elektroniku ocení vynikající stavebnice Arduino. Arduino vzniklo v roce 2005 jako studentský projekt na Interaction Design Institute Ivrea v Itálii a rychle si získalo velký respekt a popularitu. Arduino dovoluje nejenom experimentovat s mikroprocesorem řízenými pokusy, ale i navrhovat skutečně použitelná zařízení.

Základem Arduina je malá deska s tak zvaným mikrokontrolérem, což je vlastně jednočipový osmibitový počítač s vlastní pamětí. Mikrokontrolér nemá výstup na obrazovku a ani klávesnici, programuje se přes USB kabel pomocí PC. Úkolem mikrokontroléru je měřit data ze senzorů, zpracovat je a pomocí výstupů aktivovat motory, diody a nebo posílat signály do složitějších obvodů. Ty si sestavujete pomocí nepájivého kontaktního pole, jenž dovoluje sestavit funkční obvody tak, že do jeho dírek prostě jednotlivé součástky nastrkáte. Díky tomu lze obvody snadno opravit a nebo je zase zcela rozebrat.

Mikrokontrolér je na dnešní poměry velmi nevýkonný, má jenom 32 KB paměti pro program, 2 KB paměti pro proměnné a kmitočet jenom 16 MHz, ale na řízení malých zařízení to stačí. Programy pro kontrolér jsou založeny na programovacím jazyce C, nazývají se skicy a tvoří se ve vývojové aplikaci, kterou si stáhnete z webu. Hotová skica se poté pomocí USB kabelu nahraje do paměti mikrokontroléru. Jakmile je skica nahraná, mikrokontrolér si ji pamatuje a dokáže ji provozovat i bez pomoci PC. Součástí vývojového prostředí je také celá řada hotových skic, takže příklady nemusíte opisovat ručně.

Pro začátečníky je nejvýhodnější Arduino Starter Kit, který obsahuje všechno potřebné do začátku. Najdete v něm desku Arduino UNO s mikrokontrolérem Atmel ATmega328, nepájivé kontaktní pole, LCD displej, motor, kabely a velké množství elektronických součástek. Součástí balení je i barevná knížka s patnácti pokusy. Ta je sice v angličtině, ale tenhle jazyk by se měl stejně naučit každý zájemce o konstrukci elektroniky a programování. Obtížností Arduino odpovídá zhruba střední škole, ale zvládne ho i talentovaný mladý konstruktér na druhém stupni základky.

Obrovskou výhodou Arduina je fakt, že jde o OpenSource platformu, která navíc využívá zcela standardní součástky. K základnímu balíčku Arduina si můžete dokoupit rozšiřující desky, komunikační moduly, senzory, další nepájivá kontaktní pole, spousty součástek a třeba i samostatnou základní desku s mikrokontrolérem, pokud si chcete postavit jednoúčelové zařízení. Nejste přitom omezeni jenom na rozšiřující balíčky pro Arduino, můžete používat libovolné součástky prodávané v obchodech pro radioamatéry a elektrotechniky.

Intel Edison: Určen pro pokročilejší

Pro pokročilejší konstruktéry, kterým nestačí malý procesorový výkon mikrokontroléru Atmel, nabídl Intel alternativu v podobě výkonného řešení Intel Edison. Edison obsahuje tříjádrový procesor: Dvě jádra na 500 MHz jsou určena pro výpočty a specializované jádro na 100 MHz se zabývá řízením vstupů a výstupů. S 1 GB RAM a 4 GB úložištěm jde o řídící jednotku srovnatelnou s méně výkonným smartphone. Edison rovněž podporuje bezdrátové komunikace wifi a Bluetooth.

Edison se nabízí ve dvou verzích. Zajímavá je podoba kitu, který obsahuje nejen samotný Edison, ale i desku, která je elektricky kompatibilní s Arduinem a dovoluje použít Edison pro řízení už navržených projektů využívajících díly z Arduina. Nabízí tak přirozený vývojový postup pro mladé konstruktéry, kteří začnou s Arduinem a přejdou na Edison - například proto, že jejich výtvor potřebuje ke své funkci vyšší výpočetní výkon, který by samo Arduino nabídnout nemohlo.

Edison jde ale mnohem dále, ve skutečnosti je navržen pro prototypování zařízení IoT (Internet of Things), neboli chytrých zařízení. Jeho modul je opravdu maličký, pouze 3,5x2,5 cm, a plánuje se pro něj celá řada přídavných modulů stejné velikosti, které lze do sebe zasunout jeden na druhý. Ty zahrnují desky pro řízení motorů, snímání dat ze senzorů, ale existuje i modul baterie, který může Edison napájet zcela nezávisle. Díky energeticky úsporné 22 nm technologii a možnosti bezdrátového řízení a programování se Edison může stát mozkem nejen samostatně operujícího robota, ale také drobného autonomního zařízení, například prototypu chytrých hodinek a nebo podobného vynálezu.

V současnosti představuje Edison dražší a pro vývojáře náročnější zařízení. Už jenom jeho uvedení do provozu vyžaduje celou řadu kroků a je dobré, aby jeho uživatel ovládal alespoň základy Linuxu. Začátečník by měl proto raději začít s Arduinem, pro které je k dispozici množství literatury i příkladů. Arduino je ideální platformou i pro výuku programování a základů výpočetní techniky. Protože nevyžaduje pájení, ocení ho i talentovaní, ale manuálně méně zruční kutilové.