Shrimping.lt: Схемотехника
Ричард Смедли показывает, как Shrimping.it превращает в забаву освоение микроконтроллеров, a Shrimp вдохновляет новое поколение самоделкиных.
Город Моркам издавна славился рыбными блюдами, в частности, тушеными креветками, но сейчас, похоже, обретает новую популярность благодаря другому члену семейства ракообразных. Эта Креветка — Shrimp — менее съедобна и принадлежит к подвиду электронных схем, так как это макетная плата (от чего, впрочем, съедобнее не стала).
Пристально рассмотрев Arduino Uno, популярную плату для создания прототипов, вы убедитесь, что по сути дела это микроконтроллер Atmel Atmega с загрузчиком, регулятором мощности и универсальным асинхронным приемопередатчиком (UART). Тут и подплывает наша Креветка (Shrimp, http://shrimping.it) — недорогая, практичная Arduino-совместимая плата, которую легко осмотреть и понять, как она работает.
С помощью моста USB — UART СР2102 плату можно подключить к компьютеру и программировать ее, и все это без цен выше крыши. Более того, при наличии одного-двух таких мостов вы сможете запрограммировать целую мастерскую Shrimp'oB, и каждый желающий получит готовый проект стоимостью не дороже чашки кофе.
Дело, однако, не только в стоимости (хотя дешевизна платы — безусловно, прекрасное подспорье ее применения в учебных проектах), но и 8 том, что работая с ней, дети (и взрослые) учатся естественным путем, проходя все стадии процесса изготовления реального продукта. Мы в восхищении от Arduino Uno, но разобраться в нем сложновато: на плате даже трудно разглядеть контакты. Добавьте к этому готовые платы расширения для Arduino, и хотя все это прекрасно подходит тем, кто разбирается в микроконтроллерах и умеет обращаться с ними, слишком многое там скрыто от новичка, и тому трудно понять, что происходит. Со Shrimp все иначе: это набор компонентов, из которых плата собирается.
Приступаем к сборке креветки
По аналогии со средневековыми рецептами, начинавшимися со слов «сперва поймайте лебедя», нам нужно «сперва собрать Креветку». Стоимость компонентов для самого простого варианта Shrimp, особенно если вы можете покупать компоненты оптом, невелика. Убедитесь в этом сами, взглянув на следующий список (см. http://shrimping.it/blog/bill-of-materials/. цены указаны в ф.ст.):
1. ATMEGA328-PU...........................................1,17
2. Конденсатор 2x22 пФ....................................0,02
3. Конденсатор 4x100 пФ...................................0,04
4. Конденсатор 1 хЮ мкФ...................................0,02
5. Резистор 1х 10 кОм.....................................0,01
6. Кварцевый кристалл 16 МГц..............................0,07
7. Тактильный переключатель 6 мм..........................0,04
8. Проводники различных цветов и перемычки ...............0,05
9. Светодиод и соответствующий резистор для проверки......0,02
10. 9-контактная планка...................................0,02
Общая стоимость (без НДС и почтовых расходов):............ £1,46 (-100 р.)
Но при однократной покупке дешевле купить набор компонентов на http://shrimping.it/blog/kits: базовый набор стоит £4 (-250 р.), а плата макета продается отдельно или включена в дополнения.
Первой трудностью может стать размещение микроконтроллера на плате — нам пришлось немного расправить помятые контакты нашей микросхемы, осторожно на них надавив. После этого вставить компоненты в макет было нетрудно. В блоге Shrimping (http://shrimping.it/blog/blink) имеются полные пошаговые инструкции по сборке.
На рисунке (слева) показано, как это должно выглядеть. Другие концы проводников нужно подключить к мосту СР2102 USB — UART следующим образом: красный к 5 В, оранжевый к RXD, желтый к TXD, зеленый к GND [Земля] и коричневый к DTR.
Теперь все готово к установке среды разработки Arduino и запуску первой программы, или, на языке Arduino, эскиза [sketch]. Со своим новым Shrimp можно сделать столько хорошего! Совместимость с Arduino Uno дает вам доступ к тысячам скетчей и схем; кроме того, на официальном сайте Shrimping.it тоже начинает кое-что появляться. К описанным ниже вариантам использования Shrimp относится клон моей любимой игры из семидесятых «Саймон сказал...».
Чтобы детям было интересно в нее играть, было бы здорово управлять выходами и выходами Shrimp прямо с консоли, без написания программы. Это позволяет сделать библиотека PyFirmata.
Кроме того, с ее помощью можно связать Shrimp со Scratch, языком, который юные программисты изучают в кружках программирования по всей стране. Удачной ловли креветок!
О происхождении Shrimp
Сефн Хойл [Cefn Hoile] проводил занятия по Arduino с детьми на одной из встреч Raspberry Jam, но был расстроен отсутствием плат для раздачи, которые дети могли бы взять домой. Вести урок было трудно: в классной комнате стояли заблокированные ПК с Windows, и детям приходилось смотреть на код на экране ноутбука через плечо преподавателя. А из других классов дети уходили домой со свежеизготовленными Fignitions (http:// bit.ly/lfTyx86) и космическими захватчиками Hama Bead. Это расстройство и породило Shrimp — недорогую Arduino-совместимую плату, в которой «есть все хорошее от Fignition и Hama Beads», говорит Хойл.
Задача Shrimp — расширить навыки создания прототипов (это первая стадия проектирования схемы, когда схема собирается на макете). Сейчас Shrimp превращает Моркам в «город мастеров», при поддержке горсовета, который выделил деньги на то, чтобы каждый ребенок, захотевший такую плату, ее получил. Это, как говорит Хойл, ради «творчества и самовыражения». Теперь дети на занятиях Хойла решают увлекательные задачи, и у них есть что взять домой — например, игрушку с «инерцией зрения [persistent-of-vision]», которую они запрограммировали и собрали сами.
Что можно сделать со Shrimp
1. Ваш первый Shrimp
В начале мастер-классов команда Shrimp использует сборку-мигалку — доказать, что «все работает, прежде чем добавлять более сложные модули или задачи». Если вы купите готовый набор, в нем будет на несколько конденсаторов и резисторов больше, чем у нас (http://bit.ly/1ejWI8J))
2. Добавляем Arduino
Shrimp полностью совместим с Arduino Uno, и вам нужно просто установить среду разработки из Arduino.cc. Выберите пункт меню File > Open > Examples > Basics > Blink [Файл > Открыть > Примеры > Базовые > Мигалка] и щелкните по горизонтальной стрелке на панели инструментов, чтобы записать свой код в Shrimp. Мигающий светодиод будет означать, что все прошло успешно.
3. Саймон сказал...
В 1970-е, еще до появления ZX81, у нас не было домашних компьютеров, но был Саймон. Это нечто вроде Boppit, но без голоса и без движения. Вы нажимаете кнопки в том порядке, в каком они мигали. В каждом раунде кнопок становится на одну больше, и так до тех пор, пока вы не ошибетесь (http://bit.ly/1ejWI8J).
4. Забавы со светодиодами
Набор Persistence of Vision напоминает написание букв в воздухе вспышками. Колонки светодиодов поочередно мигают вслед за соседними, создавая иллюзию движения символов и фигур. (http://bit.ly/1fC5x3I).
5. Освободим макет
Если припаять компоненты простейшего Shrimp к текстолитовой плате, то ваш макет освободится для других цепей. В этой схеме используется 28-контактный двухрядный разъем, благодаря чему один и тот же микроконтроллер Atmel можно использовать в двух схемах одновременно (http://bit.ly/1bLRT2X).
6. Занимайтесь Shrimp вместе
Надеемся, вы одолеете Shrimping, но лучший источник вдохновения — совместная работа с другими. В твиттере @Shrimpinglt анонсируются мастер-классы; кроме того, можно прихватить свою плату на встречи Arduino на местном собрании MakerSpace или HackSpace.
LXF 5/2014