A virtuális Arduino rejtelmei

Való igaz, hogy amennyiben kizárólag az alapokat tekintjük, nem olyan költséges hobbi a mikrokontrolleres fejlesztés, a hirtelen fellángolás után azonban könnyen lehet, hogy csak a polcodon porosodna az Arduino és a hozzá megvásárolt komponensek jelentős része. Éppen ezért ha csak kipróbálni szeretnéd, hogyan kelnek életre a kódok saját IoT-projektjeid keretében, érdemes előbb egy szoftveres megoldással kiváltani a hardvereket - az alapfunkciók tesztelésére szimulátorok egész tömkelege alkalmas.

Ezek az eszközök többnyire problémamentesen képesek helyettesíteni magát a mikrovezérlőt és a hozzá kapcsolható kiegészítőket, segítségükkel pedig villámgyorsan ellenőrizheted elkészült alkotásaidat anélkül, hogy aggódnod kellene az esetleges elgépelések vagy a rosszul bekötött szenzorok következtében fellépő hardveres hibák miatt. Cikkünkben összegyűjtöttünk néhány egyszerűen beüzemelhető, ám funkciók egész tárházát felvonultató platformot, amelyekkel akár azonnal, bármiféle extra hardverelem beszerzése nélkül is belekóstolhatsz a kódolásba.

Miért hasznos ez?

Rengeteg szempontból előnyös lehet egy virtualizált mikrokontroller használata. Az első és legfontosabb, hogy egy ilyen eszköz bevetésével nem lesz többé szükséged arra, hogy a tényleges hardvert is mindenhová magaddal cipeld, és a kapcsolás felépítésével (plusz a szükséges komponensek előásásával) sem kell foglalkoznod, ezzel pedig rengeteg időt megtakaríthatsz.Vagyis ha úgy érzed, hogy eljött a fejlesztés ideje, elég leülnöd egy számítógép elé, és már bele is vághatsz, olykor még szoftvert sem kell telepítened. Mivel a kódok feltöltése során nem jelentkezik a hardverek használatakor tapasztalható késleltetési és feldolgozási idő, futtatásuk is jóval gördülékenyebb, a startot követően szinte azonnal láthatod, ahogy életre kelnek a hardverelemek digitális változatai.

Fontos tudni, hogy a virtuális kódok túlnyomórészt ugyanabban a .ino kiterjesztésben készülnek, mint az Arduino hivatalos fejlesztői környezetében létrehozott programjaid, emiatt ha végül úgy döntenél, hogy a szimulációt követően éles helyzetben is kipróbálnád, mit sikerült megalkotnod, akkor elég csak duplán kattintanod az állományra, és már töltheted is fel a mikrovezérlődre.

Tinkercad

Az Autodesk Tinkercad (tinkercad.com) platformján egy komplett virtuális Arduino-szimulátor áll a rendelkezésedre, amelyet - egy gyors regisztrációt és bejelentkezést követően - a Circuits fül alatt találsz meg. Tökéletesen felhasználóbarát a webszolgáltatás, így akkor is problémamentesen megtanulhatod a használatát, ha korábban még nem volt dolgod mikrokontrollerekkel, de természetesen a profik számára is kínál jó néhány hasznos funkciót.

Amennyiben a Try circuits elindításával kezded, az első lépések során az oldalsávon angolul megjelenő segédanyagokkal találkozol. Ezeket érdemes végigpörgetni (különösen az Arduino-programozás világában még járatlan felhasználóként), ugyanis a problémamentes működtetéshez elengedhetetlen tippek várnak rád. Az online szolgáltatásban a hardverelemek összeállítása mellett a kódkészítést is gyakorolhatod, ha pedig nem szeretnél rögtön a mély vízbe ugrani, akkor egy Scratch-szerű blokkprogramozási nyelvben is felépítheted a virtuális vezérlőd működéséért felelős szabályrendszert (és természetesen bármikor átválthatsz a klasszikus, szövegalapú kódolásra is).

Amennyiben a hardverelemek a helyükre kerültek, és úgy érzed, szoftveresen is elkészültél az első prototípussal, kattints a Start Simulation feliratra, és máris áram alá helyezted virtuális mikrovezérlődet. Ezek után már láthatod is, amint a program alapján végrehajtódnak utasításaid. A Tinkercad akkor is a segítségedre lesz, ha már élesben, egy kézzel fogható mikrovezérlőn szeretnéd futtatni az elkészült kódot: egy kattintás csupán, hogy .ino kiterjesztésű állományt készíts a virtuális platformon létrehozott alkalmazásodból.

Virtual Breadboard

Csupán a Microsoft online áruházát kell felkeresned, amennyiben a Virtual Breadboard képességeiről szeretnél megbizonyosodni. Az alkalmazáson belül rengeteg oktatási segédlet könnyíti meg a szoftver használatának elsajátítását, a különféle példakódoktól és virtuálisan összeállított kapcsolási rajzoktól kezdve a komplett használati tréninganyagokig mindent megtalálsz. Ezenfelül rengeteg élesíthető komponensre is bukkanhatsz, így virtuális prototípuslapkáddal bonyolultabb kapcsolásokat is könnyűszerrel elkészíthetsz.

Ha szeretnéd, akár a kezelőfelület kinézetét is teljesen az igényeidre szabhatod a sok-sok beépített elrendezés alapján, ezáltal pedig akár több kódolási ablakot is megjeleníthetsz hardver-összeállításaid mellett. Sőt, amennyiben extra kihívásra vágynál, annak sincs akadálya, hogy Java-alapú programokat alkoss mikrovezérlőd életre keltéséhez. A kezelőfelületről egyébként pillanatok alatt eljuthatsz az üzemeltetők legfontosabb online platformjaira. Például YouTube-csatornájukat és Hackster-oldalukat is megtalálhatod az oldalsávon, ahol számos oktatási anyag és bemutató segít elmerülni az applikáció használatában.

Mindezek tetejébe a program képes összeházasítani a valós és a virtuális eszközök nyújtotta szolgáltatásokat, ezáltal megteremti annak a lehetőségét, hogy a számítógépedhez csatlakoztatott Arduino kódja a digitális környezetben a prototípuslapkára pakolt komponenseket élesítse.

Virtronics Simulator for Arduino

A legegyszerűbb felhasználói felülettel a Virtronics Simulator for Arduino szoftver rendelkezik a listánkon, azonban ennek ellenére is rengeteg feladat és projekt során kínál hasznos funkciókat. Az ingyenes alkalmazásban nem kell azzal vacakolnod, hogy a tényleges komponenseket virtuális mikrovezérlődhöz illeszd, az applikációban megjelenített eszköz ugyanis kizárólag a pinek melletti szöveges értékekkel jelzi, hogy az adott csatlakozóhoz a kódodban melyik változó tartozik.

A program tehát nem a konkrét szimuláció virtuális bemutatásában segít, hanem abban, hogy egy kicsit komolyabb rálátást nyerj az elkészített kódok tényleges működésére (futtatás közben például sorról sorra ugrál a loop belsejében, hogy lásd, melyik az a kódrészlet, amit épp aktivált). Nem csupán az Unót lesz lehetőséged a képernyőre varázsolni, jó néhány mikrokontrollerhez rendelkezik beépített könyvtárral az alkalmazás, sőt az Arduino-lapkák mellett akár virtuális LCD-n is letesztelheted az elkészült kódot.

Az Arduino felületéhez extraként társított könyvtárakat nem ismeri ugyan a szoftver, de ettől még a kódod futtatása esetén nem dob hibát.  A program egyetlen komolyabb hátránya, hogy ingyenes formában csupán jelentős korlátozásokkal használható, ezáltal pedig elvész a virtuális eszközök gyorsasági előnye. Egy .ino állomány megnyitása után például négy percig kell várakoznod, mielőtt ismét hozzáférést nyersz az editor felületéhez, ezenkívül az alkalmazás mindössze kétszáz sornyi kód és száz program elkészítését teszi lehetővé anélkül, hogy előfizetnél a Pro verzióra.

Ha azonban szeretnéd mélyrehatóbban is tanulmányozni kódod működését, esetleg elakadtál valahol, és az Arduino IDE hibakódja nem elég informatív, itt sorról sorra végigjárhatod a megírt programot, és ezáltal könnyebben rálelhetsz az esetleges hibákra.