ทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 สำหรับผู้ที่ต้องการเริ่มต้นในการเขียนโปรแกรมทั้งด้านฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์นั้น Arduino เหมาะสมไปใช้สอนในระดับการศึกษาขึ้นพื้นฐานตั้งแต่ระดับมัธยมศึกษาตอนต้นขึ้นไป, ระดับอาชีวศึกษา และในระดับมหาวิทยาลัย ซึ่งในปัจจุบันสามารถจัดหาซื้ออุปกรณ์และตัวตรวจจับได้ง่าย ทั้งจากหน้าร้านและผ่านระบบออนไลน์ ทั้งในและต่างประเทศ
Arduino เป็นที่ยอมรับในระดับโลกมาหลายปี และมีระบบนิเวศแบบเปิดที่ใหญ่มาก มีการสร้างชุมชนออนไลน์ที่มีการให้คำแนะนำและมีนักพัฒนารวมกลุ่มกันอยู่มากมาย คล้าย ๆ กับระบบปฏิบัติการ Android ที่ Google ได้สร้างระบบนิเวศไว้
Arduino คืออะไร
บอร์ด Arduino เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ ที่สามารถอ่านอินพุตจากตัวตรวจจับแสง, ใช้นิ้วกดบนปุ่ม หรือส่งข้อความไปยัง Twitter และเปลี่ยนเป็นเอาต์พุตเปิดใช้งานมอเตอร์, เปิดไฟ LED หรือเผยแพร่ข้อมูลไปยังระบบอินเทอร์เน็ตได้อีกด้วย ซึ่งผู้ใช้งานสามารถควบคุมบอร์ดว่าต้องทำอะไร โดยส่งชุดคำสั่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์บนบอร์ด ในการทำเช่นนั้นคุณต้องใช้ภาษา Arduino ซึ่งมีคำสั่งเพิ่มขึ้นมาเพื่อเขียนในรูปแบบภาษา C++ และใช้ซอฟต์แวร์ Arduino IDE เป็นหลักในการประมวลผล
ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา Arduino เป็นส่วนหลักของโครงการมากมาย ตั้งแต่วัตถุประสงค์ประจำวันไปจนถึงเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อน ชุมชนออนไลน์ ของ Maker ทั่วโลก ซึ่งมี นักเรียน/นักศึกษา, ผู้ชอบทำงานอดิเรก, ศิลปิน, นักเขียนโปรแกรมและผู้เชี่ยวชาญ ได้รวมตัวกันใช้งานสำหรับ แพลตฟอร์มแบบเปิดนี้ การมีส่วนร่วมของพวกเขาได้เพิ่มความรู้ที่เข้าถึงได้อย่างเหลือเชื่อซึ่งสามารถเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับมือใหม่และผู้เชี่ยวชาญ
Arduino มีจุดกำเนิดเริ่มต้นขึ้นที่สถาบันการออกแบบปฏิสัมพันธ์ Ivrea ประเทศอิตาลี ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ง่ายสำหรับการสร้างต้นแบบที่รวดเร็วมุ่งเป้าไปที่นักเรียนที่ไม่มีพื้นฐานด้านอิเล็กทรอนิกส์และการเขียนโปรแกรม แต่ก็มีผู้ใช้หลายคนพยายามนำ Arduino ไปใช้ในระบบงานจริง ๆ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปัญหาและความยากง่ายของงานนั้น ๆ Arduino เริ่มมีการเปลี่ยนแปลงเพื่อปรับให้เข้ากับความต้องการและความท้าทายใหม่ ๆ จากบอร์ด 8 บิตแบบง่าย ๆ กับผลิตภัณฑ์สำหรับแอปพลิเคชันสำหรับ IoT, อุปกรณ์สวมใส่, เครื่องพิมพ์ 3 มิติ และสภาพแวดล้อมแบบฝังตัว
การใช้งานบอร์ด Arduino ในปัจจุบัน เป็นระบบเปิดที่สมบูรณ์ที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถสร้างได้อย่างอิสระและปรับให้เข้ากับความต้องการเฉพาะของพวกเขา ซอฟต์แวร์ก็เป็นระบบเปิดและมีการเติบโตผ่านการมีส่วนร่วมของผู้ใช้ทั่วโลก โดยเว็บไซต์หลักที่สามารถศึกษาและหาข้อมูลเพิ่มเติมได้คือ https://www.arduino.cc
Arduino เป็นภาษา อิตาลี ซึ่งใช้เป็นชื่อของโครงการพัฒนาไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกลู AVR แบบ Open Source ที่ได้รับการปรับปรุงมาจากโครงการพัฒนา Open Source ของ AVR อีกโครงการหนึ่ง ที่เรียกว่า Wiring แต่เนื่องมาจากโครงการของ Wiring เลือกใช้ AVR เบอร์ ATmega 128 ซึ่งเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ ที่มีจำนวนของหน่วยความจำ และ i/o ค่อนข้างมาก และที่สำคัญ ATmega 128 เป็นชิพที่มีตัวถังแบบ SMD จึงทำให้เป็นอุปสรรคสำหรับผู้เริ่มต้นในการสร้างบอร์ดและต่อวงจรขึ้นมาใช้งานกันเอง และบอร์ดมีขนาด ค่อนข้างใหญ่ซึ่งอาจดูว่าเกินความจำเป็นสำหรับผู้เริ่มต้น จึงไม่ค่อยได้รับความนิยมเท่าที่ควร แต่หลังจาก ที่ทางทีมงาน Arduino นำ Source ของ Wiring มาพัฒนาปรับปรุงใหม่ โดยให้สามารถ งานกับไมโครคอนโทรเลอร์ MVR ขนาดเล็กอย่าง Mega8 และ Mega 168 ได้ จึงทำให้ระบบวงจรของบอร์ดมีขนาดเล็กลงกว่า Wiring มากและ การใช้อุปกรณ์ น้อยชิ้น ทำให้ง่ายต่อการต่อวงจร ใช้งานกันเอง และยังประหยัดต้นทุน ในการสร้างบอร์ดไปได้มาก ด้วยเหตุนี้ทำให้ Arduino ได้รับความนิยมจากผู้ใช้งาน ทั่วโลกเป็นอย่างมาก ในระยะเวลา อันรวดเร็ว
เนื่องจาก Arduino เป็นภาษาอิตาลี ซึ่งมีสำเนียงการอ่านออกเสียง ที่เป็นรูปแบบเฉพาะและยังไม่มีการกำหนดเป็นคำภาษาไทยขึ้นมาอย่างเป็นทางการ ถึงแม้ว่า Arduino จะเป็นที่รู้จักของคนไทยมาระยะเวลาหนึ่ง ก็ตามที แต่ก็ยังไม่มีคำอ่านที่เป็นภาษาไทย อย่างเป็นทางการว่า คำๆ นี้ ควรอ่านออกเสียงเป็นไทยว่าอย่างไร บางคนอ่านว่า อาร์–ดู–วี–โน่ บางคนอ่านว่า อา–เดีย–โน บางคนอ่าน เอ–อา–ดู–ไอ–โน และอื่นๆอีกมากมายซิ่งผู้เขียนก็ไม่มีความรู้เรื่องภาษ อิตาลี เลย จึงไม่ทราบเหมือนกันว่าจะเรียกชื่อของ Arduino เป็นภาษาไทยว่าอย่างไรจึงจะถูกต้อง ดังนั้นเพื่อไม่ให้เกิดความสับสน จึงขอใช้การทับศัพท์ตามชื่อเรียกที่เขียนเป็นภาษาอังกฤษเป็น Arduino ไปเลย
Arduino มีจุดเด่นในเรื่องของความง่ายในการเรียนรู้และใช้งาน จากมีการออกแบบคำสั่งต่างๆขึ้นมาสนับสนุนการใช้งาน ด้วยรูปแบบที่ง่าย ไม่ซับซ้อน ถึงแม้ว่า Arduino เองจะมีรูปแบบการใช้งาน คล้ายๆ กับไมโครคอนโทรลเลอร์อย่าง Basic stamp ของ parallax, Bx-24 ของ Netmedias และ Handy board ของ MIT แต่ก็มีจุดเด่นกว่าของรายอื่นๆหลายอย่าง เป็นต้นว่า
– ราคาไม่แพง เนื่องจาก Souce Code และวงจร แจกให้ฟรี สามารถต่อวงจรขึ้นมาใช้งานได้เอง
– โปรแกรมที่ใช้พัฒนาของ Arduino รองรับการทำงานทั้ง Windows,Linux และ Macintosh OSX
– มีรูปแบบคำสั่งที่ง่ายต่อการใช้งาน แต่สามารถนำไปใช้งานได้จริงๆ ที่มีความซับซ้อนมากๆได้และยังสามารถสร้างคำสั่งและ Library ใหม่ๆขึ้นมาใช้งานเองได้ เมื่อมีความชำนาญมากขึ้น
– มีการเปิดเผยวงจรและ Source Code ทั้งหมดทำให้สามารถนำไปพัฒนาต่อยอดเพิ่มเติมได้ตามความต้องการทั้ง Hardware และ Sofftware
ทำไมต้องเลือกใช้งาน Arduino
– ราคาไม่แพง บอร์ด Arduino มีราคาไม่แพงเมื่อเทียบกับแพลตฟอร์มของไมโครคอนโทรลเลอร์อื่น โมดูล Arduino ที่มีราคาถูกที่สุดสามารถประกอบได้ด้วยมือและแม้แต่โมดูล Arduino ที่ประกอบไว้ล่วงหน้าก็มีราคาถูก
– ทำงานได้หลายแพลตฟอร์ม ซอฟต์แวร์ Arduino IDE ทำงานบนระบบปฏิบัติการ Windows, Macintosh OSX และ Linux ระบบไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ จำกัด อยู่ที่ Windows
– สภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมที่ง่ายและชัดเจน ซอฟต์แวร์ Arduino IDE นั้นใช้งานง่ายสำหรับผู้เริ่มต้น แต่ก็มีความยืดหยุ่นเพียงพอสำหรับผู้ใช้ขั้นสูงในการใช้ประโยชน์เช่นกัน
– ซอฟต์แวร์แบบเปิดและซอฟต์แวร์ที่ขยายความสามารถได้ ซอฟต์แวร์ Arduino ได้รับการเผยแพร่เป็นเครื่องมือแบบเปิด ซึ่งมีไว้สำหรับนักเขียนที่มีประสบการณ์ ภาษาสามารถขยายได้ผ่านไลบรารี่ภาษา C++ และผู้ที่ต้องการเข้าใจรายละเอียดทางเทคนิคสามารถก้าวกระโดดจาก Arduino ไปยังภาษาการเขียนโปรแกรม AVR-C ซึ่งเป็นภาษาพื้นฐาน ในทำนองเดียวกันคุณสามารถเพิ่มรหัสต้นฉบับ AVR-C โดยตรงในโปรแกรม Arduino IDE ของผู้ใช้งาน
– ฮาร์ดแวร์ระบบเปิดที่ขยายความสามารถได้ แผนของบอร์ด Arduino ได้รับการเผยแพร่ภายใต้ใบอนุญาต Creative Commons ดังนั้นนักออกแบบวงจรที่มีประสบการณ์สามารถสร้างโมดูลรุ่นของตัวเองขยายและปรับปรุงตามความต้องการให้ดีขึ้น แม้แต่ผู้ใช้ที่ไม่มีประสบการณ์ก็สามารถสร้างโมดูลรุ่นที่มีบอร์ดทดลอง เพื่อทำความเข้าใจวิธีการทำงานและช่วยประหยัดเงิน
บอร์ด Arduino ในท้องตลาด
ในปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์ด้าน บอร์ด Arduino ที่ผลิตออกมามากมาย ในบทความนี้จะแนะนำในส่วนที่มีตัวอย่างและบทความให้ได้เรียนรู้ตั้งแต่ระดับเริ่มต้น ดังนี้คือ
– NodeMCU (ESP8266)
– ESPino32
– Node32Lite
– Arduino Uno Rev3
– Arduino nano
– Arduino MEGA
-ขอขอบคุณแหล่งข้อมูล และหาข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่
https://www.scimath.org/article-technology/item/9815-arduino
