Arduino IDE: कस्टम बोर्ड बनाना: 10 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

पिछले छह महीनों में मैंने रोबोटिक्स मास्टर्स द्वारा विकसित रोबो एचएटी एमएम1 बोर्ड में विभिन्न पुस्तकालयों को पोर्ट करने में काफी समय बिताया है। इससे इन पुस्तकालयों के बारे में बहुत कुछ पता चला है कि वे पर्दे के पीछे कैसे काम करते हैं और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि भविष्य में नए बोर्ड जोड़ने के लिए क्या करना है।

लेखन की श्रृंखला में यह पहला है जो मैं उन अन्य लोगों की मदद करने के लिए करूँगा जो अपने बोर्डों के लिए पुस्तकालयों को पोर्ट करना चाहते हैं। सूचना के कई स्रोत अस्पष्ट या बाहरी लोगों के लिए समझने में मुश्किल हो सकते हैं। मुझे उम्मीद है कि मैं 'रहस्यमय' हो जाऊंगा और समझाऊंगा कि सभी के लिए एक सफल बंदरगाह कैसे प्राप्त किया जाए।

आज, हम Arduino Platform को देखेंगे। इसके दुनिया भर में 700, 000 से अधिक विभिन्न बोर्ड संस्करण हैं और यह शिक्षा, उद्योग और निर्माताओं के लिए सबसे लोकप्रिय इलेक्ट्रॉनिक्स प्लेटफार्मों में से एक है।

कई Google खोजों के बाद मुझे यह कैसे करना है, इस बारे में जानकारी के बहुत सीमित स्रोत ही मिल सके। इसलिए मैंने सोचा कि मैं इस बारे में विस्तार से लिखूंगा कि मैंने इसे कैसे किया।

ये रहा!

चरण 1: शुरू करने से पहले

इससे पहले कि आप किसी सॉफ़्टवेयर लाइब्रेरी या फ़र्मवेयर को अपने बोर्ड में पोर्ट करना शुरू करें, आपको उस तकनीक के बारे में कुछ प्रमुख बिंदुओं को जानना चाहिए जिसका आप उपयोग कर रहे हैं और नीचे दिए गए प्रश्नों के उत्तर देने में सक्षम हैं।

1. आप किस प्रोसेसर का उपयोग कर रहे हैं?
2. यह किस वास्तुकला का उपयोग करता है?
3. क्या मेरे पास इस माइक्रोप्रोसेसर के लिए डेटाशीट तक पहुंच है?
4. क्या बाजार में एक समान माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग करने वाला एक समान बोर्ड है?

ये बहुत महत्वपूर्ण हैं। यह कई पहलुओं पर प्रभाव डालेगा कि आप विकास प्रक्रिया को कैसे अपनाते हैं।

Arduino बोर्ड आमतौर पर सीमित संख्या में प्रोसेसर प्रकार और आर्किटेक्चर का उपयोग करते हैं। AVR आर्किटेक्चर (Arduino Uno) का उपयोग करते हुए ATMEGA रेंज सबसे आम है। SAMD प्रोसेसर (ARM) और अन्य अधिक शक्तिशाली प्रोसेसर का उपयोग करके Arduinos की नई पीढ़ी अधिक सामान्य हो रही है। इसलिए यह जांचना महत्वपूर्ण है कि आप किसका उपयोग कर रहे हैं।

माइक्रोप्रोसेसर के लिए डेटाशीट यह सुनिश्चित करने के लिए बिल्कुल महत्वपूर्ण है कि जब आप फर्मवेयर संकलित करते हैं तो बोर्ड अपेक्षित प्रतिक्रिया देता है। इसके बिना, आप सही पिन आउटपुट फ़ंक्शन सेट करने या सीरियल पोर्ट कॉन्फ़िगर करने में सक्षम नहीं होंगे।

एक बार जब आपके पास आपके द्वारा उपयोग किए जा रहे प्रोसेसर के बारे में आवश्यक सभी जानकारी हो, तो आप सॉफ़्टवेयर को देखना शुरू कर सकते हैं और इसे अपने कस्टम बोर्ड के लिए काम करने के लिए संशोधित कर सकते हैं।

चरण 2: अवलोकन

किसी भी परियोजना का सबसे कठिन हिस्सा एक अच्छा प्रारंभिक बिंदु ढूंढ रहा है। यह अलग नहीं है। मैं Arduino के लिए कस्टम बोर्ड बनाने के तरीके के बारे में पर्याप्त विवरण के साथ अच्छे ट्यूटोरियल खोजने के लिए संघर्ष कर रहा था। अधिकांश ट्यूटोरियल आपको दिखाते हैं कि 'कस्टम बोर्ड कैसे जोड़ें' लेकिन 'कस्टम बोर्ड कैसे बनाएं' नहीं। इसमें क्या शामिल है इसका एक संक्षिप्त सारांश यहां दिया गया है।

1. मौजूदा बोर्ड परिभाषाएं डाउनलोड करें और कॉपी करें
2. परिभाषा फ़ाइलें अपडेट करना (variant.h, varient.cpp)
3. बोर्ड एंट्री बनाएं (board.txt)
4. बोर्ड संस्करण अपडेट करें (platform.txt)
5. स्थापित करने की तैयारी (json)
6. Arduino IDE में बोर्ड स्थापित करना

प्रत्येक चरण को नीचे विस्तार से समझाया जाएगा। Arduino IDE के पीछे सब कुछ कैसे काम करता है, यह स्पष्ट करने में मदद करने के लिए प्रत्येक फ़ाइल एक-दूसरे के साथ कैसे इंटरैक्ट करती है, इस पर भी व्यापक चर्चा होगी।

इस ट्यूटोरियल के लिए, मैं आपको दिखाऊंगा कि SAMD प्रोसेसर के लिए एक कस्टम बोर्ड कैसे बनाया जाता है। अधिक विशेष रूप से, SAMD21G18A - जो कि रोबो HAT MM1 बोर्ड पर उपयोग किया जाने वाला माइक्रोप्रोसेसर है जिसे मैं पोर्ट कर रहा था।

मैं यह भी मानता हूं कि आपके पास पहले से ही Arduino IDE 1.8 है या बाद में डाउनलोड किया गया है। मैंने लेखन के समय Arduino 1.8.9 का उपयोग किया था।

चरण 3: मौजूदा बोर्डों को डाउनलोड करना

पहला कदम निकटतम संस्करण Arduino बोर्ड को डाउनलोड करना है जो आपके बोर्ड से मेल खाता है। SAMD बोर्डों के लिए, यह Arduino Zero है।

Arduino IDE 1.6 के बाद से, वातावरण में नए बोर्ड डाउनलोड करने की विधि विशेष JSON फ़ाइलों को जोड़कर रही है जो सॉफ़्टवेयर डेवलपर्स प्रदान करते हैं और फिर "बोर्ड मैनेजर" का उपयोग करके कस्टम बोर्ड स्थापित करते हैं। Arduino IDE के पिछले संस्करणों ने एक अलग विधि का उपयोग किया था जिसके बारे में हम आज चर्चा नहीं करेंगे। हम इस ट्यूटोरियल में बाद में अपनी स्वयं की JSON फ़ाइल बनाएंगे, हालाँकि, हमें पहले इस पद्धति का उपयोग करके Arduino Zero बोर्ड जोड़ने की आवश्यकता है।

हमारे लिए भाग्यशाली, जिस बोर्ड को हम डाउनलोड करना चाहते हैं उसे JSON फ़ाइल की आवश्यकता नहीं है क्योंकि JSON फ़ाइल Arduino IDE के साथ पूर्व-बंडल है - इसलिए हमें बस "बोर्ड प्रबंधक" से बोर्ड स्थापित करने की आवश्यकता है।

ऐसा करने के लिए, "टूल्स" पर जाएं और फिर "बोर्ड" मेनू का विस्तार करें। "बोर्ड" मेनू के शीर्ष पर "बोर्ड प्रबंधक" होगा। बोर्ड मैनेजर को लाने के लिए इस मेनू विकल्प पर क्लिक करें।

(छवियां देखें)

जब बोर्ड्स मैनेजर खोला जाता है, तो यह उन सभी JSON फाइलों को देखेगा, जिन्हें उसने Arduino IDE में स्टोर किया है और फिर फाइल से सेटिंग्स डाउनलोड करें। आपको उपलब्ध Arduino बोर्डों की एक लंबी सूची देखनी चाहिए जिन्हें आप स्थापित कर सकते हैं।

(छवियां देखें)

हम इस ट्यूटोरियल के लिए केवल "Arduino SAMD बोर्ड्स (32-बिट्स ARM Cortex-M0+)" बोर्ड में रुचि रखते हैं, लेकिन आप इस बिंदु पर अपनी जरूरत के बोर्ड को विचलित और स्थापित कर सकते हैं। कृपया "Arduino SAMD बोर्ड्स (32-बिट्स ARM Cortex-M0+)" बोर्ड खोजें और इंस्टॉल करें। यह सूची से टेक्स्ट पर क्लिक करके और उसके बाद दाईं ओर "इंस्टॉल करें" बटन पर क्लिक करके किया जा सकता है जो आपके द्वारा टेक्स्ट पर क्लिक करने के बाद दिखाई देगा। इसे स्थापित करने में कुछ मिनट लगेंगे।

नए बोर्ड स्थापित करने के बारे में अधिक जानकारी के लिए: Adafruit के पास यहां एक अच्छा ट्यूटोरियल है जो बताता है कि उनके फ़ीचर M0 बोर्ड कैसे स्थापित करें।

अब जब बोर्ड फाइलें स्थापित हो गई हैं, तो हम उन्हें कॉपी करने में सक्षम हैं ताकि उन्हें आपके कस्टम बोर्ड के लिए संशोधित किया जा सके।

चरण 4: बोर्ड फ़ाइलें ढूँढना और कॉपी करना

विंडोज़ के लिए बोर्ड फ़ाइलें स्थित हैं (उपयोगकर्ता नाम को अपने उपयोगकर्ता नाम में बदलना याद रखें):

C:\Users\username\AppData\Local\Arduino15\packages

इस फ़ोल्डर में, आपको उन फ़ाइलों तक पहुंचने के लिए थोड़ा गहरा जाना होगा जिन्हें आपको संशोधित करने के लिए कॉपी करने की आवश्यकता है। इस ट्यूटोरियल के लिए हम जाएंगे और Arduino Zero बोर्ड फाइलें प्राप्त करेंगे, जिन्हें इंस्टॉल किया जाएगा (उपयोगकर्ता नाम को अपने उपयोगकर्ता नाम में बदलना याद रखें):

C:\Users\username\AppData\Local\Arduino15\packages\arduino\hardware\samd

इस निर्देशिका में स्थित संस्करण-क्रमांकित फ़ोल्डर को अपने दस्तावेज़ फ़ोल्डर या अपनी पसंद के फ़ोल्डर में एक नए फ़ोल्डर में कॉपी करें। इस ट्यूटोरियल के प्रयोजनों के लिए, मैं उन्हें दस्तावेज़ों के अंदर 'कस्टम बोर्ड' नामक एक नए फ़ोल्डर में रखूंगा।

फ़ोल्डर में कई फ़ोल्डर और निर्देशिकाएं हैं। जिनका हम उपयोग करेंगे, वे स्क्रीनशॉट में तालिका में नोट किए गए हैं।

चरण 5: वैरिएंट बनाना

अब हम एक कस्टम बोर्ड प्रविष्टि बनाना शुरू करने के लिए तैयार हैं। इस ट्यूटोरियल के लिए, मैं उदाहरण के तौर पर Robo HAT MM1 का उपयोग करूंगा। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, यह एक SAMD आधारित बोर्ड है जो Arduino Zero बिल्ड के सबसे करीब है।

हम वेरिएंट फोल्डर में जाकर वहां स्थित arduino_zero फोल्डर को कॉपी करके शुरू करेंगे। हम नए बोर्ड वेरिएंट का नाम बदलकर 'robohatmm1' करेंगे। आप जो चाहें उसे कॉल कर सकते हैं।

(छवि देखें)

robohatmm1 फोल्डर के अंदर दो पिन होंगे जिन्हें हमें एडिट करना शुरू करने की जरूरत है: वैरिएंट.सीपीपी और वैरिएंट.एच। दोनों को खोलो।

मुझे काम करने में थोड़ा समय लगा, इसलिए मैं आपको कुछ समय बचाने के लिए इसे यहां समझाऊंगा। वैरिएंट.सीपीपी फ़ाइल में पिनों की एक बहुत बड़ी सरणी होती है जिसे पूरे संस्करण में संदर्भित किया जाता है। वेरियंट.एच में सभी पिन संदर्भ, वैरिएंट.सीपीपी सरणी में किसी विशेष स्थान पर पिन कॉन्फ़िगरेशन के संदर्भ हैं।

(दो फाइलों के साथ स्क्रीनशॉट देखें)

तो, आपके अधिकांश संपादन इन दोनों फाइलों में होंगे, लेकिन आपको यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि यदि आप वेरिएंट में पिन के क्रम को बदलते हैं। cpp - आपको हेडर फ़ाइल (variants.h) में संदर्भों को बदलना होगा। Robo HAT MM1 के लिए, मुझे केवल कुछ पिन और फ़ंक्शन बदलने की आवश्यकता थी। यह वेरिएंट में किया गया था। मैंने कुछ नए PWM पिन जोड़े क्योंकि SAMD21 12 PWM चैनलों को संभालने में सक्षम है। मैंने सर्वो, सिग्नल (एडीसी/डिजिटल के बजाय) और सही कार्यों के लिए कस्टम मैपिंग के लिए कुछ नाम भी जोड़े - जैसे एसपीआई, यूएआरटी और आई२सी।

ध्यान देने योग्य महत्वपूर्ण बात यह है कि यह दोबारा जांचना है कि वेरिएंट में उल्लिखित कार्यों के लिए आप जिस सरणी संदर्भ का उपयोग करते हैं, वह varaints.cpp में पिन से मेल खाता है - जिसे अब हम देखेंगे।

Variants.cpp एक बहुत ही शक्तिशाली और महत्वपूर्ण फाइल है। यह हार्डवेयर सेटिंग्स से मेल खाने के लिए पिन सेट करने की पूरी मेहनत करता है। इसे समझाने का सबसे आसान तरीका प्रत्येक भाग का एक उदाहरण और स्पष्टीकरण है।

(स्क्रीनशॉट में तालिका देखें)

उदाहरण (variant.cpp से उद्धरण)

{ पोर्टा, 22, PIO_SERCOM, PIN_ATTR_NONE, No_ADC_Channel, NOT_ON_PWM, NOT_ON_TIMER, EXTERNAL_INT_NONE}, // एसडीए

Robo HAT MM1 के लिए वेरिएंट.cpp ऐरे में यह पहला पिन है। डेटाशीट से तालिका एक छवि (ग्रे टेबल) के रूप में प्रदान की गई है।

(छवियां देखें)

इस विशेष पिन का उपयोग I2C डेटा पिन फ़ंक्शन के लिए किया जाता है। तालिका पर एक नज़र डालने पर, हम देख सकते हैं कि यह पिन I2C एसडीए पिन (अच्छी शुरुआत!) के रूप में उपयोग करने में सक्षम है। पिन को "PA22" नाम दिया गया है जो पिन 22 पर PORTA के लिए छोटा है। तुरंत हम इस पिन के लिए PORT और पिन नंबर सेट कर सकते हैं।

अगली चीज़ जो हमें करने की ज़रूरत है वह है पिन को सीरियल कम्युनिकेशन पोर्ट के रूप में सेट करना। पिन में SERCOM 3 और D का उपयोग करके SERCOM5 (PIO_SERCOM_ALT) का उपयोग करके फ़ंक्शन C (PIO_SERCOM) के माध्यम से सीरियल संचार उपलब्ध है। Robo HAT MM1 के प्रयोजनों के लिए, हम I2C संचार के लिए SERCOM3 का उपयोग कर रहे हैं। यह फंक्शन सी पर है; उर्फ वेरिएंट.सीपीपी के लिए PIO_SERCOM।

चूंकि हम इस पिन को केवल I2C SDA के रूप में उपयोग करने की योजना बना रहे हैं, इसलिए किसी अन्य फ़ंक्शन को सेट करने की कोई आवश्यकता नहीं है। उन सभी को पिछली तालिका से "नहीं" या "नहीं" विकल्पों के रूप में सेट किया जा सकता है। हालाँकि, यदि हम अन्य कार्यों का उपयोग करना चाहते हैं - तो हम डेटाशीट में जा सकते हैं और उन सभी को सही स्थान पर रख सकते हैं। यह सब डेटाशीट में है।

वैरिएंट फ़ाइलों को संशोधित करने में कुछ समय लग सकता है। सावधान रहें और हमेशा ट्रिपल चेक करें।

चरण 6: एक बोर्ड परिभाषा बनाएं

एक बार जब आप अपनी वैरिएंट फाइलें तैयार कर लेते हैं, तो यह यहां से सीधे आगे होनी चाहिए। अधिकांश काम फाइलों को कॉपी और पेस्ट या संशोधित और अपडेट करने का होगा।

बोर्ड्स.txt से शुरू हो रहा है।

(छवि देखें)

आप पहले से मौजूद बोर्ड परिभाषा को कॉपी और पेस्ट करना चाहेंगे। मैं फिर से Arduino Zero की सिफारिश करूंगा।

सरलता के लिए, केवल बोर्ड का नाम (पहली पंक्ति), usb_product, usb_manufacturer, और वैरिएंट (robohat) बदलें। आप बाद में अपनी आवश्यकताओं के अनुरूप अन्य तर्कों को अनुकूलित कर सकते हैं - जैसे कि एक कस्टम बूटलोडर या आपके बोर्ड की पहचान के लिए विभिन्न USB VID/PIDs।

बोर्ड संस्करण प्रारंभ में बनाए गए फ़ोल्डर को दिए गए नाम से मेल खाना चाहिए। इस ट्यूटोरियल के लिए मैंने इसे 'robohatmm1' नाम दिया है।

आपके बोर्ड के नाम से मेल खाने के लिए प्रत्येक पंक्ति के पहले भाग को बदलने की भी सिफारिश की जाएगी। स्क्रीनशॉट में इसे बदलकर 'robo_hat_mm1' कर दिया गया है। आपको अपने बोर्ड के लिए उसी प्रारूप के साथ एक नाम चुनना चाहिए।

जब तक आप बाद में ऊपर बताए गए संशोधनों को नहीं करना चाहते, तब तक यह सब बोर्ड.txt के लिए है।

चरण 7: बोर्ड संस्करण अपडेट करें

Platforms.txt में नाम को अपने कस्टम बोर्ड के नाम में बदलें। संस्करण संख्या भी बदलें। याद रखें कि आपने इसे किस पर सेट किया है, हमें बाद में इसकी आवश्यकता होगी।

चरण 8: JSON पैकेज फ़ाइल बनाएँ

Arduino IDE में अपना बोर्ड स्थापित करने के लिए, आपको एक JSON फ़ाइल बनानी होगी जिसे आप आयात करेंगे। JSON फ़ाइल Arduino IDE को बताती है कि बोर्ड को स्थापित करने के लिए फ़ाइलें कहाँ से प्राप्त करें, किन अतिरिक्त पैकेजों की आवश्यकता है और मेटाडेटा के कुछ अन्य बिट्स।

यह बहुत महत्वपूर्ण है कि आप इस फाइल को उस फोल्डर के बाहर सेव करें जिसमें हम अभी काम कर रहे हैं।

अधिकांश फ़ाइल को कॉपी और पेस्ट किया जा सकता है। आपको फ़ाइल के शीर्ष पर केवल "बोर्ड" अनुभाग और अन्य मेटाडेटा को बदलने की आवश्यकता होगी। क्या अपडेट किया जाना चाहिए, इसके लिए स्क्रीनशॉट देखें।

(छवि देखें)

• लाल खंड: यह मेटाडेटा है जिसका उपयोग उपयोगकर्ता सहायता खोजने के लिए कर सकते हैं। इसकी बहुत कम तकनीकी प्रासंगिकता है।
• ब्लू सेक्शन: ये सभी महत्वपूर्ण हैं। वे Arduino IDE में दिखाते हैं। नाम, वास्तुकला और संस्करण सभी को दिखाया जाएगा जो पैकेज को स्थापित करने का प्रयास कर रहा है। यह वह जगह है जहाँ आपको platform.txt से संस्करण संख्या डालनी होगी। दूसरा नीला खंड उन बोर्डों की सूची है जो पैकेज में शामिल हैं। आपके पास कई बोर्ड हो सकते हैं।
• हरा खंड: इस खंड को और स्पष्टीकरण की आवश्यकता है।

(छवियों में तालिका देखें)

एक बार जब आप ज़िप फ़ाइल बना लेते हैं, ज़िप फ़ाइल चेकसम और फ़ाइल आकार प्राप्त कर लेते हैं, तो अब आप ज़िप फ़ाइल को किसी स्थान पर अपलोड करने में सक्षम हैं। आपको उस URL को 'url' फ़ील्ड में डालना होगा। यदि नाम या उपरोक्त में से कोई भी विवरण गलत है, तो आपका कस्टम बोर्ड स्थापित करने में विफल रहेगा।

इंटरनेट पर किसी सार्वजनिक स्थान पर अपनी package_boardname_index.json फ़ाइल भी अपलोड करना सुनिश्चित करें। गिटहब एक अच्छा विकल्प है।

Robo HAT MM1 कस्टम बोर्ड फ़ाइल यहाँ पाई जा सकती है।

चरण 9: अंतिम चरण - अपना कस्टम बोर्ड स्थापित करें

सब कुछ ठीक चल रहा है, अब आप अपनी JSON फ़ाइल को Arduino IDE में शामिल करने और अपना कस्टम बोर्ड स्थापित करने में सक्षम होना चाहिए।

JSON फ़ाइल को शामिल करना आसान है! Arduino IDE में - बस "फ़ाइल"> "प्राथमिकताएं" पर जाएं और अपने पैकेज_बोर्डनाम_इंडेक्स.जेसन के स्थान (यूआरएल) को प्राथमिकताएं मेनू के नीचे "अतिरिक्त बोर्ड प्रबंधक यूआरएल" अनुभाग में कॉपी और पेस्ट करें।

(छवि देखें)

फिर ओके दबाएं।

यदि आप भूल गए हैं तो नए बोर्ड स्थापित करने के लिए ऊपर से दिए गए निर्देशों का पालन करें। इस बार अपने कस्टम बोर्ड को देखना न भूलें!

(छवि देखें)

नए बोर्ड स्थापित करने के बारे में अधिक जानकारी के लिए: Adafruit के पास यहां एक अच्छा ट्यूटोरियल है जो बताता है कि उनके फ़ीचर M0 बोर्ड कैसे स्थापित करें।

चरण 10: निष्कर्ष

यह कस्टम Arduino बोर्ड बनाने में मजेदार रहा है। भविष्य में मेरे लिए प्रयोग करने के लिए अभी भी बहुत कुछ है (अतिरिक्त सीरियल पोर्ट जोड़ना) लेकिन यह सीखने का एक अच्छा अनुभव रहा है!

भीड़ आपूर्ति अभियान को भी देखना सुनिश्चित करें। यह 11 जून 2019 को समाप्त होगा।

www.crowdsupply.com/robotics-masters/robo-…

मुझे आशा है कि इससे आपको मदद मिली या आपको पढ़ने में मज़ा आया!

धन्यवाद!