Симуляторы Arduino могут стать отличным началом для тех, кто хочет изучить основы программирования Arduino, схемотехнику и проектирование схем. Симуляторы — это простые компьютерные программы, которые могут имитировать реальные сценарии в виртуальной среде. С помощью симулятора Arduino любой (как новичок, так и профессионал) может научиться программировать и тестировать свои идеи, не тратя деньги на реальное оборудование.
Онлайн-симуляторы
Как следует из названия, онлайн-симуляторы работают в вашем веб-браузере и не требуют установки. К ним можно получить доступ из любого места, где есть подключение к Интернету, и вам не нужно скачивать или устанавливать какое-либо программное обеспечение в вашей системе, но, с другой стороны, в них не так много функций, как в офлайн-симуляторах.
Tinkercad
Tinkercad — это бесплатный браузерный инструмент для 3D-моделирования, который также позволяет моделировать электронные схемы в электронном симуляторе Tinkercad Circuits. В схемах TinkerCad можно размещать компоненты для создания виртуальных схем.
Он поддерживает язык блочного программирования, поэтому вы можете просто перетаскивать блочные функции, чтобы писать свой код. Но если вы хотите написать собственный код для Arduino, в Tinkercad есть такая возможность.
Одной из удобных функций Tinkercad является отладчик. Он позволяет запускать программу пошагово, отображая обновлённые значения переменных. Также есть встроенный последовательный монитор, который отображает данные при использовании последовательных команд, что упрощает тестирование и поиск ошибок в коде.
Помимо макета на макетной плате, вы также можете просматривать свой проект в режиме схемы, где он отображается в виде понятной электрической схемы с использованием электронных символов для каждого компонента.
Если вы совсем новичок, то обучающие материалы с инструкциями и большая библиотека проектов помогут вам в процессе обучения.
Плюсы
- У него простой пользовательский интерфейс, который делает процесс создания проекта интересным.
- Программа бесплатна, что делает её доступной для всех любителей.
- С её помощью вы также можете программировать с помощью блоков кода.
Минусы
- Он имеет ограниченное количество компонентов.
- Он не подходит для пользователей, которые хотят разрабатывать более сложные проекты.
Цены
PICSIMLAB
PICSimLab (лаборатория симуляторов программируемых интегральных схем) — это симулятор, который позволяет работать с различными платами для разработки, такими как Arduino, Blue Pill (на базе STM32), McLab1 (на базе PIC) и т. д.
Этот симулятор не такой продвинутый и интерактивный, как Tinkercad, но он идеально подходит для тех, кто хочет смоделировать свой проект с высоким уровнем контроля.
PICSimLab поддерживает широкий спектр аппаратных модулей и осциллографов, которые можно добавить в рабочую область в разделе «Модули».
Программирование для Arduino выполняется за пределами PICSimLab, как правило, в Arduino IDE или другой среде разработки, для создания файла .hex.
Плюсы
- Простой в использовании пользовательский интерфейс с онлайн- и офлайн-версией.
- Наличие таких датчиков, как акселерометры, датчики давления, различные ЖК-дисплеи и т. д.
- Подходит для новичков.
- PICSIMLAB предлагает моделирование в реальном времени, что позволяет видеть результаты выполнения кода в режиме реального времени.
- Работает на Windows, MAC и Linux.
Минусы
- В PICSIMLAB могут отсутствовать все компоненты, необходимые для тестирования вашего проекта.
- Небольшое онлайн-сообщество.
- В этом инструменте нет возможности добавить внешнюю библиотеку.
Цены
- Бесплатный программный инструмент (https://lcgamboa.github.io/picsimlab_docs/stable/OnlineSimulator.html)
WOKWI
WOKWI — это ещё один веб-симулятор, который можно использовать для моделирования проектов Arduino. Он обладает множеством уникальных функций, которые выделяют его среди других симуляторов, например, он поддерживает платы Arduino UNO и Mega.
Это очень универсальный симулятор, поэтому он также поддерживает Raspberry Pi Pico. Кроме того, платформа позволяет пользователям моделировать сетевые протоколы, такие как MQTT, HTTP, NTP и другие.
Библиотека компонентов очень обширна и включает в себя даже такие специальные детали, как различные типы дисплеев, карта microSD и специальный чип. Вы можете запрограммировать этот чип, написав простой код, и настроить его входы и выходы. Эта функция очень полезна, поскольку позволяет создавать собственные детали, если вам нужно что-то, чего ещё нет в наличии.
Он поддерживает код на Arduino C/C++. Вы можете писать или вставлять скетчи прямо в него, и симулятор мгновенно их скомпилирует. Когда вы нажимаете «Начать симуляцию», Wokwi загружает ваш код на виртуальную плату и запускает его в режиме реального времени. Одна из проблем, с которой вы можете столкнуться, заключается в том, что иногда даже простой проект может долго компилироваться и запускаться.
Платформа также предоставляет логический анализатор. Он записывает все данные о контактах, а когда вы останавливаете симуляцию, загружает файл с записанными образцами на ваш компьютер. Проекты можно сохранять в Интернете и делиться ими с помощью простой ссылки. Для доступа к таким функциям, как закрытые проекты или расширенные облачные возможности, потребуется платный тарифный план.
Плюсы
- Wokwi — это бесплатный онлайн-симулятор микроконтроллера, который прост в использовании и предлагает широкий выбор компонентов.
- Он поддерживает различные дисплеи, такие как TFT, OLED, ЖК-дисплей 16×2 и т. д.
- Поскольку Wokwi — это веб-инструмент, доступ к нему возможен с Windows, Mac и Linux. Вы можете получить доступ к своим проектам с любого устройства, подключённого к интернету.
- Этот инструмент предлагает широкий спектр функций, включая библиотеку компонентов, симулятор и отладчик.
Минусы
- Wokwi — это облачный симулятор, поэтому иногда он может работать медленно, особенно если вы используете большой проект или если на серверах Wokwi много пользователей.
- Wokwi все еще находится в разработке, поэтому иногда возникают ошибки, которые могут привести к проблемам.
- Пользоваться им может быть сложно. Интерфейс может показаться немного неуклюжим и запутанным, особенно для новичков.
Цены
Maker code
Maker code — это ещё один веб-инструмент, созданный Microsoft для тестирования аппаратных схем и кода. Он имеет интерфейс для создания программ на основе перетаскивания элементов.
Уникальность этого симулятора по сравнению с другими заключается в поддержке Adafruit, SparkFun, NRF, датчиков, сервоприводов и многого другого.
Вы можете программировать Arduino с помощью Javascript, а также Python. Так что если вы увлекаетесь программированием и любите JS, то интерфейс для работы с ним будет вам знаком.
Плюсы
- Предлагает простой интерфейс с функцией перетаскивания, который позволяет новичкам легко приступить к программированию.
- Поддерживает различные аппаратные платформы, включая Arduino, Sparkfun, Jacdac, Adafruit и Sparkfun.
- Доступно бесплатно, можно использовать без регистрации.
Минусы
- На платформе не так много периферийных устройств для экспериментов.
- Не поддерживает программирование на языке C.
Цены
Virtualbreadboard
Virtualbreadboard — самый интересный симулятор Arduino в нашем списке, потому что это приложение из магазина Windows, и для работы с ним его нужно скачать. У этого приложения очень удобный интерфейс, и вы можете легко создавать схемы, перетаскивая элементы.
Этот удобный инструмент поддерживает HEX-код. Поэтому скомпилируйте свой код в Arduino IDE, Arduino Create, PlatformIO и Visual Studio и загрузите его напрямую в этот инструмент.
Плюсы
- Создавайте гибридные приложения, используя виртуальные компоненты в качестве пользовательского интерфейса.
- Виртуальные компоненты взаимодействуют с вашим физическим микроконтроллером через интерфейс EDGEY.
- Интерфейс EDGEY поддерживает LiquidCrystal, OLED SSD1306, Nonpixel, MAX7219, Epaper, DSO и Servo.
- Он также поддерживает модульное тестирование вашей схемы.
Минусы
- Как и любое сложное программное обеспечение, VirtualBreadboard требует обучения. Пользователям необходимо потратить время на ознакомление с интерфейсом.
- Этот инструмент требует больших ресурсов и для его бесперебойной работы необходим мощный компьютер.
Цены
Оффлайн-симуляторы
Прежде чем вы сможете работать с оффлайн симулятором Arduino, его необходимо установить на свой компьютер.
SimulIDE
Этот симулятор прост в использовании и поможет вам заложить основы в области электроники. Вы можете просто перетаскивать компоненты в рабочую область, соединять их и запускать свой проект всего за несколько шагов.
SimulIDE предлагает широкий выбор компонентов, включая входы, выходы, источники питания и различные микроконтроллеры. Для Arduino доступны платы Uno, Nano, Mega и Duemilanove для моделирования схем.
Помимо Arduino, он также поддерживает PIC, NXP и другие микроконтроллеры. К другим ключевым особенностям этого симулятора относятся встроенные компоненты, такие как осциллограф, генератор сигналов и многое другое.
Плюсы
- Простой в использовании интерфейс с широким набором аналоговых и цифровых компонентов.
- Поддерживает популярные платформы микроконтроллеров, такие как PIC, AVR и Arduino
- Встроенный редактор кода для GcBasic, Arduino, PIC ASM и AVR ASM
- Отладчик с точками останова, отслеживанием регистров и глобальных переменных.
- Визуализация сигналов и построение графиков для анализа сигналов в реальном времени
- Этот инструмент предназначен для работы в Windows, MAC и Linux.
Минусы
- Не подходит для расширенного анализа схем.
- Ограниченный функционал и библиотека компонентов.
- Ограниченная поддержка сообщества и онлайн-ресурсы.
- Простые и не очень точные электронные модели.
Цены
UNOArdusim
UNOArdusim — ещё одна программа для моделирования с открытым исходным кодом, которую можно скачать бесплатно. Этот простой инструмент разработан профессором Симмонсом из Королевского университета в Канаде.
Что касается аппаратной поддержки, то он может гораздо больше по сравнению с другими симуляторами. Он поддерживает периферийные устройства, мотор-редукторы, шаговые двигатели и серводвигатели.
Кроме того, пользователи могут отлаживать свой код и наблюдать за его работой, а также просматривать напряжение на контактах и формы сигналов. Если вы только начинаете работать с Arduino, UNOArdusim станет отличным инструментом для экспериментов.
Этот симулятор поддерживает лишь некоторые библиотеки, перечисленные здесь. Другие сторонние или неподдерживаемые библиотеки не будут работать из-за нераспознанных директив или отсутствия файлов. Время выполнения не моделируется точно на уровне инструкций, поэтому часто приходится использовать задержку в циклах, чтобы синхронизировать изменения на уровне контактов с тем, что вы ожидаете увидеть. Кроме того, не поддерживаются вызовы функций через объявленные пользователем указатели на функции.
Плюсы
- Он бесплатный и с открытым исходным кодом, поэтому вы можете внести свой вклад в его развитие или изменить его в соответствии со своими потребностями.
- UnoArduSim поддерживает широкий спектр функций Arduino, включая прерывания, таймеры и различные протоколы связи.
Минусы
- Этот симулятор не может имитировать аналого-цифровой преобразователь (АЦП) Arduino или часы реального времени (ЧРВ).
- UnoArduSim — мощный инструмент, но освоить его может быть непросто.
- Это симулятор, поэтому он не такой быстрый, как физическая плата Arduino.
- Работает только в Windows.
Цены
- Бесплатный образовательный инструмент для всех.
Arduino IO Simulator
Arduino IO Simulator очень похож на UNOArdusim, поскольку он также предназначен для имитации только платы Arduino. Ещё одна особенность этого программного обеспечения — поддержка MAC OS. Это программное обеспечение позволяет управлять сервоприводами, семисегментными дисплеями, ЖК-таймерами и контактами ввода-вывода.
Симулятор ввода-вывода Arduino может стать отличным инструментом для новичка, который только хочет начать, но с точки зрения функциональности его можно значительно улучшить.
Плюсы
- Прост в использовании.
- Доступен как для Windows, так и для Mac.
Минусы
- Не подходит для пользователей среднего и продвинутого уровня, так как среда моделирования недостаточно мощная.
Цены
- Бесплатный программный инструмент с открытым исходным кодом
Pauls Arduino Simulator
Pauls Arduino Simulator — ещё один бесплатный симулятор Arduino с открытым исходным кодом, который поможет вам легко тестировать ваши скетчи для Arduino. Этот симулятор создан Ричардом Полом и полностью написан на C++. Он включает в себя светодиоды и ЖК-дисплеи, матрицу клавиатуры 4x4, поворотный DIP-переключатель и т. д.
В установочном видео на YouTube-канале Пола объясняется, как установить симулятор с помощью Dev-C++ и как после этого использовать симулятор. Дополнительные инструкции можно найти на его GitHub. Чтобы скачать компилятор CPP, перейдите на SourceForge.
Плюсы
- Этот инструмент поддерживает светодиоды, 7-сегментные дисплеи, клавиатуры и ЖК-дисплеи и т. д.
- Позволяет добавлять точки останова в код для упрощения отладки и тестирования проектов Arduino.
- Включает класс SimUtilities, содержащий различные утилиты для вывода списка подключений и установки значений в подключении.
- Поддерживает использование подтягивающих резисторов с помощью функций pinMode и digitalWrite
- Использует настоящие библиотеки Arduino, такие как Keypad.cpp
- Доступно для Windows.
Минусы
- Для запуска симулятора требуется установка отдельной среды разработки (Orwell Dev-C++)
- Ограниченная поддержка некоторых библиотек Arduino, что может потребовать модификации кода
- Отсутствие поддержки сообщества
- Класс SimUtilities может оказаться недостаточно полным для более сложных проектов.
Цены
- Бесплатный программный инструмент с открытым исходным кодом (https://github.com/Paulware/ArduinoDebugger)
Спасибо за внимание, жду комментариев и подписку на канал, палец вверх.
#электроника #начинающим #программирование #микроконтроллер #8бит #схемотехника #простым языком #своими руками