Arduino Due

Arduino Due

آردوینو Due قوی‌ترین و پیشرفته‌ترین برد در میان بردهای کلاسیک آردوینو است که برای پروژه‌های حرفه‌ای و سنگین طراحی شده است.

برد آردوینو due چیست؟

برد آردوینو Due یک برد میکروکنترلر بسیار قدرتمند و پیشرفته در خانواده آردوینو است که بر پایه یک پردازنده ۳۲ بیتی ARM ساخته شده

مشخصات فنی برد آردوینو deu

• میکروکنترلر: بر پایه CPU مدل SAM3X8E ARM Cortex-M3 (اولین برد آردوینو با هسته ARM 32 بیتی).
• ولتاژ کاری: برخلاف اکثر بردهای آردوینو، با ولتاژ 3.3 ولت کار می‌کند. (اعمال ولتاژ 5V به پین‌های ورودی/خروجی می‌تواند به برد آسیب بزند)
• سرعت کلاک: 84 مگاهرتز.
• حافظه:
  فلش (برای کد): 512 کیلوبایت.
  SRAM: 96 کیلوبایت.
• پین‌ها:
  پین‌های دیجیتال ورودی/خروجی: 54 عدد (که 12 تای آن می‌تواند به عنوان خروجی PWM استفاده شود).
  ورودی‌های آنالوگ: 12 عدد.
  خروجی‌های آنالوگ (DAC): 2 عدد.
  ارتباطات: دارای 4 پورت سریال سخت‌افزاری (UART)، یک اتصال USB OTG، 2 عدد TWI و هدر SPI.

مزایای برد آردوینو due

برد آردوینو دیو یک برد بسیار قدرتمند در خانواده آردوینو است که به دلیل معماری ۳۲-بیتی و مشخصات فنی بالا، برای پروژه‌های حرفه‌ای و پیچیده ایده‌آل است، مزایای کلیدی برد آردوینو دیو (Arduino Due) شامل موارد زیر می‌شود: 

۱. قدرت پردازشی فوق‌العاده (معماری ۳۲-بیتی)

• میکروکنترلر: از تراشه Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3 استفاده می‌کند.
•  فرکانس کلاک: ۸۴ مگاهرتز در مقایسه با ۱۶ مگاهرتز بردهای Uno/Mega. این یعنی سرعت پردازش تقریباً ۵ برابر سریع‌تر.
•  عرض بیت: یک برد ۳۲-بیتی است. این امر محاسبات پیچیده ریاضی (به‌خصوص عملیات روی اعداد اعشاری) و کار با داده‌های حجیم را بسیار سریع‌تر و کارآمدتر از بردهای ۸-بیتی (مانند Uno) می‌کند.

۲. حافظه بسیار گسترده

• حافظه فلاش (برنامه): ۵۱۲ کیلوبایت – فضای بسیار زیاد برای کدهای پیچیده و کتابخانه‌های حجیم.
•  حافظه SRAM (داده): ۹۶ کیلوبایت (دو بخش ۶۴KB و ۳۲KB) – امکان ذخیره‌سازی آرایه‌ها، بافرها و داده‌های حجیم در حین اجرا را فراهم می‌کند.

۳. ولتاژ کاری ۳.۳ ولت

• اکثر پین‌های I/O این برد با ولتاژ ۳.۳ ولت کار می‌کنند. این ویژگی آن را برای کار با ماژول‌های مدرنی که عمدتاً با ۳.۳ ولت سازگار هستند (مانند ماژول‌های ESP8266, ESP32، بسیاری از سنسورها و ماژول‌های ارتباطی) ایده‌آل می‌سازد.

۴. قابلیت‌های ارتباطی پیشرفته

 دو پورت USB: 

• USB Native: برای اتصال به کامپیوتر به عنوان یک دستگاه USB (مثل ماوس، کیبورد).
• USB Programming: برای برنامه‌ریزی برد.
•  پورت اترنت (Ethernet) داخلی: امکان اتصال آسان و سیمی به شبکه را فراهم می‌کند.
•  دو کانال DAC (مبدل دیجیتال به آنالوگ): برخلاف بردهایی مانند Uno که فقط خروجی PWM دارند، دیو دارای دو خروجی آنالوگ واقعی است. این ویژگی برای تولید سیگنال‌های صوتی، موج‌های سینوسی دقیق و کنترل تجهیزات آنالوگ بسیار عالی است.
•  ۸۵ پین I/O: تعداد زیادی پین برای اتصال سنسورها، درایورها و ماژول‌های مختلف.
•  دارای ۱۲ پین PWM و ۱۲ پین آنالوگ.

۵. پشتیبانی از واسط‌های سریال متعدد

این برد دارای چندین رابط ارتباطی سریال است که انعطاف‌پذیری زیادی برای ارتباط با سایر دستگاه‌ها فراهم می‌کند: 

• ۴ UART (سریال سخت‌افزاری)
•  ۲ رابط I2C
•  ۱ رابط SP
•  ۱ رابط CAN (برای شبکه‌های صنعتی و خودرو)
•  ۱ رابط TWI

۶. امکان انجام چندوظیفه ساده‌تر

به دلیل سرعت و حافظه بالا، پیاده‌سازی الگوریتم‌های چندوظیفگی یا استفاده از سیستم‌عامل‌های بلادرنگ (RTOS) بر روی این برد بسیار ساده‌تر و کارآمدتر از بردهای ضعیف‌تر است.

کاربرد برد آردوینو due

 کاربردهای عملی برد آردوینو due شامل موارد زیر میشود: 

۱. پردازش صدا و تولید موسیقی

• سینت سایزر (Synthesizer) و تولید کننده افکت‌های صوتی: با استفاده از DAC داخلی می‌توان سیگنال‌های صوتی باکیفیت و دقیقی تولید کرد.
•  پردازش اثرات صوتی (Audio Effects): اجرای الگوریتم‌های پیچیده مانند ریورب، دیلی، اکولایزر و فیلترهای دیجیتال به دلیل قدرت پردازشی بالا امکان‌پذیر است.
•  دستگاه‌های MIDI پیشرفته: می‌تواند به عنوان یک کنترلر MIDI، سکوئنسر یا اینترفیس MIDI به کامپیوتر عمل کند.

۲. سیستم‌های کنترل حرکت و رباتیک پیشرفته

• کنترل چندموتوره همزمان: توانایی مدیریت چندین موتور پله‌ای (Stepper) و سروو (Servo) به طور همزمان برای ربات‌های چندمحوره 
•  پردازش موقعیت‌یابی بلادرنگ: اجرای الگوریتم‌های inverse kinematics برای بازوهای رباتیک به سرعت و دقت بالایی نیاز دارد که دیو آن را فراهم می‌کند.
•  دریافت و پردازش داده از انکودرهای با وضوح بالا برای کنترل دقیق موقعیت و سرعت.

۳. پردازش داده و رابط‌های گرافیکی

• درایو کردن نمایشگرهای TFT با وضوح نسبتا بالا: حافظه بزرگ و سرعت پردازش آن امکان رندر کردن عناصر گرافیکی پیچیده‌تر را فراهم می‌کند.
• ثبت‌کننده داده (Data Logger) پیشرفته: نمونه‌برداری با نرخ بالا از سنسورهای متعدد و ذخیره‌سازی داده‌های حجیم روی کارت SD.
•  پردازش سیگنال دیجیتال (DSP): اجرای الگوریتم‌های فیلترینگ، تبدیل فوریه سریع (FFT) برای تحلیل سیگنال‌های Vibro یا صدا.

۴. پروژه‌های شبکه و اینترنت اشیا (IoT)

• اتصال سیمی به شبکه: با استفاده از شیلد اترنت (Ethernet Shield) می‌تواند به عنوان یک سرور یا کلاینت در شبکه LAN عمل کند.
•  گیت‌وی یا کنترلر مرکزی: می‌تواند داده‌ها را از چندین برد دیگر (مانند Arduino Uno) جمع‌آوری، پردازش و سپس به سرور مرکزی ارسال کند.
• پروژه‌های اینترنت اشیای صنعتی که به قابلیت اطمینان و سرعت اتصال سیمی نیاز دارند.

۵. شبیه‌سازی دستگاه‌های USB (USB Native)

• ساخت تجهیزات HID: می‌تواند برای کامپیوتر به عنوان یک ماوس، کیبورد، جوی استیک یا صفحه رسم (Graphics Tablet) سفارشی شناخته شود.

• دستگاه‌های MIDI USB: اتصال مستقیم به نرم‌افزارهای آهنگسازی بدون نیاز به درایور اضافی
•  ساخت حافظه قابل حمل (USB Mass Storage) یا سایر دستگاه‌های USB.

۶. پروژه‌های آزمایشگاهی و علمی

• ثبت سیگنال‌های بیولوژیکی مانند نوار مغز (EEG) یا نوار عضله (EMG) که به نمونه‌برداری با نرخ بالا و پردازش سیگنال نیاز دارند.
•  کنترل تجهیزات آزمایشگاهی از طریق کامپیوتر
•  سیستم‌های بینایی ماشین ساده با پردازش تصاویر از دوربین‌های ساده

چه زمانی از آردوینو دیو استفاده نکنیم؟

• پروژه‌های ساده: مانند چشمک زدن یک LED، خواندن یک سنسور دما و نمایش آن روی Serial Monitor.
•  کار با ماژول‌های ۵ ولتی متعدد: اگر نخواهید از مبدل سطح منطقی استفاده کنید.
•  محدودیت بودجه: برد دیو نسبت به Uno یا Nano گران‌تر است.
•  محدودیت فضا: برد دیو از نظر فیزیکی بزرگ است.

کلام آخر 

برد آردوینو دیو (Arduino Due) به دلیل قدرت پردازشی بالا و امکانات پیشرفته‌اش، برای پروژه‌های پیچیده و حرفه‌ای که نیاز به محاسبات سنگین، سرعت زیاد یا دقت بالا دارند ایده‌آل است.