ARCAdaptor

Введение

Какие ассоциации возникают, когда Вы слышите словосочетание «электронный конструктор»? Люди разных поколений, скорее всего, ответят на этот вопрос по-разному.

Рожденные в эпоху «76-82» (речь идет о годах прошлого века) и старше наверняка вспомнят самодельные радиоприемники, приложение к журналу «Юный Техник», а также целую серию радио и электронных конструкторов «Старт», с помощью которых можно было собрать вполне адекватную почти Hi-Fi систему из того, что есть в магазинах. И даже улучшить её при помощи того же «Юного Техника», благо там публиковалась масса советов и исправлений — своего рода, техническая поддержка.

Увлечённые радиотехникой, но более молодые читатели наверняка вспомнят серию «Мастер Кит» — достойную серию наборов, как для самостоятельной сборки, так и готовых узлов и даже готовых устройств. Там представлены изделия на любой вкус и кошелек: усилители, FM-приёмники, компьютерная периферия. На ассортимент оказало влияние развитие такой отрасли, как микроконтроллеры — микросхемы, которые могут быть «запрограммированы» на выполнение того или иного действия.

Отдельного внимания заслуживают зарубежные экземпляры. Так, вокруг движения DIY (do it yourself) зародился целый бизнес, взять хотя бы Adafruit Industries – компанию, основанную выпускницей Массачусетского Технологического Института - Limor "Ladyada" Fried.

Изображение с сайта http://adafruit.com – обложка журнала “Wired”

Их история начинается с 2005-го года и сейчас это процветающая фирма, продукция которой — электронные наборы для самостоятельной сборки - DIY electronic kits.

Ну и конечно же, квинтэссенцией этой «отрасли» является такой проект, как Arduino.

Трудно даже дать чёткое определение, что это такое. Для кого-то это отладочная плата, для кого-то игрушка, для многих — инструмент для творчества. Но, всему своё время, а сейчас давайте посмотрим на историю такого явления, как электронный конструктор.

Электронные конструкторы в СССР и РФ

В этой части, пожалуй стоит подробнее рассмотреть историческую составляющую этого явления. Одно из первых упоминаний «радиоконструктора» датируется аж 1948 годом — журнал «Радио» опубликовал статью, где рассказал, что московский радиозавод имени Красина выпустил набор для сборки различных детекторных приёмников. Он представлял из себя «шасси» и набор компонентов, необходимых для сборки.

Вырезка из журнала "Радио"

Похоже, именно отсюда и пошло словосочетание «радиоконструктор». Действительно, промышленность СССР выпускала наборы для сборки радиоприёмников в большом ассортименте.

Вот некоторые из них.

Фото с сайта rw6ase

Радиоконструктор «Мальчиш» выпускался с начала 70ых годов прошлого века, а в середине 80ых претерпел серьезный «редизайн» в связи с заменой компонентов.

Изображение с сайта rw6ase

Изображение с сайта rw6ase

Радиоконструктор «Юность» также был весьма популярен, выпускалось несколько моделей различные исторические периоды. Интересно, что конструктор действительно не требовал никакой настройки и был готов к работе практически сразу после сборки, конечно, если собирающий выполнял все шаги по инструкции.

К счастью, развитие электронных конструкторов пошло не только по этому пути. Так, например, в магазинах можно было купить простенькую плату, которая только и умела, что «мигать светодиодом». Никаких других особенностей у платы не было, но представьте, сколько радости она доставляла ребёнку, который получал её в красивой коробке в форме робота, подключал батарейку и как зачарованный смотрел  на «мигалку». Кстати, никаких микросхем и тем более, микроконтроллеров там не было, а был набор транзисторов. В некоторые «продвинутые» наборы входил еще и геркон, и схема работала при поднесении магнита. Такие наборы были доступны в середине 80ых годов прошлого века.

Особого внимания заслуживает конструктор «электронные кубики», который выпускала промышленность СССР с 1977 года.

Набор представлял собой контейнер и набор кубиков. В комплект входили также наушники и телеграфный ключ. В идеале можно было собрать простенький радиоприемник, пищалки (симметричные мультивибраторы) и даже радиопередатчик, работающий на расстоянии около 2х метров. Кубики устанавливались в контейнер и соединялись друг с другом гранями. В зависимости от схемы, в прилагаемом учебнике можно было найти еще и картинку для сборки.

Изображение с форума коллекционеров предметов времён СССР

Изображение с форума коллекционеров предметов времён СССР

Изображение с форума коллекционеров предметов времён СССР

Стоит ли говорить, что такой набор действительно «будил» в потребителе будущего инженера — электронщика.

Правда мотивации были и весьма курьезными.

Источник — Коллекция Сергея Фролова

Особого внимания заслуживает серия электронных конструкторов «Старт». Выпуск начался примерно в 1970 году. Большинство моделей производилось на заводе «Электроприбор» города Каменец-Уральский.

Ассортимент конструкторов был очень достойным, например, можно было собрать полноценную Hi-Fi систему из отдельных компонентов. Правда, корпус для неё нужно было придумывать самому (надо сказать, сейчас ситуация ровно такая же, за исключением большого количества готовых корпусов-полуфабрикатов в магазинах радиотоваров).

«Старт» помимо аудиотехники позволял собрать еще и цветомузыкальную установку, оснастить систему блоком питания, обзавестись электронными часами. В целом, каталог насчитывал десятки наименований. Более того, покупатель мог получить обширную техническую поддержку на страницах приложения к журналу «Юный Техник» - «ЮТ для умелых рук».

Вырезка из журнала «ЮТ для умелых рук» декабрь 1988.

В числе радиоконструкторов «Старт» были также и довольно сложные приборы, например – электронные часы. Сейчас ими довольно трудно кого-то удивить, но в то время это действительно было чудом техники.

Вырезка из журнала «ЮТ для умелых рук» июнь 1988.

Артефакт из 90ых - собранный радиоконструктор "Старт"

Ну и конечно, финальным аккордом в индустрии были электронные конструкторы –компьютеры.
Самой знаменитой была промышленная серия «Электроника КР01», «Электроника КР02» и так далее до «КР05».

Фотография с сайта vinxru

Фотография с сайта vinxru

Модели с первой по четвёртую были совместимы с Радио 86РК, а вот КР-05  отвечал «тренду» и был уже ZX-Spectrum совместимым, что, конечно же, привлекало его в глазах конечного пользователя.

Фото с сайта Wikipedia

Конечно, электронным конструктором это можно назвать весьма условно, так как собирать там было особо нечего – разве что придумать самодельный корпус к РКшке.

Потом грянул развал СССР, кооперативы, демократизация. Электронные конструкторы выпускали кооперативы и частники. Например, можно было собрать себе АОН – автоматический определитель номера.

Начались «лихие 90ые» и радиолюбители, а тем более «молодое поколение» решили заняться чем-то более «денежным».

Современное положение дел

Возможно, стоит употребить фразу, что мол «электронные конструкторы становятся всё более популярны».

Отчасти это правда, но только отчасти.

Сейчас без проблем можно приобрести и готовые наборы, и собранные платы, но почему-то «та» радость от создания чего-то своими руками уже ушла.

Современная жизнь устроена немного по-другому, и такие «штуки» стали уделом далеко не большинства. Но, тем не менее – этот сегмент рынка живет и здравствует, помирать не собирается. И весь вопрос упирается в «популяризацию явления». Как часто «старички» вздыхают, - «эх, мне бы эти возможности и выбор в 80ых, я бы тогда огого!».

Конечно, новая реальность диктует свои условия. Производителю выгодно ориентироваться на «человека-потребителя» и обновлять модельный ряд техники – конкуренты давят, да и выражение «акулы бизнеса» следует понимать буквально – ты живешь, пока движешься.

Есть довольно много людей, которых такая ситуация не то, чтобы не устраивает, но хочется как-то остановиться и сделать  что-либо своими собственными руками.

Пусть это будет система управления кондиционером, или робот, управляемый по беспроводной сети – вы не поверите, но такие люди действительно есть. Вполне может быть, что Вы один из них, раз дочитали до этого места.

Ну а тем, кто хочет «немного больше», чем собрать устройство по инструкции – простор для творчества открыт.

Вот некоторые из «простых радостей», которые октрывает подобное техническое творчество:

Вы понимаете, «как это работает».

Вы приобретаете новые навыки – кто знает, что может пригодиться завтра ?

Вы испытываете чувство глубокого внутреннего удовлетворения, когда «всё идет хорошо».

Ну а если серьезно, электронные конструкторы – это уникальные, ни на что не похожие «артефакты» и опыт работы (или игры ?) с ними не похож ни на что. Его просто нельзя описать словами, да и прочувствовать и ощутить дано далеко не многим сегодня. Но если у вас имеется в наличии дух исследователя и вам приятно что-то делать самому, своими руками – вам точно понравится.

Рынок «китов» в России и бывшем СССР

Какова же ситуация на сегодня ? В продаже можно встретить несколько видов электронных конструкторов:
Наборы для «самых маленьких» - изготовлено в Китае или рядом, представляют из себя набор крупных деталей и позволяют собрать ну совсем простенькие цепи. Пример – «Знаток». Наверное больше всего напоминают «электронные кубики, расмотренные раньше», но во-первых гораздо проще, а во-вторых опубликованные схемы достаточно общие. Хороший подарок любимому чаду, если конечно оно имеет к этому предрасположенность.

Готовые узлы – это отдельная тематика, такие гранды, как Мастер-кит или E-кит предоставляют почти всё, что можно вообразить – от источников питания, до компонент умного дома. Правда, последнее время наблюдается тенденция к упрощению и охвату областей всё шире. Рядом с автоэлектроникой стоят мини-компьютеры на Andoroid. Готовые. Не подразумевающие никакого вмешательства. И при этом всё это назыается радионабором. Парадокс ? Но ситуация очень точно отображает реальность – воспитываются потребители, а не созидатели.

Электронные конструкторы для сборки. Их мало, но они есть. Где «достать» ? Кое-что есть в наборах известных производителей. Что-то выпускают энтузиасты вроде ZX-KIT. Ну и наконец – «торвары с аукционов». Вот, например замечательные часы-радиоконструктор «Старт 7231» из 1991 года в разобранном виде:

Упаковка (1)

Упаковка (2)

Инструкция по эксплуатации и «паспорт изделия»

Оригинальные компоненты и заботливо добавленные новые электролиты от взамен высохших за 20+ лет старых.

Индикатор

Пока еще пустая плата

Начинаем сборку

К сожалению, время «берет своё» и будет большой удачей дособрать желаемое до конца. Всё-таки статика, неправильное хранение, деградация платы (без защитного слоя) могут «дать о себе знать», но попытка в любом случае того стоит.

Зарубежный рынок

Нельзя голословно утверждать, что «у них всё с этим хорошо, а у нас никак». Это было бы неправдой.

Основное отличие зарубежного рынка (США и Западная Европа) – в разнообразии продуктов. Благодаря разным производителям и продавцкм – есть из чего выбирать. Ну и цены, вобщем, немного ниже отечественных. Опять-таки, доступность для покупки в крупных сетях и интернет-гигантах типа «Амазона».

Дело в отношении – если у нас «хобби сидеть с паяльником» удел почти социопатический, то там техническое творчество поощряется, хотя «ботаники» всех стран в целом одни и те же.

Особого внимания заслуживают так называемые breakout boards. Это просто – скажем тяжело кому-то паять разъем microUSB (поверьте, это действительно тяжело делать обычным паяльником). Заказывает себе человек т.н. breakout board – кусок тектолита с уже впаянным разъемом и контактами, к которым может припаять провод даже ребёнок.

Breakout-плата для microUSB

Стоимость копеечная, а продажи через интернет и «релевантные ресурсы» окупает все расходы.
У нас подобные изделия встречаются либо продающиеся в «три цены» из тех же источников через перекупщиков, либо не встречаются вообще.

Другими словами «у них» -индустрия. «У нас» - разрозненные любители и два-три производителя на всю необъятную Россию. Хотя, почему-то процент «интересующихся» и у них и у нас одинаковый. Чудеса, да и только.

Arduino, как явление

В 2005 году случилось событие, которое перевернуло вообще всё представление о «радиоэлектронике, как хобби».

Ранняя плата Arduino. Источник - Wikipedia

Увидел свет Arduino – плата, в основе которой лежал (и лежит) микроконтроллер фирмы ATMEL – ATmega. Изначально плата была задумана, как учебное пособие для студентов. Но ситуация начала развиваться по более благоприятному сценарию.

Благодаря низкой цене, простому языку Wiring и открытости архитектуры Arduino снискал огромную популярность среди армии радиолюбителей всех стран.

Вторая «фишка» - стандартизованный интерфейс. Платы Arduino имеют стандартное расположение разъемов, что позволяет проектировать так называемые «шилды» - платы «второго и выше этажей».

На этих платах реализуется дополнительная периферия, как  то:

• Индикаторы всех мастей
• Средства связи
• Органы управления
• Интерфейсы с другими устройствами

Самый простой клон Arduino можно собрать на беспаечной макетной плате быстрее, чем за час (при условии, что вы знаете, что делаете, и у вас есть программатор).

И, кстати, устройство уже давно нарастило аудиторию, за счет просто творческих людей, например художников, которые создают целые инсталляции с помощью этого прибора.

Сейчас купить или собрать Arduino не составляет труда. Хотя, настоящий радиолюбитель просто обязан собрать его самостоятельно. Это как с программированием –настоящий программист должен написать программу “Hello, World”, игру «Тетрис» и собственный текстовый редактор.

Arduino действительно стал явлением. 2005ый год – почти десять лет прошло с момента его появления, однако тематические форумы только множатся, устройство продается, проекты продолжают появляться. Безусловно – это успех.

ARCAdaptor

ARCAdaptor -  это простая отладочная плата на основе микросхемы ATmega8(a). И да, её можно считать электронным конструктором – желающие могут собрать самостоятельно, а если нет уверенности в своих силах, то можно купить готовый набор.

Выгодные отличия от «конкурентов»:

• Поддержка USB прямо из коробки
• Возможность работы без аппаратного программатора
• Небольшие размеры
• Простота освоения
• Совместимость с Arduino IDE (в нём можно писать программы для ARCAdaptor)
• Возможность самостоятельной сборки
• Визуальный онлайн-редактор конфигураций (для «заводской» прошивки)

Изначально ARCAdaptor даже не имел такого названия – это была попытка повторить V-USB MAME Panel – плату для подключения аркадных джойстиков к ПК.

Внезапно выяснилось, что выводы можно переконфигурировать , конфигурацию хранить в EEPROM, а редактировать прямо в браузере благодаря технологии HTML5.  А использование загрузчика избавляет от необходимости в таком устройстве, ка кпрограмматор. Более того, схема, использованная для реализации V-USB в ARCAdaptor используется в массе других проектов, так что можно не только подключить очередную клавиатуру или джойстик от «Синклера», но и сделать термодатчик с LCD-дисплеем, управлять устройствами и так далее.

Так родился продукт, впрочем полную историю создания можно почитать у Ильи Данилова. Название – производная от 2х слов “Arcade” и “Adaptor”.

Можно ли говорить, что ARCAdaptor “лучше чем Arduino” ? Вопрос поставлен не совсем корректно. ARCAdaptor можно запрограммировать с помощью Wiring из Arduino IDE, но это не превращает его в Arduino-совместимую плату. Да и это не планировалось изначально, хотя и является приятным бонусом.

И, кстати, разъемы ARCAdaptor расположен так, что по шагу совпадают с макетной платой с расстоянием отверстий 2.54мм. Так что сделать собственный «шилд», как у Arduino с собственной периферией вполне можно. Как изготовить такой «второй этаж» - описано в руководстве пользователя в разделе «Использование в качестве отладочной платы».

Второй момент – у ARCAdaptor минимум деталей. Это означает, что его легко собрать самостоятельно без ошибок – заводская плата  очень качественная. Единственное, что может вызвать затруднение – самостоятельная прошивка микроконтроллера, но самый простой программатор делается из старого компьютера с LPT-портом за полчаса.

Иногда очень хочется сделать что-то своими руками. ARCAdaptor создавался именно с этой мыслью.

Вас ограничивает только Ваша фантазия.

Выводы и перспективы

Удешевление и миниатюризация процессоров подарила нам полноценные компьютеры размером с коробочку от леденцов.

Живой пример тому – Raspberry Pi – сейчас им не торгует только ленивый, а сервис финансирования проектов «Kickstarter» ломится от периферии для этого микрокомпьютера.

Китайский вариант Raspberry Pi - на красном текстолите

Не отстают и восточные производители – CubieBoard, детище китайского инженера Tom Cubie представляет из себя аналогичное устройство.

Кстати CubieBoard «подросла» аж до 3го поколения.

И даже гиганты индустрии – такие как Intel не отстают. Недавно выпущенная плата Intel Galileo по сути является полноценным компьютером, но оставляет гигантский простор для творчества.

Intel Galileo

Времена меняются, принцип остается. Далекий 1948 год и набор для сборки детекторного приемника и 2014 год с его гигагерцами и терабайтами – всегда найдутся желающие разобраться «как это устроено», ну или собрать что-то своими руками.

Long live DIY scene!