Programování mikrokontrolérů, jako je Arduino, je díky dostupnosti kvalitních nástrojů jednodušší než kdy dříve. Jednou z obzvláště populárních a pokročilých metod je využití Visual Studio Code (VSCode) spolu s rozšířením PlatformIO. Tento návod vás provede krok za krokem procesem nastavení, přípravy a programování Arduina pomocí těchto nástrojů.

Co je VSCode a PlatformIO?

• Visual Studio Code (VSCode): Jedná se o populární textový editor od společnosti Microsoft, který je vhodný jak pro začátečníky, tak pro profesionály. Nabízí široké možnosti rozšíření a přizpůsobení. Podporuje různé jazyky a disponuje funkcemi jako automatické dokončování, zvýraznění syntaxe nebo integrovaný terminál.

Ilustrace prostředí VSCode

• PlatformIO: Jedná se o open-source ekosystém pro embedded vývoj. Umožňuje snadnou práci s různými mikrokontroléry, jako je Arduino, ESP32, STM32 a další. Integruje se do VSCode a poskytuje intuitivní nástroje pro kompilaci, nahrávání a správu knihoven. PlatformIO také obsahuje integrované nástroje pro debugging, což jej činí ideálním řešením pro pokročilé vývojáře.

Důvody, proč používat PlatformIO místo Arduino IDE

• Lepší správa projektů: PlatformIO umožňuje organizovat projekty do jasně strukturovaných adresářů. To zjednodušuje práci na větších aplikacích. Vytvoření samostatných složek pro zdrojové kódy, knihovny a konfiguraci zajišťuje přehlednost.
• Integrované ladění: Podpora debuggingu přímo z VSCode umožňuje krokování kódu, sledování proměnných a rychlé hledání chyb. Arduino IDE ladění nativně nepodporuje, což znesnadňuje vývoj složitějších aplikací.
• Flexibilita: PlatformIO podporuje širokou škálu desek a frameworků, což vám umožňuje snadno přepínat mezi různými hardware platformami. Například můžete používat Arduino, ESP32 a STM32 ve stejném prostředí.
• Rozšířená knihovna: PlatformIO poskytuje snadný přístup k tisícům knihoven. Knihovny jsou automaticky aktualizovány a přidávány přímo do projektu bez ručního stahování.
• Moderní rozhraní: VSCode je rychlé, přehledné a nabízí mnoho pokročilých funkcí. Rozhraní je plně přizpůsobitelné, například možnost instalace motivů nebo rozšíření pro zvýšení produktivity.

Jak programovat Arduino ve VSCode?

Krok 1: Instalace Visual Studio Code

Pokud ještě nemáte nainstalovaný VSCode, postupujte takto:

1. Navštivte oficiální stránku: https://code.visualstudio.com/.
2. Stáhněte si verzi odpovídající vašemu operačnímu systému (Windows, macOS, Linux).
3. Spusťte instalační soubor a dokončete instalaci podle pokynů.
   • Instalace obvykle zahrnuje výběr složky a potvrzení licenčních podmínek.

Po instalaci spusťte VSCode. Ujistěte se, že je správně nakonfigurováno, například nastavení preferovaného jazyka.

Krok 2: Instalace PlatformIO

1. Otevřete VSCode.
2. Klikněte na ikonu rozšíření (ikonka „Extensions“) na levém panelu.
3. Do vyhledávacího pole napište „PlatformIO IDE“.
4. Klikněte na tlačítko „Install“ vedle rozšíření PlatformIO IDE.
   • Instalace může chvíli trvat, protože rozšíření stahuje další potřebné komponenty.
5. Po instalaci PlatformIO restartujte VSCode, aby se aktivovaly všechny potřebné komponenty.

Krok 3: Příprava nového projektu

1. Otevřete PlatformIO kliknutím na ikonku PlatformIO na levém panelu.
2. Klikněte na „New Project“.
3. Vyplňte následující pole:
   • Project Name: Zadejte název projektu (např. „MujArduinoProjekt“).
   • Board: Vyberte svou Arduino desku (např. „Arduino Uno“, „Arduino Mega“ nebo jinou).
   • Framework: Zvolte „Arduino“.
4. Klikněte na tlačítko „Finish“.

PlatformIO automaticky vytvoří strukturu projektu a nastaví veškeré potřebné soubory. Tento proces zahrnuje vytvoření adresářů a konfiguračních souborů.

Tímto máme kompletně zprovozněný prostředí pro programování!!

Struktura projektu

Po vytvoření projektu uvidíte následující složky a soubory:

• src: Obsahuje zdrojové kódy (např. main.cpp).
• lib: Sem můžete přidávat vlastní knihovny.
• platformio.ini: Konfigurační soubor projektu, kde můžete měnit nastavení, jako je deska nebo knihovny.

Podrobnosti o struktuře

• src složka: Obsahuje hlavní kód projektu. Doporučuje se rozdělit kód do více souborů, pokud projekt roste na složitosti.
• lib složka: Slouží k ukládání vlastních knihoven, což zajišťuje snadnou správu a opakované použití.
• platformio.ini: Centrální bod konfigurace projektu. Zde můžete například:
  • Přidat knihovny.
  • Nastavit porty pro nahrávání kódu.
  • Upravit buildovací příznaky.

Věškerý kód budete psát do souboru main.cpp v adresáři src. Tento přístup zajišťuje, že všechny zdrojové soubory budou oddělené od konfigurace projektu.

Kompilace a nahrávání programu

1. Ujistěte se, že je Arduino připojeno k počítači pomocí USB kabelu.
2. Klikněte na ikonu „Šipky“ („Upload“) ve spodní liště VSCode.
3. PlatformIO automaticky zkompiluje kód a nahraje ho na desku.
   • Kompilační výstup se zobrazí ve spodní části editoru. V případě chyby se zobrazí podrobnosti, které pomohou problém identifikovat.
   • Ujistěte se, že jste správně nastavili porty a desku v souboru platformio.ini.

Pokud vše proběhne úspěšně, uvidíte blikající LED diodu. Pokud ne, zkontrolujte připojení a správnost kódu.

Přidávání knihoven

PlatformIO usnadňuje správu knihoven. Postup při přidávání knihoven:

1. Otevřete PlatformIO a vyberte „Libraries“.
2. Vyhledejte knihovnu, kterou potřebujete (např. „Adafruit Sensor“).
3. Klikněte na „Install“.
4. PlatformIO automaticky přidá knihovnu do projektu.

Debugging

PlatformIO podporuje pokročilé ladění. Pokud vaše deska podporuje debugging, můžete:

1. Nastavit body přerušení („breakpoints“) v kódu.
2. Spustit debugging kliknutím na „Debug“ ve spodní liště.
3. Sledujte proměnné a krokování kódu přímo v editoru.

Nastavení ladění

• Ujistěte se, že vaše deska podporuje debugging a že máte správně nastavený debugger v platformio.ini.
• Použijte externí hardware, například JTAG nebo SWD debugger, pokud je to nutné.

Debugging usnadňuje hledání chyb a optimalizaci kódu. Pro větší projekty je to nezbytný nástroj.

Závěr

Programování Arduina pomocí VSCode a PlatformIO je nejen efektivní, ale také zábavné. Tento ekosystém poskytuje mocné nástroje pro vývoj, ladění a správu projektů. Pokud jste s Arduino IDE již pracovali, přechod na PlatformIO je krokem vpřed. Zkuste si vytvořit vlastní projekt a objevte možnosti, které tento nástroj nabízí!