Электроника, схемотехника, микроконтроллеры

Цель материалов и источников информации в этом разделе – познакомить всех желающих с основами аналоговой и цифровой электроники, схемотехники, Arduino, ПЛИС (CPLD, FPGA), программированием микроконтроллеров.

Основы электроники

В интернете можно найти огромное количество информации для начинающих электронщиков. Однако, к сожалению, не всем этим материалам можно доверять. Зачастую сайты по электронике создаются не для того, чтобы делиться знаниями и информацией, а только ради трафика и рекламы. Такие материалы содержат множество ошибок как в части теории, так и в чертежах принципиальных схем. Бывает, что собранные по описаниям на этих сайтах, электронные устройства не работают, тем самым отбивая интерес к продолжению изучения электроники. Поэтому, в этом разделе мы постарались выложить ссылки на те ресурсы и книги, которые точно окажутся полезными для новичков в мире электроники.

• Раздел для начинающих электронщиков на сайте РадиоКот. Сайт, где можно найти ответы на самые странные вопросы, которые возникают у людей, только-только взявших в руки паяльник
• Комикс «Паять просто». Если уж вы решили взять в руки паяльник, то вам просто необходимо изучить рисунки этого замечательного комикса. Хотя, на самом деле, чтобы начать эксперименты с электроникой, совсем не обязательно сразу учиться паять. Можно начать с беспаечной макетной платы, и об этом рассказывается в следующем абзаце.
• Курс практических занятий на макетных платах без пайки. «Первые шаги» – курс по основам цифровой электроники. По ходу выполнения заданий происходит знакомство с теорией и выполняются практические работы по сборке схем. Структура сайта несколько необычна, он построен в виде форума, но зато все схемы этого проекта многократно проверены и заведомо работоспособны, если, конечно, собраны без ошибок.
• Сайт «Электроника для всех». Один из самых популярных русскоязычных сайтов для изучающих электронику. Помимо статей по основам электроники, здесь можно найти подробные обучающие материалы по микроконтроллерам семейства AVR, в которых подробно расписаны все мелочи, подводные камни и грабли, на которые часто наступают начинающие. Формат сайта не случайно был выбран в виде блога — так автор обеспечивает обратную связь читателям. С этой особенностью сайта связано то, что самые первые материалы для начинающих нужно искать на последних страницах блога.

• Электроника для начинающих на ​Хабре. На самом известном ресурсе для русскоговорящих айтишников, регулярно публикуются материалы для начинающих электронщиков и радиолюбителей. Ценность этой площадки - не только в тысячах интересных статей, но и в комментариях от сообщества, многие их которых бывают не менее интересны и полезны, чем сама статья.
• Список самых нужных и важных книг для начинающих изучать электронику, вы найдете в разделе «Литература» внизу страницы. В описании книг приведены ссылки на сайты издательств, которые их выпустили в свет. А сами книги можно заказать в библиотеке, либо найти их электронные версии в сети.

Arduino

• Онлайн-курс МФТИ на Coursera «Строим роботов и другие устройства на Arduino. От светофора до 3D-принтера» - https://www.coursera.org/learn/roboty-arduino. Курс состоит из серии практических задач про создание устройств, которые взаимодействуют с физическим миром. Для освоения всей программы курса потребуется 6 недель, предполагаемая нагрузка – не более 5 часов в неделю.
• Видеоуроки по Arduino от известного популяризатора Jeremy Blum в переводе от Амперки -https://youtu.be/bO_jN0Lpz3Q
• Идеи проектов, связанные с электроникой и платформой Arduino с подробными видеоинструкциями от Alex Gyver (Александр Майоров), одного из самых-самых блогеров в российском YouTube по тематике DIY - https://alexgyver.ru/projects

Micro:bit

Что такое micro:bit? Это компактная электронная плата для обучениях основам программирования умных устройств, носимой электроники, мобильных роботов и т.п. На плате размещены кнопки, матричный светодиодный дисплей, акселерометр, магнитометр, сенсоры освещённости и температуры, а также Bluetooth для связи с другими платами micro:bit, смартфоном или планшетом. Может управлять тем устройством, в которое она встроена.

• Обзорная статья - https://habr.com/ru/post/405029/
• Сравниваем micro:bit с Arduino - https://habr.com/ru/company/makeitlab/blog/477754/
• Книга «BBC micro bit. Официальное руководство пользователя» - https://dmkpress.com/catalog/electronics/radiohobby/978-5-97060-750-3/
• BBC micro:bit: инструкция, распиновка и примеры работы - http://wiki.amperka.ru/products:bbc-microbit

Цифровая электроника, ПЛИС (CPLD, FPGA)

• Серия онлайн курсов «Как работают создатели умных наночипов», состоит из трех модулей. В первом модуле «От транзистора до микросхемы» подробно разбираются объекты, с которыми работает инженер-электронщик: электрические сигналы, логические элементы и ячейки памяти. В двух последующих мини-курсах - «Логическая сторона цифровой схемотехники» и «Физическая сторона цифровой схемотехники» подробно рассказывается о том, как собственно инженеры строят схемы. Данная серия курсов разработана для школьников 8-11 классов, интересующихся электроникой и программированием - https://stemford.org/course?id=6410690722451343819
• Книга «Цифровая электроника для начинающих», Кириченко П. - http://www.bhv.ru/books/book.php?id=201192
• Книга «Цифровая схемотехника и архитектура компьютера», Харрис Д.М,, Харрис С.Л. - https://dmkpress.com/catalog/electronics/circuit_design/978-5-97060-522-6/

В книге «Цифровая схемотехника и архитектура компьютера» представлен уникальный и современный подход к разработке цифровых устройств. Харрис и Харрис начинают с цифровых логических элементов, переходят к разработке комбинационных и последовательных схем, а затем используют эти базовые блоки как основу для самого сложного: проектирования настоящего процессора. По всему тексту приводятся примеры на языках SystemVerilog и VHDL, иллюстрирующие методы и способы проектирования схем с помощью САПР. Изучив эту книгу, читатели смогут разработать свой собственный микропроцессор и получат полное понимание того, как он работает.

• Сайт о разработке устройств на базе FPGA и CPLD компании Altera / Intel для начинающих -https://marsohod.org/howtostart
• Цикл статей, посвященных программируемой логике и среде разработки Quartus компании Altera, ориентирован на работу с платой CTRL-CPLD-EPM570 на чипе Altera Max II - https://robotclass.ru/articles/fpga-quartus-setup

Программирование микроконтроллеров

• Программирование современных микроконтроллеров. Курс лекций от IoT Академии Samsung и компании Unwired Devices (11 видео). Это практический курс по программированию микроконтроллеров на ядре Cortex-M3, который читался в Институте Информационных Технологий Московского Технологического Университета (больше известного, как МИРЭА).

• AVR. Учебный курс. Учебный курс по микроконтроллерам AVR от легендарного челябинского популяризатора электроники DI Halt'a. Челябинские электронщики настолько суровы, что... Продолжение этой фразы вы сможете написать сами, после изучения материалов этого курса. Ибо курс начинается с ассемблера. Автор считает, что без понимания работы контроллера на уровне машинных инструкций, невозможно научиться писать надежные и быстрые программы. Ну а после ассемблерной части сразу же начинается курс на Си.

Литература

• Книга «Электричество шаг за шагом». Автор этой книги - легендарный писатель Рудольф Анатольевич Сворень. На его книгах, посвященных электронике, выросло несколько поколений читателей. В сети можно найти электронные копии и других его книг, в первую очередь - мегапопулярной "Электроники шаг за шагом".