می‌خواین بدون وصل کردن سخت‌افزار و مدارهای الکترونیکی، کد آردوینو رو تست کنین؟ دوست دارین بدون داشتن یک رزبری پای پروژه خودتون رو اجرا کنید؟ در این مقاله قراره ابزار های شبیه ساز مناسب برای اجرای پروژه‌های ESP32، رزبری پای و آردوینو رو باهم بررسی و مقایسه کنیم.
وجود منابع آنلاین باعث شده کار کردن با بردهایی نظیر میکروکنترلر آردوینو یا رزبری پای از هر زمان دیگه‌ای آسون‌تر بشه. تعداد زیادی راهنمای سخت‌افزاری و نرم‌افزاری وجود داره و علاوه بر اون قیمت خود این بردها هم به صرفه است و اکثر علاقمندان در این حوزه می‌تونن اونهارو رو خریداری کنن. اما اگه بخواین قبل از خرید آردوینو کدنویسی‌تون رو انجام بدین چی؟ امکانش هست بدون تهیه برد به کدنویسی و انجام پروژه‌هایی که دوست داریم مشغول بشیم؟ البته که میشه! تا آخر این مقاله همراه من باشید تا با 3 تا از بهترین شبیه سازهای رایگان آردوینو، رزبری پای و ESP32 آشنا بشید.
معرفی Emulator/Simulator های کاربردی
شبیه سازها یک ابزار فوق‌العاده برای یادگیری و نمونه‌سازی هستند که به کمک اونها می‌تونین بدون استفاده از سخت‌افزار، کد رو تست کنین. پروژه‌های زیادی برای شروع در وبسایت وجود داره که می‌تونید همین حالا کدنویسی پروژه خودتون رو شروع کنید. ابتدا به معرفی شبیه سازها می‌پردازیم و سپس راه اندازی و نحوه کار با رابط کاربری اونها رو باهم مقایسه می‌کنیم.
شبیه ساز آنلاین WOKWI برای آردوینو، رزبری پای و ESP32
شبیه ساز آنلاین Wokwi استفاده ازش آسونه و کاربران در هنگام ساخت مدار خیلی آزادی عمل دارن. این ابزار در مرورگر کار می‌کنه و تعداد زیادی قطعات مورد استفاده در پروژه‌های مربوط به آردوینو یا ESP32 (مثل کلیدها، نمایشگرها و حسگرها) رو شامل میشه که می‌تونین باهاشون کار کنین.
یکی از مزایای Wokwi اینه که می‌تونین پایه‌های I/O رو برای هر کدوم از اجزا انتخاب کنین. علاوه بر این، محبوب‌ترین و رایج‌ترین بردهای آردوینو رو هم داره که می‌تونه تجربه فوق‌العاده‌ای رو برای کاربران به ارمغان بیاره.
شبیه ساز آنلاین Circuits Autodesk Tinkercad مناسب بردهای آردوینو
اجزای شبیه ساز مدار آنلاین Circuits Autodesk Tinkercad به اندازه Wokwi کامل نیست اما رابط کاربری مدرن‌تری داره و همچنین نحوه تعامل با این ابزار بسیار آسون‌تره.
توجه داشته باشید که فقط تعداد کمی از بردهای آردوینو رو می‌تونید در شبیه ساز Tinkercad Circuits استفاده کنید. برای همین این ابزار گزینه خوبی برای کسایی هست که از بردهای Arduino Uno استفاده می‌کنن.
شبیه ساز قدرتمند SimulIDE
ابزار SimulIDE تحت وب نیست و بر خلاف دو شبیه ساز قبلی ابتدا باید در کامپیوتر نصبش کنین. نرم‌افزار به صورت رایگان برای ویندوز، macOS و Linux وجود داره و به همین دلیل مثل Wokwi و Tinkercad Cirsuits میشه به آسونی بهش دسترسی داشت.
این نرم‌افزار رابط کاربری قدیمی داره که ممکنه در نگاه اول جالب به نظر نرسه. اما وقتی بهش عادت کنین، متوجه می‌شین که SimulIDE یکی شبیه ساز فوق‌العاده است و اجزای زیادی داره.
بررسی کارکرد ابزارهای شبیه سازی
کارکرد این شبیه سازها تقریباً شبیه همه، اما بهتره کارکرد همه رو بررسی کنیم تا ببینیم کدومشون برای کار ما مناسبه. برای اینکه همه‌چیز عادلانه باشه برای همه شبیه سازها از یک کد و سخت‌افزار یکسان استفاده می‌کنیم: نمونۀ استاندارد Blink که در Arduino IDE در دسترسه.
استفاده از شبیه ساز WOKWI برای ساخت مدار آردوینو
به وبسایت Wowki برید و در صفحه اصلی به سمت پایین اسکرول کنین تا بخش Start Your Project Using Popular Languages رو پیدا کنین. برای ایجاد یک پروژه جدید که از قبل بارگذاری شده ( یا برد مورد نظرتون) Arduino Uno رو انتخاب کنین.
در پنجره Simulation، روی آیکن آبی‌رنگ + کلیک کنین و ال‌ای‌دی رو از فهرست انتخاب کنین. دوباره به همین منو برگردین و یک مقاومت (Resistor) به پروژه اضافه کنین.
روی پایه GND برد آردوینو کلیک کنین و سیم جدید رو به پایه سمت چپ ال‌ای‌دی بکشونین یا اصطلاحاً درگ کنین. روی پایه 13 برد آردوینو کلیک کنین و اون رو به یک سرِ مقاومت وصل کنین. سرِ دیگۀ مقاومت رو به پایه سمت راست ال‌ای‌دی وصل کنین.
حالا باید کد رو اضافه کنین. تمپلیت کد رو به همراه پروژه جدید بارگذاری شده رو حذف کنین و نمونه کد Blink رو در باکس کپی کنین.
ساخت مدار آردوینو با استفاده از شبیه ساز Tinkercad Circuit
به وبسایت Autodesk Tinkercad Circuit برید و یک حساب کاربری ایجاد کنین. بعد از دسترسی به داشبورد به سمت پایین صفحه اسکرول کنین و در قسمت Circuits گزینه Create Your First Cirsuits Design رو انتخاب کنین.
یک canvas سفید به همراه فهرستی از اجزا در قسمت راست ظاهر میشه. به سمت پایین فهرست اسکرول کنین یا Arduino رو جستجو کنین و گزینه Arduino Uno R3 رو از فهرست انتخاب کنین و به اون canvas اضافه‌اش کنین. برای اضافه کردن ال‌ای‌دی و مقاومت به canvas هم همین روند رو تکرار کنین.
روی پایه GND برد آردوینو کلیک کنین و سیم رو به سمت پایه چپ ال‌ای‌دی بکشونین. حالا روی پایه 13 آردوینو کلیک کنین و سیم رو به به سمت نزدیک‌ترین پایه مقاومت بکشونین. سر دیگۀ مقاومت رو به پایه راست ال‌ای‌دی وصل کنین.
Tinkercad Cirsuits هم با برنامه‌نویسی کد و هم با برنامه‌نویسی مبتنی بر بلوک کار می‌کنه. ما برای نمایش هر چه بهتر این پروژه از کد استفاده می‌کنیم اما اگر دوست دارید می‌تونین از برنامه‌نویسی بلوکی استفاده کنین. از سمت راست صفحه نمایش روی گزینه Code کلیک کنین و از منوی کشویی روی گزینه Text کلیک کنین. کد رو در باکس کپی کنین و روی گزینه Start Simulation کلیک کنین تا کد اجرا بشه.
ساخت مدار آردوینو با استفاده از شبیه ساز SimulIDE
برخلاف Tinkercad Circuits و Wokwi، ابتدا باید SimulIDE رو دانلود کنید تا امکان استفاده رو داشته باشید. به وبسایت SimullDE برید، آخرین نسخه رو برای سیستم عامل‌تون دانلود کنید، فایل رو از حالت zip خارج کنین و فایل EXE رو اجرا کنین.
علاوه بر SimulIDE باید یک نسخه قدیمی Arduino IDE رو دانلود کنین. اگه بخوام دقیق‌تر بگم باید نسخه 1.8.19 رو دانلود کنین. به وبسایت Arduino برید، نسخه zip سیستم عامل‌تون رو دانلود کنین و اونو از حالت فشرده خارج کنین.
SimulIDE رو راه‌اندازی کنین و آیکن New File رو از بالا سمت راست انتخاب کنین. بعد Settings رو از سمت چپ آیکن New File انتخاب کنین و روی گزینه Compiler Settings کلیک کنین و حتماً Arduino رو هم از منوی دستگاه‌ها انتخاب کنین. Tool Path رو دایرکتوری Arduino IDE انتخاب کنین که قبلاً دانلودش کرده بودین. برای ما F:\arduino-1.8.19-windows\arduino-1.8.19 هست.
حالا باید چند تا سخت‌افزار رو اضافه کنیم. Arduino Uno، یک ال‌ای‌دی و یک مقاومت رو از فهرست سمت چپ صفحه پیدا کنین و اونا رو canvas سمت چپ بکشید. مثل خیلی از مدارهای دیگه، پایه GND برد آردوینو رو به پایه ground، ال‌ای‌دی وصل کنین. پایه 13 برد آردوینو رو به یک سرِ مقاومت وصل کنین و سر دیگه مقاومت رو به پایه دیگه ال‌ای‌دی وصل کنین.
کد رو در canvas سمت راست کپی کنین. از این قسمت، روی آیکن Debug که در قسمت بالا، سمت راست canvas هست کلیک کنین و فایل رو با یک نام جدید ذخیره کنین، منتظر بمونین تا فرایندش کامل بشه. روی آیکن Run to Breakpoint که در قسمت بالا، سمت راست canvas قرار داره کلیک کنین تا فرایند شبیه‌سازی اجرا بشه.
کدوم شبیه ساز بهترین گزینه برای شماست؟
همون‌طوری که مشاهده می‌کنین، ساخت مدار در Wokwi ،Tinkercad Circuits و SimulIDE یکسانه. هر کدوم از این ابزارها ویژگی‌های متمایزی دارن و این مقاله بهتون کمک می‌کنه بهتر متوجه نقاط قوت اونا بشین.
Wokwi: این ابزار بسیار سبک، همراه با کاربری آسان و همچنین شامل مشترکین زیادی هست. Wokwi گزینه خوبی برای کسایی هست که تازه وارد عرصه شبیه‌سازی با آردوینو شدن. اجزای این ابزار به اندازه SimulIDE زیاد نیست اما هر چیزی که برای ساخت مدارهای آردوینو بدون استفاده از سخت‌افزار بهش نیاز دارید رو داره.
Tinkercad Circuits: به خاطر حمایت Autodesk از Tinkercad Circuits، این ابزار مدرن و ظریف هست و به صورت مستمر به‌روزرسانی میشه. این ابزار اجزای زیادی نداره اما پروژه‌های از پیش ساخته شده و برنامه‌نویسی بلوکی داره که برای همین گزینه فوق‌العاده‌ای برای کاربران به حساب میاد. Tinkercad Circuits حتی در مرورگرهای موبایل هم کار می‌کنه و در انتها باید بگم تجربه رابط کاربری این ابزار برای شما لذت بخش خواهد بود.
SimulIDE: هرچند راه‌اندازی این ابزار دشواره اما تعداد کمی شبیه‌ساز میکروکنترلر می‌تونن به پای SimulIDE برسن. این ابزار صدها جزء، تنظیمات جامع، یک دیباگر دقیق داره و به همین خاطر می‌تونه از پس پروژه‌های پیچیده آردوینو هم به خوبی بر بیاد.
جمع‌بندی
اگر آردوینو یا رزبری پای ندارید، با استفاده از یکی از این شبیه سازها می‌تونین برنامه‌نویسی این بردها رو یاد بگیرین و برای پروژه‌های الکترونیکی برنامه‌نویسی کنین.
بردهای آردوینو، رزبری پای و ESP32 ابزار فوق‌العاده‌ای برای برنامه‌نویس‌ها و سازنده‌ها به حساب می‌آیند. استفاده از این بردها بسیار آسونه و همچنین مقالات زیادی در سایت وجود داره که می‌تونید پروژه دلخواهتون رو انجام بدید. پس همین الان شروع کنید.
