Arduino & Raspberry Pi

En sık sorulan soru bu, ama aslında iki kart birbirinin rakibi değil. Arduino bir mikrodenetleyici kartıdır: tek bir işi, çok hızlı ve güvenilir şekilde, işletim sistemi olmadan yapar. Raspberry Pi ise tek kartlı bir bilgisayardır: Linux çalıştırır, ekran, klavye, kamera ve internetle çalışır.

Basit bir benzetme: Raspberry Pi robotun beyni, Arduino ise omuriliğidir. Beyin "ileri git, karşıdaki nesneyi tanı" gibi kararları verir; omurilik motorlara milisaniye hassasiyetinde sinyal gönderir ve sensörleri dinler. Gelişmiş robotlarda ikisi birlikte kullanılır.

Popüler kartlar ve kullanım alanları

Mikrodenetleyici (MCU), işlemci, bellek ve giriş/çıkış birimlerinin tek bir çipe sığdırıldığı küçük bir bilgisayardır. Çamaşır makinenizden arabanızın kapı kilidine kadar etrafınızda yüzlercesi çalışır. Arduino kartı, bu çipi kolayca programlayabilmeniz için USB bağlantısı, voltaj regülatörü ve pin başlıkları ekler.

Arduino IDE kurulumu ve ilk yükleme

1. IDE'yi indirin

   arduino.cc adresinden işletim sisteminize uygun Arduino IDE 2 sürümünü indirip kurun. Kurulum sırasında sürücü yükleme isteklerini onaylayın.

2. Kartı bağlayın

   Arduino'yu USB kablosuyla bilgisayara takın. Yeşil ON ışığı yanmalı. Bazı klon kartlar CH340 sürücüsü ister; port görünmüyorsa bu sürücüyü kurun.

3. Kartı ve portu seçin

   Üst kısımdaki açılır menüden kartınızı (Arduino Uno) ve görünen portu (Windows'ta COM3 gibi, macOS'ta /dev/cu.usbmodem…) seçin.

4. Örnek kodu açın

   Dosya › Örnekler › 01.Basics › Blink yolunu izleyin. Bu kod kart üzerindeki LED'i yakıp söndürür.

5. Yükleyin

   Sağ ok (→) düğmesine basın. IDE kodu önce derler, sonra karta gönderir. "Yükleme tamamlandı" mesajından sonra kart üzerindeki L LED'i saniyede bir yanıp sönmelidir.

Bir Arduino kodunun (sketch) yapısı

Her Arduino programı iki zorunlu fonksiyondan oluşur. setup() kart açıldığında veya resetlendiğinde bir kez çalışır; pin ayarları ve başlangıç işlemleri buraya yazılır. loop() ise setup bittikten sonra kart kapanana kadar sonsuz döngüde tekrar eder.

// 1) Kütüphaneler ve sabitler en üste yazılır
const int ledPin = 13;     // Kart üzerindeki dahili LED

// 2) Global değişkenler: her yerden erişilebilir
int sayac = 0;

// 3) setup(): kart açıldığında BİR kez çalışır
void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);   // Pini çıkış yap
  Serial.begin(9600);        // Bilgisayarla haberleşmeyi başlat
}

// 4) loop(): setup bittikten sonra SÜREKLİ tekrar eder
void loop() {
  digitalWrite(ledPin, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(ledPin, LOW);
  delay(500);

  sayac++;                   // sayac = sayac + 1
  Serial.print("Tur: ");
  Serial.println(sayac);
}

Temel fonksiyonlar

Veri tipleri ve bellek

Arduino Uno'nun yalnızca 2 KB çalışma belleği (SRAM) vardır. Bu yüzden değişkenlere doğru veri tipini seçmek, masaüstü programlamadan çok daha önemlidir.

delay() yerine millis() kullanmak

delay(1000) çalışırken Arduino bir saniye boyunca hiçbir şey yapamaz: buton basışlarını kaçırır, sensörleri okuyamaz. Birden fazla işi aynı anda yürütmek için "zamanı geldi mi?" diye soran millis() yöntemi kullanılır. Bu, robotik projelerin olmazsa olmaz tekniğidir.

// delay() kullanmadan iki LED'i farklı hızlarda yakıp söndürme
const int led1 = 8;
const int led2 = 9;

unsigned long onceki1 = 0;
unsigned long onceki2 = 0;
bool durum1 = LOW;
bool durum2 = LOW;

void setup() {
  pinMode(led1, OUTPUT);
  pinMode(led2, OUTPUT);
}

void loop() {
  unsigned long simdi = millis();

  // 1. görev: her 500 ms'de bir
  if (simdi - onceki1 >= 500) {
    onceki1 = simdi;
    durum1 = !durum1;
    digitalWrite(led1, durum1);
  }

  // 2. görev: her 120 ms'de bir
  if (simdi - onceki2 >= 120) {
    onceki2 = simdi;
    durum2 = !durum2;
    digitalWrite(led2, durum2);
  }

  // Buraya buton okuma, sensör ölçme gibi başka görevler eklenebilir
}

Kodunuz karta nasıl ulaşır?

1. Ön işleme

   IDE, yazdığınız .ino dosyasına fonksiyon tanımlarını ve Arduino.h başlığını ekleyerek onu standart bir C++ dosyasına dönüştürür.

2. Derleme

   Uno için avr-gcc derleyicisi C++ kodunu işlemcinin anladığı makine koduna çevirir ve bir .hex dosyası üretir. Yazım hataları bu aşamada yakalanır.

3. Yükleme

   avrdude programı .hex dosyasını USB üzerinden gönderir. Çipin içindeki küçük bootloader programı veriyi alıp flash belleğe yazar.

4. Çalışma

   Kart yeniden başlar; bootloader kısa bir süre yeni kod bekler, gelmezse sizin programınızı çalıştırır. Kod flash bellekte kalıcıdır, elektrik kesilse bile silinmez.

Kütüphane kullanımı

Kütüphaneler, sensör ve modüllerle konuşmak için başkalarının yazdığı hazır kod paketleridir. IDE'de sol taraftaki kitap simgesine (Kütüphane Yöneticisi) tıklayıp modülün adını aratarak kurabilirsiniz. Kurduktan sonra #include satırıyla kodunuza eklenir. Kütüphanenin örnek kodlarına Dosya › Örnekler menüsünden ulaşabilirsiniz; yeni bir modülü denerken her zaman önce bu örneklerle başlayın.

Raspberry Pi ile Python programlama

Raspberry Pi'de kod doğrudan kartın üzerinde, Linux altında çalışır. Derleme ve yükleme adımı yoktur; Python dosyasını kaydedip çalıştırmanız yeterlidir. GPIO pinlerini kontrol etmek için Raspberry Pi OS ile birlikte gelen gpiozero kütüphanesi önerilir.

1. İşletim sistemini yazın

   Raspberry Pi Imager programıyla microSD karta Raspberry Pi OS yükleyin. Ayarlar ekranında kullanıcı adı, Wi-Fi ve SSH'yi şimdiden tanımlayabilirsiniz.

2. Kartı başlatın

   microSD kartı takın, ekran ve klavyeyi bağlayın, en son güç kablosunu takın. İlk açılış birkaç dakika sürebilir.

3. Sistemi güncelleyin

   Terminali açıp sudo apt update ve ardından sudo apt full-upgrade komutlarını çalıştırın.

4. Kodu yazıp çalıştırın

   Thonny editöründe aşağıdaki kodu yazıp Run düğmesine basın veya terminalden python3 led_buton.py komutuyla çalıştırın.

# Raspberry Pi: butona basınca LED yanar
# LED: GPIO17 (fiziksel pin 11) -> 330 ohm direnç -> LED -> GND
# Buton: GPIO2 (fiziksel pin 3) ile GND arasına
from gpiozero import LED, Button
from signal import pause

led = LED(17)
buton = Button(2)        # Dahili pull-up otomatik açılır

buton.when_pressed = led.on
buton.when_released = led.off

print("Hazir. Cikmak icin Ctrl+C")
pause()                  # Programın kapanmasını engeller

Raspberry Pi Pico ile MicroPython

Pico bir mikrodenetleyicidir ama Python'un küçültülmüş hali olan MicroPython ile programlanabilir. Thonny editöründe sağ alttan yorumlayıcıyı "MicroPython (Raspberry Pi Pico)" olarak seçmeniz yeterli. Dosyayı Pico'ya main.py adıyla kaydederseniz kart her açıldığında otomatik çalışır.

# Raspberry Pi Pico: dahili LED'i yakıp söndürme
from machine import Pin, ADC
import time

led = Pin("LED", Pin.OUT)   # Kart üzerindeki LED
pot = ADC(26)               # GP26 = ADC0, potansiyometre orta bacağı

while True:
    deger = pot.read_u16()   # 0 - 65535
    bekleme = 0.05 + deger / 65535   # 0,05 - 1,05 saniye
    led.toggle()
    time.sleep(bekleme)

Sensörler robotun duyu organlarıdır. Bir sensörü bağlamadan önce üç soruyu cevaplamanız gerekir: Kaç volt ile beslenir? Çıkışı ne tür bir sinyaldir? Hangi protokolle haberleşir? Bu üç cevap, sensörün hangi pinlere ve nasıl bağlanacağını belirler.

Sinyal türleri

Haberleşme protokolleri

Sık kullanılan sensörler

5V ve 3,3V: mantık seviyeleri

Arduino Uno ve Mega 5V ile, Raspberry Pi, Pico ve ESP32 ise 3,3V ile çalışır. 3,3V'luk bir karta 5V sinyal göndermek pini, hatta işlemcinin tamamını kalıcı olarak bozabilir. Bu, Raspberry Pi kullanıcılarının en sık yaptığı ve en pahalıya patlayan hatadır.

Örnek: Arduino ile DHT11 sıcaklık ve nem sensörü

Kütüphane Yöneticisinden DHT sensor library (Adafruit) kütüphanesini kurun; kurulum sırasında istenen Adafruit Unified Sensor kütüphanesini de onaylayın. Modülün VCC pinini 5V'a, GND'yi GND'ye, DATA pinini D2'ye bağlayın.

#include <DHT.h>

#define DHTPIN 2        // DATA pininin bağlı olduğu pin
#define DHTTYPE DHT11   // DHT22 kullanıyorsanız DHT22 yazın

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();
}

void loop() {
  delay(2000);   // DHT sensörleri yavaştır, 2 saniye bekle

  float nem = dht.readHumidity();
  float sicaklik = dht.readTemperature();   // Santigrat

  // Okuma başarısızsa NaN (sayı değil) döner
  if (isnan(nem) || isnan(sicaklik)) {
    Serial.println("Sensor okunamadi, kablolari kontrol edin.");
    return;
  }

  Serial.print("Nem: ");
  Serial.print(nem);
  Serial.print(" %   Sicaklik: ");
  Serial.print(sicaklik);
  Serial.println(" C");
}

Örnek: Raspberry Pi'de I2C cihazlarını bulmak

Raspberry Pi'de I2C arayüzü varsayılan olarak kapalıdır. Önce etkinleştirip ardından bağlı cihazların adreslerini tarayın. Ekranda tablo içinde 68 görüyorsanız MPU-6050, 76 görüyorsanız BMP280 doğru bağlanmış demektir.

# 1) I2C'yi aç: Interface Options > I2C > Yes, ardından yeniden başlat
sudo raspi-config

# 2) Tarama aracını kur
sudo apt install -y i2c-tools

# 3) 1 numaralı I2C hattındaki cihazları listele
i2cdetect -y 1

Örnek: Raspberry Pi ile ultrasonik mesafe ölçümü

HC-SR04'ün VCC'sini 5V'a, Trig'i GPIO23'e bağlayın. Echo pini 5V çıkış verdiği için mutlaka yukarıdaki 1 kΩ / 2 kΩ gerilim bölücü üzerinden GPIO24'e bağlanmalıdır.

# Raspberry Pi + HC-SR04 mesafe ölçümü
from gpiozero import DistanceSensor
from time import sleep

# max_distance metre cinsindendir
sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23, max_distance=2)

while True:
    cm = sensor.distance * 100
    print(f"Mesafe: {cm:.1f} cm")
    sleep(0.5)

Raspberry Pi 40 pin GPIO haritası

Raspberry Pi 2'den 5'e kadar bütün modellerde aynı 40 pinlik dizilim kullanılır. Pin 1, kartın köşesine en yakın ve genellikle kare lehim pedine sahip pindir. Soldaki sütun tek, sağdaki sütun çift numaralı pinlerdir.

Sensör bağlarken kontrol listesi

• Bağlantıları her zaman güç kapalıyken (USB çıkarılmışken) yapın ve değiştirin.
• Sensörün besleme gerilimini veri sayfasından (datasheet) kontrol edin.
• Tüm cihazların GND'leri birbirine bağlı olmalı; ortak toprak olmadan sinyaller anlamsızlaşır.
• 3,3V'luk kartlara 5V sinyal göndermeyin; gerektiğinde gerilim bölücü veya seviye dönüştürücü kullanın.
• I2C, 1-Wire ve buton girişlerinde pull-up direncinin olup olmadığını kontrol edin.
• Arduino pini başına 20 mA'i geçmeyin; motor ve rölelere doğrudan bağlamayın.
• Yeni bir sensörü önce kütüphanenin örnek koduyla, tek başına test edin.

Devre şeması, bir devrenin elektriksel haritasıdır. Parçaların fiziksel görünüşünü değil, birbirine nasıl bağlandığını gösterir. Breadboard çizimleri (bağlantı diyagramları) başlangıçta kolay görünür, ama karmaşık projelerde şema okumayı bilmek size çok zaman kazandırır ve internetteki binlerce projeyi kurabilmenizi sağlar.

Temel şema sembolleri

Şema okuma kuralları

Ohm Kanunu: her şeyin temeli

Bir devredeki gerilim (V, volt), akım (I, amper) ve direnç (R, ohm) arasındaki ilişki V = I × R formülüyle ifade edilir. Gücü ise P = V × I verir. Bu iki formülle robotik projelerde karşılaşacağınız hesapların büyük çoğunluğunu yapabilirsiniz: LED direnci, gerilim bölücü, direnç ve adaptör gücü.

LED direnci hesaplama

LED'e seri bağlanacak direnç: R = (Besleme − LED gerilimi) / Akım. Aşağıdaki hesaplayıcı sonucu en yakın standart (E12) direnç değerine yuvarlar. Yukarı yuvarlamak, LED'in güvenli tarafta kalmasını sağlar.

Direnç renk kodları

4 bantlı dirençlerde ilk iki bant rakamı, üçüncü bant çarpanı (kaç sıfır ekleneceğini), dördüncü bant toleransı gösterir. Toleransı gösteren altın veya gümüş bant sağa gelecek şekilde tutup soldan okuyun.

Projelerde en sık kullanacağınız üç değer: 220 Ω kırmızı-kırmızı-kahverengi, 1 kΩ kahverengi-siyah-kırmızı, 10 kΩ kahverengi-siyah-turuncu. Emin olamadığınızda multimetrenin ohm kademesiyle ölçün.

Breadboard nasıl çalışır?

Örnek şema 1: LED ve pull-down'lı buton

Örnek şema 2: Transistör ile DC motor sürme

Güç beslemesi: kim ne kadar akım verebilir?

Şema çizim ve simülasyon araçları

En sık yapılan devre hataları

• LED'i dirençsiz bağlamak: LED veya Arduino pini zarar görür.
• 5V ile GND'yi doğrudan birleştirmek (kısa devre): USB portu kapanır veya regülatör yanar.
• Motoru, röleyi veya birden fazla servoyu doğrudan Arduino pininden ya da 5V pininden beslemek.
• Harici güç kaynağı kullanırken GND'leri birleştirmeyi unutmak.
• Elektrolitik kondansatörü ters takmak: ısınır, şişer, hatta patlayabilir.
• Butonu breadboard'da yanlış yönde takıp sürekli kısa devre durumunda bırakmak.
• Raspberry Pi'nin GPIO pinine 5V sinyal göndermek.