Arduino - Conceptes bàsics i disseny

Definint Arduino

Un Arduino és en realitat un kit basat en microcontroladors que es pot utilitzar directament comprant al proveïdor o es pot fabricar a casa mitjançant els components, a causa de la seva característica de maquinari de codi obert. S'utilitza bàsicament en comunicacions i en controlar o operar molts dispositius. Va ser fundada per Massimo Banzi i David Cuartielles el 2005.

Arduino Architecture:

El processador d’Arduino utilitza bàsicament l’arquitectura de Harvard on el codi del programa i les dades del programa tenen memòria independent. Consta de dues memòries: la memòria del programa i la memòria de dades. El codi s’emmagatzema a la memòria flash del programa, mentre que les dades s’emmagatzemen a la memòria de dades. L'Atmega328 té 32 KB de memòria flash per emmagatzemar codi (dels quals 0,5 KB s'utilitza per al carregador d'arrencada), 2 KB de SRAM i 1 KB d'EEPROM i funciona amb una velocitat de rellotge de 16 MHz.

Arduino Architecture

Diagrama de pin Arduino

Un exemple típic de placa Arduino és Arduino Uno. Consisteix en ATmega328, un microcontrolador de 28 pins.

Diagrama de pin Arduino

Arduino Uno consta de 14 pins d'entrada / sortida digitals (dels quals 6 es poden utilitzar com a sortides PWM), 6 entrades analògiques, un oscil·lador de cristall de 16 MHz, una connexió USB, una presa d'alimentació, una capçalera ICSP i un botó de reinici.

Power Jack : Arduino pot alimentar-se des del PC mitjançant un USB o mitjançant una font externa com l'adaptador o una bateria. Pot funcionar amb un subministrament extern de 7 a 12V. La potència es pot aplicar externament a través del pin Vin o donant referència de voltatge a través del pin IORef.

Entrades digitals : Consta de 14 pins d'entrada / sortida digitals, cadascun dels quals proporciona o ocupa un corrent de 40 mA. Alguns d'ells tenen funcions especials com els pins 0 i 1, que actuen com Rx i Tx respectivament, per a la comunicació en sèrie, els pins 2 i 3, que són interrupcions externes, els pins 3,5,6,9,11 que proporcionen sortida pwm i pin 13 on es connecta el LED.

Entrades analògiques : Té 6 pins d'entrada / sortida analògics, cadascun amb una resolució de 10 bits.

ARef : Proporciona referència a les entrades analògiques

Restableix : Restableix el microcontrolador quan està baix.

Com programar un Arduino?

L’avantatge més important amb Arduino és que els programes es poden carregar directament al dispositiu sense necessitat de cap programador de maquinari per gravar el programa. Això es fa a causa de la presència de 0,5 KB de Bootloader que permet gravar el programa al circuit. Tot el que hem de fer és descarregar el programari Arduino i escriure el codi.

La finestra de l'eina Arduino consta de la barra d'eines amb els botons com verificar, penjar, nou, obrir, desar, monitor sèrie. També consisteix en un editor de text per escriure el codi, una àrea de missatges que mostra els comentaris com mostrar els errors, la consola de text que mostra la sortida i una sèrie de menús com el menú Fitxer, Edita, Eines.

5 passos per programar un Arduino

• Els programes escrits en Arduino es coneixen com a esbossos. Un esbós bàsic consta de 3 parts

1. Declaració de variables
2. Inicialització: s’escriu a la funció setup ().
3. Codi de control: s’escriu a la funció loop ().

• L'esbós es desa amb l'extensió .ino. Qualsevol operació com verificar, obrir un esbós, desar un esbós es pot fer mitjançant els botons de la barra d'eines o mitjançant el menú d'eines.
• L'esbós s'ha d'emmagatzemar al directori de quaderns d'esbossos.
• Seleccioneu el tauler adequat al menú d'eines i els números de port sèrie.
• Feu clic al botó de càrrega o escolliu Pujar al menú d'eines. Així, el carregador d'arrencada penja el codi al microcontrolador.

Poques de les funcions bàsiques d'Adruino són:

• digitalRead (pin): llegeix el valor digital al pin donat.
• digitalWrite (pin, valor): escriu el valor digital al pin donat.
• pinMode (pin, mode): estableix el pin al mode d'entrada o sortida.
• analògicLlegir (pin): llegeix i retorna el valor.
• analogWrite (pin, valor): escriu el valor en aquest pin.
• serial.begin (Baud rate): estableix el començament de la comunicació en sèrie establint la velocitat de bits.

Com dissenyar el vostre propi Arduino?

També podem dissenyar el nostre propi Arduino seguint l’esquema del proveïdor d’Arduino i també disponible als llocs web. Tot el que necessitem són els següents components: una placa de control, un led, un endoll, un endoll IC, un microcontrolador, poques resistències, 2 reguladors, 2 condensadors.

• El sòcol IC i la presa de corrent estan muntats a la placa.
• Afegiu els circuits reguladors de 5v i 3,3v mitjançant les combinacions de reguladors i condensadors.
• Afegiu connexions d’alimentació adequades als pins del microcontrolador.
• Connecteu el pin de restabliment del sòcol IC a una resistència de 10K.
• Connecteu els oscil·ladors de cristall als pins 9 i 10
• Connecteu el led al pin adequat.
• Munteu les capçaleres femenines al tauler i connecteu-les als respectius pins del xip.
• Munteu la fila de 6 capçaleres masculines, que es poden utilitzar com a alternativa per penjar programes.
• Carregueu el programa al microcontrolador de l'Adruino readymade i, a continuació, desactiveu-lo i torneu-lo a col·locar al kit d'usuari.

7 raons per les quals Arduino és preferit en aquests dies

1. És econòmic
2. Ve amb una característica de maquinari de codi obert que permet als usuaris desenvolupar el seu propi kit utilitzant-ne un ja disponible com a font de referència.
3. El programari Arduino és compatible amb tot tipus de sistemes operatius com Windows, Linux i Macintosh, etc.
4. També inclou una funció de programari de codi obert que permet als desenvolupadors de programari experimentats utilitzar el codi Arduino per combinar-se amb les biblioteques de llenguatge de programació existents i es pot ampliar i modificar.
5. És fàcil d’utilitzar per a principiants.
6. Podem desenvolupar un projecte basat en Arduino que pot ser completament independent o projectes que impliquin una comunicació directa amb el programari carregat a l’ordinador.
7. Ve amb una facilitat de connexió amb la CPU de l’ordinador mitjançant comunicació sèrie mitjançant USB, ja que conté circuits integrats d’alimentació i restabliment.

Per tant, aquesta és una idea bàsica sobre un Arduino. El podeu utilitzar per a molts tipus d’aplicacions. Per exemple, en aplicacions que impliquen controlar alguns actuadors com motors, generadors, basats en l'entrada de sensors.

Crèdit de les fotos:

• Diagrama de pin Arduino de Flickr