Cos'è la piattaforma Arduino e a cosa serve?

Che cos'è Arduino?

Arduino è una piattaforma hardware e software pronta all'uso i cui componenti principali sono una piccola scheda di controllo I/O e un ambiente di sviluppo basato su elaborazione/cablaggio.

Il primo prototipo del controller è stato rilasciato nel 2005 quando Massimo Banzi lo ha progettato per gli studenti dell'Istituto di Interaction Design di Ivrea, in Italia. Il nome del dispositivo deriva dal nome di Re Arduino, che governò l'Italia per soli due anni all'inizio dell'XI secolo, da cui prende il nome anche la birreria "di Re Arduino", di proprietà di Massimo Banzi, che si trova esattamente dove , secondo la leggenda nasce Re Arduino.

L'obiettivo di Arduino è quello di creare un ambiente accessibile per gli sviluppatori di software per consentire loro di entrare nel mondo della programmazione dei microcontrollori. La programmazione dei controller di questa azienda viene eseguita in un ambiente di programmazione semplice e intuitivo: Arduino IDE. Questo ambiente è conveniente sia per i principianti che per gli utenti esperti.Viene utilizzato il linguaggio di programmazione C ++, che è integrato con molte librerie, il che semplifica il lavoro con il dispositivo.

Arduino ha compiuto una vera e propria rivoluzione nel campo della progettazione elettronica su scala internazionale. Sia gli schemi che i codici sorgente sono disponibili gratuitamente, motivo per cui Arduino ha guadagnato così tanta popolarità. Una tavola già pronta può essere acquistata solo per pochi dollari, oppure puoi assemblarla tu stesso.

La scheda Arduino ha un proprio processore e memoria, è dotata di molti ingressi e uscite a cui possono essere collegati vari sensori, nonché attuatori e meccanismi. Attualmente sono disponibili più di 20 principali mod per schede Arduino.

Microcontrollori della piattaforma Arduino

La particolarità di Arduino è che non serve essere un programmatore per lavorarci, non servono conoscenze particolari di come funziona un microcontrollore per costruire un semplice progetto. Le librerie standard di Arduino aprono molta creatività in termini di automazione di qualsiasi cosa.

La programmazione qui viene eseguita tramite uno speciale ambiente software (IDE), che può essere scaricato gratuitamente dal sito Web di Arduino. Scritta in Java, questa amichevole shell funziona su Windows, Mac OS X e Linux e contiene un editor di testo, un project manager, un compilatore del preprocessore e strumenti per caricare il programma direttamente nel microcontrollore.

I microcontrollori utilizzati in Arduino hanno già un bootloader, quindi non serve un programmatore, basta collegare la scheda ad un computer via USB o tramite un adattatore UART-USB e scaricare il programma.

La scheda ha anche la capacità di eseguire il flashing del bootloader nel microcontrollore utilizzando un programmatore, l'IDE di Arduino ha il supporto integrato per i programmatori a basso costo più diffusi, è presente un connettore pin per la programmazione in-circuit (ICSP per AVR, JTAG per ARM).

La maggior parte dei dispositivi Arduino utilizza microcontrollori Atmel AVR ATmega328, ATmega168, ATmega2560, ATmega32U4, ATTiny85 con una frequenza di clock di 16 o 8 MHz. Ci sono anche schede basate su ARM Cortex M.

Porte Arduino

Scheda Arduino UNO R3

Le porte I/O vengono utilizzate per collegare eventuali componenti elettronici (LED, motori, sensori, ecc.) alla scheda controller. Sono anche chiamati pin. Si tratta di interfacce digitali, analogiche o da digitale ad analogico che hanno una propria funzione.

Come suggerisce il nome, abbiamo un segnale digitale sui pin digitali. Possono produrre solo due valori: uno zero logico (0, LOW) e uno logico (1, HIGH).

Analogico: simile al digitale, con la differenza che il loro scopo principale è collegare sensori analogici.

Per utilizzare (passare un segnale) attraverso queste porte, dobbiamo inizializzarle nel nostro programma utilizzando la funzione pinMode (<numero pin>, <mode: INPUT / OUTPUT>), dove il numero pin è il numero del connettore specificato sulla scheda Arduino... serve INPUT per leggere i dati, OUTPUT per trasmettere. Nel caso in cui utilizziamo tali pin senza specificare preventivamente pinMode, i valori ottenuti potrebbero essere errati.

Porte analogiche digitali (o PWM - I/O con modulazione di larghezza di impulso): un'interfaccia più intelligente. Sono sempre pronti a ricevere/trasmettere dati e non richiedono una preventiva inizializzazione.Il loro principale vantaggio è la capacità di trasferire valori nell'intervallo da 0 a 255, che consente molto di più
interferire proprio con il funzionamento degli elementi collegati. Queste porte sono indicate sulla scheda (e nella documentazione) come PWM o con «~» (tilde).

Pin digitali e analogici: porte di commutazione (connessione). PWM: porte di controllo. Se è necessario modificare i parametri operativi dell'elemento radio, deve essere collegato a PWM. Se è sufficiente accendere / spegnere solo un elemento del circuito, puoi utilizzare qualsiasi porta su Arduino.

Un altro e ultimo criterio importante per le porte della scheda Arduino è la loro composizione fisica. Ricorda che ogni pin: ha un'uscita a 5V. Può erogare una corrente massima di 0,02A

Questi sono piccoli criteri che è importante tenere a mente per risparmiare molto tempo.

Programmazione

Per padroneggiare la base di programmazione per Arduino, un principiante ha bisogno solo di poche ore, perché la rete ha già un numero enorme di tutorial video, pubblicazioni tematiche, note e articoli sullo sviluppo di Arduino. La base è C ++, integrata da semplici funzioni di controllo I / O sulla scheda, e gli utenti più esigenti potranno lavorare anche in Visual Studio, almeno in Eclipse, o anche tramite la riga di comando.

Unità esterne e schede di espansione

In effetti, Arduino offre enormi possibilità per creare tutti i tipi di dispositivi, puoi collegare sensori, serrature, motori, display, router e persino bollitori. È possibile espandere il prodotto con schede aggiuntive: schermature, ad esempio, per lavorare con il GPS, per la connessione tramite una rete locale o Internet, per Bluetooth, Wi-Fi, ecc. Arduino è particolarmente popolare nella robotica.

Convenientemente, non è necessario un saldatore per collegare le estensioni, vengono utilizzate semplici connessioni pin, il che rende facile progettare layout, renderli complicati quanto vuoi, in generale, lo spazio per la creatività è infinito.

Le schede di espansione (scudi) sono ora vendute per molte funzioni diverse, possono essere collegate come un sandwich, grazie alla comoda posizione dei connettori. Queste possono essere schede di comunicazione wireless, schede di controllo motore passo-passo, ed eventuali altri titolari aventi finalità diverse.

Perché usare Arduino è così popolare

La piattaforma Arduino è stata ampiamente riconosciuta dagli sviluppatori di nuovi dispositivi elettronici, insegnanti e studenti di ingegneria, nonché studenti provenienti da ambienti di creatività tecnica.

L'uso di Arduino semplifica il processo di lavoro con i microcontrollori. In termini di attrezzatura tecnica, è l'ideale per il processo educativo di progettazione di vari sistemi meccatronici e robot, grazie a un ambiente di programmazione comprensibile e alla capacità di monitorare i processi fisici in tempo reale, nonché grazie a un ambiente di programmazione comprensibile e una serie di altri vantaggi.

Può essere utilizzato come strumento didattico e di ricerca nell'elaborazione del segnale digitale, nell'elettronica, nei circuiti, nella robotica, nell'automazione, ecc. Le schede Arduino più potenti sono applicabili per risolvere complessi problemi tecnici relativi allo sviluppo di grandi progetti e alla loro complessa automazione.

Arduino è la tendenza più popolare che rende i microcontrollori accessibili a un gran numero di persone per la comprensione e l'utilizzo, anche esperti del settore.Con l'aiuto di questa popolare piattaforma, puoi realizzare un gran numero di progetti interessanti e utili.

Possiamo dire che Arduino è un controller-costruttore programmabile estensibile universale che può diventare un assistente indispensabile per risolvere qualsiasi compito creativo relativo all'elettronica di qualsiasi scopo, persino una sveglia, persino un robot complesso, persino un motore passo-passo - tutto questo, e non solo, può controllare secondo l'algoritmo desiderato utilizzando Arduino.

Un numero enorme di tutti i tipi di dispositivi periferici: pulsanti, sensori, LED, indicatori LCD e altri organi per l'interazione con il mondo esterno sono disponibili per lavorare con Arduino.

Sono ora disponibili su Internet centinaia di programmi Arduino che possono aiutare sia i principianti che gli utenti avanzati a realizzare i loro progetti.