Introducción a la plataforma ARDUINO

Elaborado por: César Otoniel Guevara Para:

Índice ¿Qué es ARDUINO? ¿Cuáles son las ventajas de la plataforma ARDUINO? ¿Cómo se programa ARDUINO? Algunos modelos de placas ARDUINO

¿Qué es arduino? ARDUINO es una plataforma de hardware y software libre, por ser una plataforma incluye toda la gama de placas y el software necesario para programar las placas, no solo la placa en si. La placa ARDUINO en sí es un microcontrolador que consta de un bootloader con la ventaja de poderse programar solo con ayuda de un cable USB A/B , muy estándar hoy en día

Definiendo un microcontrolador Un microcontrolador es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento (llamada CPU), memoria (ROM y RAM) y periféricos de entrada/salida.

¿qué es un bootloader? Un gestor de arranque (en inglés «bootloader») es un programa sencillo que no tiene la totalidad de las funcionalidades de un sistema operativo, y que está diseñado exclusivamente para preparar todo lo que necesita el sistema operativo para funcionar. Normalmente se utilizan los cargadores de arranque multietapas, en los que varios programas pequeños se suman los unos a los otros, hasta que el último de ellos carga el sistema operativo.

Ventajas de la plataforma ARDUINO

Programación ICSP por USB Las placas arduino pueden ser programadas mientras están en funcionamiento por medio de ICSP (In Circuit Serial Programming) con un puerto USB por lo que se pueden programar comodamente con casi cualquier PC con puerto USB e incluso en algunas tablets.

Entradas análogas Las placas ARDUINO oficiales tienen en su mayoría entradas a análogas que permiten tomar valores de voltaje con una resolución de 10 bits (o sea con una precisión de 1/2^10*5 V = 0,00488 V) lo que permite una toma precisa del voltaje de sensores análogos básicos como LDR, fotodiodos (con su debido amplificador), galgas, potenciómetros, termistores , etc.

alimentación La palca ARDUINO es muy facil de alimentar ya que se puede alimentar con voltajes entre los 6 y los 14 voltios (máximo y mínimo absoluto) o incluso directo de un puerto USB ,lo que permite su uso en aplicaciones portátiles y automotrices. Pero además permite ser usado como fuente de alimentacion de 5V y 3.3V para circuitos auxiliares con bajo consumo (100mA)

Monitor serial Esta herramienta que podemos encontrar en el ARDUINO IDE (Integrated development enviroment) permite la visualización en tiempo real de variables impresas en el puerto serial ARDUINO en tiempo real desde la PC, esto es muy útil para visualizar valores de sensores al mismo tiempo que el circuito en operación

Programación en lenguaje de alto nivel (En processing) Arduino permite de manera nativa la programación en PROCESSING un lenguaje con las mismas funciones que el C y algunas de C++ lo que lo hace muy versátil y facil de programar ya que se asemeja mas al lenguaje humano que al lenguaje de máquina, aun que permite el uso de partes en lenguaje ensamblador en caso de ser necesario

¿Cómo se programa ARDUINO? Las placas arduino se programa en un lenguaje basado en C llamado processing mediante un software llamado ARDUINO IDE que hace de programador y compilador a la vez (Toma nuestro código, lo convierte en binario y lo transfiere a la placa

El software arduino IDE Verificar Cargar Nuevo Abrir Guardar Monitor serial Editor Notificaciones Indicador de puerto

Sintaxis básica La rutina loop es un bucle, lo que quiere decir que se repite infinitamente una vez finaliza. Se escribe digitalmente la variable led como ALTO, espera 1000ms se escribe digitalmente led como BAJO, espera 1000us y vuelve a comenzar. La rutina setup siempre se ejecuta solo una vez para configuraciones iniciales, en este caso definimos el modo del pin «led» como SALIDA Declaramos el tipo de variable con su nombre y luego el pin asignado ( En este caso: variable entera llamada led en el PIN 13)

Algunos modelos de placas y SHIELDS ARDUINO

La placa arduino UNO Esta es la placa básica ARDUINO, posee el microcontrolador ATMega en un zócalo para extraerlo facil para actualizar el bootloader ,13 E/S digitales (6 son PWM), 6 entradas análogas (pueden ser usadas como E/S digitales) , ademas posee pines SDA y SCL para comunicación I2C (inter integrated circuit) y una linea de comunicación serial (RX y TX)

La placa arduino LEONARDO El modelo Arduino Leonardo es el nuevo modelo del team de Arduino. Utiliza un microcontrolador ATmega32U4 que permite un diseño mucho más sencillo y económico. Una de las ventajas de este nuevo microcontrolador es que dispone de USB nativo por hardware y por lo tanto no necesita de ningún conversión serie-USB. También permite a la placa ser utilizada y programada como un dispositivo de entrada para emular un telcado, ratón etc Soporta 12 entradas analógicas y dado que el puerto de comunicación USB es emulado, deja el puerto serial hardware libre para la programación! De esta forma ya no ocurren conflictos de programación mientras tenemos periféricos serial conectados a la placa.

La placa arduino MEGA El Nuevo Arduino Mega 2560 (rev3) viene con más memoria para el programa, más RAM y más pines. 100% compatible con la versión UNO o Duemilanove. En ésta novedosa versión, se utiliza un potente procesador de AVR ATMEGA2560 con un amplio espacio de memoria para programar y corriendo a 16Mhz. Es ideal para proyectos de robótica ya que lo más destacado es su elevada cantidad de pines de entrada y salida y sus 4 puertos UART por hardware. Las placas Shield de la version Duemilanove / UNO siguen siendo compatibles con éste modelo ya que los pines básicos estás situados en el mismo sitio, por lo que podremos seguir utilizando cualquier placa shield del modelo Duemilanove. La única diferencia es que la placa Mega es ligeramente más alargada, por lo que podremos acceder a una nueva hilera de pines con los pines IO adicionales.

La placa arduino DUE El Arduino Due es el modelo más potente de las placas Arduino. Esta basado en un potente microcontrolador SAM3X8E ARM Cortex-M3 que incorpora todas las funcionalidades clásicas de Arduino y añade otra nuevas. Ofrece un total de 54 pines de entrada/salida (12 de las cuales son PWM con resolución configurable), 12 entradas analógicas con una resolución de 12 bits, 4 puertos UART por hardware y dos conversores DAC (digital a analógico), un resonador de cuarzo de 84MHz, dos conexiones USB (una de programación y otra que puede actuar como USB Host). También incluye los pines de programación ICSP y JTAG. El voltaje máximo de los pines es de 3,3V por lo que hay que tener precaución y no conectar dispositivos de 5V ya que podrían dañar la placa.

EL SHIELD XBEE La Xbee shield permite a una placa Arduino comunicarse de forma inalámbrica usando Zigbee. El módulo puede comunicarse hasta 100ft (30 metros) en interior o 300ft (90 metros) al aire libre (en visión directa). Puede ser usado como reemplazo del puerto serie/usb o puedes ponerlo en modo de comandos y configurarlo para una variedad de opciones de redes broadcast o malladas. Puede ser usado como reemplazo del puerto serie/usb o puedes ponerlo en modo de comandos y configurarlo para una variedad de opciones de redes broadcast o malladas. La shield tiene pistas desde cada pin del Xbee hasta un orificio de soldar. También provee conectores hembra para usar los pines digitales desde 2 hasta 7 y las entradas analógicas, las cuales están cubiertas por la shield (los pines digitales de 8 a 13 no están cubiertos por la placa, así que puedes usar los conectores de la placa directamente)

EL MOTOR SHIELD El Arduino Motor Shield está basado en el L298 (datasheet), que es un puente H dual para el manejo de cargas inductivas como relevadores, solenoides, motores de DC y motores de pasos. Te permite manejar dos motores de DC con tu Arduino, controlar la velocidad y dirección de cada uno de manera independiente. También puedes medir la corriente consumida por cada uno de ellos entre otras características.

EL ETHERNET SHIELD Encaja perfectamente sobre una placa Arduino UNO formando un conjunto sólido. Con ésta placa y la ayuda de la libería proporcionada, podremos realizar tanto un pequeño servidor web, como un cliente. La configuración de red se realiza mediante software, por lo que podremos adaptar con facilidad la placa a nuestra red local. Lo más destacado es que dispone de un zócalo para tarjetas de memoria micro-SD para poderalmacenar ficheros o servirlos como servidor web embedido.