Arduino - Conceptos básicos y diseño

Arduino - Conceptos básicos y diseño

Definición de Arduino

Un Arduino es en realidad un kit basado en un microcontrolador que se puede usar directamente comprándolo al proveedor o se puede hacer en casa usando los componentes, debido a su característica de hardware de código abierto. Se utiliza básicamente en comunicaciones y para controlar u operar muchos dispositivos. Fue fundada por Massimo Banzi y David Cuartielles en 2005.

1

Arquitectura Arduino:

El procesador de Arduino básicamente usa la arquitectura de Harvard donde el código del programa y los datos del programa tienen memoria separada. Consta de dos memorias: la memoria del programa y la memoria de datos. El código se almacena en la memoria flash del programa, mientras que los datos se almacenan en la memoria de datos. El Atmega328 tiene 32 KB de memoria flash para almacenar código (de los cuales 0.5 KB se utilizan para el gestor de arranque), 2 KB de SRAM y 1 KB de EEPROM y opera con una velocidad de reloj de 16MHz.




Arquitectura Arduino

Arquitectura Arduino

Diagrama de pin de Arduino

Un ejemplo típico de placa Arduino es Arduino Uno. Consiste en ATmega328, un microcontrolador de 28 pines.

Diagrama de pin de Arduino

Diagrama de pin de Arduino

Arduino Uno consta de 14 pines de entrada / salida digital (de los cuales 6 se pueden usar como salidas PWM), 6 entradas analógicas, un oscilador de cristal de 16 MHz, una conexión USB, un conector de alimentación, un encabezado ICSP y un botón de reinicio

Conector de alimentación : Arduino se puede alimentar desde la PC a través de un USB o mediante una fuente externa como un adaptador o una batería. Puede funcionar con una fuente externa de 7 a 12V. La energía se puede aplicar externamente a través del pin Vin o dando una referencia de voltaje a través del pin IORef.

Entradas digitales : Consta de 14 pines de entrada / salida digitales, cada uno de los cuales proporciona o absorbe una corriente de 40 mA. Algunos de ellos tienen funciones especiales como los pines 0 y 1, que actúan como Rx y Tx respectivamente, para la comunicación en serie, los pines 2 y 3, que son interrupciones externas, los pines 3,5,6,9,11 que proporcionan salida pwm y el pin 13 donde está conectado el LED.


Entradas analógicas : Tiene 6 pines de entrada / salida analógica, cada uno con una resolución de 10 bits.

ARef : Proporciona referencia a las entradas analógicas

Reiniciar : Reinicia el microcontrolador cuando está bajo.

¿Cómo programar un Arduino?

La ventaja más importante de Arduino es que los programas se pueden cargar directamente en el dispositivo sin necesidad de que ningún programador de hardware grabe el programa. Esto se hace debido a la presencia de 0.5KB de Bootloader que permite que el programa se grabe en el circuito. Todo lo que tenemos que hacer es descargar el software Arduino y escribir el código.

Programando ArduinoLa ventana de herramientas de Arduino consiste en la barra de herramientas con los botones como verificar, cargar, nuevo, abrir, guardar, monitor en serie. También consta de un editor de texto para escribir el código, un área de mensajes que muestra los comentarios como mostrar los errores, la consola de texto que muestra la salida y una serie de menús como el menú Archivo, Editar, Herramientas.

5 pasos para programar un Arduino

  • Los programas escritos en Arduino se conocen como bocetos. Un boceto básico consta de 3 partes

1. Declaración de Variables
2. Inicialización: Está escrito en la función setup ().
3. Código de control: está escrito en la función loop ().

  • El boceto se guarda con la extensión .ino. Cualquier operación como verificar, abrir un boceto, guardar un boceto se puede realizar usando los botones en la barra de herramientas o usando el menú de herramientas.
  • El boceto debe almacenarse en el directorio del cuaderno de bocetos.
  • Elija la placa adecuada en el menú de herramientas y los números de puerto serie.
  • Haga clic en el botón de carga o elija cargar en el menú de herramientas. Por lo tanto, el cargador de arranque carga el código en el microcontrolador.

Algunas de las funciones básicas de Adruino son:

  • digitalRead (pin): Lee el valor digital en el pin dado.
  • escritura digital (pin, valor): escribe el valor digital en el pin dado.
  • pinMode (pin, modo): establece el pin en modo de entrada o salida.
  • analogRead (pin): Lee y devuelve el valor.
  • analogWrite (pin, valor): escribe el valor en ese pin.
  • serial.begin (velocidad en baudios): establece el comienzo de la comunicación en serie configurando la velocidad de bits.

¿Cómo diseñar tu propio Arduino?

También podemos diseñar nuestro propio Arduino siguiendo el esquema proporcionado por el proveedor de Arduino y también disponible en los sitios web. Todo lo que necesitamos son los siguientes componentes: una placa de pruebas, un led, un conector de alimentación, un enchufe IC, un microcontrolador, pocas resistencias, 2 reguladores, 2 condensadores.

  • La toma IC y la toma de corriente están montadas en la placa.
  • Agregue los circuitos reguladores de 5v y 3.3v usando las combinaciones de reguladores y capacitores.
  • Agregue las conexiones de alimentación adecuadas a los pines del microcontrolador.
  • Conecte el pin de reinicio del zócalo IC a una resistencia de 10K.
  • Conecte los osciladores de cristal a los pines 9 y 10
  • Conecte el led al pin apropiado.
  • Monte los conectores hembra en la placa y conéctelos a los pines respectivos del chip.
  • Monte la fila de 6 encabezados macho, que se pueden utilizar como alternativa para cargar programas.
  • Cargue el programa en el microcontrolador del Adruino listo para usar y luego sáquelo y vuelva a colocarlo en el kit de usuario.

7 razones por las que se prefiere Arduino en estos días

  1. Es barato
  2. Viene con una función de hardware de código abierto que permite a los usuarios desarrollar su propio kit utilizando uno ya disponible como fuente de referencia.
  3. El software Arduino es compatible con todo tipo de sistemas operativos como Windows, Linux y Macintosh, etc.
  4. También viene con una función de software de código abierto que permite a los desarrolladores de software experimentados usar el código Arduino para fusionarse con las bibliotecas de lenguajes de programación existentes y se puede ampliar y modificar.
  5. Es fácil de usar para principiantes.
  6. Podemos desarrollar un proyecto basado en Arduino que puede ser completamente independiente o proyectos que involucran una comunicación directa con el software cargado en la computadora.
  7. Viene con una fácil provisión de conexión con la CPU de la computadora mediante comunicación en serie a través de USB, ya que contiene circuitos integrados de encendido y reinicio.

Entonces esta es una idea básica con respecto a un Arduino. Puede usarlo para muchos tipos de aplicaciones. Por ejemplo, en aplicaciones que involucran el control de algunos actuadores como motores, generadores, basados ​​en la entrada de sensores.

Crédito de las fotos:

  • Diagrama de pines de Arduino de Flickr