Tutorial di base su Arduino per principianti: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

1. Cos'è Arduino?

Arduino è una piattaforma per sistemi embedded, basata principalmente su microcontrollori a 8 bit della famiglia AVR. L'eccezione è Arduino Due, che utilizza un core Cortex ARM a 32 bit. In altre parole, è un circuito stampato con un microcontrollore e le sue uscite in grado di azionare dispositivi esterni, ad esempio sensori, controller di motori, display, ecc. Grazie ai connettori goldpin, i moduli possono essere collegati utilizzando cavi di collegamento disponibili pubblicamente.

La maggior parte delle versioni di Arduino non richiede alcun programmatore esterno. Tutto quello che devi fare è connetterti al tuo computer con un cavo miniUSB-USB.

Uno dei vantaggi della piattaforma è il proprio ambiente gratuito con innumerevoli librerie, esempi, tutorial per la gestione di vari tipi di dispositivi esterni.

2. Per chi è la piattaforma?

Arduino è destinato sia ai principianti che ai programmatori elettronici avanzati.

La persona che inizia l'avventura con questo tipo di sistema risparmierà molto tempo e nervi durante la configurazione dei programmatori, il controllo delle connessioni e l'installazione dei driver. È risaputo che è meglio imparare dagli esempi. Per Arduino, ce ne sono molti sul sito web del progetto e su tutta Internet.

Gli utenti più avanzati apprezzeranno numerose librerie, sia predefinite (tra cui: EEPROM, Ethernet, Display, Servo, SPI, TWI, WiFi), sia file messi a disposizione dai produttori di moduli elettronici (es. il nostro fornitore - Pololu).

Esempio:

Il supporto per il popolare display LCD 16x2 si riduce a poche semplici righe di codice:

LCD a cristalli liquidi (12, 11, 5, 4, 3, 2); // incremento dei lead

lcd.inizio (16, 2); // Specifica il tipo di visualizzazione a 16 colonne, 2 righe

lcd.print ("Ciao mondo"); // Fornisci il testo da visualizzare

Il codice completo con la scritta "Hello World" e lo schema di collegamento del display si trovano su: Arduino.cc.

3. Quale versione scegliere?

La scelta della versione dipende dalla destinazione d'uso del modulo. Nel nostro punto vendita sono disponibili:

Passaggio 1: Arduino Uno R3

Arduino Uno R3

La versione più semplice del modulo. Sul piatto troverai:

· Microcontrollore Atmega328 (32kB Flash, SRAM 2kB, velocità di clock 16MHz)

· 14 ingressi/uscite digitali - a cui, ad esempio, possono essere collegati LED, pulsanti, display, ecc.

· 6 uscite PWM - ad esempio per controllare la velocità di rotazione dei motori, impostare la posizione del servo

· 6 ingressi analogici - che consentono di azionare tutti i tipi di sensori, trasduttori con uscita analogica

Interfacce di comunicazione:

· UART - uno dei modi più semplici per scambiare dati con un PC

· I2C / TWI - supporto per sensori, circuiti a tempo

· SPI - comunicazione con trasduttori veloci o memorie esterne

Alimentazione elettrica:

· USB o sorgente esterna (es. adattatore CA)

Arduino Uno è una buona scelta per progetti relativamente semplici e piccoli. Puoi implementarlo con successo, ad esempio, controllo motore, controller dell'illuminazione con interfaccia utente, display LCD. Il modulo è consigliato anche agli utenti che entrano nel mondo dei microcontrollori e dei sistemi embedded.

Passaggio 2: Arduino Leonardo

Arduino Leonardo

· Un'altra versione, sulla quale possiamo trovare:

· Microcontrollore ATmega32u4 (32 kB Flash, 2,5 kB SRAM, velocità di clock 16 MHz)

· 20 ingressi/uscite digitali - a cui possono essere collegati, ad esempio, LED, pulsanti, display, ecc.

· 7 uscite PWM

· 12 ingressi analogici - il doppio rispetto alla versione Uno, significa la possibilità di collegare più sensori con un'uscita analogica

Interfacce di comunicazione:

· UART - uno dei modi più semplici per scambiare dati con un PC

· I2C / TWI - supporto per sensori, circuiti a tempo

· SPI - comunicazione con trasduttori veloci o memorie esterne

· USB: consente di collegare i dispositivi informatici più diffusi

· Alimentazione: USB o fonte esterna (es. adattatore AC)

Se il nostro progetto è quello di utilizzare un dispositivo che si connette tramite un'interfaccia USB, Arduino Leonardo sarà la scelta perfetta. Il sistema ha un controller USB integrato, che lo distingue dagli altri.

Il produttore fornisce anche versioni con "basso profilo". La scheda non ha connettori, l'utente può saldarli a propria discrezione. Tutti gli elementi sono in alloggiamenti saldati in superficie. L'opzione è utile quando il nostro progetto deve procreare in uno spazio ridotto.

Passaggio 3: Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560

Versione progettata per implementare progetti più estesi. Ha ben 54 ingressi/uscite digitali, più memoria e più interfacce di comunicazione rispetto ad Arduino UNO e Leonardo. La piastra contiene: ATmega2560 della famiglia AVR (Flash 256kB, SRAM 8kB, EEPROM 4kb velocità di clock 16MHz)54 ingressi/uscite digitali generici14 uscite PWM16 ingressi analogici -Interfacce di comunicazione:4 xUART - uno dei modi più semplici per scambiare dati con un PCI2C / TWI - supporto per sensori, circuiti a tempoSPI - comunicazione con trasduttori veloci o memorie esterneAlimentazione: USB o sorgente esterna (es. adattatore AC) Il modulo è più costoso delle versioni precedenti, ma ha più opzioni. Il microcontrollore Atmega2560 ha una ricca periferia e una grande quantità di memoria. Flash da 256 kB: consente di supportare codice esteso, EEPROMU da 4 kB per la scrittura di molti dati.

Passaggio 4: Arduino Mega ADK

Arduino Mega ADK

Oltre ai vantaggi di Arduino Mega, ADK ha anche la possibilità di connettersi al sistema Android tramite un'interfaccia USB controllata dal chip MAX34210. Le specifiche del modulo sono simili ad Arduino Mega:

· ATmega2560 della famiglia AVR (Flash 256kB, SRAM 8kB, EEPROM 4kb velocità di clock 16MHz)

· 54 ingressi/uscite digitali per uso generico

· 14 uscite PWM

· 16 ingressi analogici

Interfacce di comunicazione:

· 4 xUART - uno dei modi più semplici per scambiare dati con un PC

· I2C / TWI - supporto per sensori, circuiti a tempo

· SPI - comunicazione con trasduttori veloci o memorie esterne

· Alimentazione: USB o fonte esterna (es. adattatore AC)

La versione ADK è progettata per progetti che utilizzano comunica con Android. Il controller USB integrato consente inoltre di collegare una fotocamera, un controller di gioco o un controller di movimento.

Passaggio 5: Arduino Leonardo Ethernet

Arduino Leonardo Ethernet

Il vantaggio principale del modulo è la sua facile connessione alla rete. Il modulo dispone di una presa di rete con un controller Ethernet. Sulla scheda è presente anche uno slot per schede di memoria microSD. Specifiche simili ad Arduino Leonardo:

· Microcontrollore Atmega32u4 (32 kB Flash, 2,5 kB SRAM, · Velocità di clock di 16 MHz)

· 20 ingressi/uscite digitali - a cui possono essere collegati, ad esempio, LED, pulsanti, display, ecc.

· 7 uscite PWM - ad esempio per controllare la velocità di rotazione dei motori, impostare la posizione del servo

· 12 ingressi analogici - che consentono di azionare tutti i tipi di sensori, trasduttori con uscita analogica

Interfacce di comunicazione:

· UART - uno dei modi più semplici per scambiare dati con un PC

· I2C / TWI - supporto per sensori, circuiti a tempo

· SPI - comunicazione con trasduttori veloci o memorie esterne

· Alimentazione: fonte esterna (es. adattatore CA)

La versione Ethernet è progettata per progetti che richiedono la connessione alla rete. La comodità è anche uno slot per schede microSD integrato, su cui è possibile archiviare più dati rispetto alla memoria del microcontrollore stesso.

Passaggio 6: Arduino Due

Arduino Due

Grazie ad Arduino Due, l'utente può creare sistemi utilizzando il microcontrollore ARM Cortex M3 a 32 bit basato su librerie Arduino. La specifica è la seguente:

· Tensione di alimentazione: da 7V a 12V (consigliata), 6V-20V (massima)

· Microcontrollore: AT91 SAM3X8E, rdzeń ARM Cortex M3 a 32 bit

· La frequenza di clock massima: 84MHz

· Memoria SRAM: 96 kB Memoria flash: 512 kB

· Pin I/O: 54

· Canali PWM: 12

· Numero di ingressi analogici: 12 (canali convertitore A/D)

· Convertitore D/A (digitale-analogico)

· Controllore DMA

· Interfacce seriali: UART, SPI, I2C, CAN, USB

· Debugger JTAG

La scheda è dedicata agli utenti che vogliono conoscere le ultime soluzioni nel mondo dei microcontrollori. Ha decisamente più capacità rispetto alle versioni basate su AVR, ricchi circuiti periferici, incluso il convertitore digitale-analogico.

Oltre a quanto sopra, Arduino fornisce anche:

Arduino Zero M0 Pro - 32 bit Cortex M0 - Modulo microcontrollore Atmel ATSAMD21G18 a 32 bit dotato di core ARM Cortex M-0. Dispone di 256 KB di memoria Flash, 32 KB di RAM, 14 I/O digitali, 12 canali PWM, 6 ingressi analogici e un'uscita e interfacce di comunicazione comuni. Il modulo funziona con 3,3 V.

Arduino Yún - WiFi - Connessione Arduino e sistema Linux. Il modulo basato sul sistema ATmega32u4 utilizzato in Leonardo permette di programmare e controllare in modalità wireless il dispositivo tramite la rete WiFi e l'apposita libreria. Esiste anche una versione Arduino Yun PoE, alimentata da una rete Ethernet.

Arduino Micro - un modulo in miniatura basato su Arduino Leonardo, è caratterizzato da dimensioni ridotte. Ha il microcontrollore AVR Atmega32U4. Dotato di 20 I/O digitali e comuni interfacce di comunicazione.

4. Esempi di utilizzo

- Arduino e orientamento nello spazio tridimensionale.

Un esempio di utilizzo di un giroscopio a 3 assi, accelerometro e magnetometro (sistema MinImu9) per l'orientamento nello spazio 3D.

- Arduino e display LCD.

Supporto display LCD con controller HD44780 utilizzando il modulo Arduino.

- Controllo motore DC tramite piattaforma Arduino.

Esempio di moduli di movimentazione (H-bridge) utilizzati per controllare la direzione e la velocità dei motori DC.

- Connessione a una rete Ethernet

Collegamento Arduino con modulo Ethernet ENC28J60.