Arduino

Arduino é uma plataforma de prototipagem de código aberto baseada na fácil utilização do software e hardware. As placas Arduino são capazes de efetuarem leitura de uma entrada (sensores) e transformar em uma de saída (Atuadores). O projeto Arduino nasceu no Ivrea Interaction Design Institute como uma ferramenta fácil para prototipagem rápida, destinado a estudantes sem conhecimento aprofundado em eletrônica e programação.

A plataforma Arduino possui uma IDE para a programação e para gravar códigos na placa, a IDE está possui suporte a Linux, Mac e Windows.

Existem diversas placas de hardware Arduino, sendo a mais comum a Arduino Uno. As placas diferem basicamente no microcontrolador embutido, no número de entradas/saídas, na frequência de processamento e entre outras configurações. Neste Material vamos utilizar o Arduino Uno por ser facilmente encontrado no mercado e apresentar baixo custo de aquisição se comparado com outras plataformas de hardware.

A conexão de novos componentes no Arduino é possível por meio de placas de expansão (shields), essa placas aumentam as funcionalidades do Arduino. Os shields mais conhecidos são o Ethernet e shields para controle de motores como o da Figura abaixo.

A comunicação do Arduino com shields é realizada pelo protocolo Serial Peripheral Interface (SPI) é um protocolo de dados seriais síncronos utilizado em microcontroladores para comunicação entre o microcontrolador e um ou mais periféricos. Também pode ser utilizado entre dois microcontroladores. A comunicação SPI sempre tem um master. Isto é, sempre um será o master e o restante será slave. Por exemplo, o Arduino é o master e os outros periféricos são slaves. Esta comunicação contém 4 conexões:

• MISO (Master IN Slave OUT) - Dados do Slave para Master;
• MOSI (Master OUT Slave IN) - Dados do Master para Slave;
• SCK (Serial Clock) - Clock de sincronização para transmissão de dados entre o Master e Slave;
• SS (Slave Select) - Seleciona qual Slave receberá os dados.

Arduino Uno

O Arduino Uno opera com um velocidade de clock de 16 MHz, possui 14 pinos de entrada e saída digitais e 6 pinos de entrada e saída analógica, memória flash 32 KB (0.5 KB usados pelo Bootloader), memória SRAM de 2 KB e 1 KB de memória EEPROM.

A placa pode ser alimentada pela conexão USB ou por uma fonte de alimentação externa. Para alimentação externa é utilizado um conector Jack com positivo no centro, sendo que a placa suporta alimentação de 6 à 20 volts. Porém, é recomendado que a fonte de alimentação externa possua tensão entre 7 e 12 volts.

O Arduino tem 14 pinos de entradas/saídas digitais conforme a necessidade do projeto. Alguns desses pinos possuem funções especificas como PWM (pinos 3, 5, 6, 9, 10 e 11 ), comunicação serial (pinos 0 e 1) e interrupção externa (pinos 2 e 3). Para interface com o mundo analógico, a placa Arduino Uno possui 6 entradas, onde cada uma tem a resolução de 10 bits.

Ambiente de Desenvolvimento Arduino IDE

Para programação no Arduino, utiliza-se a linguagem Wiring. O ambiente de programação Arduino IDE oferece recursos que facilitam a criação de aplicações e sua gravação no dispositivo.

Os projetos (Sketches) são escritos na linguagem Wiring e salvos com a extensão '.ino', possuem a estrutura:

//Inclusão de bibliotecas 
#include ...
 
//Declaração de variáveis  

void setup() {...}   
void loop () {...}  

//Funções auxiliares

A função setup() é o código de inicialização dos componentes, enquanto a função loop é o laço principal do programa, que contém o código que será executado repetidamente.