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ARDUINO

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by

Sergio Cesar Aguilar Cruz

on 3 October 2015

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Transcript of ARDUINO

¿Qué es Arduino?
Versiones
Es una plataforma de prototipos de código abierto basado en hardware fácil de usar y el software.
Las placas Arduino son capaces de leer los insumos - la luz en un sensor, un dedo en un botón, o un mensaje de Twitter - y lo convierten en una salida - la activación de un motor, encender un LED, publicar algo en línea.
Puedes decirle qué hacer mediante el envío de un conjunto de
instrucciones para el microcontrolador en la placa.
Para ello se utiliza el lenguaje de programación de Arduino (basado en Wiring),
y el software de Arduino (IDE), basado en Processing.
ARDUINO

Creadores Historia
El proyecto se inició en Ivrea, Italia en 2005 con el fin de crear un dispositivo para el control de los proyectos de interacción que construían los estudiantes, siempre pensando en construir algo no muy costoso y que se pudiera utilizar en cualquier proyecto.

Sus fundadores Massimo Banzi y David Cuartielles le ponen el nombre a su proyecto luego de darse unas cuantas copas en un bar local llamado Arduino. El nombre es un nombre masculino italiano, que significa "amigo fuerte".

La plataforma está basada en una simple placa de circuito impreso y un entorno de desarrollo (IDE). Arduino puede ser usado para desarrollar proyectos interactivos y autónomos, o bien puede conectarse a un ordenador para ser controlo por este. En ese caso, el software del ordenador puede estar programado en prácticamente cualquier lenguaje o plataforma.




Los diseños de Arduino son libres. Esto significa que cualquier persona puede fabricarse su placa de circuito impreso y montarse un Arduino a partir de los esquemas publicados en la Web. Si no tienes los conocimientos necesarios para hacerlo, o no quieres perder el tiempo en ello, los creadores tienen placas fabricadas y montadas industrialmente
Arduino Zero
: En vez del microcontrolador Atmel ATmega basado en arquitectura AVR de 8 bits, el Zero contiene un potente Atmel SAMD21 MCU de 48Mhz con un core ARM Cortex M0 de 32 bits. Con 256 KB de memoria flash, 32 KB de SRAM y una EEPROM de más de 16KB por emulación. El voltaje en el que opera es de 3v3/5v (7mA) y contiene 14 pines E/S digitales, de los cuales 12 son PWM y UART. En el terreno analógico se dispone de 6 entradas para un canal ADC de 12 bits y una salida analógica para DAC de 10 bits. En definitiva, esta placa va destinada para los que Arduino UNO se les quede corto y necesitan algo más de potencia de procesamiento.
Arduino Yun
: se basa en el microcontrolador ATmega32u4 y en un chip Atheros AR9331 (que controla el host USB, el puerto para micro-SD y la red Ethernet/WiFi), ambos comunicados mediante un puente. El procesador Atheros soporta la distribución Linux basadas en OpenWrt llamada OpenWrt-Yun. Se trata de una placa similar a Arduino UNO pero con capacidades nativas para conexión Ethernet, WiFi, USB y micro-SD sin necesidad de agregar o comprar shields aparte. Contiene 20 pines digitales, 7 pueden ser usados en modo PWM y 12 como analógicos. El microcontrolador ATmega32u4 de 16Mhz trabaja a 5v y contiene una memoria de solo 32KB (4KB reservados al bootloader), SRAM de solo 2,5KB y 1KB de EEPROM. Se complementa con el AR9331 a 400Mhz basado en MIPS y trabajando a 3v3. Este chip además contiene RAM DDR2 de 64MB y 16MB flash para un sistema Linux embebido.
Arduino Leonardo

: es una placa basada en un microcontrolador ATmega32u4 de bajo consumo y que trabaja a 16Mhz. La memoria flash tiene una capacidad de 32KB (4KB para el bootloader) y 2.5KB de SRAM. La EEPROM es de 1KB. Este microcontrolador puede manejar 20 pines digitales (7 de ellos pueden ser manejados como PWM) y 12 pines analógicos. Como vemos, contiene los mismos pines que Yun, solo que prescinde de las funcionalidades de red. El volumen ocupado por Leonardo es inferior al de UNO, puesto que carece de las inserciones de los pines y en su lugar posee perforaciones con pads de conexión en la propia placa. Además las dimensiones del conector USB de la placa es mucho menor, ya que en vez de una conexión USB emplea una mini-USB para ahorrar espacio. Por eso es idóneo para proyectos en los que se requiera ahorrar algo de espacio, pero todo al mismo precio que UNO.
Arduino Due
: es una placa con un microcontorlador Ateml SAM3X8E ARM Cortex-M3 de 32 bits. Este chips que trabaja a 84Mhz (3,3v) aporta una potencia de cálculo bastante superior a los anteriores microcontroladores vistos. Por eso es idóneo para todos aquellos que necesiten de un proyecto con alta capacidad de procesamiento. Al tener un core a 32 bits permite realizar operaciones con datos de 4 bytes en un solo ciclo de reloj. Además, la memoria SRAM es de 96KB, superior al resto de placas vistas anteriormente e incorpora un controlador DMA para acceso directo a memoria que intensifica el acceso a memoria que puede hacer la CPU. Para el almacenamiento se dispone de 512KB de flash. El sistema dispone de 54 pines de E/S digitales, 12 de ellos pueden ser usados como PWM. También tiene 12 analógicos, 4 UARTs (serie, frente a los dos de UNO), capacidades de conexión USB OTG, dos conexiones DAC (conversión digital a analógico), 2 TWI, un power jack, SPI y JTAG.
Arduino Mega
: su nombre proviene del microcontrolador que lo maneja, un ATmega2560. Este chip trabaja a 16Mhz y con un voltaje de 5v. Sus capacidades son superiores al ATmega320 del Arduino UNO, aunque no tan superiores como las soluciones basadas en ARM. Este microcontrolador de 8 bits trabaja conjuntamente con una SRAM de 8KB, 4KB de EEPROM y 256KB de flash (8KB para el bootloader). 54 pines digitales (15 de ellos PWM) y 16 pines analógicos. Esta placa es idónea para quien necesita más pines y potencia de la que aporta UNO, pero el rendimiento necesario no hace necesario acudir a los ARM-based.
Arduino Ethernet
: Esta placa es bastante similar a la UNO, incluso en el aspecto, pero tiene capacidades de red. Su microcontrolador es un ATmega328 que trabaja a 16Mhz (5v). Va acompañado de 2KB de SRAM, 1KB de EEPROM y 32KB de flash. Solo que añade capacidad para conexión Ethernet gracias a un controlador W5100 TCP/IP embebido y posibilidad de conectar tarjetas de memoria microSD. Los pines disponibles son 14 digitales (4 PWM) y 6 analógicos. Lo que hay que tener en cuenta es que Arduino reserva los pines 10-13 para ser usado para SPI, el 4 para la tarjeta SD y el 2 para el interruptor W5100.
Entradas y Salidas
Un arduino dispone de 14 pines que pueden configurarse como entrada o salida y a los que puede conectarse cualquier dispositivo que sea capaz de transmitir o recibir señales digitales de 0 y 5 V.
Mediante las entradas analógicas podemos obtener datos de sensores en forma de variaciones continuas de un voltaje
Entradas y Salidas analógicas
.
. Las salidas analógicas suelen utilizarse para enviar señales de control en forma de señales PWM.
Entradas y Salidas digitales
Las entradas y salidas digitales comparten pin, motivo por el que se denominan I/O digitales.
Por lo que el mismo pin puede ejecutar funciones tanto de entrada como de salida aunque, lógicamente, no de forma simultánea.
Arduino Fio

: es una placa Arduino reducida a la mínima expresión. Por su tamaño es especialmente considerado para proyectos móviles inalámbricas o para ser insertados en espacios reducidos. Funciona con un microcontrolador ATmega328P, una versión similar a la del Ethernet pero que trabaja a una frecuencia inferior, 8Mhz. Al ser tan reducida carece de ciertas comodidades, por ejemplo, para subir los sketches hay que usar un cable FTDI o una placa adicional adaptadora Sparkfun. Igualmente, las tensiones con las que se trabaja se ven mermadas hasta los 3.35-12v máximo. 14 pines digitales (6 PWM) y 8 pines analógicos serán los únicos disponibles en esta placa. Tampoco ayuda sus 2KB de SRAM, 32KB de flash y 1KB de EEPROM, todo esto limitará mucho el tamaño de los sketchs y del circuito del proyecto.
Arduino Nano
: empezaron incorporando un ATMega328 como el de otras placas vistas anteriormente, pero tras la revisión 2.x se sustituyó por un ATmega168 a 16Mhz. Sus dimensiones son aun más reducidas que las de Fio, de tan solo 18,5×43.2mm. Su reducido tamaño no le quitan la posibilidad de ser una placa completa, pero si que necesita de un cable mini-USB y no posee conector de alimentación externa. Esta versión fue diseñada y producida por la compañía Gravitech, especialmente pensado para aplicaciones de reducido costo y donde el tamaño importe. A nivel eléctrico se comporta como un UNO, con 14 pines digitales (6 PWM) y 8 analógicos. Pero sus capacidades han ido a menos con las nuevas revisiones en pos de un menor consumo. Por ello se ha pasado de 32 a 16KB de flash (2 reservados al cargador de arranque), de 2 a 1KB de SRAM y de 1KB a 512 bytes de EEPROM.
Arduino LilyPad
: especial para ser integrado en prendas y textiles, es decir, es una versión de Arduino “ponible”. Fue desarrollado por Leah Buechley y SparkFun Electronics para ser empleado con los mismo fines que otros Arduino’s solo que con ciertas limitaciones a cambio de sus capacidades de integración y su base flexible. Se basa en dos versiones de microcontrolador diferentes, ambas de bajo consumo denominadas Atmega168V y ATmega328V, esta segunda más potente. Ambos trabajan a 8Mhz, pero la primera trabaja a solo 2,7v y a segunda a 5,5v. Dispone de 14 pines digitales (6 PWM) y 6 analógicos a lo largo de su perímetro. Además integra 16KB de memoria flash para el código del programa, 1KB de SRAM y 512 bytes de EEPROM.
Arduino Pro
: contiene un microcontrolador ATmega168 o Atmega328, con versiones de 3.3V y 8Mhz o 5v para 16Mhz. Contiene 14 pines de E/S digitales (6 de ellos son PWM) y 6 pines analógicos. Esta placa diseñada y construida por SparkFUn Electronics integra entre 32KB y 16KB de flash según el microcontrolador en el que se base (2KB reservados para el gestor de arranque). Lo que si es común para todos los modelos es el KB de SRAM y los 512 bytes de EEPROM. A pesar de su nombre, la versión Pro no es una de las más potentes como podemos apreciar. Pero se ha concebido para usuarios avanzados que necesitan flexibilidad y precios bajos.
Arduino Pro Mini
: es la hermana pequeña de la versión Pro. Además de la flexibilidad y precios bajos hay que añadirle su reducido tamaño. Para reducir coste y tamaño dispone de los componentes mínimos (sin conector USB Integrado ni conectores de pin). El resto de características son muy similares a la versión Pro.
Arduino Mega ADK
: placa basada en un ATmega2560 . Su principal ventaja es que dispone de una interfaz preparada para ser conectada mediante USB a dispositivos móviles basados en Android, gracias a su IC MAX3421e. Esto permite contar con todas las capacidades de una placa Arduino Mega (igual en cuanto al resto de características) más las posibilidades de desarrollo conjuntas con una plataforma Android.
Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autónomos o puede ser conectado a software tal como Adobe Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data. Las placas se pueden montar a mano o adquirirse. El entorno de desarrollo integrado libre se puede descargar gratuitamente.
Arduino puede tomar información del entorno a través de sus entradas analógicas y digitales, puede controlar luces, motores y otros actuadores.
El microcontrolador en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programación Arduino (basado en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en Processing).
Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesidad de conectar a un ordenador.
Arduino Esplora
: se diferencia del resto de placas, a parte de su reducido tamaño y por su forma, en que dispone de una serie de sensores onboard. Es bueno para las personas que comienzan a dar sus primeros pasos en el mundo de la electrónica y están aprendiendo, de ahí su nombre. Incluye unos sensores (acelerómetro, temperatura, luz), zumbador, botones, joystick, micrófono y un socket para conectar una pantalla a color TFT LCD. Funciona con un microcontorlador ATmega32u4 que trabaja a 16MHz y 5v, con SRAM de 2,5KB y 1KB de EEPROM. La flash llega a los 32KB con 4KB reservados al bootloader. El mayor problema es su capacidad de conectividad, casi nula, ya que todo lo tiene integrado para los principiantes (una de las cosas que limita su capacidad y por la que no se aconseja para gente que quiera profundizar algo más en la electrónica y desee mayor flexibilidad).
Arduino Micro

: diseñado por Adafruit y pensado para una autonomía elevada y con un reducido tamaño. Sin embargo cuenta con características similares a otros diseños, como un microcontrolador ATmega32u4 a 16Mhz, 20 pines digitales (7 de ellos PWM) y 12 analógicos. En muchos aspectos es similar a Leonardo, pero con capacidad de comunicación USB built-in, eliminando la necesidad de un segundo procesador.
Arduino BT
: es una placa Arduino con un módulo Bluetooth incorporado y que permite comunicación inalámbrica sin necesidad de comprar un shield independiente. El módulo bluetooth incorporado es un Bluegiga WT11. El resto de características son similares al Arduino UNO, con microcontrolador ATmega168 o 328 a 16MHz.
Arduino Duemilanove
: con microcontrolador ATmega168 o 368, 14 pines digitales (6 con posibilidad PWM) y 6 analógicos. Contiene conexión USB, entrada de alimentación, una cabecera ISCP, botón de reset, todo bastante parecido a UNO ya que se trata de una versión previa que fue sustituida por UNO en la actualidad.
Arduino Diecimila
: otra placa antigua basada en chip DIP ATmega168 a 16Mhz, con 14 pines digitales (6 PWM) y 6 analógicos. El resto de características son similares al más moderno UNO que se ha sacado al mercado para sustituir a estos diseños más primitivos. El modelo “Diecimila” debe su nombre a “diez mil” en italiano, modo en el que se festejó el hecho de haber vendido más de 10.000 placas Arduino en la época en la que se sacó a la venta. Fue una de las placas más antiguas de Arduino, sacada en 2007.
Arduino UNO
: es la plataforma más extendida y la primera que salió al mercado. Se basa en un microcontrolador Atmel ATmega320 de 8 bits a 16Mhz que funciona a 5v. 32KB son correspondientes a la memoria flash (0,5KB reservados para el bootloader), 2KB de SRAM y 1KB de EEPROM. En cuanto a memoria es una de las placas más limitadas, pero no por ello resulta insuficiente para casi todos los proyectos que rondan la red. Las salidas pueden trabajar a voltajes superiores, de entre 6 y 20v pero se recomienda una tensión de trabajo de entre 7 y 12v. Contiene 14 pines digitales, 6 de ellos se pueden emplear como PWM. En cuanto a pines analógicos se cuenta con hasta 6. Estos pines pueden trabajar con intensidades de corriente de hasta 40mA.
El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos de entrada/salida.

Los microcontroladores más usados son el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, y Atmega8 por su sencillez y bajo coste que permiten el desarrollo de múltiples diseños.

Por otro lado el software consiste en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje de programación Processing/Wiring y el cargador de arranque que es ejecutado en la placa.

Se programa en el ordenador para que la placa controle los componentes electrónicos.
GRACIAS!
Entradas y salidas digitales analogicas
Un sistema electrónico es cualquier disposición de componentes electrónicos con un conjunto definido de entradas y salidas. Una placa Arduino, por tanto, puede pensarse de forma simplificada como un sistema que acepta información en forma de señal de entrada, desarrolla ciertas operaciones sobre ésta y luego produce señales de salida. Arduino incorpora terminales digitales (señales discretas) pero de tal forma que tenemos un gran abanico de valores con los que trabajar (por ejemplo, 255 valores de luz en un fotosensor, siendo 0 ausencia de luz y 255 el máximo valor lumínico).
Terminales Digitales
Las terminales digitales de una placa Arduino pueden ser utilizadas para entradas o salidas de propósito general a través de los comandos de programación pinMode(), digitalRead(), y digitalWrite().
Cada terminal tiene una resistencia pull-up que puede activarse o desactivarse utilizando DigitalWrite() (con un valor de HIGH o LOW, respectivamente) cuando el pin esta configurado como entrada. La corriente máxima por salida es 40 mA.

Serial: 0 (RX) y 1 (TX).
Utilizado para recibir (RX) y transmitir (TX) datos serie TTL. En Arduino Diacemila, estas terminales están conectadas a las correspondientes patas del circuito integrado conversor FTDI USB a TTL serie.
En el Arduino BT, están conectados al las terminales correspondientes del modulo Bluetooth WT11. En el Arduino Mini y el Arduino LilyPad, están destinados para el uso de un módulo serie TTL externo (por ejemplo el adaptador Mini-USB).

Interruptores externos:
2 y 3. Estas terminales pueden ser configuradas para disparar una interrupción con un valor bajo, un pulso de subida o bajada, o un cambio de valor. Mira la función attachInterrupt() para mas detalles
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, y 11
. Proporcionan salidas PWM de 8 bit con la función analogWrite(). En placas con ATmega8, las salidas PWM solo están disponibles en los pines 9, 10, y 11.
Reset BT: 7.
(solo en Arduino BT) Conectado a la línea de reset del módulo bluetooth.

SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK)
.
Estas terminales soportan comunicación SPI. Aunque esta funcionalidad esta proporcionada por el hardware, no está incluida actualmente el el lenguaje Arduino.

LED: 13
.
En el Diacemila y el LilyPad hay un led en placa conectado al pin digital 13. cuando el pin tiene valor HIGH, el LED está encendido, cuando el pin está en LOW, está apagado
Pines Analógicos
Los pines de entrada analógicos soportan conversiones analógico-digital (ADC) de 10 bit utilizando la función analogRead(). Las entradas analógicas pueden ser también usadas como pines digitales: entrada analógica 0 como pin digital 14 hasta la entrada analógica 5 como pin digital 19. Las entradas analógicas 6 y 7 (presentes en el Mini y el BT) no pueden ser utilizadas como pines digitales.
Pines de alimentación
VIN (a veces marcada como "9V"). Es el voltaje de entrada a la placa Arduino cuando se está utilizando una fuente de alimentación externa (En comparación con los 5 voltios de la conexión USB o de otra fuente de alimentación regulada). Puedes proporcionar voltaje a través de este pin.
Date cuenta que diferentes placas aceptan distintos rangos de voltaje de entrada, por favor, mira la documentación de tu placa. También date cuenta que el LilyPad no tiene pin VIN y acepta solo una entrada regulada.

5V.
La alimentación regulada utilizada para alimentar el microcontrolador y otros componentes de la placa. Esta puede venir de VIN a través de un regulador en placa o ser proporcionada por USB u otra fuente regulada de 5V.

3V3.
(solo en el Diacemila) Una fuente de 3.3 voltios generada por el chip FTDI de la placa.
GND. Pines de tierra.
Otros Pines

AREF.
Referencia de voltaje para las entradas analógicas. Utilizada con la función analogReference().

Reset.
(Solo en el Diacemila) Pon esta línea a LOW para resetear el microcontrolador.
Utilizada típicamente para añadir un botón de reset a shields que bloquean el de la placa principal.

http://www.menosmedia.org/spip.php?article43
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