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Introducción a la placa Arduino (Zafra)

iniciación a la plataforma de hardware libre Arduino.
by

Miguel Ángel Asensio

on 17 November 2016

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Transcript of Introducción a la placa Arduino (Zafra)

Arduino
Introducción a la plataforma
Es una plataforma de hardware abierta (open-hardware) basada en microcontrolador para la creación de prototipos flexibles y fáciles de usar.
Qué es?
Nos permite conectar el mundo de las computadoras y microcontroladores, al mundo físico a través de sensores y actuadores.
a qué
Qué nos aporta?
Open Source
Entorno de Programación Integrado
IDE
Es el lenguaje en el que se programa
el microcontrolador Arduino.
Software
La Plataforma
Qué es un microcontrolador
Es un circuito integrado programable que nos ofrece las posibilidades de un pequeño computador. Realiza operaciones matemáticas de forma cíclica y en su interior encontramos....
Entradas y Salidas
Arduino UNO
Realizar Robots
Conectar Computadoras
Qué es?
Hardware
IDE
y Lenguaje de programación
Soporte en
Entradas
Salidas
Diversidad de modelos
Controlar Sistemas
de manera Automática
Estructura
Ejemplo
Resumen
Conocer el funcionamiento de las cosas es algo que nos hemos planteado desde el inicio de los tiempos; hoy en día nos enfrentamos a una realidad donde abundan la automatización, la domótica, la interacción de las personas con las máquinas, la electrónica, la mecánica y la programación
Iniciarnos en el mundo de la
electrónica
y la
programación
Fabricar y diseñar
prototipos
Hardware
El microcontrolador procesa la información que le llega de las entradas mandando una actuación a las salidas
Entorno de programación simple y directo
Multiplataforma
Hardware y
Software libres
¿Qué es?
Para qué
sirve...
nos sirve...
Hardware
Alternativas
Arduino
La Plataforma
Arduino
Red
Estructura física de una placa.
Proyecto
Licencia
Arduino Casero
Construir Juegos
Impresoras 3D
Arduino y Android
Internet of things
a la realidad

y Shields
a Arduino
Primer prototipo Arduino
El proyecto comenzó en Ivrea, Italia (el mismo lugar donde se fabricaron las computadoras Olivetti), en el año 2005 con el fin crear un dispositivo para estudiantes enfocado al control integrado de proyectos de diseño e interacción, con la finalidad de que fuera más asequible que otros sistemas disponibles en ese momento. En mayo de 2011, ya se habían distribuido más de 300.000 unidades.
Los fundadores Massimo Banzi y David Cuartielles nombrarón el proyecto como Arduino de Ivrea, un protagonista histórico de la ciudad. "Arduino" es un término masculino de origen italiano o germánico (según la fuente), que significa "gran amigo".
La Familia Arduino
Arduino uno
Arduino Leonardo
Es la versión mejorada de su predecesor
Duemilanove.
microcontrolador
ATmega328P
a 16MHz
Flash de 32KB, RAM 2KB, EEPROM 1KB
5 entradas Analógicas [0-5v], 14Pines E/S Digitales
de las cuales 6 PWM
Puerto serie[(0,1)Rx, Tx], I2C(4,5),
SPI
(10, 11, 12, 13)
Serial Peripheral Interface (
SPI
), es un estándar de comunicaciones, usado principalmente para la transferencia de información entre circuitos integrados en equipos eletrónicos.
Se usa para controlar casi cualquier dispositivo electrónico digital que acepte un flujo de bits serie regulado por un reloj.
Bus
I2C
, o bus de comunicación serie con velocidad desde 100kbits/s hasta 3,4Mbits/s. Es un bus muy usado en la industria, principalmente para comunicar microcontroladores y sus periféricos en sistema integrados.
microcontrolador
ATmega32U4
a 16MHz
Flash de 32KB, SRAM 3.3KB, EEPROM 1KB
12 entradas Analógicas (con una resolución de 10bits) [0-5v], 20Pines E/S Digitales
de las cuales 7 con capacidad PWM.
Puerto serie[(0,1)Rx, Tx],
I2C
(4,5), SPI(10, 11, 12, 13).
Integra compatibilidad USB, lo que hace que aparezca a "ojos" del PC como un "ratón".
Arduino Due
microcontrolador
ATmel SAM3X8E ARM Cortex-M3
de 32bits a 84MHz.
Flash de 512KB, SRAM 96KB
Dispone de 54 E/S (de las cuales 12 pueden ser empleadas como salidas PWM).
Su principal diferencia con los modelos anteriores está en su tensión estándar de funcionamiento de 3.3v.
Arduino Mega 2560
Es una actualización de la placa
Arduino Mega
. Basada en el microcontrolador
ATMega2560
a 16MHz.
Flash de 256KB, SRAM 8KB
Dispone de 54 E/S (de las cuales 15 pueden ser empleadas como salidas PWM).
Dispone de 16 entradas analógicas.
Viene a ser una versión ampliada de
Arduino Uno
.
Arduino Pro, Fio y Mini
Ligero y práctico
Es un Arduino orientado
a la comunicación inalámbrica,
soportando programación
XBee.
Pequeño, ideal
para protoboard.
Arduino Esplora
Arduino Esplora
es en sí mismo un
Arduino Leonardo
con funcionalidades extendidas. Es decir, incorpora hardware adicional directamente soldado en placa como: joystick, botones, un potenciómetro lineal, micrófono, sensor de luz, sensor de temperatura y acelerómetro para tres ejes.
Igualmente ocurre con las salidas: buzzer, Led RGB, conector para pantalla TFT o LCD.
Hardware para Arduino. (Shields)
Shield Ethernet
Una
shield
(
escudo
) es una placa que puede conectarse encima de la placa Arduino extendiendo sus capacidades.
Una lista de
shields
agrupada por desarrolladores se encuentra disponible en
http://shieldlist.org/
La
Arduino Ethernet Shield
permite a una placa Arduino conectarse a una red Ethernet. Está basada en el chip Wiznet W5100, que implementa una capa IP permitiendo gestionar conexiones TCP/UDP, a una velocidad máxima de 100Mb/s, en modo
full-duplex
y con detección de colisines.
XBee Shield
La
XBee
shield
permite a una placa Arduino comunicarse de forma inalámbrica empleando Zigbee (protocolo de comunicación inalámbrica para su utilización en radiodifusión digital de bajo consumo, y basado en IEEE 802.15.4 de redes WPAN, para difusión de datos en aplicaciones con baja tasa de envío y recepción y maximización de la vida útil de las baterías.
GSM Shield
La
Arduino GSM shield
es una shield desarrollada por Arduino y Telefónica. Comercializada desde principios de 2013, su objetivo es poder conectarse a redes GSM, realizar transferencias de datos por GPRS y poder enviar SMS.
implementa un módem M10 de Quectel, mediante el cual es posible comunicarse desde la placa empleando comandos AT.
Wifi Shield
La
Arduino Wifi shield
permite realizar conexiones inalámbricas a través de Arduino empleando los estándares IEEE 802.11b/g. Proporciona una capa IP capaz de gestionar conexiones TCP/UDP. La shield posee una ranura para micro-SD permitiendo almacenar archivos que se deseen servir por la red.
Arduino
, pese a ser la pionera, no es la única solución. En base a Arduino, han ido surgiendo de forma paralela plataformas cuya funcionalidad se superpone, extiende o complementa a Arduino.
Raspberry Pi
es una placa computadora de bajo coste basada en microprocesador, por lo que extiende con mucho las capacidades de Arduino, ya que es capaz de correr un sistema operativo de forma completa.
BeagleBone/BeagleBoard
BeagleBone
y
BeagleBoard
son dos soluciones basadas en microprocesador similares a Rasberry Pi pero con características muy mejoradas en algunos aspectos (como audio y vídeo). Puede considerarse como un híbrido entre
Arduino
y
Rasberry Pi
, ya que incorpora la capacidad de interacción de Arduino como centro de prototipado de proyectos y además la posibilidad de operar como un PC.
The Digix
Digix
es una iniciativa crowfunding (financiación colectiva) para desarrollar una placa compatible plenamente con Arduino pero con características muy mejoradas.
Son características muy similares a Arduino Due, pero con Wifi integrada, salida de audio y Procesador ARM de 32bits y 84Mhz.
Alimentación
Arduino
puede ser alimentado vía
USB
(5Vcc, 500 mA) o mediante una fuente de alimentación externa, para lo cual viene equipado con un conector tipo jack de 2.1mm soldado en placa.
Es posible, de igual forma, emplear cables de salida desde una batería conectados a los pines
Vin
y
GND
.
La placa puede operar a una tensión externa de entre 6 y 20V; aunque la tensión de alimentación
recomendada
es de
7 a 12V
.
Entradas / Salidas (E/S o I/O)
Cada uno de los pines de E/S de
Arduino
pueden ser usados tanto de entradas como de salidas, empleando las funciones que mas adelante veremos
pinMode()
,
digitalWrite()
y
digitalRead()
.
Los pines de E/S operan a 5V, y cada uno de ellos puede suministrar/recibir un máximo de 40mA.
Como puede verse
Arduino

Uno
viene con
14 pines de E/S

digitales
y
6 pines
de
E/ analógicas
.
2, 3
pueden ser configurados como disparadores (triggers) ante un valor bajo, flanco o cambio de estado, usando
attachInterrupt()
.
PWM
: los pines 3,5,6,9,10,11 pueden ser empleados como salidas PWM usando la función analogWrite().
Los pines 10,11,12,13 pueden ser empleados para comunicación
SPI
usando la librería SPI.
Las
entradas analógicas
tienen 10 bits de resolución, con un valor por defecto de 0 a 5V, aunque puede acortarse ese rango usando
AREF
y la función
analogReference()
.
Comunicación
El microcontrolador
ATMega328
dispone de comunicación serie
UART
a través de los pines 0,1.
0(RX),1(TX)
conforman el puerto serie del microcontrolador.
Para poder realizar la comunicación vía
USB
el chip
ATMega16U2
traduce la comunicación serie a USB, de forma que pueda verse como un puerto
COM virtual
. En
Arduino Leonardo
la comunicación USB viene integrada.
Wiring
fue creado por el colombiano Hernando Barragán
(programador)
como una tesis de maestría en el Instituto de diseño e interacción de
Ivrea
, bajo la supervisión de Massimo Banzi.
Arduino
fue construido en torno al proyecto
Wiring
de Hernando Barragán. Fue pensado para ser una versión electrónica de
Processing
, lenguaje en el que se basa aquel.
Arduino
no existiría sin
Wiring
, Wiring no existiría sin
Processing
y Processing sin duda no existiría sin
John Maeda
Fundador del fundamental Grupo de Computación y Estética del Medialab del MIT (1996-2003) Licenciado en Informática por el Instituto Tecnológico de Massachussets PhD en Bellas Artes Tsukuba, Japón.
http://www.arduino.cc/
Miguel Ángel Asensio, profesor de electrónica de comunicaciones.
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