Arduino UNO: anàlisi de la placa de hardware libre a fons

Des que es va llançar a l'mercat la placa Arduino UNO, Molt ha evolucionat aquesta placa amb la sortida de les seves últimes revisions. A més, els seus mateixos creadors s'han afanyat a crear-ne de plaques similars en diferents formats per cobrir més necessitats de les que inicialment cobria la UN. Fins i tot molts s'han atrevit a crear les seves pròpies plaques clon o compatibles, encara que no amb el mateix èxit.

Abans de l'aparició d'Arduino ja existien altres projectes similars, com les famoses plaques de Parallax amb microcontroladors Microchip PIC que es podien programar de forma molt senzilla usant llenguatges com PBASIC entre d'altres. N'és un exemple la Basic Stamp 2 de Parallax. Però el fet de no ser hardware libre va fer que no tinguessin el mateix arrelament al mercat com ho ha tingut el projecte Arduino. Realment la placa italiana ha suposat una revolució en aquest sentit.

Què és Arduino UNO Rev3?

Arduino UNO Rev3 és l'última revisió que hi ha de moment d'aquesta placa. És una petita placa electrònica amb un microcontrolador programable en el seu PCB. A més d'aquest xip, també inclou una sèrie de pins com sortides i entrades que es poden usar programant el xip perquè facin diferents coses. D'aquesta manera es poden crear projectes electrònics de forma molt senzilla.

Aquesta placa sorgeix de l' projecte Arduino, Un projecte italià iniciat el 2005 que s'enfocava en desenvolupar programari i maquinari obert per a estudiants principalment. Els primers dissenys anaven dirigits per un institut d'Ivrea, a Itàlia. En aquella època els estudiants d'aquest centre educatiu usaven les famoses BASIC Stamp que ja he citat anteriorment. Aquestes tenien un cost considerable, i no eren tan obertes.

Abans de tot això, Hernando Barragán havia creat una plataforma de desenvolupament anomenada Wiring, un projecte inspirat en el famós llenguatge de programació Processing. Amb això com a base, es van posar mans a l'obra per desenvolupar eines de baix cost i simples per als estudiants. Així es van posar a crear una placa de maquinari amb un PCB i un microcontrolador senzill, així com la creació d'un IDE (Integrated Development Environment).

Com Wiring usava ia una placa amb un microcontrolador ATmega168, els següents desenvolupaments van seguir amb la mateixa orientació. Massimo Banzi i David Mellis s'afegirien suport ATmega8 per Wiring, que resultava encara més econòmic que la versió 168. I així sorgeix el primer germen del que avui és Arduino UNO. El projecte Wiring és llavors renombrado com Arduino.

Davant el potencial d'aquestes plaques, es van anar afegint més suports des de la comunitat per seguir endavant i crear més plaques. A més, proveïdors de components electrònics i fabricants van començar a dissenyar productes específics compatibles amb Arduino. Com és el cas de Adafruit Industries. D'aquí van sorgir nombrosos escuts i mòduls addicionals per a aquestes plaques.

Davant l'èxit aclaparador, es va generar també l'Arduino Fundation, Per seguir promovent i agrupant els esforços de el projecte Arduino. Un model similar al d'altres organitzacions similars com la Linux Foundation, la Raspberry Pi Foundation, RISC-V Foundation, etc.

A partir d'aquest moment, s'han generat moltes variants d'Arduino, amb diferents factors de forma i microcontroladors diversos, així com molts accessoris que hem tractat en aquest mateix blog:

• 28BYJ-28
• giroscopi
• ACS712
• ESP8266
• etc

Informació detallada de Arduino UNO

Aquesta placa Arduino UNO té unes característiques que la fan única, i té una sèrie de diferències respecte a altres plaques Arduino que anem a destacar.

Característiques tècniques, esquema i pinout

El pinout i característiques tècniques de la placa Arduino UNO Rev3 són importants per a saber-la usar adequadament, en cas contrari no coneixeràs els límits i la forma correcta de connectar tots els components electrònics als seus pins i busos disponibles.

Començant primer per les seves característiques, Tens:

• Microcontrolador Atmel ATmega328 a 16 MHz
• Memòria SRAM integrada: 2KB
• Memòria EEPROM integrada: 1 KB
• Memòria flash: 32 KB, dels quals 0.5 KB són usats pel bootloader, de manera que no es podran fer servir per a altres fins.
• Voltatge de treball de l'xip: 5v
• Voltatge d'alimentació recomanat: 7-12v (tot i que admet de 6 a 20v)
• Intensitat de corrent continu: 40MA per E / S i 50mA per al pin 3.3V.
• Pins d'E / S: 14 pins, dels quals 6 són PWM.
• Pins analògics: 6 pins
• Botó reset per reiniciar l'execució de l'programa carregat en memòria.
• Xip interfície USB.
• Rellotge oscil·lador per als senyals que necessitin ritme.
• LED d'encesa en la PCB.
• Regulador de tensió integrat.
• Preu al voltant dels 20 €.

Pel que fa als pins i connexions disponibles a la placa Arduino UNO:

• Barrel Jack o DC Power Jack: És el connector de la placa Arduino UNO per poder-la alimentar elèctricament. La targeta es pot alimentar amb un jack adequat i mitjançant un adaptador perquè subministri entre 5-20 volts. Si vas a connectar gran quantitat d'elements a la placa, és probable que hagis de superar la barrera dels 7v perquè sigui suficient.
• USB: El port USB serveix per connectar la placa Arduino a el PC, d'aquesta manera la pots programar o rebre dades d'ella a través de port sèrie. És a dir, bàsicament et servirà perquè puguis carregar les sketchs d'Arduino IDE a la memòria interna de l'microcontrolador perquè aquest pugui executar-lo. També pot complir la funció d'alimentació per la placa i els elements connectats a ella.
• Pin VIN: També trobaràs un pin VIN que permet alimentar la placa Arduino UNO usant una font externa d'alimentació, si no vols fer servir l'USB o el Jack anterior.
• 5V: Subministra una tensió de 5V. L'energia que arribarà a ell prové d'un dels tres casos anteriors pels que pots donar alimentació a la teva placa.
• 3V3: Aquest pin permet alimentar 3.3vy fins 50mA teus projectes.
• GND: Posseeix 2 pins de terra, per connectar a ells la terra dels teus projectes electrònics.
• reajustar: Un pin per resetejar manant un senyal BAIXA a través d'ell.
• port Serial: Posseeix dos pins 0 (RX) i 1 (TX) pari rebre i transmetre respectivament dades en sèrie TTL. Estan connectats a l'microcontrolador en els seus pins USB-to-TTL.
• interrupcions externes: 2 i 3, pins que es poden configurar per activar interrupcions amb un flanc ascendent, descendent o un valor alt o baix.
• SCI: El bus està en els pins marcats com 10 (SS), 11 (MISOI), i 13 (SCK) amb els quals podràs realitzar comunicació usant la biblioteca SCI.
• A0-A5: Són els pins analògics.
• 0-13: Són els pins d'entrada o sortida digital que pots configurar. En el pin 13 hi connectat un petit LED integrat que si es troba aquest pin en alt s'encendrà.
• TWI: suportacomunicació TWI usant la biblioteca Wire. Es pot fer servir el pin A4 o SDA i el pin A5 o SCL.
• AREF: Pint de tensió de referència per a les entrades analògiques.

Fulls de dades

A l'ésser una placa de codi obert, no només vas a trobar el datasheet com en el cas de molts altres productes electrònics. També podràs descarregar molts altres documents i esquemes electrònics que t'ajudaran a comprendre com funciona aquesta placa Arduino UNO a nivell intern i fins i tot a construir tu mateix la teva pròpia implementació d'Arduino. Per exemple, tens a la teva disposició la següent informació oficial:

• Fitxa de Dades de l'microcontrolador Atmel ATMEGA de Arduino UNO Rev3, per tenir present els voltatges, intensitats, i altres característiques que has de tenir en compte per al seu funcionament.
• Pinout o pin mapping.
• EAGLE files amb esquemes per als makers.
• Esquemes electrònics de la placa Arduino UNO.
• Dimensions de la PCB.

Diferències amb altres plaques Arduino

Arduino UNO Rev3 és la placa ideal per a tots aquells que comencen a utilitzar aquest tipus de plaques. A més, existeixen kits d'inici per començar amb tot el que necessites inclòs. Aquest kit no només inclou gran quantitat de components electrònics per començar a practicar, també un manual molt ben detallat per ajudar-te en cada pas.

No obstant això, hi altres versions o formats de placa Arduino que són molt útils per a altres aplicacions més avançades o per implementar un projecte en el qual la mida importa. les principals diferències entre plaques estan principalment en el tipus de microcontrolador integrat, sent alguns una mica més potents i amb més memòria per incloure esquetxos o programes molt més sofisticats, i el nombre de pins disponibles. Però si comparem les tres plaques més venudes, les diferències són les següents:

• Arduino UNO Rev3: Vegeu aparatat amb característiques tècniques.
• Arduino Mega: El preu s'eleva per sobre dels 30 €, amb unes dimensions una mica més grans a la placa UN. A més, inclou un microcontrolador més potent ATmega2560 que treballa també a 16MHz, però té 256KB de memòria flash, 4KB de EEPROM, i 8 KB de SRAM per a programes més complexos. A més, també té més pins, amb 54 I / S digitals, 15 PWM, i 16 analògiques.
• Arduí Micro: Destaca per la seva reduïda grandària, sent més petita que la UN, encara que de preu similar. En aquest reduït espai integra un microcontrolador ATmega32U4 més reduït, però que també treballa a 16MHz. La memòria és igual a la de UN, a excepció de la SRAM, que posseeix 0.5KB més. Els pins també s'han incrementat malgrat la reduïda grandària, amb 20 digitals, 7 PWM i 12 analògics. Una altra diferència és que usa micro-USB per a la seva connexió en comptes d'un USB. A l'ésser tan petit no és compatible amb els Shields o escuts com les dues anteriors ...

Arduino IDE i la programació

Per programar Arduino, en qualsevol de les seves versions, tens disponible l'IDE o entorn de desenvolupament anomenat IDE Arduino. És compatible tant amb macOS, Windows i Linux. És una suite gratuïta i de codi obert que pots descarregar des d'aquest enllaç. Amb ella podràs crear els codis per programar a l'xip microcontrolador de la placa i així fer que els teus projectes funcionin.

La plataforma es recolza en un llenguatge de programació Arduino que es basa en el llenguatge de programació d'alt nivell Processament, Que al seu torn és similar a el conegut C ++. Per això tindran una sintaxi i forma d'actuar semblants.

Pots saber més sobre com utilitzar Arduino IDE amb els articles d'aquest blocs en els quals s'explica com integrar cada component electrònic o mòdul amb la placa, o directament descarregar el curs de programació Arduino IDE en PDF de forma gratuïta. Amb ell aprendràs la sintaxi i el llenguatge de programació per començar amb els teus projectes ...