Arduino - Noções básicas e design

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Definindo Arduino

Um Arduino é na verdade um kit baseado em microcontrolador que pode ser usado diretamente na compra do fornecedor ou pode ser feito em casa usando os componentes, devido ao seu recurso de hardware de código aberto. É basicamente usado em comunicações e no controle ou operação de muitos dispositivos. Foi fundada por Massimo Banzi e David Cuartielles em 2005.

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Arquitetura Arduino:

O processador do Arduino usa basicamente a arquitetura Harvard, onde o código do programa e os dados do programa têm memória separada. Consiste em duas memórias - memória de programa e memória de dados. O código é armazenado na memória de programa flash, enquanto os dados são armazenados na memória de dados. O Atmega328 possui 32 KB de memória flash para armazenamento de código (dos quais 0,5 KB é usado para o bootloader), 2 KB de SRAM e 1 KB de EEPROM e opera com uma velocidade de clock de 16MHz.


Arquitetura Arduino

Arquitetura Arduino



Arduino Pin Diagram

Um exemplo típico de placa Arduino é o Arduino Uno. Consiste em ATmega328 - um microcontrolador de 28 pinos.

Arduino Pin Diagram

Arduino Pin Diagram

O Arduino Uno consiste em 14 pinos de entrada / saída digital (dos quais 6 podem ser usados ​​como saídas PWM), 6 entradas analógicas, um oscilador de cristal de 16 MHz, uma conexão USB, um conector de alimentação, um conector ICSP e um botão de reinicialização

Power Jack : Arduino pode ser alimentado tanto a partir do pc através de um USB ou de uma fonte externa como um adaptador ou uma bateria. Pode operar com alimentação externa de 7 a 12V. A alimentação pode ser aplicada externamente por meio do pino Vin ou fornecendo referência de tensão por meio do pino IORef.

Entradas Digitais : Consiste em 14 pinos de entradas / saídas digitais, cada um dos quais fornece ou recebe corrente de 40mA. Alguns deles possuem funções especiais como os pinos 0 e 1, que atuam como Rx e Tx respectivamente, para comunicação serial, pinos 2 e 3 - que são interrupções externas, pinos 3,5,6,9,11 que fornecem saída pwm e pino 13 onde o LED está conectado.


Entradas analógicas : Possui 6 pinos de entrada / saída analógica, cada um fornecendo uma resolução de 10 bits.

ARef : Fornece referência para as entradas analógicas

Redefinir : Reinicia o microcontrolador quando estiver baixo.

Como programar um Arduino?

A vantagem mais importante do Arduino é que os programas podem ser carregados diretamente no dispositivo sem a necessidade de nenhum programador de hardware para gravar o programa. Isso é feito devido à presença de 0,5 KB de Bootloader, que permite que o programa seja gravado no circuito. Tudo o que precisamos fazer é baixar o software Arduino e escrever o código.

Programando ArduinoA janela da ferramenta Arduino consiste na barra de ferramentas com botões como verificar, fazer upload, novo, abrir, salvar, monitor serial. Também consiste em um editor de texto para escrever o código, uma área de mensagem que exibe o feedback como mostrar os erros, o console de texto que exibe a saída e uma série de menus como Arquivo, Editar, Ferramentas.

5 etapas para programar um Arduino

  • Os programas escritos em Arduino são conhecidos como sketches. Um esboço básico consiste em 3 partes

1. Declaração de Variáveis
2. Inicialização: Escrita na função setup ().
3. Código de controle: é escrito na função loop ().

  • O esboço é salvo com a extensão .ino. Quaisquer operações como verificar, abrir um esboço, salvar um esboço podem ser feitas usando os botões na barra de ferramentas ou usando o menu de ferramentas.
  • O esboço deve ser armazenado no diretório do caderno de esboços.
  • Escolha a placa apropriada no menu de ferramentas e os números da porta serial.
  • Clique no botão de upload ou escolha upload no menu de ferramentas. Assim, o código é carregado pelo bootloader no microcontrolador.

Poucas funções básicas do Adruino são:

  • digitalRead (pino): Lê o valor digital no pino fornecido.
  • digitalWrite (pino, valor): Grava o valor digital no pino fornecido.
  • pinMode (pino, modo): Define o pino para o modo de entrada ou saída.
  • analogRead (pino): Lê e retorna o valor.
  • analogWrite (pino, valor): Grava o valor nesse pino.
  • serial.begin (taxa de transmissão): Define o início da comunicação serial, definindo a taxa de bits.

Como projetar seu próprio Arduino?

Também podemos projetar nosso próprio Arduino seguindo o esquema fornecido pelo fornecedor do Arduino e também disponível nos sites. Tudo o que precisamos são os seguintes componentes: uma placa de ensaio, um led, um conector de força, um soquete IC, um microcontrolador, alguns resistores, 2 reguladores, 2 capacitores.

  • O soquete IC e o conector de força são montados na placa.
  • Adicione os circuitos reguladores de 5 V e 3,3 V usando as combinações de reguladores e capacitores.
  • Adicione conexões de alimentação adequadas aos pinos do microcontrolador.
  • Conecte o pino de reinicialização do soquete IC a um resistor de 10K.
  • Conecte os osciladores de cristal aos pinos 9 e 10
  • Conecte o led ao pino apropriado.
  • Monte os conectores fêmeas na placa e conecte-os aos respectivos pinos no chip.
  • Monte a linha de 6 cabeçalhos machos, que podem ser usados ​​como uma alternativa para fazer upload de programas.
  • Carregue o programa no microcontrolador do Adruino pronto e, em seguida, remova-o e coloque-o de volta no kit do usuário.

7 razões pelas quais o Arduino está sendo preferido atualmente

  1. É barato
  2. Ele vem com um recurso de hardware de código aberto que permite aos usuários desenvolver seu próprio kit usando um já disponível como fonte de referência.
  3. O software Arduino é compatível com todos os tipos de sistemas operacionais como Windows, Linux e Macintosh, etc.
  4. Ele também vem com um recurso de software de código aberto que permite que desenvolvedores de software experientes usem o código do Arduino para se fundir com as bibliotecas de linguagem de programação existentes e pode ser estendido e modificado.
  5. É fácil de usar para iniciantes.
  6. Podemos desenvolver um projeto baseado em Arduino que pode ser totalmente autônomo ou projetos que envolvam comunicação direta com o software carregado no computador.
  7. Ele vem com uma facilidade de conexão com a CPU do computador usando comunicação serial via USB, pois contém energia embutida e circuitos de reinicialização.

Portanto, esta é uma ideia básica sobre um Arduino. Você pode usá-lo para muitos tipos de aplicativos. Por exemplo, em aplicações que envolvem o controle de alguns atuadores como motores, geradores, com base na entrada de sensores.

Crédito de fotos:

  • Arduino Pin Diagram de Flickr