Transcript Introducción a la plataforma ARDUINO
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INTRODUCCIÓN A LA
PLATAFORMA ARDUINO
Slide 2
ELABORADO POR:
César Otoniel Guevara
PARA:
Slide 3
ÍNDICE
¿Qué es ARDUINO?
¿Cuáles son las ventajas de la plataforma ARDUINO?
¿Cómo se programa ARDUINO?
Algunos modelos de placas ARDUINO
Slide 4
¿QUÉ ES ARDUINO?
ARDUINO es una plataforma
de hardware y software libre,
por ser una plataforma incluye
toda la gama de placas y el
software necesario para
programar las placas, no solo la
placa en si.
La placa ARDUINO en sí es un
microcontrolador que consta
de un bootloader con la
ventaja de poderse programar
solo con ayuda de un cable USB
A/B , muy estándar hoy en día
Slide 5
DEFINIENDO UN MICROCONTROLADOR
Un microcontrolador es
un circuito integrado programable,
capaz de ejecutar las órdenes
grabadas en su memoria. Está
compuesto de varios bloques
funcionales, los cuales cumplen una
tarea específica. Un microcontrolador
incluye en su interior las tres
principales unidades funcionales de
una computadora: unidad central de
procesamiento (llamada
CPU), memoria (ROM y
RAM) y periféricos de entrada/salida.
Slide 6
¿QUÉ ES UN BOOTLOADER?
Un gestor de arranque (en inglés «bootloader»)
es un programa sencillo que no tiene la totalidad
de las funcionalidades de un sistema operativo, y
que está diseñado exclusivamente para preparar
todo lo que necesita el sistema operativo para
funcionar. Normalmente se utilizan los
cargadores de arranque multietapas, en los que
varios programas pequeños se suman los unos a
los otros, hasta que el último de ellos carga el
sistema operativo.
Slide 7
Ventajas de
la plataforma
ARDUINO
Slide 8
PROGRAMACIÓN ICSP POR USB
Las placas arduino pueden ser
programadas mientras están
en funcionamiento por medio
de ICSP (In Circuit Serial
Programming) con un puerto
USB por lo que se pueden
programar comodamente con
casi cualquier PC con puerto
USB e incluso en algunas
tablets.
Slide 9
ENTRADAS ANÁLOGAS
Las placas ARDUINO
oficiales tienen en su
mayoría entradas a
análogas que
permiten tomar
valores de voltaje con una
resolución de 10 bits
(o sea con una
precisión de 1/2^10*5 V =
0,00488 V) lo que permite
una toma precisa del
voltaje de sensores análogos básicos como LDR,
fotodiodos (con su debido amplificador), galgas,
potenciómetros, termistores , etc.
Slide 10
ALIMENTACIÓN
La palca ARDUINO es muy facil de alimentar ya
que se puede alimentar con voltajes entre los 6 y
los 14 voltios (máximo y
mínimo absoluto) o incluso
directo de un puerto USB ,lo
que permite su uso en
aplicaciones portátiles y
automotrices.
Pero además permite ser usado
como fuente de alimentacion
de 5V y 3.3V para circuitos
auxiliares con bajo consumo
(100mA)
Slide 11
MONITOR SERIAL
Esta herramienta que
podemos encontrar en el
ARDUINO IDE (Integrated
development enviroment)
permite la visualización en
tiempo real de variables
impresas en el puerto serial
ARDUINO en tiempo real
desde la PC, esto es muy útil
para visualizar valores de
sensores al mismo tiempo
que el circuito en operación
Slide 12
PROGRAMACIÓN EN LENGUAJE DE ALTO
NIVEL (EN PROCESSING)
Arduino permite de manera
nativa la programación en
PROCESSING un lenguaje
con las mismas funciones que
el C y algunas de C++ lo que lo
hace muy versátil y facil de
programar ya que se asemeja
mas al lenguaje humano que
al lenguaje de máquina, aun
que permite el uso de partes
en lenguaje ensamblador en
caso de ser necesario
Slide 13
¿CÓMO SE PROGRAMA ARDUINO?
Las placas arduino se
programa en un lenguaje
basado en C llamado
processing mediante un
software llamado
ARDUINO IDE que hace de
programador y compilador a
la vez (Toma nuestro código,
lo convierte en binario y lo
transfiere a la placa
Slide 14
EL SOFTWARE
ARDUINO IDE
Verificar
Cargar
Nuevo
Abrir
Guardar
Monitor serial
Editor
Notificaciones
Indicador de
puerto
Slide 15
SINTAXIS BÁSICA
LaLa
rutina
loop setup
es un
rutina
Declaramos
el
bucle, lo que quiere
siempre
se
ejecuta
tipo
variable
decir
que de
se repite
solo
vez
infinitamente
unapara y
conuna
su nombre
vez
finaliza.
configuraciones
Se luego
escribe el pin
iniciales, en este
digitalmente
la
asignado
(
caso
definimos
el
variable led como
En espera
este
caso:
modo
del pin
«led»
ALTO,
1000ms
se
escribe
variable
entera
como
SALIDA
digitalmente led
llamada
led en
como
BAJO, espera
1000us
y vuelve
el PIN
13)a
comenzar.
Slide 16
ALGUNOS MODELOS
DE PLACAS Y
SHIELDS
ARDUINO
Slide 17
LA PLACA ARDUINO UNO
Esta es la placa básica ARDUINO,
posee el microcontrolador ATMega en
un zócalo para extraerlo facil para
actualizar el bootloader ,13 E/S
digitales (6 son PWM), 6 entradas
análogas (pueden ser usadas como E/S
digitales) , ademas posee pines SDA y
SCL para comunicación I2C (inter
integrated circuit) y una linea de
comunicación serial (RX y TX)
Slide 18
LA PLACA ARDUINO LEONARDO
El modelo Arduino Leonardo es el
nuevo modelo del team de Arduino.
Utiliza un
microcontrolador ATmega32U4 que
permite un diseño mucho más
sencillo y económico. Una de las
ventajas de este nuevo
microcontrolador es que dispone de
USB nativo por hardware y por lo tanto no necesita de ningún
conversión serie-USB. También permite a la placa ser utilizada y
programada como un dispositivo de entrada para emular un telcado,
ratón etc
Soporta 12 entradas analógicas y dado que el puerto de
comunicación USB es emulado, deja el puerto serial hardware libre
para la programación! De esta forma ya no ocurren conflictos de
programación mientras tenemos periféricos serial conectados a la
placa.
Slide 19
LA PLACA ARDUINO MEGA
El Nuevo Arduino Mega
2560 (rev3) viene con más
memoria para el programa,
más RAM y más pines. 100%
compatible con la versión UNO
o Duemilanove.
En ésta novedosa versión, se
utiliza un potente procesador
de AVR ATMEGA2560 con un amplio espacio de memoria para
programar y corriendo a 16Mhz. Es ideal para proyectos de robótica ya
que lo más destacado es su elevada cantidad de pines de entrada y
salida y sus 4 puertos UART por hardware.
Las placas Shield de la version Duemilanove / UNO siguen siendo
compatibles con éste modelo ya que los pines básicos estás situados en
el mismo sitio, por lo que podremos seguir utilizando cualquier placa
shield del modelo Duemilanove. La única diferencia es que la placa
Mega es ligeramente más alargada, por lo que podremos acceder a una
nueva hilera de pines con los pines IO adicionales.
Slide 20
LA PLACA ARDUINO DUE
El Arduino Due es el modelo
más potente de las placas
Arduino. Esta basado en un
potente
microcontrolador SAM3X8E
ARM Cortex-M3 que
incorpora todas las
funcionalidades clásicas de
Arduino y añade otra nuevas.
Ofrece un total de 54 pines de entrada/salida (12 de las cuales son
PWM con resolución configurable), 12 entradas analógicas con una
resolución de 12 bits, 4 puertos UART por hardware y dos
conversores DAC (digital a analógico), un resonador de cuarzo de
84MHz, dos conexiones USB (una de programación y otra que puede
actuar como USB Host).
También incluye los pines de programación ICSP y JTAG. El voltaje
máximo de los pines es de 3,3V por lo que hay que tener precaución
y no conectar dispositivos de 5V ya que podrían dañar la placa.
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EL SHIELD XBEE
La Xbee shield permite a una placa
Arduino comunicarse de forma inalámbrica
usando Zigbee. El módulo puede
comunicarse hasta 100ft (30 metros) en
interior o 300ft (90 metros) al aire libre (en
visión directa). Puede ser usado como
reemplazo del puerto serie/usb o puedes
ponerlo en modo de comandos y
configurarlo para una variedad de opciones
de redes broadcast o malladas.
Puede ser usado como reemplazo del puerto serie/usb o puedes ponerlo
en modo de comandos y configurarlo para una variedad de opciones de
redes broadcast o malladas. La shield tiene pistas desde cada pin del
Xbee hasta un orificio de soldar. También provee conectores hembra
para usar los pines digitales desde 2 hasta 7 y las entradas analógicas,
las cuales están cubiertas por la shield (los pines digitales de 8 a 13 no
están cubiertos por la placa, así que puedes usar los conectores de la
placa directamente)
Slide 22
EL MOTOR SHIELD
El Arduino Motor Shield está
basado en el L298
(datasheet), que es un
puente H dual para el manejo
de cargas inductivas como
relevadores, solenoides,
motores de DC y motores de
pasos. Te permite manejar dos
motores de DC con tu
Arduino, controlar la
velocidad y dirección de cada
uno de manera independiente.
También puedes medir la
corriente consumida por cada
uno de ellos entre otras
características.
Slide 23
EL ETHERNET SHIELD
Encaja perfectamente sobre una placa
Arduino UNO formando un conjunto
sólido. Con ésta placa y la ayuda de la
libería proporcionada, podremos
realizar tanto un pequeño servidor web,
como un cliente. La configuración de red
se realiza mediante software, por lo que
podremos adaptar con facilidad la placa
a nuestra red local.
Lo más destacado es que dispone de un zócalo para tarjetas de
memoria micro-SD para poderalmacenar ficheros o servirlos como
servidor web embedido.
INTRODUCCIÓN A LA
PLATAFORMA ARDUINO
Slide 2
ELABORADO POR:
César Otoniel Guevara
PARA:
Slide 3
ÍNDICE
¿Qué es ARDUINO?
¿Cuáles son las ventajas de la plataforma ARDUINO?
¿Cómo se programa ARDUINO?
Algunos modelos de placas ARDUINO
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¿QUÉ ES ARDUINO?
ARDUINO es una plataforma
de hardware y software libre,
por ser una plataforma incluye
toda la gama de placas y el
software necesario para
programar las placas, no solo la
placa en si.
La placa ARDUINO en sí es un
microcontrolador que consta
de un bootloader con la
ventaja de poderse programar
solo con ayuda de un cable USB
A/B , muy estándar hoy en día
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DEFINIENDO UN MICROCONTROLADOR
Un microcontrolador es
un circuito integrado programable,
capaz de ejecutar las órdenes
grabadas en su memoria. Está
compuesto de varios bloques
funcionales, los cuales cumplen una
tarea específica. Un microcontrolador
incluye en su interior las tres
principales unidades funcionales de
una computadora: unidad central de
procesamiento (llamada
CPU), memoria (ROM y
RAM) y periféricos de entrada/salida.
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¿QUÉ ES UN BOOTLOADER?
Un gestor de arranque (en inglés «bootloader»)
es un programa sencillo que no tiene la totalidad
de las funcionalidades de un sistema operativo, y
que está diseñado exclusivamente para preparar
todo lo que necesita el sistema operativo para
funcionar. Normalmente se utilizan los
cargadores de arranque multietapas, en los que
varios programas pequeños se suman los unos a
los otros, hasta que el último de ellos carga el
sistema operativo.
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Ventajas de
la plataforma
ARDUINO
Slide 8
PROGRAMACIÓN ICSP POR USB
Las placas arduino pueden ser
programadas mientras están
en funcionamiento por medio
de ICSP (In Circuit Serial
Programming) con un puerto
USB por lo que se pueden
programar comodamente con
casi cualquier PC con puerto
USB e incluso en algunas
tablets.
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ENTRADAS ANÁLOGAS
Las placas ARDUINO
oficiales tienen en su
mayoría entradas a
análogas que
permiten tomar
valores de voltaje con una
resolución de 10 bits
(o sea con una
precisión de 1/2^10*5 V =
0,00488 V) lo que permite
una toma precisa del
voltaje de sensores análogos básicos como LDR,
fotodiodos (con su debido amplificador), galgas,
potenciómetros, termistores , etc.
Slide 10
ALIMENTACIÓN
La palca ARDUINO es muy facil de alimentar ya
que se puede alimentar con voltajes entre los 6 y
los 14 voltios (máximo y
mínimo absoluto) o incluso
directo de un puerto USB ,lo
que permite su uso en
aplicaciones portátiles y
automotrices.
Pero además permite ser usado
como fuente de alimentacion
de 5V y 3.3V para circuitos
auxiliares con bajo consumo
(100mA)
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MONITOR SERIAL
Esta herramienta que
podemos encontrar en el
ARDUINO IDE (Integrated
development enviroment)
permite la visualización en
tiempo real de variables
impresas en el puerto serial
ARDUINO en tiempo real
desde la PC, esto es muy útil
para visualizar valores de
sensores al mismo tiempo
que el circuito en operación
Slide 12
PROGRAMACIÓN EN LENGUAJE DE ALTO
NIVEL (EN PROCESSING)
Arduino permite de manera
nativa la programación en
PROCESSING un lenguaje
con las mismas funciones que
el C y algunas de C++ lo que lo
hace muy versátil y facil de
programar ya que se asemeja
mas al lenguaje humano que
al lenguaje de máquina, aun
que permite el uso de partes
en lenguaje ensamblador en
caso de ser necesario
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¿CÓMO SE PROGRAMA ARDUINO?
Las placas arduino se
programa en un lenguaje
basado en C llamado
processing mediante un
software llamado
ARDUINO IDE que hace de
programador y compilador a
la vez (Toma nuestro código,
lo convierte en binario y lo
transfiere a la placa
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EL SOFTWARE
ARDUINO IDE
Verificar
Cargar
Nuevo
Abrir
Guardar
Monitor serial
Editor
Notificaciones
Indicador de
puerto
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SINTAXIS BÁSICA
LaLa
rutina
loop setup
es un
rutina
Declaramos
el
bucle, lo que quiere
siempre
se
ejecuta
tipo
variable
decir
que de
se repite
solo
vez
infinitamente
unapara y
conuna
su nombre
vez
finaliza.
configuraciones
Se luego
escribe el pin
iniciales, en este
digitalmente
la
asignado
(
caso
definimos
el
variable led como
En espera
este
caso:
modo
del pin
«led»
ALTO,
1000ms
se
escribe
variable
entera
como
SALIDA
digitalmente led
llamada
led en
como
BAJO, espera
1000us
y vuelve
el PIN
13)a
comenzar.
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ALGUNOS MODELOS
DE PLACAS Y
SHIELDS
ARDUINO
Slide 17
LA PLACA ARDUINO UNO
Esta es la placa básica ARDUINO,
posee el microcontrolador ATMega en
un zócalo para extraerlo facil para
actualizar el bootloader ,13 E/S
digitales (6 son PWM), 6 entradas
análogas (pueden ser usadas como E/S
digitales) , ademas posee pines SDA y
SCL para comunicación I2C (inter
integrated circuit) y una linea de
comunicación serial (RX y TX)
Slide 18
LA PLACA ARDUINO LEONARDO
El modelo Arduino Leonardo es el
nuevo modelo del team de Arduino.
Utiliza un
microcontrolador ATmega32U4 que
permite un diseño mucho más
sencillo y económico. Una de las
ventajas de este nuevo
microcontrolador es que dispone de
USB nativo por hardware y por lo tanto no necesita de ningún
conversión serie-USB. También permite a la placa ser utilizada y
programada como un dispositivo de entrada para emular un telcado,
ratón etc
Soporta 12 entradas analógicas y dado que el puerto de
comunicación USB es emulado, deja el puerto serial hardware libre
para la programación! De esta forma ya no ocurren conflictos de
programación mientras tenemos periféricos serial conectados a la
placa.
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LA PLACA ARDUINO MEGA
El Nuevo Arduino Mega
2560 (rev3) viene con más
memoria para el programa,
más RAM y más pines. 100%
compatible con la versión UNO
o Duemilanove.
En ésta novedosa versión, se
utiliza un potente procesador
de AVR ATMEGA2560 con un amplio espacio de memoria para
programar y corriendo a 16Mhz. Es ideal para proyectos de robótica ya
que lo más destacado es su elevada cantidad de pines de entrada y
salida y sus 4 puertos UART por hardware.
Las placas Shield de la version Duemilanove / UNO siguen siendo
compatibles con éste modelo ya que los pines básicos estás situados en
el mismo sitio, por lo que podremos seguir utilizando cualquier placa
shield del modelo Duemilanove. La única diferencia es que la placa
Mega es ligeramente más alargada, por lo que podremos acceder a una
nueva hilera de pines con los pines IO adicionales.
Slide 20
LA PLACA ARDUINO DUE
El Arduino Due es el modelo
más potente de las placas
Arduino. Esta basado en un
potente
microcontrolador SAM3X8E
ARM Cortex-M3 que
incorpora todas las
funcionalidades clásicas de
Arduino y añade otra nuevas.
Ofrece un total de 54 pines de entrada/salida (12 de las cuales son
PWM con resolución configurable), 12 entradas analógicas con una
resolución de 12 bits, 4 puertos UART por hardware y dos
conversores DAC (digital a analógico), un resonador de cuarzo de
84MHz, dos conexiones USB (una de programación y otra que puede
actuar como USB Host).
También incluye los pines de programación ICSP y JTAG. El voltaje
máximo de los pines es de 3,3V por lo que hay que tener precaución
y no conectar dispositivos de 5V ya que podrían dañar la placa.
Slide 21
EL SHIELD XBEE
La Xbee shield permite a una placa
Arduino comunicarse de forma inalámbrica
usando Zigbee. El módulo puede
comunicarse hasta 100ft (30 metros) en
interior o 300ft (90 metros) al aire libre (en
visión directa). Puede ser usado como
reemplazo del puerto serie/usb o puedes
ponerlo en modo de comandos y
configurarlo para una variedad de opciones
de redes broadcast o malladas.
Puede ser usado como reemplazo del puerto serie/usb o puedes ponerlo
en modo de comandos y configurarlo para una variedad de opciones de
redes broadcast o malladas. La shield tiene pistas desde cada pin del
Xbee hasta un orificio de soldar. También provee conectores hembra
para usar los pines digitales desde 2 hasta 7 y las entradas analógicas,
las cuales están cubiertas por la shield (los pines digitales de 8 a 13 no
están cubiertos por la placa, así que puedes usar los conectores de la
placa directamente)
Slide 22
EL MOTOR SHIELD
El Arduino Motor Shield está
basado en el L298
(datasheet), que es un
puente H dual para el manejo
de cargas inductivas como
relevadores, solenoides,
motores de DC y motores de
pasos. Te permite manejar dos
motores de DC con tu
Arduino, controlar la
velocidad y dirección de cada
uno de manera independiente.
También puedes medir la
corriente consumida por cada
uno de ellos entre otras
características.
Slide 23
EL ETHERNET SHIELD
Encaja perfectamente sobre una placa
Arduino UNO formando un conjunto
sólido. Con ésta placa y la ayuda de la
libería proporcionada, podremos
realizar tanto un pequeño servidor web,
como un cliente. La configuración de red
se realiza mediante software, por lo que
podremos adaptar con facilidad la placa
a nuestra red local.
Lo más destacado es que dispone de un zócalo para tarjetas de
memoria micro-SD para poderalmacenar ficheros o servirlos como
servidor web embedido.