Arduino
Arduíno
- Descrição
- O Arduino é um microcontrolador montado em uma plataforma de prototipagem eletrônica de hardware livre que pode ser utilizado em múltiplas aplicações. O Arduino é facilmente programável através de uma interface de programação (IDE) e pode ser utilizado para automação de dispositivos eletrônicos, acionamento de motores e leds, monitoramento de sensores, construção de protótipos de soluções tecnológicas e um mundo de possibilidades.
- Links e referências
Algumas placas Arduino
- Arduino UNO
- Arduino Micro
- Arduino Mega
Hardware do Arduíno UNO [1]
- Microcontrolador ATmega328P
- Voltagem de operação 5V
- Alimentação recomendada 7-12V
- Entradas/saídas digitais 14 (6 podem ser saídas PWM)
- Saídas PWM "analógicas" 6
- Entradas analógicas 6
- Corrente DC por pino 20 mA
- Corrente DC pino 3.3V 50 mA
- Memória Flash 32 KB
- Memória SRAM 2 KB
- Memória EEPROM 1 KB
- Velocidade do Clock 16 MHz
Voltagens de alimentação
O Arduíno pode ser alimentado pelo cabo USB ou por fonte externa.
A alimentação com fonte externa recomendada é 7-12V.
- Pinos de voltagem
- 5V Tensão regulada de 5V (independente de alimentado pelo cabo UBS ou fonte externa).
- 3,3V Tensão regulada de 3,3V.
- GND Pinos de terra.
- Vin Quando utilizado fonte externa a tensão da mesma pode ser obtida aqui.
- IOref Fornece a tensão de referência que o microcontrolador opera, por exemplo, o UNO opera com 5V, mas o DUE opera em 3,3V.
Entradas e Saídas
- 14 Entradas/Saídas Digitais
- Operam com valores digitais LOW (0V) e HIGH (5V). Fornecem corrente de até 20 mA. Qualquer corrente solicitada acima de 40 mA pode danificar o Arduíno.
- 6 Entradas Analógicas
- Nomeadas de A0 até A5. Por default recebem valores analógicos entre 0V e 5V e convertem para digital com 10 bits de resolução (valores de 0 a 1023).
- Aref Usada para mudar a referência para a conversão analógico-digital, deve ser usada em conjunto com a função analogReference(). Por exemplo, se quisermos converter sinal analógico entre 0 e 1,5V, colocamos esta tensão em Aref.
- 6 Saídas PWM
- Identificadas pelo sinal ~. Fornecem saídas analógicas através de pulsos PWM (Pulse Width Modulation) de 8 bits (valores de 0 a 255).
- O sinal PWM é uma onda quadrada, com frequência constante, mas a fração de tempo em que o sinal é HIGH (5V) (duty cycle) pode variar entre 0 e 100%, fornecedo uma média de tensão variável na saída [2].
- Led pino 13
- O pino 13 tem um led montado na placa. Quando o pino for HIGH o led acende, quando for LOW o led apaga.
- Serial 0 (RX) e 1 (TX)
- Os pinos 0 e 1 podem ser usados para transmitir (TX) e receber (RX) serialmente dados TTL.
- Dados digitais TTL operam valores LOW (0V) e HIGH (5V).
- Interrupções externas
- Os pinos 2 e 3 podem ser utilizados para dispararem interrupções externas com a função attachInterrupt().
Ambiente de desenvolvimento do Arduíno
O ambiente de desenvolvimento de software do Arduíno usa uma linguagem de programação própria, baseada na linguagem C.
- Instalação
- Para instalação no Ubuntu 20.04:
sudo apt update sudo apt install arduino
Os programas fonte são identificados pela extensão .ino.
A própria IDE do Arduíno apresenta vários exemplos de aplicações e programas que ajudam quem está iniciando a programá-lo.
SimulIDE: Ambiente de simulação para Arduíno
Existem diversos ambientes de simulação para o Arduíno, como o SimulIDE e o TinkerCAD.
O SimulIDE é um simulador para Arduíno e circuitos eletrônicos que pode ser instalado em diferentes sistemas operacionais, sendo um sistema leve e fácil de utilizar.
- Instalação do SimulIDE no Ubuntu 20.04
- Baixar a versão compatível com o sistema operacional de extrair o conteúdo do arquivo .tar.gz.
- Instalar dependências que precisam para o programa e estão descritas no arquivo README.md.
- Podem ser instaladas com o comando:
sudo apt-get install libqt5core5a libqt5gui5 libqt5xml5 libqt5svg5 libqt5widgets5 libqt5concurrent5 libqt5multimedia5 libqt5multimedia5-plugins libqt5serialport5 libqt5script5 libelf1
- O diretório "SimulIDE_x.x.x" tem tudo o que precisa para rodar o programa, ir até ele e executar:
./simulide
Programação do Arduíno no SimulIDE
A programação do Arduíno no SimulIDE pode ser realizada utilizando a própria IDE do Arduíno, o que é interessante pelo fato de dispor de todos os exemplos prontos de programas.
- IDE Arduíno
- Procedimentos:
- Compilar o programa;
- Exportar binário compilado (.hex)
/sketch/Exportar Binário compilado
- SimulIDE
- Procedimentos:
- Clicar com o botão direito do mouse sobre o Arduíno e selecionar Load firmware;
- Selecionar arquivo binário compilado (.hex).
Uso do compilador no próprio SimulIDE
O SimulIDE também apresenta uma área para edição de programa, a qual pode ser utilizada para edição, compilação e carga do programa no módulo de simulação.
Para utilizar esta facilidade do SimulIDE deve-se clicar com o botão direito do mouse na área de edição de programas e configurar o parâmetro Compiler path. O compilador o simulador utiliza o próprio compilador da IDE do Arduíno, portanto, deve-se configurar o caminho onde o programa está localizado.
Para descobrir o caminho onde está rodando a IDE do Arduíno, pode habilitar as mensagens do compilador na IDE em
Arquivo/Preferências/Mostrar mensagens de saída durante compilação
Depois compilar um arquivo e verificar caminho onde o programa está instalado.
Binários compilados
Quando exportamos o binário compilado são gerados dois arquivos .hex:
ino.standard.hex ino.with_bootloader.standard.hex
Como o nome indica, o primeiro não inclui o bootloader. Quando fazemos um carga normal de programa no Arduíno via USB, o bootloader instalado no módulo recebe os dados pela comunicação serial e escreve o programa na memória flash.
O binário ino.with_bootloader.standard.hex é utilizado quando se usa um programador externo, conectado aos pinos ICSP da placa, para gravar o programa na memória flash do microcontrolador. Neste caso, o programador externo sobre-escreve o bootloader instalado no módulo, portanto, é necessário incluir a parte do bootloader para o módulo funcionar.
