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

• Site oficial do Arduíno
  • Referência da Linguagem
  • Exemplos prontos
  • Exemplos usando Bibliotecas

Algumas placas Arduino

Arduino UNO

Arduino Micro

Arduino Mega

Hardware do Arduíno UNO

• 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.
• V_in Quando utilizado fonte externa a tensão da mesma pode ser obtida aqui.
• IO_ref 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).

A_ref 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 A_ref.

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 .

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.

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