Arduino: Ethernet

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Arduíno: Comunicação e Rede

Comunicação Serial

Conceitos sobre comunicação serial e paralela

Comunicação serial e paralela

Comunicação Serial no Arduíno

Veja referência sobre comunicação Serial no Arduíno.

O Arduíno UNO possui uma porta serial (Serial) (também referida como UART) e se comunica através dos pinos 0 (RX) e 1 (TX), assim como com o computador via USB. Se você utiliza a comunicação serial não pode utilizar os pinos 0 e 1 como entradas e saídas.

Também é possível utilizar o monitor serial, disponível na IDE do Arduíno, para comunicação bidirecional com uma placa Arduíno conectada em uma porta USB.

Não é possível utilizar as portas seriais do Arduíno diretamente em uma comunicação com uma interface RS232, pois esta usa tensões de -12 V e 12 V.

Outras placas Arduíno
  • O Arduíno Leonardo usa a Serial exclusivamente para comunicação com a porta USB. Para comunicação serial nos pinos 0 (RX) and 1 (TX) deve-se utilizar a Serial1.
  • O Arduíno Mega tem três portas de comunicação serial adicionais: Serial1, Serial3 e Serial3.

Laboratório 1: Comunicação serial entre dois Arduínos

Monitor Serial
O monitor serial permite enviar dados do computador ao Arduíno pela interface serial USB.
Comunicação entre dois Arduínos
  • Conectar com um par de fios os dois Arduínos através das portas seriais de ambos os microcontroladores: TX->RX e RX<-TX;
  • Carregar no receptor o programa exemplo Arquivo/Exemplos/Communication/PhysicalPixel;
  • Carregar no emissor o código abaixo:
 //emissor  
 int num = 0;
 void setup(){
  Serial.begin(9600);
 }
 void loop(){
  Serial.write('H');
  delay(2000);
  Serial.write('L');
  delay(2000);
 }
 }
  • Observar a comunicação serial a partir do led piscando no receptor e também monitorar a troca de mensagens a partir do monitor serial.

Configuração do SimulIDE para comunicação serial com Arduíno

É possível realizar comunicação serial entre um Arduíno rodando no SinulIDE e um Arduíno conectado a porta USB do computador.

  • No Arduíno conectado a USB, verificar a partir da IDE a porta de comunicação que está sendo utilizada: ttyACM0 (p.ex.);
  • No Arduíno no SimulIDE, clicar com o botão direito do mouse sobre a placa e selecionar Open Serial Port;
  • No bloco Uart que vai abrir, clicar com o botão direito do mouse e selecionar properties;
  • Escrever em port name o nome da porta serial;
  • Clicar em Open para ativar a porta (deve indicar sucesso com o botão vermelho).

Comunicação usando módulo Ethernet

O módulo Ethernet (Ethernet Shield), juntamente com a biblioteca Ethernet [1], permite que um Arduíno se conecte a Internet. Esta biblioteca provê funcionalidades tanto para cliente quanto par servidor, além de permitir a conexão com a rede local tanto usando IP fixo, DHCP e também usando DNS.

O Ethernet Shield 2 permite conectar o Arduíno a rede local e a Internet com conector RJ45 e velocidade de 10/100 Mbps. A conexão do shield com o Arduíno é realizada pelo barramento SPI (Serial Peripheral Interface), que faz uso dos pinos 10, 11, 12 e 13 do Arduíno para comunicação e necessita da biblioteca SPI.h. O SPI é uma interface de comunicação serial síncrona usada para comunicação em distâncias curtas. O Ethernet Shield possui ainda um slot para cartão SD e usa o pino 4 para controlar o pino de seleção do cartão SD.

Para uso do módulo Ethernet há uma serie de exemplos prontos (Examples from Libraries).

Labortório 2: Web Server

Este laboratório mostra como utilizar um Ethernet Shield juntamente com o Arduíno para criar um Web Server que forneça informações sobre sensores conectados a entradas analógicas [2].

Procedimentos
  • Conectar o Shield Ethernet a placa Arduíno e a rede local (usando cabos de rede CAT 5/6 e conector RJ45);
  • Carregar o programa exemplo:Arquivo/Exemplos/Ethernet/Web Server;
  • Conectar alguns sensores as entradas analógicas do Arduíno para monitorar via Web (Pode Modificar o programa exemplo em função dos sensores que utilizar);
  • Testar o acesso ao servidor Web a partir de um navegador.

Labortório 3: Consulta a Servidor de Data/Hora

Este laboratório mostra como utilizar um Ethernet Shield para o Arduíno obter. por meio de uma requisição UDP, a dada e hora de um servidor da Internet por meio do protocolo NTP (Network Time Protocol). [3].

Procedimentos
  • Conectar o Shield Ethernet a placa Arduíno e a rede local (usando cabos de rede CAT 5/6 e conector RJ45);
  • Carregar o programa exemplo:[hhttps://www.arduino.cc/en/Tutorial/LibraryExamples/UdpNtpClient Arquivo/Exemplos/Ethernet/UdpNtpClient];
  • Testar o programa e acompanhar pelo monitor serial a data e hora obtida.
  • Pesquisar e testar consulta a servidores NTP no Brasil.

Cartão SD do módulo Ethernet

O Ethernet Shield 2 possui um slot para cartão SD que pode ser utilizado para gravação e leitura de dados com ajuda da biblioteca SD. A biblioteca usa nomes curtos 8.3 para arquivos (8 caracteres para o nome do arquivo e 3 para extensão) e o diretório de trabalho é sempre a raiz do cartão SD.

A comunicação entre o microcontrolador e o cartão SD usa o barramento SPI, que faz uso dos pinos 10, 11, 12 e 13 do Arduíno. O pino 4 é usado também para controlar a seleção do cartão SD.

Labortório 4: Escrita e litura no cartão SD

Este laboratório mostra como utilizar o cartão SD para escrita e leitura de dados em um arquivo.

Procedimentos
  • Conectar o Shield Ethernet a placa Arduíno e inserir um cartão SD no módulo;
  • Carregar o programa exemplo:Arquivo/Exemplos/SD/ReadWrite;
  • Testar o programa e acompanhar pelo monitor serial o processo de escrita e leitura.

Labortório 5: Armazenamento de dados de sensores em cartão SD

Este laboratório mostra como utilizar o cartão SD para armazenamento de dados de sensores em um arquivo.

Procedimentos
  • Conectar o Shield Ethernet a placa Arduíno e inserir um cartão SD no módulo;
  • Conectar ao Arduíno três sensores para leitura pelas entradas analógicas;
  • Carregar o programa exemplo:Arquivo/Exemplos/SD/Datalogger;
  • Adaptar o programa exemplo para os sensores conectados.

Comunicação com Módulo Bluetooth

O módulo Bluetooth permite interagir com o Arduíno, por exemplo, utilizando um aplicativo em um smartphone.

Um módulo Bluetooth bastante utilizado é o HC06 (ver: http://www.instructables.com/id/Add-bluetooth-to-your-Arduino-project-ArduinoHC-06):

Pinagem e conexão com o Arduíno

Este módulo apresenta 6 pinos, mas com apenas 4 pinos é possível colocar o mesmo para funcionar e fazer o Arduíno interagir dispositivos Bluetooth. 

            _________
           |         |
           |         |
           |         |
           |Bleutooth|
           |         |
           |   HC06  |
           |         |
           |         |
           |_________|
             | | | |
     Vcc ----+ | | +---- Txd
     Gnd ------+ +------ Rxd

Cuidados com a conexão do módulo Bluetooth HC06 com o Arduíno:

  • O HC06 funciona com alimentação Vcc=3,3V, a qual também é fornecida pelo Arduino ao lado da alimentação de 5V;
  • Na comunicação serial, como o Arduíno fornece 5V, é necessário utilizar um divisor de tensão na entrada Rxd do HC06, conforme exemplo abaixo:

VRxd = R2/(R1 + R2).5
Exemplo:
R1=470 Ω, R2=1 KΩ -> VRxd = 3,4 V

Teste do módulo bluetooth

PhysicalPixel
Permite acender e apagar led a partir de aplicativo Android pareado com módulo Bluetooth:
  • Carregar no Arduíno o programa exemplo Arquivo/Exemplos/Communication/PhysicalPixel;
  • Abrir aplicativo Bluetooth Terminal e parear com módulo Bluetooth;
  • Acender a apagar led 13 com caracteres H e L.

Exemplos de programas de aplicação

Fonte: http://www.instructables.com/id/Add-bluetooth-to-your-Arduino-project-ArduinoHC-06

Echo Code
Permite enviar uma string ao Arduíno via Bluetooth e receber de volta a mesma string no monitor serial.
 String message; //string that stores the incoming message
 void setup()
 {
   Serial.begin(9600); //set baud rate
 }
 void loop()
 {
   while(Serial.available())
   {//while there is data available on the serial monitor
     message+=char(Serial.read());//store string from serial command
   }
   if(!Serial.available())
   {
     if(message!="")
     {//if data is available
       Serial.println(message); //show the data
       message=""; //clear the data
     }
   }
   delay(1000); //delay
 }
Led Code
Permite acender e apagar um led conectado ao Arduíno enviando caracteres via Bluetooth de um smartphone ou outro dispositivo Bluetooth.
 char blueToothVal;           //value sent over via bluetooth
 char lastValue;              //stores last state of device (on/off)
 void setup()
 {
  Serial.begin(9600); 
  pinMode(13,OUTPUT);
 }
 void loop()
 {
   if(Serial.available())
   {//if there is data being recieved
     blueToothVal=Serial.read(); //read it
   }
   if (blueToothVal=='n')
   {//if value from bluetooth serial is n
     digitalWrite(13,HIGH);            //switch on LED
     if (lastValue!='n')
       Serial.println(F("LED is on")); //print LED is on
     lastValue=blueToothVal;
   }
   else if (blueToothVal=='f')
   {//if value from bluetooth serial is n
     digitalWrite(13,LOW);             //turn off LED
     if (lastValue!='f')
       Serial.println(F("LED is off")); //print LED is on
     lastValue=blueToothVal;
   }
   delay(1000);
 }

Smartphone Android

Para enviar caracteres de um Smartphone Android para o módulo Bluetooth pode-se utilizar aplicativos como o Bluetooth Serial Port Terminal ou Bluetooth V2.1 SPP Terminal

Arduíno Leonardo
O Arduíno Leonardo usa a Serial exclusivamente para comunicação com a porta USB. Para comunicação serial TTL (5V) nos pinos 0 (RX) and 1 (TX) deve-se utilizar a Serial1.

Referências

  1. ↑ https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/ethernet/
  2. ↑ https://www.arduino.cc/en/Tutorial/LibraryExamples/WebServer
  3. ↑ https://www.arduino.cc/en/Tutorial/LibraryExamples/WebServer

Evandro.cantu (discussão) 19h13min de 29 de outubro de 2021 (-03)

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