Diseño y Programación Gráfica de Arduino. José Manuel Ruiz Gutiérrez j.m.r.gutierrez@gmail.com

Transcripción

1 Diseño y Programación Gráfica de Arduino j.m.r.gutierrez@gmail.com

2 MENU DE HERRAMIENTAS Minibloq Physical Etoys Ardubloq S4A (Scratch) Amici Labview Modkit Rinho+Firefly VirtualBreadBoard MyOpenLab Fritzing Mind+ Snap4Arduino Librerías Snap! Scratch 2.0 VBB-Jarvis Pure Data

3 Tipos de entornos de Programación Gráfica Para ARDUINO Entornos Autónomos (Programación) Sofware GNU Minibloq Ardubloq Amici Mind+ Software Comercial ModKit VirtualBreadBoard VBB-JARVIS Entornos Esclavos (Monitorización) Otras Entornos (Ayuda al desarrollo de prototipos) Software GNU Etoys (Squeak) S4A (Scratch) Snap!, Scratch 2.0 Pure Data MyOpenLab Software Comercial Labview Firefly (Rinho-Grashoper) Fritzing

4 Entornos Autónomos (Programación) Software GNU Minibloq, Ardublock, Amici, Mind+ Software Comercial ModKit VirtualBreadBoard VBB_JARVIS Son entornos que permiten la GENERACIÓN de CODIGO para la tarjeta Arduino haciendo uso de un Entorno Gráfico que permite la implementación de los ALGORITMOS DE CONTROL, y el Manejo de las E/S de Arduino El uso de la tarjeta Arduino es en modo Off-line

5 Minibloq + Arduino Minibloq es un entorno de programación gráfica para Arduino, Multiplo, dispositivos físicos informáticos y robots. Una de sus principales objetivos es llevar la computación física y las plataformas robóticas a la escuela primaria, los niños y principiantes. Características Fácil En tiempo real generador de código Tiempo real, la comprobación de errores. Drag & drop básico con giro automático. Interfaz avanzada Terminal incorporado Todo-en-uno-listo-para-uso-solución: Portable Rápido Modular y ampliable

6 Minibloq + Arduino Biblioteca de Bloques de función para La programación Amplio repertorio de hardware Con el que se conecta Minibloq

7 Minibloq + Arduino Una sencilla aplicación: PIN 13 activado y desactivado cíclicamente Elaboración del programa Generación de Código Montaje

8 Minibloq + Arduino Esta aplicación permite contar los impulsos que entran por una de las entradas PIN 2 de Arduino y muestra el valor de cuenta en la ventana de Terminal

9 Minibloq + Arduino Control de velocidad de un motor de cc. Lee el valor de una entrada analógica de Arduino Sensor0 y pasa ese valor al parámetro Velocidad del bloque motor0 Montaje en protoboar del diseño Listado del Programa Generado

10 Minibloq + Arduino Termómetro digital Define variable temp Asocia la variable temp al valor leído en Sensor0 Compara temp es menor que 30 Activa Salida 10 Desactiva Salida 10 Compara temp es mayor que 30 y menor que 70 Activa Salida 11 Desactiva Salida 11 Compara temp es mayor que 70 Activa Salida 13 Desactiva Salida 13

11 IDE Arduino + Ardublock Ardublock es una utilidad gráfica cuya misión es generar código compatible con el entorno IDE Arduino. Sus ventajas son: Es una herramienta gratuita. Facilita la creación de sketch para Arduino. Genera código directamente. Ofrece una colección de bloques funcionales muy básicos que facilitan la comprensión de la programación. 5. Esta muy indicado para aplicarlo en niveles educativos básicos en donde el usuario no necesita tener conocimientos de programación. 6. Es una aplicación muy sencilla de instalar. 7. Es un plugin que el IDE Arduino reconoce e instala como Tool

12 IDE Arduino + Ardublock Colección de librerías de Ardublok que Implementan las funciones principales del leguaje de programación del IDE de Arduino

13 IDE Arduino + Ardublock Activa PIN 13 Espera 1seg. Desactiva PIN 13 Espera 1 seg. Implementación dentro Del bloque loop Deposita el código en el IDE Arduino

14 IDE Arduino + Ardublock Termostato

15 IDE Arduino + Ardublock Control de una Máquina Herramienta

16 Amici + Arduino Amici ha sido desarrollado por investigadores de DIMEB (Digital y los medios de comunicación en la Educación) de la Universidad de Bremen, como parte de la EduWear proyecto europeo. El software ha utilizado en más de 25 talleres por niños y jóvenes. El entorno se suministra unido a una versión completa del IDE de programación de Arduino, lo cual permite sin tener que cargar ningún firmware ni aplicación alguna, realizar el programa en un entorno grafico y directamente se genera le código a la vez que se abre la aplicación IDE Arduino y desde ella se descarga la aplicación en la tarjeta Arduino. Amici es uno de los primeros entornos que se crearon para programar Arduino generando código

17 Amici + Arduino

18 Amici + Arduino Código generado a partir del diagrama

19 Entornos Esclavos (Monitorización) Software GNU Etoys (Squeak) S4A (Scratch) Pure Data Snap! Scratch 2.0 Software Comercial Labview Firefly (Rinho-Grashoper) MyOpenLab VBB-JARVIS Son entornos que permiten el intercambio de Información con la Tarjeta Arduino ofreciendo un Instrumento Gráfico que facilita la interacción. Previamente hay que tener cargado en Arduino un firmware que sea el que ponga en modo transparente el acceso a las E/S. Su utilización es fundamentalmente de carácter didáctico facilitan y potencian el aprendizaje de la Programación Grafica mediante Algoritmos implementados a base de bloques Funcionales que forman parte de librerías. El uso de la tarjeta Arduino es siempre On-line con el computador

20 Physical Etoys (Basado en Squeak) Interfaces con las que se comunica 1.Arduino. 2.Nintendo Wiimote. 3.Puerto paralelo. 4.RoboSapien v2. 5.Roboquad. 6.I-Sobot. Physical Etoys es una herramienta de programación 7.Lego Mindstorms Nxt. visual que une el mundo virtual de las computadoras con el mundo físico. Con el entorno se pueden programar fácilmente los objetos del mundo real (por ejemplo, robots) para realizar tareas de interés, o se pueden mover objetos gráficos en la pantalla a través de variables recogidas del mundo físico. Grupo de Investigación en Robótica Autónoma del CAETI

21 Physical Etoys (Basado en Squeak) La elaboración de una aplicación resulta Muy sencilla, basta con colocar el objeto Arduino en el área de trabajo y configurarlo para después añadir los elementos Sensores y/o Receptores a las E/S que correspondan designándoles una funcionalidad de acuerdo con los parámetros que elijamos. Es un entorno muy sencillo apropiado para la enseñanza

22 Physical Etoys (Basado en Squeak) Librería de Elementos Conectables a la tarjeta Arduino Características configurables de La tarjeta ARDUINO El driver de comunicación entre el entorno y la tarjeta se carga de manera automática cuando el software detecta que no esta cargado, previamente debemos indicar la versión de Hardware instalado (Tipo de tarjeta Arduino) y el COM por el que nos comunicaremos

23 S4A (Scratch) + Arduino Es un proyecto de Citilab S4A ha sido desarrollado por Marina Conde, Víctor Casado, Joan Güell, José García y Jordi Delgado con la ayuda del Grupo de Programación Smalltalk del Citilab y de colaboradores como Jorge Gómez, formador en el Centro de Formación Padre Piquer de Madrid. scratch@citilab.eu. Esta herramienta tiene el aval de estar realizada en el entorno Scratch que es un de los más conocidos y poderoso entornos de programación grafica que se ha desarrollado en el MIT escrito en lenguaje Smalltalk

24 S4A (Scratch) + Arduino Funciones de Control sobre ARDUINO ENTRADAS/SALIDAS salidas digitales (pines digitales 10,11 y 13) salidas analógicas (pines digitales 5, 6 y 9) entradas analógicas (todos los pines analógicos de entrada) entradas digitales (pines digitales 2 y 3) servomotores RC (pines digitales 4, 7, 8 y 12)

25 (Scratch) + Arduino S4A Elaboración del Programa Pantalla de Visualización Activa salida 13 Espera 1 seg. Desactiva salida 13 Espera 1 seg. Visualiza valores Bucle de Ejecución El LED se enciende y apaga cada 1 seg. Montaje Práctico

26 S4A (Scratch) + Arduino Objeto de Programa Programa Asociado al Objeto de Programa LED Control del tiempo de envío de destello al LED

27 (Scratch) + Arduino S4A SEMÁFORO Rojo Ámbar Verde Pin13 PIN 10 PIN 10 Rojo Ámbar Verde

28 S4A (Scratch) + Arduino SEMÁFORO Escenario con imagen y disfraces

29 S4A (Scratch) + Arduino DOMÓTICA Objeto Lámpara Objeto Estufa

30 S4A (Scratch) + Arduino DOMÓTICA Lee valor temperatura Analog1 Lee valor luz Analog0 Activa/desactiva Luz en función de valor leído de luz y consigna Activa/desactiva Radiador en función de valor leído de temperatura y consigna

31 S4A (Scratch) + Arduino DOMÓTICA

32 S4A (Scratch) + Arduino DOMÓTICA

33 Modo Generación de Fichero de Arduino. Snap4Arduino Requiere StandardFirmata. Trabaja con el software Snap! Permite la programación grafica. Utiliza como servidor Pharo Smalltalk Versiones Windows y Linux Esa en estado pre-alpha

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35 Librería 2sa_fm Scratch Arduino Snap! + Arduino Que es s2a_fm?. s2a_fm es una librería, extensión de hardware conectable con Scratch, escrito en Python, que permite la comunicación entre un microcontrolador Arduino y Scratch. s2a_fm se compone de: Un servidor HTTP que se comunica con Scratch y Snap!. El estándar de Python BaseHTTPServer se utiliza por simplicidad y compatibilidad. El convertidor de protocolos traduce los datos entre los protocolos HTTP y los protocolos Firmata. PyMata, una biblioteca de Python que se comunica con el Arduino utilizando el protocolo estándar de Arduino Firmata.

36 Librería 2sa_fm Scratch Arduino Snap! + Arduino La comunicación se realiza a través de las librerías de Phyton: PySerial ( PyMata ( Y la Librería para Arduino : Firmata

37 LIBRERÍAS

38 Ejemplo librería s2a_fm con SNAP!

42 Arduino + Labview La conexión que actualmente ofrece Labview es en modo esclavo. Solo es posible visualizar y realizar control de las E/S de arduino den modo esclavo. Esta forma de trabajo, por tratarse de Labview, es interesante para usarla en el prototipado de aplicaciones de instrumentación en as que la tarjeta Arduino juega el papel de un sencillo y versátil equipo de adquisición de datos a un costo muy bajo.

43 Arduino + Labview

44 Arduino + Labview

45 Arduino + Rhino Es posible conectar Arduino al poderoso entorno gráfico Rinho a través del conocido plugin Grasshopper que es un entorno gráfico muy versátil y fácil de utilizar que se utiliza para la programación de eventos y gobierno de imágenes de Rinho. Firefly Una de las librerías de Grasshoper se llama y esta pensada para interactuar con Arduino en el gobierno de las E/S tanto analógicas como digitales de la plataforma Arduino.

46 Arduino + Rhino Salida intermitente en el PIN 13 de Arduino

47 Arduino + Rhino

48 Arduino + MyOpenLab MyOpenlab es un entorno orientado a la simulación y modelado de sistemas físicos, electrónicos, robóticos y de control con un amplio campo de aplicaciones didácticas.

49 Arduino + MyOpenLab CARACTERÍSTICAS Facilidad de uso Amplia biblioteca de funciones analógicas y digitales. Potente biblioteca de objetos gráficos de visualización y/o actuación Tratamiento de los tipos de datos y operaciones con estos. Realización de las aplicaciones mediante el uso de bloques de función Posibilidad de ampliación de su librería de componentes, editándolos en código JAVA Posibilidad de creación de "submodelos de panel" y "submodelos de circuito" encapsulados. Algunas librerías que incorpora MyOpenlab: Librerías de Elementos Funcionales (Panel Circuito) Librerías de Elementos de Decoracion, Visualización y Actuación (Panel Frontal)

50 Arduino En el panel de Circuito se construye la aplicación Haciendo uso de loa librería de bloques de función + MyOpenLab En el panel Frontal se colocan los elementos de visualización y actuación o las imágenes que formen parte del fondo.

51 Arduino + MyOpenLab Arduino forma parte de la librería Interfaces de MyOpenlab Esta es la designación de E/S que dispone el Driver de comunicación de Arduino UNO con MyOpenlab: Entradas Digitales: Pines 2,3,4,5,6y 7 Salidas Digitales: Pines 8,9,10,11,12 y 13 Entradas Analógicas: Pines Analog In 0,1,2,3,4 y 5

52 Arduino + MyOpenLab Instalación DOMOTICA Montaje del prototipo Elaboración del Algoritmo de la aplicación (panel Circuito ) Pantalla de visualización de MyOpenLab

53 Arduino + MyOpenLab Termostato Pantalla de visualización de MyOpenLab Elaboración del Algoritmo de la aplicación (panel Circuito ) Montaje del prototipo

54 Arduino + MyOpenLab Realización de un DATA LOGER con la ayuda de Arduino y MyOpenLab Es posible generar fichero de texto compatibles con Excel con los datos recogidos

55 Arduino + Pure Data

56 Método 2: Utilización de Funciones de Configuración, y activación o desactivación de E/S de tipo A/D

57 Librerías Gráficas para Arduino

58 Librerías Gráficas para Arduino

59 Se trata de una herramienta de programación gráfica que permite realizar aplicaciones para la Plataforma Open Hardware Arduino. El entorno está basado en la elaboración de un esquema a base de bloques de función enlazados que se ajustan a las distintas funciones que se realizan sobre los terminales de la tarjeta Windows encaminadas a la gestión de las E/S de esta..

60 MindPlus Ventajas de la Herramienta: Su carácter grafico. Esto nos descarga de la laboriosa labor de escribir nuestros programas en el IDE de Arduino. Generación de código. Amplia colección de librerías. Posibilidad de edición de los bloques de librería e incluso creación de bloques propios. Muy adecuado a la educación. Permite la conexión con distintas plataformas Arduino. Se puede descargar

61 Estructura de un Bloque de función Proceso de trabajo Librerías

62 Menú Tipos de Tarjetas Descarga rápida en la tarjeta Estructura de un Componente

63 LIBRERÍAS

64 LIBRERÍAS

65 LIBRERÍAS

66 Intermitente usando bloque retardo

67 Contador 3 bits

68 Virtual BreadBoard VirtualBreadboard es un entorno de simulación y desarrollo de aplicaciones integradas que utilizan los microcontroladores. Es fácil de usar y puede sustituir a un protoboard para experimentar con nuevos diseños.

69 Virtual BreadBoard Permite diseñar el prototipo en la Protobaord virtual Realizar la PCB del diseño Importar sketches de Arduino Trabajar con distintas PICs Descargar sobre Arduino la aplicación

70 Virtual BreadBoard

71 Virtual BreadBoard

72 VBB-JARVIS Qué es VBB-JARVIS? La herramienta VBB-JARVIS es una protoboard virtual que permite el prototipado rápido en formato multiplataforma de circuitos electrónicos basados en los estándares de la industria sin soldadura. Permite el diseño y emulación: Facilidad de montaje y cableado: Posibilidad de generación automática de montajes hardware partiendo de un fichero *.ino Generación de código. También es posible la realización manual de montajes en los que se asocia el diseño a un fichero determinado *.ino

73 VBB-JARVIS Formas de trabajo de VBB-JARVIS: Modo 1 Ordinario con Auto detección de Fichero de Código Arduino (*.ino) en la misma carpeta o Localización de Fichero de Código Arduino (*.ino) en otra carpeta Modo 2 Generación de Fichero de código (*.ino) Arduino insertando bloques de función. Modo 3 Generación de Circuito partiendo de un Fichero de Código Arduino (*.ino). Modo 4 Añadir nuevo componente a la librería. Modo 5 Conexión VB-JARVIS con S4A. Estableciendo la conexión entre ambos programas. Modo 6 Montajes Electrónicos ordinarios (sin Arduino)

74 VBB-JARVIS Modo 1 Ordinario con Auto detección de Fichero de Código Arduino (*.ino) en la misma carpeta o Localización de Fichero de Código Arduino (*.ino) en otra carpeta El Fichero Base de Arduino es leído e interpretado por VBBJARVIS, asociando sus I/O a las I/O de la Protoboard o de Arduino pudiéndose realizar la interacción y simulación de acuerdo al algoritmo establecido en el fichero *.ino

75 VBB-JARVIS Modo 2: Generación de Fichero de Arduino. int redstandardled_d13 = 13; int redstandardled_d13_toggle = 0; void setup(){ pinmode( redstandardled_d13, OUTPUT ); Serial.begin(9600); } void loop(){ digitalwrite( redstandardled_d13, redstandardled_d13_toggle ); redstandardled_d13_toggle = redstandardled_d13_toggle ^ 1; //Toggle the value to write delay(500); //Add a 1/2 second delay }

76 VBB-JARVIS Modo 3: Generación de Prototipo a partir de Fichero de Arduino.

77 VBB-JARVIS Modo 4 Añadir nuevo componente a la librería. Mediante esta opción es posible ampliar nuevos componentes a la librería De componentes de inserción automática

78 VBB-JARVIS

79 VBB-JARVIS Modo 5 Conexión VB-JARVIS con S4A. Estableciendo la conexión entre ambos programas. HW Virtual Serial Port Emulador Puerto COM Aplicación S4A VBB-JARVIS Simulador

80 VBB-JARVIS Modo 6 Montajes Electrónicos ordinarios (sin Arduino)

81 Otras Entornos (Ayuda al desarrollo de prototipos) Fritzing

82 Fritzing Fritzing es una iniciativa de código abierto para apoyar a los diseñadores, artistas, investigadores y aficionados para facilitar la elaboración de los prototipos físicos al producto real. La utilización de Fritzing en el laboratorio de prototipado es realmente muy válida. Podemos enumerar las ventajas: 1. Facilidad de utilización de la herramienta 2. Compendio lógico de la secuencia de trabajo en el diseño de prototipos. 3. Posibilidades de exportación del diseño en formatos compatibles con las máquinas de elaboración de tarjetas de circuito impreso. 4. Posibilidad de añadir nuevos elementos en la librería de componentes 5. Es una herramienta con un respaldo documental y de ejemplos muy potente Las fases en el desarrollo de un proyecto son tres: 1.Elaboración del circuito con la ayuda de la Protoboard 2.Generación automática y edición, si procede, del esquema eléctrico 3.Generación y edición, si procede, de la PCB

83 Fritzing Librerías de componentes

84 Fritzing 1º Elaboramos el prototipo con la ayuda de la Protoboard y los componentes de la librería 2º Obtenemos el Esquema Eléctrico

85 Fritzing 3º Elaboramos de manera Automática/Manual la tarjeta de componentes de nuestro prototipo

86 Gracias terminó!! Contacto: