Arduino I. José Manuel Ruiz Gutiérrez

Transcripción

1 Arduino I

2 Qué es Arduino? Arduino = Plataforma para physical computing de código abierto Plataforma = Tarjeta I/O + entorno de programación + Componentes Physical computing: computación ubicua, interfaces físicas... convertir elementos de electrónica en materiales para artistas Un Hardware + Un Software + Una Comunidad

3 Introducción a Arduino Arduino es una plataforma open-source de desarrollo de prototipos, basada en hardware y software fácil de usar. Está pensada para artistas, diseñadores, aficionados a la electrónica, y cualquiera interesado en crear objetos y entornos interactivos. Arduino serie Arduino USB

4 Por qué Arduino? Lo pueden utilizar artistas y diseñadores Facilidad de creación de prototipos Reusabilidad de los componentes Abierto: Libertad para inspeccionar y modificar Gran comunidad de usuarios: wiki, forums, tutoriales y ejemplos a disposición

5 Capacidades de Arduino 16 kbytes de memoria Flash 1 kbyte de memoria RAM 16 MHz (Apple II: 1 MHz) Entrdas y salidas 13 pins para entradas/salidas digitales (programables) 5 pins para entradas analógicas 6 pins para salidas analógicas* Completamente autónomo: Una vez programado no necesita estar conectado al PC

6 Terminología de Arduino sketch" - un programa que se escribe para funcionar en una tarjeta Arduino Utilizando un software IDE Arduino "Pin" - una entrada o salida conectada a algo. Por ejemplo, salida a un LED, un interruptor, etc. "Digital" valor ya sea ALTO (HIGH) o BAJO (LOW). (on / off, uno/cero). Por ejemplo el cambio de estado de un interruptor "Analógico" - rangos de valores, por lo general de por ejemplo, brillo de un LED, la velocidad de motor, etc

7 Que aporta Arduino a la Física Computacional? `` La Física Computacional utiliza prototipos electrónicos, convirtiendo sensores, actuadores y microcontroladores en materiales para la diseñadores y artistas.' `` Se trata de diseñar objetos interactivos que pueden comunicarse con seres humanos utilizando sensores y actuadores controlados por modelos y algoritmos de comportamiento implementado mediante software que reside en la tarjeta permitiendo un funcionamiento autónomo además de la interacción con el PC.' Massimo Banzi, Tinker.it & Arduino Co-Founder

8 Introducción a Arduino Arduino Decimila Arduino es una placa con un microcontrolador que permite conectar sensores y actuadores mediante sus entradas y salidas, analógicas y digitales. El microcontolador se programa utilizando un lenguaje propio de Arduino (basado en Wiring) y un entorno de desarrollo integrado (IDE) propio (basado en Processing).

9 Introducción a Arduino Los proyectos desarrollados con Arduino pueden ser autónomos (stand-lone) o pueden comunicarse con cualquier software a través del puerto serie on-line (p.e. Flash, Processing, MaxMSP...). Las placas se pueden ensamblar a mano o comprarse montadas. El software se puede descargar gratis de la web. Los esquemáticos (ficheros CAD) están disponibles bajo licencia open- source, por lo que se pueden modificar si es necesario. Arduino Diecimilla

10 Arduino Diecimila El diseño mas difundido y genuino de Arduino Arduino Diecimila es una plataforma de computación libre basada en una placa de entradas y salidas a la que se le pueden conectar diferentes sensores, LED's, pulsadores etc.

11 Modelos de Arduino Existen varios diseños que utilizan el firmware y la funcionalidad de Arduino. Tarjeta Surduino Esta tarjeta es un clon de la Tarjeta Arduino. Tiene las mismas características eléctricas y dimensiones físicas similares. La única diferencia es que la tarjeta Surduino es simple faz, luego te permite que las reparaciones o modificaciones sean mas fáciles de realizar.

12 $26.00 Freduino USB Freduino Serial NKC Electronics $ iduino $

13 Arduclema (fabricada en España) 28,00 EUR INCLUYE NUEVAS CLEMAS DE TORNILLO PARA CONEXIONES MÁS ROBUSTAS. RESISTENCAS DE PULL-UP PARA COMUNICACIONES I2C. SE ACTIVAN MEDIANTE JUMPERS. TAMAÑO REDUCIDO (58x72 mm).

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15 Arduino BT (Bluetooth) Esta placa es la versión Bluetooth de la Arduino Diecimila USB. Incorpora un módulo Bluetooth de clase 1 Bluegiga WT11 iwrap para la transmisión de datos de hasta 100m. con esta placa podrás programar sin cables asi como también realizar comunicaciones serie con cualquier dispositivo Bluetooth como móviles, PDA's etc.

16 Boarduino Este modelo permite la inserción en una placa de prototipos facilitando el diseño y prueba de aplicaciones con Arduino

17 La reducción del tamaño de Arduino tiene sus máximos exponentes en estos diseños Arduino mini Arduino Nano

18 Arduino XBee Shield Placa para Arduino Diecimila USB que incorpora un módulo inalámbrico XBee de MaxStream. Usa un protocolo modificado de ZigBee y permite establecer comunicaciones inalámbricas. Ésta placa encaja perfectamente en el Arduino Diecimila USB y se alimenta de ella.

19 Lilypad La versión miniaturizada de Arduino: Se puede implantar en vestidos. Pequeños dispositivos etc.. $19.95 Diámetro 5 cm. Programando Lilypad

20 Introducción a Arduino Vista general de la tarjeta Arduino Decimila

21 La placa Arduino: Alimentación Dos alternativas: La tarjeta USB se autoalimenta a través el puerto USB. Cambiando el conector se pasa a alimentar en modo externo Puerto USB. Alimentador reguladro 5 a 15v Batería

22 La placa Arduino: Entradas y Salidas 6 salidas analógicas (PWM) 14 (hasta 20) pines de E/S digitales 6 entradas analógicas

23 La placa Arduino: Comunicación Puerto USB (FTDI) Para programación de aplicaciones Con el PC Puerto serie: RX/TX Comunicación serie con otros elementos ICSP Para Programación de firmware

24 La placa Arduino: El controlador Reloj a 16/20 Mhz Botón de reset Microcontrolador Atmega8/168 Æ

25 Conexión Arduino-PC Cable Puerto serie RS232

26 Conexión Arduino-PC Cable USB tipo A

27 Instalación de Arduino 1. Cargar el software de Arduino y descomprimir el fichero que lo contiene 2. Conectar la tarjeta Arduino 3. Instalar el Driver 4. Reiniciar el ordenador 5. Arrancar el programa Arduino 6. Verificar que el software IDE Arduino reconoce la tarjeta

28 Instalación de Arduino 1. Cargar el software de Arduino y descomprimir el fichero que lo contiene El software se carga en la dirección: Para windows: Para Mac OS X: Para Linux: Se descompacta haciendo doble click sobre el fichero y seleccionado la carpeta en donde queremos hacerlo: Se creara una carpeta con la estructura

29 Driver para comunicación USB Ejemplos Runtime Java Librerías Librerías hardware Ayuda Estructura de la carpeta del IDE Arduino Carpeta de trabajo

30 Instalación de Arduino 2. Conectar la tarjeta Arduino Parpadea el LED de test de tarjeta Se enciende el LED de Alimentación

31 Instalación de Arduino 3. Instalación del Driver para el puerto USB Selecciona "No por el momento" y pulsa "Siguiente".

32 3. Instalación del Driver para el puerto USB

33 3. Instalación del Driver para el puerto USB Selecciona "Instalar desde una lista o ubicación específica (avanzado)" y pulsa "Siguiente".

34 3. Instalación del Driver para el puerto USB Estará en Arduino en C\archivos de programa\arduino\drivers\ftdi

35 3. Instalación del Driver para el puerto USB

36 3. Instalación del Driver para el puerto USB Instalación del USB Serial converter terminado

37 Nota: Instalar, si no esta instalado,.. Instalar el JDK Maquina Virtual Java de SUN (ya que el programa de Arduino esta desarrollado en Java y necesita de este

38 SOFTWARE INSTALACIÓN DEL ENTORNO DE PROGRAMACIÓN Una vez descargado, para comenzar a trabajar con el entorno de desarrollo en Windows, tan sólo es necesario descomprimir el contenido del fichero comprimido en una carpeta de nuestro PC. Una vez descomprimido tan sólo es necesario ejecutar el fichero Arduino.EXE. (La carpeta Arduino del programa debe estar en Archivos de programa para que funcione correctamente)

39 CONFIGURACIÓN DE LAS COMUNICACIONES Lo primero que tenemos que hacer es configurar las comunicaciones entre la placa Arduino y el PC. Para ello deberemos abrir en el menú Tools las opciones Serial Port y Serial Monitor Baud Rate. En la primera de las dos opciones deberemos seleccionar el puerto serie al que está conectada nuestra placa. En Windows el puerto será COM1 o COM2 para la placa serie, COM3, COM4 para la placa USB (o para la placa serie conectada mediante un adaptador serie-usb). Si se utiliza un adaptador serie-usb el nombre puede variar.

40 CONFIGURACIÓN DE LAS COMUNICACIONES En Windows, si desconocemos el puerto al que está conectado nuestra placa podemos descubrirlo a través del Administrador de dispositivos. Administrador de dispositivos También debemos configurar la velocidad a la que la placa y el PC se comunican. Esto lo hacemos desde el menú Serial Monitor Baud Rate. El valor por defecto es de baudios.

41 IDE Arduino IDE significa Entorno Integrado de Desarrollo El proceso de ejecución de un programa (sketch) consta de 3 pasos: Escribir el código Compilarlo Descargarlo en la tarjeta

42 Fichero Nuevo, grabar, Abrir, Ejemplos IDE Arduino Editar Cortar, Pegar, Buscar Sketch Verificar, Compilar, Librerías,.. Area de Escritura del sketch Herramientas Configuración de puerto, Tipo de tarjeta,.. Área Monitorización Puerto serie

43 IDE Arduino VERIFICAR/COMPILAR PARAR NUEVO SKETCH ABRIR SKETCH GUARDAR SKETCH DESCARGAR MONITORIZAR

44 Cargar un programa desde el IDE Arduino a la Tarjeta a través del puerto de comunicación serie

45 1º Primero comprobamos que el código fuente es el correcto. Para ello pulsamos el botón de verificación de código que tiene forma de triángulo inclinado 90 grados. Suponemos que el programa lo hemos escrito ya o lo hemos recuperado de la carpeta de ejemplos del IDE Arduino Mientras Compila Si todo va bien deberá aparecer un mensaje en la parte inferior de la interfaz indicando Done compiling.

46 2º Una vez que el código ha sido verificado procederemos a cargarlo en la placa. Para ello tenemos que pulsar el botón de reset de la placa e inmediatamente después pulsar el botón que comienza la carga. cargando Botón de reset (LIMPIAR EL PROGRAMA ANTERIORMENTE ENVIADO) Descarga finalizada ENVIANDO el programa a la placa Mientras se carga parpadean los diodo led Tx Rx

47 Dialogo-monitorización: Arduino PC a través del puerto serie con el puerto serie Enviamos el dato 124 a la tarjeta a través del puerto serie en al que esta conectada Posibilidad de cambio de velocidad del puerto La tarjeta envía Hola Mundo al PC a través del puerto serie