2.2. Platforma Arduino

Element principal hardware Arduino Uno Board:

Platforme similare

- Plcuele cu microcontroller se difereniaz n funcie de mai multe criterii cum ar fi: interfeele de comunicare (USB, UEXT, port serial, Ethernet, Wifi, etc.), numrul i tipul de I/O, tipul i caracteristicile procesorului, maniera de programare, etc.

- Cursul se va focaliza pe platformele care prezint uurin n manipulare i programare.

- n multe ramuri din industrie sunt utilizate platforme care asigur implicit un acces mai apropiat de codul main.

2.2.1 Hardware

Arduino Uno

Arduino Leonardo Arduino Due

Arduino Ethernet Arduino Yun

Rasberry Pi

Olimexino

Fez Panda 2 Pinguino

Arduino Uno Reset

USB

Power

Led RX/TX

Led pin13

Led ON

Atmega 328

AI Alimentare

DI/DO

PWM 3, 5, 6, 9, 10, 11

GND

Programare ICSP

Arduino Uno

www.arduino.cc, www.fritzing.org

Alimentare (7-12 V)

- extern prin convertor AC-DC

- baterie

- direct prin USB. Sursa de alimentare se alege automat, prioritate avnd alimentarea prin USB.

Arduino Uno

Microcontroller

- Atmega 328

- Frecven clock 16Mhz

- Memorie 32kB (0.5KB rezervai pentru Bootloader)

- SRAM 2KB, EEPROM 1KB

I/O

- curent maxim 40mA pe pini (50mA pentru 3.3V)

- 14 pini DI/DO (unii cu funcii adiionale)

- 6 dintre pinii DI/DO se pot configura ca pini de ieire PWM

(3, 5, 6, 9, 10, 11)

I/O (ali pini cu funcii adiionale)

- pinii 1, 2 TX/RX

- pinii 2, 3 se pot utiliza pentru ntreruperi externe

- 10, 11, 12, 13 se pot utiliza pentru comunicaie SPI

- pin 13 led implicit pe plac

- 6 pini AI (rezoluie pe 10 bii 1024 valori distingte)

- pini funcii speciale: TWI (I2C) A4, A5

Important SoftwareSerial schimb destinaia oricrui pin digital spre o comunicare serial.

Exemplu de conexiune pentru controlul frecvenei de aprindere a unui led.

Vedere breadboard Vedere schematic

Exemplu de conexiune pentru comanda unui motor DC.

Mediul Fritzing scheme Arduino

2.2.2 Software

Proteus / Labcenter diagrame de conexiune, varietate mare de plci cu microcontroller, ncrcare cod, rulare interactiv/animaie.

Programare

IDE Arduino

Sketch

Nou sketch

Salveaz sketch

Deschide sketch

Compileaz sketch

Upload microcontroller

- Nu necesit programator extern.

- Exist posibilitate de bypass bootloader i programare prin pinii ICSP.

Programare

Structur sketch:

#include // include librrii dac este cazul

#define nume aaa // definete constante dac este cazul

char cuvant[20]; // declaratii variabile

int pin_analogic = A0; // seteaza variabila sa reprezinte pinul analogic A0

int valoare_senzor=0; // initializeaza variabila in care se vor stoca date de la senzor

int pin_digital_led = 13; // seteaza variabila sa reprezinte pinul digital 13 (LED)

float valoare=0; // variabila float

void setup() // se apeleaza o singura data la inceputul rularii

{

}

void loop() // se apeleaza automat la fiecare pas de esantionare

{

}

Programare

Funcii:

1) pinMode (pin, mode); // se apeleaz n setup()

- pin numrul pinului care se seteaz

- mode maniera de funcionare a pin-ului

- mode: INPUT (pin de intrare)

OUTPUT (pin de ieire)

INPUT_PULLUP

(inversare polaritate implicit LOW)

Pentru pinii digitali exist dou constante predefinite: HIGH i LOW. Orice valoare peste 3V este vzut ca HIGH iar orice valoare sub 3V este LOW.

Obs. n aceast manier dac se conecteaz la un pin DI un senzor analogic atunci considernd pragul de 3V acesta poate avea o comportare de senzor digital.

Programare

2) digitalWrite (pin, value); // se apeleaz n loop()

- pin numrul pinului

- value valoarea setat:

HIGH (de obicei 5 V)

LOW (0 V)

3) digitalRead (pin); // se apeleaz n loop() - pin numrul pinului (int) - Returneaz valorile HIGH sau LOW. Obs. Citirea pe pinul 13 mai dificil datorit conexiunii LED

Programare

4) delay (timp); // se apeleaz n loop()

- timp numrul de milisecunde de ntarziere

5) millis (); // se apeleaz n loop() - Returneaz numrul de milisecunde de la pornirea

aplicaiei. 6) analogWrite (pin, factor); // se apeleaz n loop()

- pin numrul pinului digital

- factor factorul de umplere al semnalului PWM. Valorile posibile sunt ntre 0-255 (0-0%, 255-100%)

Pinul digital de ieire va furniza un semnal PWM.

7) analogRead (pin); // se apeleaz n loop()

- pin pinul analogic considerat

Returneaz valoarea analogic furnizat de pinul selectat. Valorile furnizate sunt ntre 0-1023.

Senzorii analogici furnizeaz de obicei nivele de tensiune. Aceste nivele de tensiune sunt preluate de Arduino pe o rezoluie de 10 bii (1024 valori). De asemenea, fiecare senzor analogic are o caracteristic (vezi figura din exemplu pentru IR Sharp). Corelaia dintre valorile pe 10 bii preluate i valoarea n unitatea de msur dorit (ex. cm) trebuie realizat software.

7) Serial.begin(baudrate); // se apeleaz n setup()

- baudrate frecvena considerat este 9600.

Efectul instruciunii este nceperea comunicrii seriale.

8) Serial.println(valoare); // se apeleaz n loop()

- valoare expresia care va fi transmis de ctre Arduino.

Prin intermediul SerialMonitor se poate urmri valoarea transmis.

9) Serial.available(); // se apeleaz n loop()

- returnaz 0 dac nu este disponibil comunicaia serial.

10) Serial.read(); // se apeleaz n loop()

- returnaz valoarea citit pe serial.

Alte elemente disponibile:

- operatori relaionali,

- operatori pe bii,

- instruciuni specifice C,

- ntreruperi,

- librrii specifice (GSM, Wire, Stepper, Servo, LiquidCrystal, Ethernet, Math, etc.),

- etc.

Exemplu 1: S se implementeze aprinderea LED-ului utiliznd intrarea serial prin tastele 1 aprinde, 2 - stinge, 3-intensitate aprindere 50%.

int led_pin = 11; //sau 13 implicit

int valoare=0;

void setup() {

pinMode(led_pin,OUTPUT);

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

if (Serial.available() > 0) {

valoare = Serial.read();

Serial.println(valoare);

delay(100);

if (valoare==49)

{ analogWrite(led_pin, 255);

}

if (valoare==50)

{analogWrite(led_pin, 0);

}

if (valoare==51)

{analogWrite(led_pin, 128);

}

} }