Introduzione ad Arduino
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Il documento fornisce un'introduzione alla piattaforma di prototipazione elettronica open-source Arduino, descrivendo le sue caratteristiche come la programmazione semplice, l'uso di sensori e attuatori e la sua versatilità in progetti interattivi. Si evidenziano anche i costi accessibili e l'ampia disponibilità di risorse e comunità di supporto. Infine, vengono forniti esempi di progetti possibili realizzati con Arduino.
Introduzione ad Arduino
- 1. Introduzione ad Arduino Lunedì 17 Ottobre 2011 Mauro Bolis <[email protected]> Emanuele Brivio <[email protected]> Simone Lusenti <[email protected]> © 2011 Bazinga Labs 1
- 2. Cos’è Arduino? (1) • “Arduino is an open-source electronics prototyping platform based on flexible, easy-to-use hardware and software” • Derivato da Wiring (http://wiring.org.co) • Può ricevere input da sensori collegati • Può controllare l’ambiente circostante • Microcontrollore programmabile (ATmega168) • Programmazione in un linguaggio basato su C e simile a Processing (Language reference: http://cuttr.it/mj5h2) 2
- 3. Cos’è Arduino? (2) “Physical Computing is about prototyping with electronics: turning sensors, actuators and microcontrollers into materials for designers and artists.” “It involves the design of smart objects that can communicate with humans using sensors and actutors controlled by a behaviour implemented as software running inside a microcontroller.” Massimo Banzi, Tinker.it & Arduino Co-Founder 3
- 4. Perché Arduino? (1) • Prototipi low-cost (circa 22€ per Arduino Uno), installazioni e oggetti interattivi • Semplice da programmare (es: no gestione memoria, ...) • Board Shields (Estensioni): - WiFi/Bluetooth/Ethernet - ZigBee - Servo - SD Card 4
- 5. Perché Arduino? (2) • Nessuna saldatura richiesta con Arduino Novemila/Diecimila/Uno • Montaggio su Breadboard • Disponibili versioni per sistemi Embedded 5
- 6. Perché Arduino? (3) • Made in Italy • Open source hardware & software: - disegni CAD - schemi circuiti - sorgenti IDE • Facilmente integrabile in sistemi più complessi 6
- 7. Programmare Arduino (1) • Connessione via USB a un computer (OS X/Linux/Windows), rilevato come porta seriale (adattatore FTDI integrato) • L’IDE è già predisposto per compilare il sorgente ed effettuare l’upload sul microcontrollore • Nessun hardware aggiuntivo grazie al Bootloader AVR ISP • Il cavo USB/Seriale può essere scollegato una volta effettuato l’upload 7
- 8. Programmare Arduino (2) • Microcontrollore ATmega168 Flash 16k bytes (of which 2k is used for the bootloader) SRAM 1024 bytes EEPROM 512 bytes • 14 KB per memorizzare il programma (compilato) • 1024 B SRAM per memorizzare le variabili (incluse eventuali stringhe) • 512 B EEPROM per memorizzare dati persistenti (numero limitato di cicli di scrittura, ogni scrittura di 1 Byte impiega 3.3ms) 8
- 9. Programmare Arduino (3) Input/Output • Pin digitali - ogni pin può fungere da ingresso o uscita, per selezionare: pinMode(pinNumber, INPUT|OUTPUT) - ingresso: lettura stato logico (0-5V), elevata resistenza in serie (100MΩ), bassa corrente. - uscita: stato logico H/L, bassa resistenza, corrente max 40mA. Collegare in serie una resistenza da almeno 470Ω per evitare di rovinare pin/µC. - lettura dello stato del pin: val = digitalRead(pinNumber) - impostazione dello stato del pin: digitalWrite(pinNumber, LOW|HIGH) 9
- 10. Programmare Arduino (4) Input/Output • Pin analogici: - 6 pin di input con ADC (analog-to-digital converter) - ingresso: numero intero da 0 a 1023 - uscita: usano Pulse-Width Modulation (PWM) per “simulare” un’uscita analogica generando un pattern a onda quadra. Da 0 a 5V. - lettura dello stato del pin: val = analogRead(pinIdentifier) - impostazione di un valor di tensione in uscita: analogWrite(pinNumber, value) - dettagli: http://cuttr.it/itutx 10
- 11. Programmare Arduino (5) • Scrivere programmi è molto semplice! • Per iniziare: - Download Arduino IDE: http://cuttr.it/ksksk - Esempi (File->Examples) • Tanti esempi richiedono solamente un Arduino, una breadboard, qualche cavo da laboratorio, resistori e LED 11
- 12. Interagire con Arduino • Hardware - usando sensori e shield • Software - connessione con porta seriale usando qualunque linguaggio di programmazione: Java, PHP, Python, Perl, Ruby, VB.NET, … • Comunicare con il mondo - Bluetooth, WiFi, ZigBee, 3G, Ethernet - GPS, Accelerometri, Giroscopi - Display LCD, Touch Screen 12
- 13. Dove comprare • Ebay • Negozi di elettronica • Arduino.cc Shop • Accessori su SparkFun - http://www.sparkfun.com/ 13
- 14. Arduino vs Others • Pro - Facile apprendimento - Programmazione ad altro livello (altre devel boards devono essere programmate in assembly o con costosi cross-compilers, es: TI MSP430F2013) - Board espandibile con shield - Molti esempi - Community molto attiva (anche Italiana) • Contro: - Debug dei programmi non possibile - Consumi più elevati rispetto ad alcuni concorrenti 14
- 15. Esempi (1) • Garage Parking Assistant http://leblanc.co.cc/?p=1011 • Grow Room Controller http://cuttr.it/0325a • Scrolling News http://cuttr.it/5jik5 • Dog Writing Light http://cuttr.it/8c28f • “sudo make me a sandwitch” 15
- 16. Esempi (2) • Auto Rosary (?) http://www.chriseckert.com/ • Mouse Glove http://mouseglove.sourceforge.net/ • Digital Graffiti / Vandal Spray http://cuttr.it/tnm8p (Arduino + WiiFlash) • Botanic Calls http://cuttr.it/8bqe0 (Arduino + ZigBee + PHP + MySQL + Asterisk) 16
- 17. Esempi (3) • TableTalk http://cuttr.it/mu4po • Digital Clock http://cuttr.it/qdch7 • Simple Web Server • Real Time GPS Tracker http://cuttr.it/51ru3 (Arduino + GPS + Google Maps) 17
- 18. E noi cosa facciamo? 18
- 19. Proposta 1 - Wheeled Robot • Due ruote motrici + ruota folle • Guida autonoma con collision avoidance • Guida in modalità “assistita” da un terminale remoto (PC, iPhone, ...) • Guida con percorso definito da linguaggio a regole 19
- 20. Idee e Tutorial • Guide, Tutorial, Language Reference, Hardware Reference http://arduino.cc/ • Let’s Make Robots http://letsmakerobots.com/ • Makezine http://makezine.com/ • Top 40 Arduino Projects http://cuttr.it/w6x9s • Arduino.cc Playground http://arduino.cc/playground/Projects/Ideas 20
- 21. Credits Questa presentazione è liberamente scaricabile Sorgente: https://www.bazingalabs.it/~simone/ArduinoIntro17102011.key PDF: https://www.bazingalabs.it/~simone/ArduinoIntro17102011.pdf Mauro Bolis <[email protected]> Università degli studi di Milano - Biccoca, 2011 Emanuele Brivio <[email protected]> IED, 2011 Simone Lusenti <[email protected]> CTO, Monkey Trip Communication Srl This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License. Copyright © 2011 Bazinga Labs - https://www.bazingalabs.it 21