Chi sono i padri di Arduino

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1 Arduino Logo

2 Cos è Arduino Arduino è una schedina elettronica con un microcontrollore e circuiteria di contorno, utile per creare rapidamente prototipi e per scopi hobbistici e didattici. Con Arduino si possono realizzare in maniera relativamente rapida e semplice piccoli dispositivi come controllori di luci, di velocità per motori, sensori di luce, temperatura e umidità e molti altri progetti che utilizzano sensori, attuatori e comunicazione con altri dispositivi.

3 Dove nasce Arduino Arduino è una piattaforma hardware sviluppata presso l Interaction Design Institute, un istituto di formazione post-dottorale con sede a Ivrea, fondato da Olivetti e Telecom Italia. Il nome della scheda deriva da quello di un bar di Ivrea (che richiama a sua volta il nome di Arduino d'ivrea, (Re d'italia nel 1002) frequentato da a.lcuni dei fondatori del progetto

4 Chi sono i padri di Arduino Il team di Arduino è composto da Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino, e David Mellis. Il progetto prese avvio in Italia a Ivrea nel 2005, con lo scopo di rendere disponibile, a progetti di Interaction Design realizzati da studenti, un dispositivo per il controllo che fosse più economico rispetto ai sistemi di prototipazione allora disponibili. I progettisti riuscirono a creare una piattaforma di semplice utilizzo ma che, al tempo stesso, permetteva una significativa riduzione dei costi rispetto ad altri prodotti disponibili sul mercato. A ottobre 2008 in tutto il mondo erano già stati venduti più di esemplari di Arduino.

5 Arduino team

6 Piattaforma di Arduino La piattaforma hardware Arduino è distribuita in versione pre-assemblata, acquistabile in internet o in negozi specializzati. La particolarità del progetto è che le informazioni sull'hardware e soprattutto i progetti sono disponibili per chiunque: si tratta quindi di un hardware open source.

7 Caratteristiche di Arduino Uno Arduino UNO è una scheda basata sul microcontrollore a 8 bit ATmega328. Ha 14 Ingressi/uscite digitali (6 delle quali con PWM) 6 ingressi analogici, un cristallo a 16 MHz, una porta USB, una presa di alimentazione, una connessione ICSP, Tasto di reset. Alimentazione (max 12V) A oggi sono state commercializzate 15 versioni dell'hardware Arduino.

8 Arduino UNO

9 Arduino UNO Microcontroller : Atmega 328 Operating : Voltage 5V Input Voltage (recommended) : 7-12V Input Voltage (limits) : 6-20V Digital I/O: 14 Pins (of which 6 provide PWM output) Analog Input: 6 Pins DC Current : per I/O Pin40 ma DC Current : for 3.3V Pin50 ma Flash Memory : 32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloader SRAM : 2 KB (ATmega328) EEPROM : 1 KB (ATmega328)Clock Speed16 MHz

10 Memorie di Arduino FLASH à la memoria dove viene salvato lo sketch SRAM è la memoria dove lo sketch salva le variabili EPROM è la memoria dove vengono salvate le informazioni x lungo tempo Flash e Eprom sono memorie non volatili

11 Ethernet Shield I/O Shield

12 GSM Shield Blutooth Shield

13 Shield Stack

14 Arduino Mega Microcontroller : Atmega2560 Operating voltage : 5V Input voltage (recom) : 7-12v Input voltage (limits) :6-20v Digital I/O : 54 Pins (15 provide PWM output) Analog input : 16 Pins Flash memory : 256 KB of (8 KB used by bootloader) SRAM : 8 KBEEPROM4 kb Clock speed : 16 mhz

15 PINOUT Arduino Mega

16 Arduino Yun

17 Arduino Yun Microcontroller: ATmega32u4 Operating Voltage: 5V Input Voltage :5V Digital I/O : 20 Pins PWM Channels7 Analog : Input Channels12DC Flash Memory : 32 KB (of which 4 KB used by bootloader) SRAM2.5 KBEEPROM1 KB Clock Speed16 MHzLinux Microprocessor Atheros VoEthernetIEEE /100Mbit/sWiFiIEEE b/g/n H ReaderMicro-SD onlyram64 MB DDR2 Flash Memory16 MB

18 Ambiente di Sviluppo L ambiente di sviluppo è integrato (IDE) e multipiattaforma (per Linux, Apple Macintosh e Windows). Questo software permette anche ai novizi di scrivere programmi con un linguaggio semplice e intuitivo derivato da C e C++ chiamato Wiring, liberamente scaricabile e modificabile.

19 IDE L'ambiente di sviluppo integrato (IDE) è un'applicazione multipiattaforma scritta in Java, ed è derivata dall'ide creato per il linguaggio di programmazione Processing e per il progetto Wiring. È concepita per iniziare alla programmazione artisti e altri neofiti, che siano a digiuno di pratica nello sviluppo di software.

20 Ambiente di Sviluppo Integrato

21 Linguaggio di programmazione Programmazione formalmente ispirata al linguaggio C da cui deriva. I programmi in ARDUINO sono chiamati Sketch. Un programma è una serie di istruzioni che vengono lette dall alto verso il basso e convertite in eseguibile e poi trasferite sulla scheda Arduino.

22 Struttura di uno Scketch Dichiarazioni void setup() { // istruzioni da eseguire una sola volta } void loop() { // istruzioni da eseguire ciclicamente }

23 Istruzioni Le istruzioni di programma vanno terminate con il punto e virgola. Un gruppo di istruzioni deve essere racchiuso tra parentesi graffe. Le istruzioni del preprocessore NON vanno terminate con il punto e virgola.

24 Esempio di programma #define LED 13 int INGRESSO = 7; void setup() { pinmode(led, OUTPUT); pinmode(ingresso, INPUT); } void loop() { if (digitalread(ingresso)) digitalwrite(led, HIGH); if (!digitalread(ingresso)) digitalwrite(led, LOW); }

25 Funzioni Una funzione è un blocco di codice che ha un nome ben definito, quindi è un blocco di istruzioni che vengono eseguiti quando la funzione viene chiamata. Le funzioni sono utilizzate per eseguire operazioni ripetitive in modo da ridurre il codice programma ed evitare quindi confusione nel programma stesso. Le funzioni sono dichiarate all inizio del programma e specificate dal tipo di funzione. La struttura della funzione è la seguente: <Tipo del valore restituito> <nome funzione> ( <elenco dei parametri> ) Dopo il tipo, occorre dichiarare il nome dato alla funzione e tra parentesi i parametri che vengono passati alla funzione.

26 Esempio di Funzione int delayval() // funzione senza param. { int v; // dichiaro la variabile v = analogread(1); // funzione arduino v = v / 4; // espress. aritmetica return v; // valore di ritorno }

27 Ingressi / Uscite digitali: inmode (pin, mode) Utilizzato in void setup (), serve per configurare un determinato pin e stabilire se deve essere un ingresso o un'uscita. digitalread (pin) L istruzione permette di leggere lo stato di un pin di input e restituis ce un valore HIGH se al pin è applicato un tensione o un valore LOW se non è applicato nessun segnale. Il pin può essere specificato com e una variabile o costante (0 13). digitalwrite (pin, valore) Attiva o disattiva un pin digitale, quindi l istruzione pone il pin di usc ita a livello logico HIGH o LOW. Il pin può essere specificato come un a variabile o una costante (0 13)

28 Esempio pin I/O pinmode(5, OUTPUT); //Rele 1 digitalwrite(5,high); pinmode(6, OUTPUT); digitalwrite(6,high); pinmode(7, OUTPUT); digitalwrite(7,high); pinmode(8, OUTPUT); digitalwrite(8,high); pinmode(30, INPUT); //Sensore 1 pinmode(32, INPUT); pinmode(34, INPUT); pinmode(36, INPUT);

29 Ingressi / Uscite analogici: analogread (pin) Legge il valore di tensione applicato ad un pin di input an alogico con una risoluzione pari a 10 bit. Questa funzione restituisce un numero intero compreso tra 0 e analogwrite (pin, value) Cambia la percentuale della modulazione di larghezza di impul so (Pulse Width Modulation PWM) su uno dei pin contrasseg nati dalla sigla PWM.

30 Segnali modulati su PSW

31 Principali Librerie di Arduino EEPROM - reading and writing to "permanent" storage Ethernet - for connecting to the internet using the Arduino Ethernet Shield Firmata - for communicating with applications on the computer using a standard serial protocol. GSM - for connecting to a GSM/GRPS network with the GSM shield. LiquidCrystal - for controlling liquid crystal displays (LCDs) SD - for reading and writing SD cards Servo - for controlling servo motors SPI - for communicating with devices using the Serial Peripheral Interface (SPI) Bus SoftwareSerial - for serial communication on any digital pins. Version 1.0 and later of Arduino incorporate Mikal Hart'sNewSoftSerial library as SoftwareSerial. Stepper - for controlling stepper motors TFT - for drawing text, images, and shapes on the Arduino TFT screen WiFi - for connecting to the internet using the Arduino WiFi shield Wire - Two Wire Interface (TWI/I2C) for sending and receiving data over a net of devices or sensors.

32 Sensori Arduino

33 Attuatori Arduino

34 Architettura della mia realizzazione domotica Modem ADSL INTERNET Modem ADSL Router Wi-Fi Attuatore Nano Router Sensore Router Wi-fi PC Arduino Sensore Attuatore

35 Sensori e Attuatori Sensore caldaia Sensore presenza Sensore Gas Umidità Pressione Barometrica Sensore Luce Temp. Ambiente ARDUINO Temp. Esterna Elettrovalvola H2O Elettrovalvola Irrigatore Accensione Caldaia Elettrovalvola Gas

36 Requisiti Gestione da Remoto con un client generico Server pre-caricato su Arduino Collegamento tra Client e Server attraverso Internet

37 Assegnamento PIN I/O pinmode(5, OUTPUT); //Rele 1 digitalwrite(5,high); pinmode(6, OUTPUT); //Rele 2 digitalwrite(6,high); pinmode(7, OUTPUT); //Rele 3 digitalwrite(7,high); pinmode(8, OUTPUT); //Rele 4 digitalwrite(8,high); pinmode(inputpin, INPUT); pinmode(ledpin, OUTPUT); // pin 12 PIR // pin 13 Led pinmode(22, INPUT); pinmode(21, INPUT); //sensore Ds18b20 pinmode(24, INPUT); // pinmode(23, INPUT); //sensore temperatura DTHLL pin 23 pinmode(pinspeaker, OUTPUT); // pin 25 pinmode(30, INPUT); // sensore 1 pinmode(32, INPUT); // sensore 2 pinmode(34, INPUT); // sensore 3 pinmode(36, INPUT); // sensore 4

38 La prima implementazione Arduino Uno Shield Ethernet Shield I/O

39 Problemi emersi Il codice prodotto per realizzare quanto prefisso superava la capacità della FLASH (32 kbyte ) in cui lo Sketch sarebbe stato memorizzato.

40 Work around Arduino Mega Ethernet Shield I/0 Shield

41 L idea si perfeziona Arduino Mega Ethernet Shield with SD Card Web Server in SD Card

42 WEB Server su SD Linguaggi utilizzati per realizzare WebServer HTML JavaScript AJAX

43 Home Remote Control

44 Il prototipo

45 Arduino si integra coi servizi di Rete I valori rivelati dai sensori di Arduino vengono memorizzati su un server di terze parti (Temboo) E possibile visualizzare i dati registrati e avere un andamento grafico

46 Data Logger Attuatori EMONCMS Arduino INTERNET INTERNET Sensori

47 Emoncms Emoncms è un potente open-source web-app per memorizzare, visualizzare ed elaborare i dati ricevuti L'interfaccia grafica è personalizzabile.

48 Interfaccia grafica di Emoncms

49 Emoncms Dashboard

50 La prossima piattaforma Arduino Yun o Arduino Due Deve fare tutto quello che fa ora Arduino Mega Integrerà i servizi offerti da Temboo

51 Arduino Yun

52 Arduino YUN Caratteristiche tecniche principali: MCU: Atmel ATmega32U4 a 16 MHz Memoria Flash (programma): 32 kb (4 kb sono riservati al bootloader) Memoria SRAM (per le variabili del programma): 2,5 kb Memoria EEPROM (per salvataggio di impostazioni o altro): 1 kb Comunicazione: 1 I2C, 1 Seriale, 1 SPI Tensione operativa: 5 V SoC: Atheros AR9331(MIPS) a 400 MHz Memoria Flash (contiene la distribuzione Linux): 16 MB Memoria DRAM (per l esecuzione dei programmi): 64 MB DDR2 Ethernet: IEEE /100 Mbs WiFi: IEEE b/g/n USB: USB 2.0 host/device Tensione operativa: 3,3 V Pin di I/O: 20, di cui 8 I/O digitali e 12 usabili I/O digitali oppure come input analogici PWM: 7 pin ADC: 12 canali a 10 bit Tensione accettata sui pin di I/O: 5 V

53 Confronto fra schede UNO MEGA DUE YUN Flash 32k (512 byte) 256 k k SRAM 2048 byte 8k 96k 2.5 kb Eprom 1024 b 4k Arduino DUE è un controllore a 32 bit

54 PIATTAFORMA TEMBOO Temboo è un ambiente scalable e fault tolerant che permette di interagire con una grande quantità di servizi WEB attraverso le API dei servizi stessi. TEMBOO richiede una sottoscrizione e funziona a consumo, è gratuito fino ad una certa quantità di messaggi.

55 Temboo Permette di salvare i valori rilevati dai sensori di Arduino Yun su uno Spreadsheet di Google Drive Permette di inviare una mail quando in valore rivelato da un sensore supera una data soglia. Invia un SMS quando si rivela il superamento di una data soglia

56 Caratteristiche di Tamboo Cinque o sei righe di codice di Temboo sulla scheda Arduino sono equivalenti a 200 linee di codice nella nube.

57 Choreos Abbreviazione di "coreografie" - sono il cuore della piattaforma Temboo. Sono piccoli pezzi di codice riutilizzabili che interfacciano le API pubbliche tramite HTTP per recuperare i dati aziendali, l'invio di messaggi di posta elettronica automaticamente e l'aggiornamento dei record in un database SQL, per citarne solo alcuni.

58 Temboo

59 Twilio

60 Arduino & Temboo: How It Works

61 Esempio 1/2

62 Esempio 2/2

63 Arduino YUN o Arduino DUE??? Arduino Yun integra i servizi di rete Arduino Yun integra il modulo wi-fi Arduino Yun utlizza i servizi di Linino Arduino Yun carica lo sketch da remoto Arduino Yun è meno perfor. di Arduino Due Arduino Due è un microcontrollore a 32 bit Arduino Due richiede più codice

64 Grazie

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