Introduzione alla scheda Arduino/Genuino

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Franca Giuseppe
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1 Introduzione alla scheda Arduino/Genuino Francesco Mar6nelli, Sergio Galeani e Daniele Carnevale Università di Roma "Tor Vergata" Dipar6mento di Ingegneria Civile e Ing. Informa6ca DICII 1

2 FRAMEWORK GENERALE Scheda Arduino USB Comunicazione seriale (USB, wireless) Ambiente di sviluppo del codice (IDE) Circuiteria (elesro-meccanica) Arduino perme,e di ges/re, a,raverso il codice, segnali ele,rici in ingresso e uscita. 2

3 SCHEDA ARDUINO: HARDWARE - ConneSore USB - Microcontrollore ATmega328p (16MHz) - Ingressi digitali (0-5V) - Ingressi analogici (0-5V) - Alimentazione I/O (7-12V, Jack e pin) - Conver6tore USB-Seriale - Pulsante di Reset Arduino 2009 Genuino

4 SCHEDA ARDUINO: SOFTWARE Integrated Development Environment - Sintassi simile al codice C++ - Pre-compilazione per verifica del codice - Tool per la scrisura del codice nel microcontrollore - Menù per selezionare il 6po di scheda e la porta USB - Due funzioni principali I. setup(): eseguita una sola volta appena la scheda viene accesa. II. loop(): codice eseguito ciclicamente - Finestra per visualizzare i da6 seriali scambia6 tra scheda e PC IDE Serial monitor 4

5 SCHEDA ARDUINO: PRECAUZIONI HARDWARE - Il fondo della scheda ha dei piedini condufvi che NON devono entrare in contaso (isolare il fondo della scheda) - Non effesuare collegamen6 a scheda alimentata - Non usare punte metalliche sulla scheda che possano cortocircuitarne i componen6 - Non sovralimentare né creare connessioni che assorbano più di 100mA da ogni singolo piedino...ama i luoghi asciuf e puli6. avrdude: stk500_recv() programmer is not responding avrdude: stk500_recv() programmer is not responding avrdude: stk500_recv() programmer is not responding avrdude: stk500_recv() programmer is not responding 5

6 SCHEDA ARDUINO: TECNICALITIES... AVR1-8 bit RISC2 technology, - 5.5V 32KB self-programming Flash Program Memory, 2KB SRAM, 1KB EEPROM 6 Channel 10-bit A/D-converter, 14 Digital I/O Pins (of which 6 provide PWM output) debugwire On-chip Debug System Up to 20 MIPS throughput at 20 MHz (on Arduino board) 1/16MHz = 62.5ns per CPU (clock) cycle Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescaler and Compare Mode One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode and Capture Mode Real Time Counter with Separate Oscillator 6

7 SCHEDA ARDUINO: SEGNALI DI INGRESSO USCITA (1/3) Voltaggio (0-5V) Segnale Digitale Codice binario 5V tempo Segnali digitali tra 0V e 5V di ingresso e di uscita. Voltaggio (0-5V) Segnale Analogico Campioni acquisi6 tempo Segnali analogici tra 0V e 5V in ingresso, sono campiona6 e trascrif in codice binario con una precisione di circa 1mV (5V/1024) avendo a disposizione 8 bit (Analog to Digital Converter da 8 bit). 7

8 SCHEDA ARDUINO: SEGNALI DI INGRESSO USCITA (2/3) PWM: Pulse Width Modulated signal T pwm E' caraserizzato da segnali ad onda quadra i cui fron6 di salita distano sempre T pwm, ovvero il periodo del PWM, mentre la percentuale del periodo in cui il segnale è alto (5V) è deso duty cycle. Sull'Arduino T pwm è per default pari a 2ms, mentre è possibile selezionare 255 diversi livelli di duty cycle (8bit DAC). 8

9 SCHEDA ARDUINO: SEGNALI DI INGRESSO USCITA (3/3) OUTPUT INPUT 14 Digitali (tra cui 6 PWM OUTPUT) 5 Analogici 14 Digitali (tra cui 6 PWM OUTPUT) 6 PWM Come possono essere u6lizza6: acquisire segnali digitali e analogici produrre segnali PWM comunicazione seriale, I2C, SPI, USART abilitare ﬁno a due interrupt 9

10 IDE: STRUTTURA SOFTWARE GENERALE Compilazione sooware Esecuzione del bootloader che scrive sulla memoria flash (32KB) del microcontrollore eventuale nuovo codice in arrivo dalla seriale (PC) e predispone le variabili nella nella ram (2KB) configurando i pin della scheda Viene eseguita la dunzione setup() Il microcontrollore esegue ciclicamente la funzione loop() la cui interruzione può avvenire a causa degli interrupt (funzionalità specifica di alcuni pin), che richiamano l'esecuzione delle Interrupt Service Rou6ne, o del pulsante di Reset. Reset Bootloader Setup() Initialization: pin settings, serial communication, interrupt service routine... Loop() Endless executed code... Interrupt Power on ISR Flusso delle operazioni 10

11 PROGRAMMAZIONE: VARIABILI Constants HIGH LOW, INPUT OUTPUT, true false, integer and floa6ng point constants Data types void, boolean, char, unsigned char, byte, int, word, long, double, array, string... Conversion char(), byte(), int(), float()... Qualifiers variable scope, sta6c, vola6le, const, unsigned U/li/es sizeof(), PROGMEM more on examples... 11

12 PROGRAMMAZIONE: OPERATORI E STRUTTURE DI CONTROLLO Operatori: Aritme/c: +, -,, /, %, = (assegnazione) Comparison: ==,! =, <, <=, >=, > Boolean: &&,,! Pointer:, & Bitwise: ~, &,, ^, <<, >> Compound: ++, / =, & =, =... StruSure di controllo: if...else for switch case while do... while break con/nue return more on examples... goto 12

13 IDE: INTERFACCIA E FUNZIONALITA' (1/3) Icone e finestre: - Compilazione del codice - Compilazione e salvataggio sulla scheda - Nuovo file - Apri file - Salva file - Serial monitor - Finestra per l'edi6ng del codice - Finestra per i messaggi della compilazione e del salvataggio sulla scheda - Tipo di scheda e porta seriale afve 13

14 IDE: INTERFACCIA E FUNZIONALITA' (2/3) 14

15 IDE: INTERFACCIA E FUNZIONALITA' (3/3) La finestra per la comunicazione seriale (Serial Monitor): - Numero porta - pulsante per inviare una stringa - finestra per scrivere i da6 da inviare via seriale alla scheda - da6 lef dalla scheda - velocità della comunicazione - parametri di comunicazione 15

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