ARDUINO. Ing. Francesco Giurlanda

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Elena Vitali
8 anni fa
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1 ARDUINO Ing. Francesco Giurlanda

2 Cos'è ARDUINO? Il progetto nasce ad Ivrea, nel Obiettivo: realizzare un sistema di prototipizzazione economico. Al Maggio del 2011 più di unità vendute Fondatori: Massimo Banzi e David Cuartielles 2

3 ARDUINO 1/3 Una piattaforma hardware Open Source di basso costo e grande versatilità Ideale per interagire con l'ambiente attraverso sensori ed attuatori 3

4 ARDUINO 2/3 Una ambiente software per la programmazione del dispositivo, funzionante su tutti i sistemi operativi (Mac, Linux e Windows). 4

5 ARDUINO 3/3 Una vasta comunità di sviluppo 5

6 ARDUINO UNO 6

7 ARDUINO Mega

8 ARDUINO BT 8

9 ARDUINO Nano 9

10 ARDUINO Mini 10

11 ARDUINO LilyPad 11

12 DIY 12

13 Caratteristiche tecniche Microcontroller ATmega168, ATmega328 o ATmega2560 Operating Voltage 5V Input Voltage (recommended) 7-12V Input Voltage (limits) 6-20V Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output) Analog Input Pins 6 DC Current per I/O Pin 40 ma DC Current for 3.3V Pin 50 ma Flash Memory 32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloader SRAM 2 KB (ATmega328) EEPROM 1 KB (ATmega328) Clock Speed 16 MHz 13

output) Analog Input Pins 6 DC Current per I/O Pin 40 ma DC Current for 3.

14 Elementi sulla scheda 14

15 Moduli d'espansione (SHIELD) 15

16 Arduino Software L'ambiente prende spunto dall'editor GUI di Processing ( Sketch: programma scritto per girare su Arduino. Disponibile per Mac, Win e Linux 16

17 Collegamento e Arduino board 17

18 GUI 18

19 Test Carico uno sketch di esempio Compilalo (verifica da errori) Caricare il programma su Arduino Esecuzione sketch 19

20 Status messages Dipende dalla complessità dello sketch Upload corretto Errore sulla selezione della porta USB Errore sulla selezione della piattaforma 20

21 Ciclo di sviluppo 21

22 Linguaggio di programmazione Linguaggio simile al C #include #define // vars declaration //... void setup(){ void loop(){ 22

23 Tipi di dato Tipi base: 1 byte: boolean, [unisigned] char, byte 2 byte: [unsigned] int, word 4 byte: [unsigned] long, float, double Tipi derivati: Array: char message[6]; int vals[] = {2, 3, 4; Classi 23

24 Funzioni più utilizzate pinmode(): configura un pin come INPUT o OUTPUT digitalread(): legge lo stato di un pin HIGH/LOW digitalwrite(): imposta lo stato di un pin HIGH/LOW analogread(): legge da un pin analogico analogwrite(): imposta un valore analogico delay(): attende un intervallo di tempo millis(): ritorna il valore corrente del timer 24

25 INPUT/OUTPUT digitali 13 pin INPUT/OUTPUT digitali Erogano una corrente max di 40mA Anche i 6 pin analogici possono essere utilizzati come pin digitali 25

26 Bread Board Connessioni 26

27 Es. 1 LED lampeggiante 27

28 Es. 1 LED lampeggiante int ledpin = 12; void setup() { // LED connected to digital pin 13 pinmode(ledpin, OUTPUT); //pin 12 in modalità OUTPUT void loop() { digitalwrite(ledpin, HIGH); // LED on delay(1000); // attesa di un secondo digitalwrite(ledpin, LOW); // LED off delay(1000); // attesa di un secondo 28

29 Es. 2 LED on/off con pulsante Arduino Pin 11 pulldown 29

30 Es. 2 LED on/off con pulsante int ledpin = 12; int switchpin = 11; int ledstate = LOW; // LED // SWITCH // Stato del LED on/off void setup() { pinmode(ledpin, OUTPUT); //pin 12 in modalità OUTPUT pinmode(switchpin, INPUT); //pin 11 in modalità INPUT digitalwrite(ledpin, LOW); void loop() { if(digitalread(switchpin)) { ledstate =!ledstate; digitalwrite(ledpin, ledstate); delay(500); 30

31 Interrupts 2 pin su Arduino UNO (2, 3) 6 pin su Arduino Mega (2, 3, 18, 19, 20, 21) Funzioni: attachinterrupt(interrupt, func, mode) detachinterrupt(interrupt) Sezioni critiche: nointerrupts() interrupts() Mode: LOW, CHANGE, RISING, FALLING 31

32 Es. 3 - LED on/off con pulsante int ledpin = 12; int ledstate = LOW; // LED // Stato del LED on/off void setup() { pinmode(ledpin, OUTPUT); //pin 12 in modalità OUTPUT attachinterrupt(0, change_state, RISING); void loop() { digitalwrite(ledpin, ledstate); nointerrupts(); //sezione critica interrupts(); void change_state(){ ledstate =!ledstate; 32

33 INPUT/OUTPUT analogico INPUT Atmega contiene un convertitore analogico-digitale (A/D) a 6 canali Risoluzione 10bit (analogread(...) 1024 valori) OUTPUT Pulse-Width Modulation (PWM) analogwrite(...) valori tra 0 e 255 Frequenza 490Hz 33

34 PWM 34

35 Es. 4 Dissolvenza LED 35

36 Es. 4 Dissolvenza LED int ledpin = 11; void setup() { // LED void loop() { for(int fadevalue = 0 ; fadevalue <= 255; fadevalue +=5) { analogwrite(ledpin, fadevalue); delay(30); for(int fadevalue = 255 ; fadevalue >= 0; fadevalue -=5) { analogwrite(ledpin, fadevalue); delay(30); 36

37 Es. 5 Interruttore luminoso Arduino Pin A0 pulldown 37

38 Es. 5 Interruttore luminoso int ledpin = 12; int sensorpin = 0; int val = 512; // LED // Fotoresistenza // Sogli accensione LED void setup() { pinmode(ledpin, OUTPUT); void loop() { if(analogread(sensorpin) > val){ digitalwrite(ledpin, HIGH); else { digitalwrite(ledpin, LOW); 38

39 Sensori resistivi 39

40 Comunicazione Seriale EIA RS-232 Arduino può utilizzare la connessione USB per comunicare con il PC (lib. Serial) Serial.begin(): prepara all'utilizzo di Serial Serial.print(): invio di dati Serial.read(): ricezione dati Comunicare con altri dispositivi (sensori/attuatori che comunicano attraverso protocollo EIA RS-232 ) 40

41 Comunicazione Seriale EIA RS-232 Arduino non è una vera periferica USB 41

42 Es. 6 Lettura di intensità luminosa Arduino Pin A0 pulldwon PC USB 42

43 Es. 6 Lettura di intensità luminosa int photocellpin = 0; int photocellreading; void setup() { Serial.begin(9600); void loop() { photocellreading = analogread(photocellpin); Serial.print("Analog reading = "); Serial.println(photocellReading); delay(100); 43

Es. 6 Lettura di intensità luminosa Serial Monitor Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog reading reading reading

44 Es. 6 Lettura di intensità luminosa Serial Monitor Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog Analog reading reading reading reading reading reading reading reading reading reading reading reading reading reading = = = = = = = = = = = = = =

45 Es. 7 Controllo luci da PC USB PC 45

46 Es. 7 Controllo luci da PC int val; void setup() { Serial.begin(9600); for(int i = 2; i < = 11; i++) pinmode(i, OUTPUT); void loop() { val = Serial.read(); if(val >= '0' && val <= '9'){ val = val '0' + 2; // Conversione da codifica ASCII a num. Pin ledsoff(); digitalwrite(val, HIGH); void ledsoff() { for(int i = 2; i < = 11; i++) digitalwrite(i, LOW); 46

47 Comunicazione Seriale 2 IC Inter Integrated Circuit (I2C): un sistema di comunicazione seriale bifilare utilizzato tra circuiti integrati Un master, uno o più slave Fino a 127 dispositivi, max data rate 1Mbps 2 Molti dispositivi integrano I C 47

48 2 I C & ARDUINO Funzione integrata nel chip ATmegaXXX Lib. Wire Pin A4 SDA Pin A5 SCK 48

49 2 Dispositivi I C Touch sensor EEPROM Bussola Trasmettitori RF Molti altri. (giroscopio, accelerometro, Motori...) LCD display Sensore di 49 Temperatura & Umidità

50 2 Es. 8 Com. I C tra due Arduino I2C Master I2C Slave 50

51 2 Es. 8 Com. I C tra due Arduino //I2C MASTER #include <Wire> int ledpin = 13; void setup() { pinmode(ledpin, OUTPUT); Wire.begin(); void loop() { digitalwrite(ledpin, HIGH); Wire.beginTransmission(4); Wire.send(HIGH); Wire.endTransmission(); delay(1000); digitalwrite(ledpin, LOW); Wire.beginTransmission(4); Wire.send(LOW); Wire.endTransmission(); delay(1000); // join i2c bus (address optional for master) // trsmette al device #4 // invia un byte // fine trasmissione // trsmette al device #4 // invia un byte // fine trasmissione 51

52 2 Es. 8 Com. I C tra due Arduino //I2C SLAVE #include <Wire> int ledpin = 13; void setup() { pinmode(ledpin, OUTPUT); Wire.begin(4); Wire.onReceive(receiveEvent); void loop() { delay(100); // join i2c bus with address #4 // register event // funzione eseguita quando si ricevono dati dal master // questa funzione è registrata come evento void receiveevent(int howmany) { digitalwrite(ledpin, Wire.receive()); 52

53 Librerie EEPROM Ethernet Firmata (comunicazioni seriali con applicazioni sul PC) LiquidCrystal (visualizzazione su LCD) SD Servo, Stepper (controllo di motori) SoftwareSerial Wire (TWI/I2C)... 53

54 54

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