Open hardware: Arduino, un prodotto italiano. Riccardo Lemmi

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Arnoldo Bertini
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1 Open hardware: Arduino, un prodotto italiano.

2 Open Hardware Open source hardware is hardware whose design is made publicly available so that anyone can study, modify, distribute, make and sell the design or hardware based on that design. The hardware s source, the design from which it is made, is available in the preferred format for making modifications to it. Ideally, open source hardware uses readily-available components and materials, standard processes, open infrastructure, unrestricted content, and open-source design tools to maximize the ability of individuals to make and use hardware. Open source hardware gives people the freedom to control their technology while sharing knowledge and encouraging commerce through the open exchange of designs.

3 Open Hardware Il design è disponibile pubblicamente Il design può essere studiato, modificato, distribuito, costruito e venduto Il design è disponibile in un formato che ne permette la modifica Il design dovrebbe basarsi su componenti e materiali facili da trovare, non sottoposti a restrinzioni (copyright o patent) I tool utilizzati per la progettazione dovrebbero essere open source.

4 Open Hardware Apparati elettronici ma non solo Progetti (design) Realizzazioni (how to)

5 Open Hardware Esempi di OH: BeagleBoard Reprap Openmoko Arduino

6 Open Hardware BeagleBoard È una scheda a basso costo, senza ventola con performance e espandibilità tipiche del laptop. È basato sul processore ARM Cortex-A8 che gira fino a 600MHz

7 Open Hardware Reprap È una stampante 3D di dimensioni contenute. È capace di stampare oggetto in plastica. Grazie al suo design è in grado di produrre le parti per costruire un nuovo RepRap. Progetto simile: MakerBot

8 Open Hardware Openmoko È stato il primo progetto open source e open hardware di cellulare. Il sistema operativo era una distribuzione Linux-based pensata specificatamente per l'uso in piattaforme mobili.

9 Open Hardware Generatore eolico Lavatrice Pannelli solari

10 Arduino Uno è una scheda a microcontrollore basata sul processore ATmega ingressi/uscite digitali 6 PWM 6 ingressi analogici Il processore gira a 16 MHz La scheda è dotata di porta USB utilizzabile per dialogare con un PC ed un firmware che semplifica la procedura di programmazzione.

11 Ma per cosa si usa? Arduino viene usato per sviluppare oggetti interattivi. I segnali di ingresso sono presi da interruttori e sensori. I segnali di uscita controllano luci, motori e altri dispositivi Può essere usato da solo o in collaborazione con un PC

12 Microcontrollore Un microcontrollore è computer su un unico circuito integrato. Contiene processore, memoria e un insieme programmabile di porte. I programmi possono essere salvati su memoria ROM o Flash ed è disponibile una piccola memoria RAM.

13 AVR Atmega High Performance, Low Power AVR 8-Bit Microcontroller RISC Architecture, 20 MIPS Throughput at 20 MHz High Endurance Non-volatile Memory segments Flash program memory, EEPROM, SRAM Peripheral Features Two 8-bit Timer/Counters, One 16-bit Timer/Counter Real Time Counter with Separate Oscillator Six PWM Channels 8-channel 10-bit ADC in TQFP and QFN/MLF package 6-channel 10-bit ADC in PDIP Package Programmable Serial USART Master/Slave SPI Serial Interface Byte-oriented 2-wire Serial Interface (Philips I2C compatible) Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Oscillator On-chip Analog Comparator Interrupt and Wake-up on Pin ChangeN/MLF

14 Arduino

15 Digital I/O Sono porte bidirezionali con resistenza di pull-up Ogni porta è programmabile tramite tre registri di un bit: DDxn: controlla la direzione PORTxn: controlla la resistenza di pull-up PINxn: restituisce il valore in ingresso

16 A/D converter Risoluzione a 10 bit Tempo di conversione da 13 a 260 us Interrupt su fine conversione

17 Counter Contatore/Timer a 8 bit Supporto PWM Permette di generare forme d'onda

18 2-wire serial Comunicazioni seriali a 2 fili Gestisce il protocollo (master/slave, arbitration) Protocollo I2C

19 Linguaggio di programmazione Arduino si programma usando un linguaggio la cui sintassi è simile al C/C++ con alcune semplificazioni e modifiche.

20 void setup () { } //... setup pins void loop () { } //... main loop

21 /* SOSOSOS... */ int ledpin = 13; // LED connected to digital pin 13 /* dot and line defs */ void setup() { pinmode(ledpin, OUTPUT); // run once, when the sketch starts // sets the digital pin as output } void loop() { // run over and over again dot(); dot(); dot(); line(); line(); } line();

22 void dot() { digitalwrite(ledpin, HIGH); delay(500); digitalwrite(ledpin, LOW); delay(200); // sets the LED on // waits for a second // sets the LED off // waits for a second } void line() { digitalwrite(ledpin, HIGH); delay(1500); digitalwrite(ledpin, LOW); delay(200); // sets the LED on // waits for a second // sets the LED off // waits for a second }

23 pinmode(pin, OUTPUT); digitalwrite(pin, LOW); digitalwrite(pin, HIGH); Digital output/input pinmode(s, INPUT); if (digitalread(s) == LOW) { p++; } else { p--; }

24 Analog input/output int v = analogread(pin); // value between 0 and 1023 analogwrite(a, v); // set analog out pin a to value 0 to 255

25 Interrupt attachinterrupt(interrupt, function, mode) mode per dichiarare come viene lanciata l'interruzione LOW: quando il pin va in stato logico basso CHANGE: quando il pin cambia stato RISING : quando il pin passa da livello logico basso ad alto FALLING: quando il pin passa da livello logico alto a basso 0 per il pin 2 e 1 per il pin 3

26 Interrupt int pin = 13; volatile int state = LOW; void setup() { pinmode(pin, OUTPUT); attachinterrupt(0, blink, CHANGE); } void loop() { digitalwrite(pin, state); } void blink() { state =!state; }

27 Comunicazione seriale Librerie Driver LCD Eeprom Servo motori Motori passo=passo Accellerometri GPS Firmata (!)... (vedi arduino-00xx/hardware/libraries/)

28 Arduino IDE Integrated Developing Environment Basata sulla IDE di Processing

29 Fritzing È un software open-source per disegnare i protipi di sistemi basati su Arduino. La filosofia dietro il progetto è quella di aiutare gli utenti a documentare i propri progetti, a condividerli con gli altri, a insegnare l'elettronica e a creare i circuiti stampati.

30 Esempi di interfacciamento

31 Pulsante Si rileva la caduta di tensione sulla resistenza v = digitalread(pin)

32 LED La scrittura di uno stato alto accende il LED digitalwrite(pin, LOW);

33 Potenziometro v = analogread(pin)

34 Relè digitalwrite(pin, LOW);

35 Motore digitalwrite(pin, LOW); analogwrite(pin, value);

36 Sensore di temperatura LM35 v = analogread(pin)

37 Domande

38 Riferimenti Atmel AVR Atmega datasheet

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