Che cos’è Arduino e come usarlo

In questo articolo vi spiegherò che cos’è Arduino e quali sono le sue principali funzionalità. Arduino è una scheda programmabile Open Source, economicamente accessibile a tutti (disponibile su Amazon) e impiegato nell’automatizzazione di processi, anche in ambito industriale. Nel corso degli anni sono state sviluppate un numero incredibile di librerie, facilmente reperibili in rete, a seconda delle vostre esigenze; per questo motivo, Arduino è facilmente programmabile, molto intuitivo e fruibile a chiunque; questo “mondo” è in continua evoluzione e potete discutere o chiedere suggerimenti su un apposito Forum.

Una volta alimentata questa scheda tramite cavo USB o batteria da 9V, il programma presente all’interno della scheda verrà ripetuto a loop, finchè non andremo a togliere alimentazione. Il microcalcolatore non necessita di essere resettato manualmente in quanto la scheda è provvista di un circuito di auto-azzeramento che entra in funzione ogni qual volta che viene connessa ad un PC. I processi che possiamo andare a controllare con Arduino sono pressocchè infiniti; basterà solamente avere una buona conoscenza del linguaggio C ed il gioco è fatto; da precisare che non stiamo parlando di un vero e proprio C piuttosto di un C “specializzato” per scrivere un programma per microcontrollore.

Che cos’è Arduino

Vediamo nel dettaglio da cosa è costituito Arduino Uno

• 14 terminali di ingresso/uscita, di cui:

1. TX-RX (porta seriale, pin 0 e 1);
2. 6 ingressi (3,5,6,9,10,11) utilizzabili come uscite PWM, ovvero capaci di generare un’onda quadra con duty cycle variabile.

Oltre ai pin digitali troviamo anche 6 ingressi analogici catalogati con A0, A1, A2, A3, A4, A5; ciascuno di questi ingressi possiede 10 bit di risoluzione per un totale di 1024 valori differenti. Il range di misura di default varia da 0 a 5 Vdc con una risoluzione di 4,88mV. Per innalzare la risoluzione possiamo utilizzare il terminale AREF, andando quindi a ricorrere alla tensione di riferimento e l’apposita funzione analogReference().

Inoltre troviamo:

• Un oscillatore a quarzo da 16 MHz;
• Una connessione USB;
• Una connessione di alimentazione tramite presa jack da 2,1 mm con il centro collegato al positivo;
• Un connettore ICSP;
• Un pulsante di Reset;
• Pin uscita: 3,3 Vdc a 50mA;
• Pin uscita: 5 Vdc;
• GND (massa).

Caratteristiche tecniche di Arduino Uno

• Microcontrollore ATmega328;
• Tensione alimentazione: 5V;
• Voltaggio di ingresso raccomandata: 7-9V;
• Differenza di potenziale di ingresso-Limiti minimi e massimi: 6-20V;
• Corrente di ingresso/uscita (DC current) per ogni terminale di ingresso e di uscita: 40mA.

Il microprocessore monta 32KB di memoria Flash; questo tipo di memoria ha la capacità di essere scritta e letta da una RAM e, soprattutto, ha la caratteristica di conservare i dati anche quando viene a mancare l’alimentazione. Il software occupa 0,5 KB di Flash per conservare le istruzione di bootstrap necessarie all’inizializzazione delle porte dei dispositivi e attivare il collegamento USB ogni qual volta venga fornita alimentazione. Inoltre sono presenti 2KB di SRAM (RAM statica), utili per la memorizzazione delle variabili inserite all’interno del programma. Infine dobbiamo evidenziare la presenza di 1KB di memoria EEPROM che può essere letta e scritta utilizzando rispettivamente le funzioni EEPROM.Read() ed EEPROM.Write() entrambe presenti all’interno di un’apposita libreria, EEPROM.h

Come programmare Arduino

Come dicevo prima, per programmare Arduino basterà avere buone conoscenze di C. Inoltre avremo bisogno del compilatore, che ci faciliterà in qualche modo il lavoro in quanto una delle sue principali funzioni è quella di individuare eventuali errori di programmazione che poi andremo prontamente a correggere. Potete scaricare il compilatore ufficiale da questo link.

Una volta scaricato potrete subito iniziare a comporre i vostri Sketch (programmi). Una volta terminati, prima di caricarli su Arduino, dovrete cliccare in alto a sinistra su “Verifica” e in questo modo il compilatore analizzerà il vostro Sketch alla ricerca di eventuali errori.

Qualora tutto fosse andato nel verso giusto, potrete procedere con l’installazione dello Sketch, cliccando su “Carica”, sempre in alto a sinistra, proprio affianco alla spunta di “Verifica”.

Un mio personale consiglio, soprattutto se siete alle prime armi, è quello di andare nel percorso “File”>”Esempi”, dove appunto è contenuta una vasta gamma di Sketch applicativi. Potrete utilizzarli al fine di fare esperienza e prendere rapidamente la mano nel mondo di Arduino, specialmente se non avete ancora ben chiara la sua programmazione.

Importante sottolineare la presenza del menù “Strumenti” dal quale potrete selezionare il tipo di Arduino che state utilizzando (ne esistono moltissimi) e selezionare la porta seriale utilizzata appunto per il collegamento con la scheda. Non sottovalutate queste funzioni in quanto sono fondamentali per un corretto funzionamento del programma.

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