Introdução - Arduino

1. Introdução

             O Arduíno é uma ferramenta de desenvolvimento “open source”, tendo surgido de um projeto acadêmico. Como ferramenta é usualmente associado à filosofia de “Physical Computing”, ou seja, ao conceito que engloba a criação de sistemas físicos através do uso de Software e Hardware capazes de responder a entradas vindos do mundo "real".

             Poderíamos dizer que o Arduíno é simplesmente uma peça de Hardware ou um Software de desenvolvimento, mas é muito mais que isso. Devido ao sucesso que tem vindo a alcançar ao longo do tempo, existe uma enorme comunidade de utilizadores/seguidores em todo o Mundo. As razões para tal sucesso baseiam-se no seu baixo custo, dadas as suas funcionalidades, a simplicidade na utilização e a possibilidade de utilização em vários sistemas operacionais, como o Windows, Macintosh OS e Linux, capacidade essa denominada por “Cross-platform”.

        O estudo do Arduíno abre as portas à compreensão de uma importante ferramenta de desenvolvimento através de uma aprendizagem simples mas dedicada, onde podemos fazer desde robôs à domótica entre muitas outras aplicações, bastando simplesmente ter imaginação. 

2. Hardware vs Software

                Antes de começar a trabalhar propriamente com esta plataforma de desenvolvimento, torna-se necessário começar por perceber o seu funcionamento, para tal descrever-se-á neste capítulo o funcionamento do Arduino, em termos de Hardware e Software.

             Espera-se assim de certa forma “iluminar o caminho” neste estudo, fazendo com que toda a percepção do assunto a tratar se torne mais simples, ou seja, serão aqui apresentadas as bases para a sua compreensão.

2.1 Hardware

                 De seguida, far-se-á uma exposição do tema incidindo na placa Arduíno Duemilinove e Uno, em tudo semelhante em termos de utilização à placa de desenvolvimento Arduíno Mega. Contudo verificam-se pequenas diferenças como a diferença na sua capacidade de armazenamento (memória disponível), o número de pinos analógicos, o número de pinos digitais e as dimensões.
          O Arduíno Duemilinove apresenta-se com o microcontrolador ATMega168 ou ATMega328, o Arduíno Uno também apresenta o ATMega328, enquanto o Arduíno Mega apresenta-se com um microcontrolador ATMega1280, conforme figuras 1, 2 e 3.

Figura 1 - Arduíno Duemilanove

Figura 2 - Arduíno Uno

Figura 3 - Arduíno Mega

2.1.1 Tipos e Quantidade de Memória Disponíveis

               Uma das principais diferenças em termos de capacidade nos diferentes modelos disponíveis reside na memória do microcontrolador utilizado. Vamos começar por analisar essa diferença, já que representa um fator crucial no seu desempenho.

              As quantidades de memória disponíveis nos diversos modelos de microcontrolador utilizados pelo Arduíno são os seguintes:

Tabela 1 – Quantidade de memória disponível em cada modelo de microcontrolador

Fonte: Retirado do datasheet dos respectivos microcontroladores

              Como podemos constatar pela análise da tabela 1, o ATMega1280 leva clara vantagem em termos de capacidade. Uma das memórias mais “importantes”, além da memória Flash que permite o armazenamento do bootloader e do programa – sketch - a ser executado, é a memória SRAM (Static Random Access Memory), que se comporta de forma semelhante à RAM nos nossos computadores. É na SRAM que o programa, ao ser executado, cria e modifica todo o tipo de variáveis necessárias à sua execução. Este tipo de memória apenas mantém os dados enquanto se encontra alimentada, o mesmo não acontece com a memória EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory) e memória Flash.

           A memória Flash é nos dias de hoje comumente utilizada em cartões de memória, pendrives, memória de armazenamento em câmaras de vídeo, telemóveis, PDA (Personal Digital Assistant), entre muitas outras aplicações. Podemos resumir o tipo de memória, em função da sua utilização, da seguinte forma:

Tabela 2 – Utilização dada pelo Arduíno (utilizador) aos diversos tipos de memória

Fonte: Site oficial Arduíno (www.arduino.cc)

2.2 Software

            O Software de desenvolvimento Arduíno é bastante fácil e intuitivo de utilizar, não havendo qualquer nível de dificuldade. Foram estruturados passos de forma a simplificar a sua utilização e instalação.
           1- O 1º passo consiste em efetuar o download do respectivo software de desenvolvimento, através do site oficial Arduíno (www.arduino.cc).

          A última versão disponível aparecerá na parte superior da página, como mostra a figura abaixo, sendo só necessário escolher a versão apropriada para o sistema operacional estamos trabalhando. Atualmente, a versão mais atual é a 1.0.3, mas quando estiver a ler este tutorial muito provavelmente já deve haver uma versão mais avançada.

            2- O 2º passo consiste em descompactar o ficheiro “.ZIP” (versão Windows e Mac OS) ou “.tgz” (versão Linux) para uma pasta à sua escolha. Escolha uma pasta de destino final, pois o programa não necessita de instalação. Utilizando o sistema operacional Windows, o conteúdo da pasta deverá ser o seguinte:

          3- O 3º passo consiste em ligar a placa de desenvolvimento ao computador e instalar os drivers FTDI, os drivers encontram-se disponíveis na pasta do Software Arduíno - que descompactou no passo 2 - ou se preferir pode sempre retirar os drivers mais atualizados do site oficial FTDI - http://www.ftdichip.com/.
           4- O 4º passo consiste em configurar a porta serial a ser utilizada e qual o tipo de modelo Arduíno  que nos encontramos a utilizar. Para tal, necessitamos de abrir o Software de desenvolvimento e escolher na barra de menus a opção “Tools”.

            5- O 5º e último passo para a utilização do Software consiste em elaborar o seu Sketch, compilar(verificar) e, caso não tenha erros, fazer o uploading para a placa de desenvolvimento Arduíno.

Botão Verify/ Compile

Botão Upload

           No próximo post, irei fazer o primeiro programa, piscar led, o famoso alô mundo! (da programação) dos microcontroladores, mostrando passo a passo desde as linhas de programação, até como fazer upload e montar na protoboard.