Qué es Arduino

Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares.

Hardware Libre: http://es.wikipedia.org/wiki/Hardware_libre

Arduino es una plataforma abierta que facilita la programación de un microcontrolador. Los microcontroladores nos rodean en nuestra vida diaria, usan los sensores para escuchar el mundo físico y los actuadores para interactuar con el mundo físico. Los microcontroladores leen sobre los sensores y escriben sobre los actuadores.

En palabras de David Cuartielles: “Actualmente todo lo que nos rodea en la vida es digital (entendido como hacer operaciones matemáticas complejas y comunicar con otros dispositivos), cualquier cosa lleva un microchip, desde el microondas a un coche. Arduino lleva uno de esos microchips y te permite aprender a manejar como funciona el mundo en el que vivimos hoy en día y cómo interactúa el hombre con el mundo digital. Arduino es la puerta hacia tomar control de cómo funcionan las cosas actualmente y en el futuro. Así que encender el ordenador y empezar a programar.”

Arduino no solo proporciona las placas (Hardware), sino que nos proporciona un software consistente en un entorno de desarrollo (IDE), un lenguaje de programación simplificado para el HW y el bootloader ejecutado en la placa. La principal característica del software (IDE) y del lenguaje de programación es su sencillez y facilidad de uso.

El software hecho para Arduino es portable, es decir, el mismo firmware que hemos hecho para un Arduino/Microcontrolador, sirve para otras placas Arduino u otras placas compatibles Arduino como el ESP8266.

Arduino promete ser una forma sencilla de realizar proyectos interactivos para cualquier persona. Para alguien que quiere hacer un proyecto, el proceso pasa por descargarnos e instalar el IDE buscar un poco por internet y simplemente hacer «corta y pega» del código que nos interese y cargarlo en nuestro HW. Luego hacer los cableados correspondientes con los periféricos y ya tenemos interaccionando el software con el Hardware. Todo ello con una inversión económica mínima: el coste del Arduino y los periféricos.

Arduino es una tecnología que tiene una rápida curva de aprendizaje con básicos conocimientos de programación y electrónica, que permite desarrollar proyectos en el ámbito de las Smart Cities, el Internet de las cosas, dispositivos wearables, salud, ocio, educación, robótica, etc…

Definición de Arduino en la web oficial: https://www.arduino.cc/en/Guide/Introduction

Otras definiciones de Arduino:

Que es arduino en un minuto (video): http://learn.onemonth.com/what-is-arduino

Hay otro factor importante en el éxito de Arduino, es la comunidad que apoya todo este desarrollo, comparte conocimiento, elabora librerías para facilitar el uso de Arduino y publica sus proyectos para que puedan ser replicados, mejorados o ser base para otro proyecto relacionado.

En resumen:

Arduino = HW + SW + Comunidad

Mitos sobre Arduino que todo el mundo cree y no son verdad: https://www.baldengineer.com/5-arduino-myths.html

Primer Arduino:

Arduino simplifica el trabajo con microcontroladores y ofrece las siguientes ventajas: barato, multiplataforma, entorno de programación sencillo, software libre y extensible mediante librerías en C++, hardware libre y extensible.

Al trabajar con Arduino, se manejan conceptos de diferentes tecnologías que a priori no tienen nada que ver entre ellos pero que los unifica: electronica digital y analogica, electricidad, programación, microcontroladores, tratamiento de señales, protocolos de comunicación, arquitectura de procesadores, mecánica, motores, diseño de placas electrónicas etc…

Diez razones para usar Arduino: http://www.modulo0tutoriales.com/10-razones-para-usar-arduino/

¿Para qué sirve Arduino?

Arduino se puede utilizar para desarrollar elementos autónomos, conectándose a dispositivos e interactuar tanto con el hardware como con el software. Nos sirve tanto para controlar un elemento, pongamos por ejemplo un motor que nos suba o baje una persiana basada en la luz existente es una habitación, gracias a un sensor de luz conectado al Arduino, o bien para leer la información de una fuente, como puede ser un teclado, y convertir la información en una acción como puede ser encender una luz o mostrar por un display lo tecleado.

Con Arduino es posible automatizar cualquier cosa para hacer agentes autónomos (si queréis llamarles Robots también). Controlar luces y dispositivos, o cualquier otra cosa que se pueda imaginar, es posible optar por una solución basada en Arduino. Especialmente en desarrollos de dispositivos conectados a Internet, Arduino es una solución muy buena.

Qué puede hacer Arduino? https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/06/26/que-puede-hacer-arduino/

Entornos de aplicación de Arduino? https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/06/26/entornos-de-aplicacion-arduino/

HW Arduino

El HW de Arduino es básicamente una placa con un microcontrolador. Un microcontrolador (abreviado µC, UC o MCU) es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.

Características de un Microcontrolador:

Velocidad del reloj u oscilador
Tamaño de palabra
Memoria: SRAM, Flash, EEPROM, ROM, etc..
I/O Digitales
Entradas Analógicas
Salidas analógicas (PWM)
DAC (Digital to Analog Converter)
ADC (Analog to Digital Converter)
Buses
UART
Otras comunicaciones.

El hardware de Arduino usa microcontroladores generalmente Atmel AVR. Los microcontroladores más usados en las plataformas Arduino son el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 por su sencillez, pero se está ampliando a microcontroladores Atmel con arquitectura ARM como el Atmel SAMD21 o los ST STM32, y también Intel.

Arduino dispone de una amplia variedad de placas y shields para usar dependiendo de nuestras necesidades.

Placas Arduino: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2017/06/19/placas-arduino-2/

Un shield es una placa compatible que se puede colocar en la parte superior de los arduinos y permite extender las capacidades del arduino.

Shields Arduino: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2017/06/20/shields-arduino-3/

HW Compatible Arduino

Además del HW oficial de Arduino tenemos infinidad de placas compatibles con Arduino.

Dentro del HW compatible con Arduino podemos distinguir tres tipos:

Los clones o forks de las placas de Arduino que son placas basadas o copias de los Arduinos originales y con el mismo factor de forma. Usan los mismo microcontroladores que Arduino y para programarlas se hace como si fuera una placa normal Arduino. Un ejemplo Funduino https://funduino.de/ o freeduino https://www.freeduino.org/freeduino_open_designs.html
Placas que usando los mismos microcontroladores que Arduino, pero no tienen el mismo factor de forma. Estas placas generalmente necesitan instalar el soporte para ellas en el IDE de Arduino. Por ejemplo Moteino https://lowpowerlab.com/guide/moteino/ o Teensy https://www.pjrc.com/teensy/
Las placas que no están basadas en las placas originales de Arduino y además usan otros microcontroladores que no están soportados nativamente por Arduino. Se programan igual que Arduino, con el mismo IDE, pero debe instalarse el soporte y el toolchain (compilador, uploader, etc…) para poder usarse como un Arduino. Ejemplos de estas placas son ESP8266 https://espressif.com/en/products/hardware/esp8266ex/overview, chipkit http://chipkit.net/ o MCUs STM32 como Blue Pill http://wiki.stm32duino.com/index.php?title=Blue_Pill

Listados de placas Arduino y compatibles:

Dentro del entorno Arduino, podemos encontrar placas basadas en el microcontrolador ESP8266 con wifi integrado y pila de protocolos TCP/IP que no sigue el factor de forma de Arduino. De este microcontrolador han salido muchas placas como las wemos https://www.wemos.cc/

Placas de otros fabricantes de microcontroladores como Microchip o Mediatek con sus modelos ChipKit o LinkIt.

Documentación de la placa linkit one:

Placa: http://wiki.seeed.cc/LinkIt_ONE/
Recursos: https://docs.labs.mediatek.com/resource/linkit-one/en
Librerías: http://labs.mediatek.com/api/linkit-one/frames.html
Ejemplo de uso: https://docs.labs.mediatek.com/resource/linkit-one/en/tutorials/car-tracker

SW Arduino

El software de Arduino es un IDE, entorno de desarrollo integrado (siglas en inglés de Integrated Development Environment). Es un programa informático compuesto por un conjunto de herramientas de programación.

El IDE de Arduino es un entorno de programación que ha sido empaquetado como un programa de aplicación; es decir, consiste en un editor de código, un compilador, un depurador y un constructor de interfaz gráfica (GUI). Además incorpora las herramientas para cargar el programa ya compilado en la memoria flash del hardware.

Es destacable desde la aparición de la versión 1.6.2 la incorporación de la gestión de librerías y la gestión de placas muy mejoradas respecto a la versión anterior y los avisos de actualización de versiones de librerías y cores.

Todos lo cambios en la versiones pueden verse en: https://www.arduino.cc/en/Main/ReleaseNotes

Código fuente del IDE de Arduino está disponible en: https://github.com/arduino/Arduino/ y las instrucciones para construir el IDE desde código fuente pueden verse en: https://github.com/arduino/Arduino/wiki/Building-Arduino

Podemos también ver los problemas/bugs detectados de la versión actual y hacer un seguimiento de ellos: https://github.com/arduino/Arduino/issues y en http://forum.arduino.cc/index.php?board=2.0

En principio el IDE de arduino solo tenía soporte para las placas Arduino y los clones o forks con los mismos microcontroladores que los Arduinos oficiales. Desde la versión 1.6.2 del IDE de arduino.cc y gracias al gestor de placas, podemos añadir soporte a otros microcontroladores y placas al IDE de Arduino, como al ESP8266.

Listado de URLs para soporte de tarjetas no oficiales: https://github.com/arduino/Arduino/wiki/Unofficial-list-of-3rd-party-boards-support-urls

Arduino.cc tiene disponible un IDE on-line dentro del entorno Arduino Create https://create.arduino.cc/ que es una plataforma on-line integrada que permite escribir código, acceder a contenido, configurar placas y compartir proyectos, muy enfocado al Internet de las Cosas (IoT).

También existen otros IDEs alternativos como Atmel Studio http://www.atmel.com/Microsite/atmel-studio/ para microntroladores Atmel.

Comunidad Arduino

Un factor del éxito de Arduino ha sido la comunidad que está apoyando este proyecto y que día a día publica nuevo contenido, divulga y responde a las dudas.

En Internet hay disponible todo tipo de cursos, tutoriales, herramientas de consulta, proyectos, etc… que ayudan a que se pueda usar Arduino con facilidad.

El primer sitio donde empezar para trabajar con Arduino es http://www.arduino.cc/ y el segundo sitio el playground de Arduino http://playground.arduino.cc/

Arduino playground es un wiki donde todos los usuarios de Arduino pueden contribuir. Es el lugar donde publicar y compartir código, diagrama de circuitos, tutoriales, trucos, cursos, etc.. y sobretodo el lugar donde buscar cuando tengamos dudas, un problema, una librería adecuada para nuestro proyecto, etc… Esa la base de datos de conocimiento por excelencia de Arduino.

Arduino playground: http://playground.arduino.cc/

Algunos apartados importantes en playground.

Hardware: http://playground.arduino.cc/Main/ArduinoCoreHardware
Software: http://playground.arduino.cc/Main/DevelopmentTools
Software en otras MCUs: http://playground.arduino.cc/Main/ArduinoOnOtherAtmelChips
Interface con HW: http://playground.arduino.cc/Main/InterfacingWithHardware
Librerías: http://playground.arduino.cc/Main/LibraryList
Guías de iniciación en Español: http://playground.arduino.cc/Es/Guias

Otro lugar donde la comunidad colabora, se puede buscar información y preguntar las dudas que tengamos, es el foro Arduino: http://forum.arduino.cc/.

También existen lugares no oficiales de Arduino donde resolver nuestras dudas:

stackexchange: http://arduino.stackexchange.com/
stackoverflow: http://stackoverflow.com/
stackexchange electronica: http://electronics.stackexchange.com/

Arduino en las redes sociales:

on Twitter: @arduino
on Google+: +Arduino
on Facebook: official.arduino
on YouTube: arduinoteam

Otro lugar de encuentro de la comunidad son diversos portales donde se publican proyectos con Arduino:

Hackster: https://www.hackster.io/
Hackaday: http://hackaday.com/ y https://hackaday.io/
Instructables: http://www.instructables.com/
Arduino project hub: https://create.arduino.cc/projecthub
OpenHardware: https://www.openhardware.io/
Make: http://makezine.com/projects/
Makehouseof: http://www.makeuseof.com/service/diy-projects/

Por último, también hay espacios locales para la comunidad, son los llamados hacklabs hackerspace, makerspace, etc.. que aunque hay ciertas diferencias entre unos y otros, se trata de un sitio físico donde gente con intereses en ciencia, nuevas tecnologías, y artes digitales o electrónicas se puede conocer, socializar y colaborar. Puede ser visto como un laboratorio de comunidad abierta, un espacio donde gente de diversos trasfondos puede unirse. Pone al alcance de aficionados y estudiantes de diferentes niveles la infraestructura y ambiente necesarios para desarrollar sus proyectos tecnológicos.

Hacklab: https://es.wikipedia.org/wiki/Hacklab

Mejores prácticas Hackerspaces: https://elplatt.com/new-hackerspace-design-patterns

Listado de Hackerspaces: https://hackerspaces.org/wiki/List_of_ALL_Hacker_Spaces

URmaker: http://www.unirioja.es/urmaker/
Hacklerspace en Zaragoza: http://www.dlabs.co/
Factoria maker: http://factoriamaker.com/
Bricolabs: http://bricolabs.cc/ y http://bricolabs.cc/wiki/index.php

También hay otro espacio local algo diferente que son los fablabs: es un espacio de producción de objetos físicos a escala personal o local que agrupa máquinas controladas por ordenadores.

Fablab: https://es.wikipedia.org/wiki/Fab_lab

Qué es un fablab: http://fab.cba.mit.edu/about/charter/

Este podcast explica las diferencias entre estos espacios: http://make.cesargarciasaez.com/2016/02/01/la-hora-maker-010-fablabs-makespaces-hackerspaces-y-hacklabs/

Movimiento maker: https://en.wikipedia.org/wiki/Maker_culture

Más información sobre la comunidad, makerspaces y fablabs, ver los artículos:

Importancia de Arduino en el mundo Hardware

Arduino y por extensión el hardware libre se ha convertido en un elemento importante no solo en el mundo maker sino también el la industria de fabricación de hardware.

Este enlace hace un estudio del estado de la industria del hardware en 2016. Más empresas están desarrollando productos innovadores y tenemos disponibles mejores herramientas para el prototipado y fabricación. El acceso a esas herramientas y el conocimiento alrededor de ellas es cada vez más universal. De estas herramientas destaca Arduino, Raspberry Pi y las impresoras 3D.

Enlace: http://blog.fictiv.com/posts/2016-state-of-hardware-report

Cabe destacar de este estudio que el 56% de las empresas usan Arduino como herramienta eléctrica de prototipado y el 91% de las empresas usan impresoras 3D como herramienta mecanica de prototipado.

Otra encuesta de hackster.io que muestra la importancia de Arduino: https://blog.arduino.cc/2016/07/06/the-worlds-largest-maker-survey-results-are-out/

Arduino también se está utilizando ampliamente en la docencia y en la investigación. Pero Arduino empezó como herramienta sencilla para artistas y usarlo en sus obras de arte, ejemplo de uso de Arduino en el Arte https://vimeo.com/149774067

¿Es Arduino un Juguete destinado a Makers?

Definitivamente NO, Arduino es una herramienta de prototipado accesible y barata que puede ser usada por profesionales para desarrollar aplicaciones profesionales.

Poner un Arduino en un producto comercial no es recomendable, pero sí usarlo como una herramienta de desarrollo y prototipado.

Además Arduino puede ser una herramienta para desplegar aplicaciones, hacer desarrollos internos o como sistema de monitorización dentro de una empresa de una forma sencilla y económica. Instalar un sistema con Arduino con decenas de sondas de consumo a lo largo de una empresa para detectar puntos de exceso consumo eléctrico y como elemento de eficiencia energética, es sencillo y económico usando por ejemplo un proyecto open source como https://openenergymonitor.org/

Veamos un ejemplo de una empresa riojana. Zapatillas de ciclismo John Luck con medidor de potencia de pedalada.

Presentación en el Eurobike del 2014:

Colaboración con el Centro Tecnológico del Calzado de La Rioja (CTCR): http://esmtb.com/27772/john-luck-se-une-al-centro-tecnologico-del-calzado-de-la-rioja/

Elementos montados que se ven en la imagen:

Arduino Pro Mini, 9.95$: https://www.sparkfun.com/products/11113
Módulo bluetooth, 34.95$: https://www.sparkfun.com/products/12580
El sensor piezo, 1,5$: https://www.sparkfun.com/products/10293, posiblemente no sea este puesto que sería necesario un sensor con mucha más sensibilidad.
El resto de elementos posiblemente sean para adaptar la señal del sensor piezo eléctrico, cargador de batería, etc…

Campaña en kickstarter de un producto con otro concepto pero con el mismo objetivo: https://www.kickstarter.com/projects/brimbrothers/the-worlds-first-wearable-power-meter-for-cyclists. Más información: http://omicrono.elespanol.com/2016/02/medidor-potencia-en-zapatillas/

Producto oficial lanzado en 2017:

El producto final ya no es un Arduino lógicamente, pero Arduino ha sido usado para el desarrollo de un producto comercial.

Antes de Arduino

Antes de Arduino, eran necesarios los programadores para cada MCU, lenguaje de programación ensamblador usando las instrucciones propias de la MCU y materiales caros.

Ejemplos:

Una plataforma muy extendida para aprender a programar microcontroladores era Basic Stamp.

Tabla de comparación de los microcontroladres Basic Stamp: https://www.parallax.com/sites/default/files/downloads/BASICStampComparisonChart-0114.pdf

Lenguaje de programación Pbasic: http://en.wikipedia.org/wiki/PBASIC

Guia de incio muy intersante de parallax para inicio con Basic Stamp: http://www.rambal.com/descargas/libros/WAM-v3.0-Spanish-v1.0.pdf

Placas de desarrollo con Basic Stamp: https://www.parallax.com/catalog/microcontrollers/basic-stamp/boards

Ejemplo de domotica con basic stamp: http://www.aprenderobotica.com/m/group/discussion?id=4310109%3ATopic%3A947

Interesante comparación entre Basic stamp y arduino: http://todbot.com/blog/2006/09/25/arduino-the-basic-stamp-killer/

Filosofía Arduino

Por último para entender bien lo que es Arduino, es recomendable ver el documental de Arduino de unos 30 minutos de duración. Arduino the Documentary: http://blog.arduino.cc/2011/01/07/arduino-the-documentary-now-online/

IoT Manifesto: https://create.arduino.cc/iot/manifesto/

“We believe that the best way to grow this environment is to develop open source platforms and protocols to propose as an alternative to the myriad of proprietary hardware and software platforms each one of the big players are developing.

We believe in creating tools that make these technologies understandable to the most diverse set of people as possible, this is the only way to make sure innovation benefits most of humanity.

We propose that connected devices should be: Open, Sustainable and Fair.”

“We foresee a world with billions of connected smart objects. These smart objects will be composed and orchestrated, thus making the Internet of Things a reality. The IoT will be the eyes, noses, arms, legs, hands of a new, extended, cyber body. The nervous system of such a body will be the Internet, allowing the interaction with a distributed intelligence made of hardware processors and human minds, behaviors, software procedures, and services, shared in the Cloud.”