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Operadores

Un operador es un elemento de programa que se aplica a uno o varios operandos en una expresión o instrucción. Un operador, es un símbolo que indica al compilador que se lleve a cabo ciertas manipulaciones matemáticas o lógicas.

Los operadores son símbolos que representan una operación como las básicas de suma, resta, multiplicación y división, (+, -, *, /) existen las booleanas (true y false) para las operaciones de comparación como AND, O, NOT, o las de comparación ==, !=, =, que son muy utilizados en las instrucciones de tipo if.

Aritméticos

Los operadores aritméticos que se incluyen en el entorno de programación son suma, resta, multiplicación, división, módulo y asignación. Estos devuelven la suma, diferencia, producto, cociente o resto (respectivamente) de dos operandos.

La operación se efectúa teniendo en cuenta el tipo de datos que hemos definido para los operandos (int, double, float, etc..), por lo que, por ejemplo, si definimos 9 y 4 como enteros “int”, 9 / 4 devuelve de resultado 2 en lugar de 2,25 ya que el 9 y 4 se valores de tipo entero “int” (enteros) y no se reconocen los decimales con este tipo de datos.

Esto también significa que la operación puede sufrir un desbordamiento si el resultado es más grande que lo que puede ser almacenada en el tipo de datos. Recordemos el alcance de los tipos de datos numéricos explicado anteriormente.

Si los operandos son de diferente tipo, para el cálculo del resultado se utilizará el tipo más grande de los operandos en juego. Por ejemplo, si uno de los números (operandos) es del tipo float y otra de tipo integer, para el cálculo se utilizará el método de float es decir el método de coma flotante y el resultado será un float..

Elegir el tamaño de las variables de tal manera que sea lo suficientemente grande como para que los resultados sean lo precisos que deseamos. Para las operaciones que requieran decimales utilizar variables tipo float, pero hay que ser conscientes de que las operaciones con este tipo de variables son más lentas a la hora de realizarse el cómputo.

En Visualino podemos encontrar los operadores aritméticos en el apartado “Math”

Compuestos

Las operadores compuestos combinan una operación aritmética con una variable asignada. Estas son comúnmente utilizadas en los bucles tal como se describe más adelante. Estas asignaciones compuestas pueden ser:

En Visualino no hay operadores compuestos.

Comparación

Operadores de comparación. Las comparaciones de una variable o constante con otra se utilizan con frecuencia en las estructuras condicionales del tipo if, while, etc.. para testear si una condición es verdadera.

En Visualino los operadores de comparación están en el apartado de “Logic”

Booleanos

Los operadores lógicos o booleanos son usualmente una forma de comparar dos expresiones y devuelve un VERDADERO o FALSO dependiendo del operador. Existen tres operadores lógicos, AND (&&), OR (||) y NOT (!), que a menudo se utilizan en estamentos de tipo if.

En Visualino los operadores booleanos están en el apartado de “Logic”

Curiosa forma de explicar las operaciones lógicas mediante un vídeo: http://es.gizmodo.com/las-funciones-de-los-circuitos-brillantemente-explicad-1570812992

Otras funciones disponibles en el core de Arduino

Conclusión

Un resumen de los operadores en C /C++ y más información:

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Efectos con LEDs

Ya sabemos como hacer parpadear un led, podemos hacer efectos con leds, encendiendose y apagandose en una secuencia concreta para hacer efectos y comprender la programación de Arduino.

Coche Fantástico Simple

Hacer el efecto de las luces del coche fantástico con 5 leds conectados a los pines 2, 3, 4, 5 y 6.

Esquema de conexión:

Recordar poner la resistencia adecuada a cada led. Ley de ohm: V = I * R, si el voltaje es de 5 V y queremos que al LED sólo le lleguen entre 5 mA (0.005 A) y 20 mA (0.02 A), entonces usar una resistencia entre 250 y 1000 ohms.

Código de colores de las resistencias.

Como primera aproximación se puede ejecutar en cada loop el encendido y apagado de cada led esperando un tiempo entre cada encendido y apagado. Para hacer debug, sacar por puerto serie el estado de cada led. Es una extensión del programa blink pero para varios leds.

Solución Visualino:

Solución: Ejercicio06-CocheFantasticoSimple: https://github.com/jecrespo/aprendiendoarduino-Curso_Arduino_2017/tree/master/Ejercicio06-CocheFantasticoSimple

Control Velocidad del Efecto de Leds

Con el mismo montaje anterior, añadir un potenciómetro para controlar la velocidad del efecto de los leds.

Añadir en el código al inicio del loop() la línea “timer = analogRead(A0);” para que la velocidad de los leds sea la leida de la entrada analógica de un potenciómetro. Descomentar la línea del código usado en el paso anterior.

Conexión del potenciómetro:

Diagrama

Solución Visualino:

Solución: Ejercicio06-CocheFantasticoSimple: https://github.com/jecrespo/aprendiendoarduino-Curso_Arduino_2017/tree/master/Ejercicio06-CocheFantasticoSimple

Leer este tutorial y ver solo la primera solución: http://www.arduino.cc/en/Tutorial/KnightRider, las otras soluciones la veremos justo después de ver arrays y nos servirá para entender mejor su uso.

Otros Efectos

Probar a cambiar el código para hacer otros efectos cambiando el código.

Probar este efecto: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/blob/master/Ejercicio48-Efectos_Led/Ejercicio48-Efectos_Led.ino

Programación Visual con Visualino

Visualino es un entorno de programación visual que me permite hacer un programa con bloques tipo scratch y ver el código que se genera.

Al contrario que S4A y mBlock, Visualino está solo centrando en la programación de Arduino con un lenguaje de programación por bloques, como se de un traductor de bloques a código se tratara. Pero además, permite programar directamente la placa de Arduino y por tanto, hace innecesaria la conexión permanente al PC.

Los bloques generan el código de C/C++ en tiempo real en una ventana. El entorno es similar al del IDE de Arduino, con las mismas opciones principales: Verificar, Subir, Guardar, Cargar y Monitor.

Visualino ha sido creado por Víctor Ruiz: http://rvr.linotipo.es/

Visualino está basado en blockly de Google al igual que bitBloq http://bitbloq.bq.com/ de BQ: https://developers.google.com/blockly/

Web del proyecto: http://www.visualino.net/

Código fuente: https://github.com/vrruiz/visualino/

Descargar: http://www.visualino.net/downloads/

Tutorial de uso: http://procomun.educalab.es/es/ode/view/1453974406581

Foro: http://www.visualino.net/forum/

Tutoriales de uso:

Más información

Instalación Visualino

Como instalar Visualino: http://www.visualino.net/docs/windows.es.html

Visualino necesita el Arduino IDE para transferir los programas a la placas de Arduino, para ello es necesario configurar la ruta del IDE de Arduino en Visualino.

Una configuración importante es la ruta del IDE de Arduino. Esta es la ruta al fichero ejecutable (EXE) que Visualino llamará para compilar y transferir los programas a las placas de Arduino. Si este fichero ejecutable no se encuentra, no podrá programar las placas, así que tenga cuidado.

En windows la ruta por defecto es: C:\Program Files (x86)\Arduino\arduino.exe

Entorno de programación:

Bloques en Visualino

Visualino dispone de 12 bloques divididos de la siguiente forma:

  • Functions: para definir y llamar a funciones.
  • Control: estructuras de control if, switch, while, etc…
  • Logic: operaciones lógicas
  • Math: operaciones aritméticas y matemáticas
  • Variables: declaración, uso y asignación de variables
  • Text: uso y manipulación de Strings
  • Communication: uso del puerto serie y módulo bluetooth
  • Zum bloqs: manejo de los módulos de bq https://www.bq.com/es/zum-kit
  • Octopus bloqs: manejo de más módulos de bq
  • Pin functions: uso de las entradas y salidas analógicas y digitales
  • LCD bloqs: manejo de los módulos o pantallas LCD
  • Servo: para manejar servos tanto normales como de rotación continua

LCD bloqs

Communications:

Servo:

Ejercicios

Hacer el ejemplo de blink con Visualino y comparar el código con el de la práctica https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2017/06/18/primer-proyecto-blink-3/

Solución: https://github.com/jecrespo/aprendiendoarduino-Curso_Arduino_2017/tree/master/Ejercicio01-Visualino-Blink

Hacer la versión mejorada del blink enviando al puerto serie el estado del led.

Solución: https://github.com/jecrespo/aprendiendoarduino-Curso_Arduino_2017/tree/master/Ejercicio02-Visualino-Blink_Mejorado

Otros ejemplos con Visualino:

IDE Arduino y Configuración

Entorno de programación

El entorno de desarrollo integrado también llamado IDE (sigla en inglés de Integrated Development Environment), es un programa informático compuesto por un conjunto de herramientas de programación. Puede dedicarse en exclusiva a un solo lenguaje de programación o bien puede utilizarse para varios lenguajes.

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

El IDE de Arduino va a ser la herramienta de trabajo durante el curso y habrá que conocer su funcionamiento.

Los programas de arduino están compuestos por un solo fichero con extensión “ino”, aunque es posible organizarlo en varios ficheros. El fichero principal siempre debe estar en una carpeta con el mismo nombre que el fichero.

Anteriormente a la versión 1.x de Arduino se usaba la extensión “pde”. Cuando se pasó a la versión 1.x hubo grandes cambios, que deben tenerse en cuenta si se usa el código antiguo. Guía de como migrar de versiones anteriores a la 1.0: http://www.engblaze.com/changes-in-the-arduino-1-0-release/

La última versión del IDE de Arduino es la 1.8.5. Los grandes cambios en el IDE Arduino se han producido desde la actualización de la versión 0.22 a la 1.0 y posteriormente la actualización de la versión 1.0.6 a la 1.6.0 que han supuesto importantes mejoras en el IDE de Arduino.

También está disponible la versión 1.9.0 en beta para probar las novedades del IDE.

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 los 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

Conozcamos el IDE, nuestro entorno de trabajo:

IMPORTANTE: Para conocer el entorno de programación a fondo ver: http://arduino.cc/en/Guide/Environment

Es importante conocer cada uno de los menús y opciones que tiene, pero los más importantes por ahora son:

  • Botones de Verificar y Subir
  • Botón Monitor Serie
  • Consola de Error
  • Menú herramientas Placa y Puerto
  • Menú de pestañas
  • Puerto y placa seleccionada
  • Menú preferencias
  • Proyecto/Sketch

Configuración inicial del IDE

Después de la instalación, lo primero es configurar el IDE para facilitar la edición de nuestros programas, que nos muestre toda la información de compilación y subida de programas a Arduino y que nos muestre por pantalla todos los warnings del compilador. Cuanta más información tengamos, más fácil será localizar un problema.

Para ello, entrar en el menú Archivo → preferencias y activar:

  • Números de Línea
  • Mostrar salida detallada en la compilación y al subir un sketch
  • Configurar la ruta de nuestro workspace
  • Advertencia del compilador: Todos
  • Asociar extensión .ino a nuestro IDE
  • Habilitar plegado de código
  • Verificar el código después de subir

Desde esta pantalla configuramos donde se guardan las preferencias, sketches y librerías, de forma que al instalar una actualización mantenemos todos los datos o si instalamos varios IDEs van a compartir estos datos.

  • Los sketches y librerías se guardan en C:\Users\nombre_usuario\Documentos\Arduino
  • Las preferencias se guardan en el directorio: C:\Users\nombre_usuario\AppData\Local\Arduino15\, aquí también está el listado de librerías y placas disponibles desde el gestor de librerías y tarjetas.

NOTA: Guardar en el directorio de “Localización de Proyecto” la carpeta con las prácticas, de esta manera estarán disponibles directamente desde el IDE de Arduino.

Cargar un Programa en Arduino

El IDE de Arduino contiene un editor de texto para escribir nuestro sketch, una consola de error y un área con los menús y los botones que realizan las funciones más comunes como son abrir sketch, guardar sketch, compilar y cargar programa.

A la hora de cargar un programa en Arduino, debemos seleccionar siempre el modelo de la placa conectada y el puerto al que está conectado.

Una vez seleccionada la placa y el puerto ya podemos pulsar sobre el botón subir y comenzará el proceso de compilación y carga del programa a la placa Arduino.

Cuando cargamos un programa en Arduino, estamos usando el bootloader de Arduino, que es un pequeño programa cargado en el microcontrolador que permite subir el código sin usar hardware adicional. El bootloader está activo unos segundos cuando se resetea la placa, después comienza el programa que tenga cargado el Arduino en su memoria Flash. El led integrado en la placa (pin 13) parpadea cuando el bootloader se ejecuta.

Práctica: Probar a cargar el programa blink en Arduino y comprobar que parpadea el led integrado en la placa. De esta forma comprobamos que hemos instalado todo correctamente.

Gestor de Tarjetas

El gestor de tarjetas está disponible desde el menú herramientas → Placa → Gestor de tarjetas, nos muestra el soporte a qué tipo de placas tenemos y permite instalar otro tipo de placas. Estas placas se refieren a la familia de tarjetas no a los modelos de Arduino soportados, eso se debe configurar desde otro fichero.

Por defecto tenemos instalado el soporte a las placas Arduino AVR que son la mayoría, pero nos permite instalar el soporte para los Arduino con MCU ARM de 32 bits como el Arduino MKR1000 o las Intel como el Arduino 101.

En este enlace explica como instalar nuevos cores: https://www.arduino.cc/en/Guide/Cores

Cuando tengamos algún problema, la primera opción es recurrir a la guía de Troubleshooting: http://arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting

Gestor de Librerías

El gestor de librerías accesible desde menú > Programa > Incluir Librería > Gestionar Librerías

Este gestor nos permite instalar, desinstalar y actualizar las librerías que tenemos disponibles en el IDE.

Monitor serie

El monitor serie es una de las partes más importantes del IDE de Arduino porque es nuestra ventana para la comunicación entre Arduino y el ordenador, que se hace a través del cable USB.

Para realizar la conexión mediante puerto serie únicamente es necesario conectar nuestra placa Arduino empleando el mismo puerto que empleamos para programarlo. A continuación abrimos el IDE Standard de Arduino y hacemos click en el “Monitor Serial” como se indica en la imagen.

El monitor serie muestra los datos enviados por el Arduino a través del puerto serie también nos permite mandar datos al Arduino mediante el puerto serie.

El monitor de puerto serie es una pequeña utilidad integrada dentro de IDE Standard que nos permite enviar y recibir fácilmente información a través del puerto serie. Su uso es muy sencillo, y dispone de dos zonas, una que muestra los datos recibidos, y otra para enviarlos. Estas zonas se muestran en la siguiente imagen.

Hay disponibles alternativas al monitor serie que en algunas circunstancias podemos necesitar puesto que el incluido en el IDE de Arduino es bastante sencillo, pero generalmente suficiente.

Una buena alternativa muy completa es el btaru terminal: https://sites.google.com/site/terminalbpp/

Arduino Serial Plotter. Desde la versión 1.6.6 del IDE de Arduino disponemos de la herramienta Arduino Serial Plotter que nos permite hacer gráficas de los datos mandados por puerto serie.

Práctica: Cargar el programa “AnalogReadSerial” dentro de los ejemplos, apartado 01.Basics y ver lo que saca por el monitor serie y por el Serial Plotter.

IDE Online

Arduino.cc ha sacado un IDE on-line llamado Arduino Web Editor que puede usarse en lugar del IDE que acabamos de ver. Este IDE on-line está dentro del proyecto Arduino Create accesible desde https://create.arduino.cc/ y incluye varios apartados.

Para usar este IDE es necesario instalar un plugin y mediante este wizard online es posible instalarlo: https://create.arduino.cc/getting-started/plugin

También es importante señalar que es necesario crearse una cuenta de arduino.cc para poder usar este IDE on-line.

Getting started con Arduino Web Editor: https://create.arduino.cc/projecthub/Arduino_Genuino/getting-started-with-the-arduino-web-editor-4b3e4a

En estas publicaciones del blog de arduino.cc habla de Arduino Create:

Con Arduino Web Editor es posible escribir y cargar sketchs a cualquier placa Arduino directamente desde el navegador, guardar todos los sketches en el Arduino Cloud y acceder a ellos desde cualquier dispositivo.

El nuevo IDE de Arduino Web está siempre actualizado, incluyendo las últimas librerías y cores de las placas sin tener que instalar nada. Las placas conectadas al ordenador aparecen automáticamente en un desplegable.

Los ejemplos están disponible con los esquemáticos de conexión y también permite subir tus sketches con el esquemático y diagrama eléctrico, de forma que está todo en un mismo lugar.

Para poder usarlo es necesario descargar un plug-in en función del sistema operativo (Windows/Linux/Mac OS).  El código fuente y los binarios de este plugin están en: https://github.com/arduino/arduino-create-agent

Este plugin (agente) detecta automáticamente los puertos USB de nuestro ordenador y detecta cualquier placa Arduino conectada, si estamos cargando un sketch o si estamos usando el monitor serie.

Este plugin está basado en el serial-port-json-server de johnlauer: https://github.com/johnlauer/serial-port-json-server que permite comunicarte con el puerto serie de un ordenador desde un navegador. Esto permite hacer aplicaciones web que se pueden comunicar con el puerto serie local. Más información y ejemplo en: http://chilipeppr.com/

Esto no es una sustitución del IDE tradicional, sino un complemento para quien no quiera instalarse el IDE. Arduino.cc ha mostrado su intención de dar siempre a la comunidad un IDE off-line, aunque actualmente están fomentado el uso del IDE online.

Instalación Software Arduino

Antes de empezar a usar el hardware de Arduino, vamos a conocer el software de Arduino, dejarlo instalado y configurado para poder empezar a trabajar.

Desinstalación del Software Arduino y Configuraciones

IMPORTANTE: Esto es para el buen desarrollo del curso Arduino, si haces esto en tu ordenador de casa perderás los sketches que tengas en el espacio de trabajo de Arduino, las librerías instaladas y las configuraciones personalizadas del IDE. NO LO HAGAS ESTAS OPERACIONES DE DESINSTALACIÓN SI NO ESTAS SEGURO y sigue con la instalación del software de Arduino en el siguiente apartado “Instalación Software Arduino”.

Para tener una instalación limpia y que no haya problemas en la realización de las prácticas del curso de Arduino hacer los siguientes pasos:

  • Ver los directorios de configuración del software de Arduino, para ello entrar en el menú Archivo → preferencias

  • Desinstala (si está instalado) el software de Arduino desde el Panel de Control de Windows. Asegurate que dentro del directorio “C:\Program Files (x86)\Arduino\” no queda nada dentro o sino borralo.
  • Borra (si existe) la carpeta y todo su contenido de Localización de Proyecto que estaba en propiedades. Generalmente será: “C:\Users\ThinkTIC\Documents\Arduino”. Esto borra los sketches guardados y las librerías instaladas.
  • Borra (si existe) la carpeta y su contenido de preferencias que estaba en propiedades. Generalmente será: “C:\Users\ThinkTIC\AppData\Local\Arduino15”. Esto borra las preferencias del software de Arduino y el soporte a placas instalado.

Ahora ya tenemos limpio de datos de la anterior instalación del software de Arduino y podemos empezar con una instalación limpia desde cero.

Instalación Software Arduino

Vamos a instalar la última versión del IDE de Arduino, conocer el entorno de programación y hacer las principales configuraciones en el entorno para poder trabajar de forma más eficiente.

Descargar la última versión del IDE de Arduino desde: http://arduino.cc/en/Main/Software.

Elegir la opción de Windows Installer, aunque también es posible descargar la versión comprimida en zip, que es una versión portable o para aquellos que no tengan privilegios suficientes para instalar aplicaciones o simplemente quien quiera hacer una instalación manual. En caso de descargar la versión comprimida en zip, simplemente descomprimirlo en la carpeta deseada y ya podemos usarlo.

Una vez descargado, ejecutar el instalador. Si existe una versión anterior el instalador nos avisa y nos desinstala la versión actual. En el caso que hayamos hecho modificaciones en el directorio de instalación las perderemos.

Ya en la instalación aceptamos el acuerdo de licencia.

Marcar todas las opciones y elegir directorio de instalación, generalmente C:\Program Files (x86)\Arduino\:

Permitir instalar los drivers si lo solicita:

Y ya está instalado:

En este momento ya tenemos instalado el IDE en nuestro ordenador.

Ejecutar la aplicación:

Y este es el aspecto del IDE:

Cambios incluidos en cada versión: https://www.arduino.cc/en/Main/ReleaseNotes

El IDE de Arduino es multiplataforma y en caso de instalar el IDE Arduino en otros sistemas operativos estas son las instrucciones:

NOTA: para usuarios de linux/debian, el IDE Arduino está en los repositorios oficiales, pero instalará una versión antigua del IDE. Por lo tanto aunque funcione “apt-get install arduino “, es recomendable hacer la instalación según https://www.arduino.cc/en/Guide/Linux. Para ver qué versión se instalará desde el repositorio oficial usar el comando “apt-cache showpkg arduino”

Actualizar el IDE de Arduino

Para actualizar una versión anterior del IDE de Arduino, el procedimiento es el mismo que el de una instalación inicial, puesto que el instalador detecta una versión anterior y la desinstala manteniendo todas nuestras configuraciones, librerías y sketches anteriores.

En caso que queramos mantener varias versiones del IDE en el mismo ordenador, simplemente hacemos la instalación manual en directorios diferentes y las configuraciones, librerías y sketches son compartidas por las diferentes versiones del IDE instaladas.

A la hora de actualizar, el instalador de Arduino lo que hace es borrar toda la ruta completa donde hemos instalado Arduino e instala la nueva versión. Por lo tanto cualquier modificación o librería instalada en el directorio de instalación se perderá en la actualización.

Es importante que cualquier sketch que hagamos y cualquier librería que instalemos se haga en la ruta indicada en las propiedades, de esta forma mantendremos nuestra configuración al actualizar el IDE.