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Análisis: Kits Aprendizaje XBee de Digi

La gente de Digi en Logroño me ha dejado para probar dos kits de aprendizaje para que los pruebe y de paso me sirvan para preparar la parte de comunicación inlambrica del curso Arduino avanzado en http://www.aprendiendoarduino.com/arduino-avanzado-2016/.

Los kits que he probado son:

Se trata de unos kits de aprendizaje de los famosos módulos RF XBee que fabrica Digi para comunicación inalámbrica y que pueden adquirirse en digi-key electronics http://www.digikey.es/

En la caja de ambos kits viene todo el hardware y el enlace a la web donde se encuentran los tutoriales y guías para el uso de los kits.

Veamos por separado cada uno de los kits.

Digi Wireless Connectivity Kit

Aunque el uso que voy a hacer los los módulos va a ser siempre con Arduino, me decidí empezar con este kit que no tiene Arduino ni posibilidad de conectar con un microcontrolador directamente, porque me parecía más sencillo y me quería centrar en aprender la tecnología ZigBee y manejar los módulos XBee de Digi, y no me equivoqué.

Luego con el siguiente kit (XBee Arduino Compatible Coding Platform) y los conocimientos adquiridos, me resultó más fácil manejar los módulos XBee con Arduino.

El hardware de este kit es muy sencillo, se compone de dos módulos XBee serie 1 o XBee 802.15.4 que son unos módulos muy sencillos de Xbee, dos placas de desarrollo para los módulos con conectores grove y dos cables micro USB para conectar las placas de desarrollo al ordenador.

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Este hardware puede comprarse en digi-key en el siguiente enlace: http://www.digikey.es/product-detail/es/digi-international/XKB2-AT-WWC/602-1551-ND/5305247 y tiene un coste de 59$ (aproximadamente 53€).

En la web de digi-key hay un kit nuevo http://www.digikey.es/product-detail/es/digi-international/XKB2-A2T-WWC/602-1902-ND/6010111 que usa los módulos XBee S2C 802.15.4

En mi caso el que he probado es el que lleva los módulos Serie 1:

También hay otros kits disponibles: http://www.digikey.es/en/product-highlight/d/digi-intl/xbee-arduino-coding-platform

Sobre el hardware, decir que es muy sencillo y útil para el aprendizaje, pero luego solo se podría reutilizar los módulos RF, porque las placas de desarrollo no les veo mucha salida salvo para hacer las prácticas propuestas en el kit. A estas placas de desarrollo les añadiría una salida accesible del puerto serie con un selector a 3.3 o 5 V para poder conectarlas a una Raspberry Pi o un Arduino y poder seguir usándolas y aprender la integración con otros dispositivos, ya que sino están limitadas al uso con el ordenador.

Para usar este hardware Digi pone a disposición de los compradores del kit y del resto del mundo un tutorial que va contando paso a paso cómo montar los módulos, como instalar el software necesario para configurar y manejar los Xbee, explica cómo funcionan los módulos y en cada apartado propone ejercicios prácticos para usarlo con el kit adquirido.

Este completo tutorial es accesible desde: http://www.digi.com/resources/documentation/Digidocs/90001456-13/Default.htm

PDF del tutorial: http://www.digi.com/resources/documentation/digidocs/pdfs/90001456-13.pdf

Este tutorial es la gran aportación de Digi para aprender a manejar sus módulos RF desde cero y te guia paso a paso como si de un curso online fuera.

El tutorial comienza con ejemplos muy sencillos y hace una guía paso a paso para aprender el manejo los módulos. Los puntos más importantes que se ven son:

Este tutorial es perfecto para aprender a manejar los módulos de una forma muy didáctica, aunque en algunos aspectos se queda corto en la explicación (al menos para los más curiosos) y hay que hacer un acto de fe que con esa configuración funciona, pero en algún caso sin explicar bien porqué. Esa falta de información puede llevar a error en un par de casos a la hora de hacer funcionar la práctica, pero pensando un poco es sencillo resolverlo.

Otro defecto de este tutorial, al menos para mi, es que los ejercicios más interesantes los hace con Java para crear una aplicación en el ordenador que se conecte a los módulos e interactúe con ellos, pero yo añadiría esos mismos ejercicios con algún otro lenguaje como python con .NET.

El objetivo de este kit junto con el manual es aprender a manejar los módulos RF de XBee para la conexión de dispositivos y sensores y lo cumple a la perfección. Además por aprox. 53€ después de aprender a usarlos puedes reutilizar los módulos XBee en cualquier proyecto.

Para mis cursos en www.aprendiendoarduino.com uso como base este tutorial para enseñar como manejar los módulos Xbee.

XBee Arduino Compatible Coding Platform

El segundo kit de aprendizaje de Digi que he probado, comencé a usarlo cuando ya había probando a fondo el anterior (Wireless Connectivity Kit) y conocía bien el uso de los módulos RF de XBee, lo que me facilitó mucho el uso de este kit, puesto que la parte más teórica del funcionamiento de los módulos de XBee no viene en el tutorial de este kit.

El hardware de este kit es muy completo y trae entre otras cosas:

Todo el contenido del kit está en http://docs.digi.com/display/XBeeArduinoCodingPlatform/Kit+contents

wirelessgamekit

Este hardware puede comprarse en digi-key en el siguiente enlace por 99$ (aproximadamente 89,11€): http://www.digikey.es/product-detail/en/digi-international/XKB2-AT-WWG/602-1550-ND/5271212

La verdad es que es un buen precio por el kit teniendo en cuenta que tenemos 3 módulos XBee.

Datasheets:

Sobre el hardware, decir que es muy completo y que todos los materiales que vienen pueden ser reutilizados para otros proyectos.

Para usar este hardware Digi pone a disposición de los compradores del kit y del resto del mundo un tutorial que va contando paso a paso diversos proyectos enfocados al juego, tanto con Arduino como interacción con el ordenador.

El tutorial es accesible desde: http://docs.digi.com/display/XBeeArduinoCodingPlatform/XBee+Arduino+Compatible+Coding+Platform

Este tutorial empieza haciendo una breve descripción del kit y luego explica la instalación del software XCTU y un primer ejemplo. Luego ya entra de lleno en los proyectos.

El kit incluye cinco proyectos con processing para demostrar la interacción con software y otros 5 proyectos con Arduino, para hacer circuitos inalámbricos con los módulos XBee.

Este tutorial se centra en los proyectos que son muy didácticos, pero apenas trata la parte más teórica del funcionamiento de XBee. En algunos proyectos hay enlaces a los aspectos de cómo funcionan los módulos XBee, pero están un poco escondidos y no son accesibles desde el menú lateral.

Los proyectos me gustan, pero de nuevo hay que hacer un acto de fe que las configuraciones que nos dan funcionan, aunque no se explica porque los parámetros que funcionan son esos y no otros.

Al final de cada proyecto hay un apartado llamado “Learn More” y en muchos casos apunta al tutorial del anterior kit (Wireless Connectivity Kit), lo que confirma mi idea que antes de empezar con este kit, es recomendable leer el tutorial del kit anterior si quieres conocer bien el manejo de los módulos XBee.

Después de los proyectos y para finalizar hay varios apartados de información adicional, especialmente interesantes el de troubleshooting y XBee buying guide.

Proyectos Usando Processing

Los proyectos propuestos en este tutorial para interacción de XBee con software, en este caso con processing, son:

Todo el código está disponible en:

Estos proyectos no están actualizados a la última versión 3 de processing, lo que provoca que aparezca algún pequeño error en el código fácilmente solucionable.

Estos 5 proyectos son básicamente iguales y nos enseñan cómo interactuar hardware y software de forma inalámbrica. Nos da la configuración de los dos módulos, uno conectado al ordenador y otro a unos botones, potenciómetros, etc… y nos da el software a ejecutar. Luego simplemente es ver como interactua.

Los dos primeros proyectos demuestra el pin pairing y cómo funciona la librería de XBee en processing y por lo tanto en ese caso el módulo XBee debe estar en modo API. El cuarto proyecto es igual que el segundo pero en lugar de usar un módulo, usa dos módulos. En el tercer proyecto añade un tercer módulo y la entradas analógicas con un potenciómetro y el envío de lecturas cada 100 ms. El último proyecto mezcla lo aprendido en los anteriores y monta un controlador de juegos inalámbrico.

Una mejora que podría incluir el código de processing es sacar por pantalla lo recibido por el módulo XBee, que serviría para hacer debug y aprender un poco más del modo API. Sería sencillo añadir esa funcionalidad por nuestra parte.

También sería interesante añadir a este kit algún ejemplo con lenguajes de programación más usados como python o .NET.

Proyectos Usando Arduino

Los proyectos propuestos en este tutorial para uso de XBee con Arduino son:

Los 4 primeros proyectos son muy parecidos trabajando la comunicación inalámbrica con Arduino, la librería de XBee y los conceptos de cambio de estado de pin y las entradas y salidas de los módulos XBee. El último ejemplo introduce otros conceptos como el de coordinador y RSSI o indicador de fuerza de señal recibida.

Al contrario que tutorial del anterior kit, no se habla casi nada de la parte de cómo funcionan los módulos XBee y cómo interactúan con Arduino. Hay un apartado de trabajando con Arduino http://docs.digi.com/display/XBeeArduinoCodingPlatform/Working+with+Arduino donde se ven unas nociones básicas de Arduino y otra de como instalar la librería xbee-arduino en http://docs.digi.com/display/XBeeArduinoCodingPlatform/Installing+the+xbee-arduino+library, pero no está actualizado a las nuevas versiones del IDE de Arduino, aunque en el enlace al repositorio de github de la librería si lo explica: https://github.com/andrewrapp/xbee-arduino

Un aspecto que sería muy interesante es documentar la librería xbee-arduino explicando que hace cada método de los disponibles, porque sino no nos queda más remedio que ponerse a leer el código de la librería y averiguarlo por tu cuenta.

El código de los ejercicios está disponible en https://github.com/digidotcom/XBeeArduinoCodingPlatform para descargar o hacer fork.

A la hora de hacer los ejercicios, si algo no funciona, es imposible hacer troubleshooting porque no se proporciona una forma de mandar por puerto serie todo lo que le llega de Arduino. Un poco de debug es necesario no solo para ver que puede estar fallando sino para aprender cómo funciona la comunicación entre Arduino y XBee.

Este kit tiene 3 módulos pero sólo es posible hacer ejemplos de comunicación multipunto, pero no es posible hacer esquemas de comunicación mesh, puestos que los módulos del kit no tienen esa funcionalidad.

En este tutorial apenas se ofrece parte teórica, lo que hace que si no hubiera hecho el anterior tutorial me hubiera costado un poco más entender el funcionamiento de los módulos XBee o hacer un acto de fe de que las configuraciones funcionan, pero la parte de la explicación de las conexiones y los proyectos es muy buena.

Los puntos más interesantes del tutorial son:

El objetivo de este kit junto con el manual es aprender más sobre cómo los módulos XBee pueden integrarse fácil y rápidamente con otros elementos (como Arduino o software) para conseguir conectividad inalámbrica y en mi opinión se consigue.

Conclusión

La gran ventaja de uso de los módulos RF XBee frente a otros es la sencillez de uso gracias al potente programa de configuración XCTU. Esto permite aplicar tecnología inalámbrica de forma rápida y sencilla a nuestros proyectos. La desventaja es el precio, son más caros que otros módulos equivalentes como los nRF24.

Con estos kits de aprendizaje se consigue aprender cómo funcionan los módulos XBee y cómo manejarlos. Los tutoriales disponibles en general están muy bien para aprender como si de un curso online se tratara.

Con estos kits he aprendido mucho, pero para los curiosos que nos gusta llegar más al fondo se quedan un poco cortos y he usado este documento http://www.hmangas.com/Electronica/Datasheets/Shield%20XBee%20Arduino/XBee-Guia_Usuario.pdf para profundizar y aclarar algunos conceptos.

Agradecer a Digi Logroño y en especial al Carlos que me hayan prestado este material y poder ampliar mi conocimiento sobre la tecnología XBee y así poder incluirla en mis cursos.

Más información de XBee en mis cursos y talleres de www.aprendiendoarduino.com y en el apartado XBee del curso avanzado de Arduino http://www.aprendiendoarduino.com/arduino-avanzado-2016/

Si quieres saber cuándo publicaré en la web los próximos cursos de XBee y donde los impartiré presencialmente, puedes enterar a través de mi twitter @jecrespom o en la lista de correo de #aprendiendoarduino http://list.aprendiendoarduino.com/mailman/listinfo/aprendiendoarduino.com.noticias

Arduino.cc y Arduino.org. Los dos Arduinos

A principios de 2015 se produjo una división dentro de Arduino y desde entonces han aparecido bastante cambios para los usuarios de Arduino, principalmente que ha aparecido una nueva marca llamada “Genuino” y una nueva web oficial de Arduino www.arduino.org. Pero no solo es que haya dos páginas web oficiales de Arduino, sino que ahora hay dos entornos de programación y han aparecido nuevos modelos de placas Arduino pero fabricadas por diferentes empresas.

En este momento hay dos páginas oficiales de Arduino: www.arduino.cc y www.arduino.org, la primera es la que nació originalmente y la segunda es la que se creó a raiz del la división entre el equipo creador de Arduino y la empresa que fabricaba el Hardware en Italia.

Cada una de estas webs tienen placas Arduino diferentes, IDEs diferentes y marcas diferentes con la aparición de Genuino en Europa. Esto puede causar cierta confusión a los usuarios de Arduino y vamos a aclararlo en este post.

Un poco de Historia

Arduino LLC fue la compañía creada por Massimo Banzi, David Cuartielles, David Mellis, Tom Igoe and Gianluca Martino en 2009 y es la propietaria de la marca Arduino. Las placas Arduino eran fabricadas por una spinoff llamada Smart Projects Srl creada por Gianluca Martino. En noviembre de 2014 cambiaron el nombre de la empresa que manufactura las placas Arduino de Smart Projects Srl a Arduino Srl y registraron el dominio arduino.org, esto fue el inicio de la división que se produjo poco después.

Hasta principios de 2015 la web oficial de Arduino era www.arduino.cc mantenida por los creadores de Arduino y todo su equipo. En febrero de 2015 se hizo público la ruptura entre los fundadores de Arduino y el fabricante de las placas de Arduino liderado por Gianluca Martino, comenzando este una nueva dirección del proyecto Arduino.

Más información en estos enlaces:

Otros enlaces muy interesantes que explican la historia de la separación de Arduino y el origen de Arduino con Wiring y su creador Hernando Barragán:

En mayo de 2015 Massimo Banzi anunció la nueva marca de Arduino y el nuevo desarrollo de Arduino en la Maker Faire Bay Area 2015. Ver: https://blog.arduino.cc/2015/05/22/the-state-of-arduino-a-new-sister-brand-announced/

A partir de esta ruptura, durante 2015 se vieron muchos cambios en ambas páginas web, mejoras notables en el IDE oficial de Arduino de www.arduino.cc y la aparición de dos nuevos IDEs de Arduino desde www.arduino.org, uno como un fork del original y otro un nuevo desarrollo de arduino.org llamado Arduino Studio escrito de nuevo completamente en javascript y basado en Brackets, pero que aun está en versión alpha.

Podemos resumir que ahora mismo hay dos empresas: Arduino LLC con Massimo Banzi y los demás co-fundadores de Arduino y Arduino SRL con Gianluca Martino y Federico Musto, este último no perteneciente al equipo original e incorporado posteriormente.

Las marcas Arduino

Puesto que las placas Arduino son open source, cualquiera puede hacer una placa Arduino compatible o incluso una copia exacta, sin embargo el nombre, la marca Arduino y el logotipo están protegidos: https://www.arduino.cc/en/Trademark/HomePage.

Ahora mismo en europa la marca y el logo arduino es usado por arduino.org y en USA es usado por arduino.cc. Por este motivo en europa arduino.cc ha sacado una nueva marca llamada GENUINO y un nuevo logo.

Genuino es una marca de arduino.cc creada por los fundadores de Arduino y usada para las placas y productos vendidos fuera de Estados Unidos.

Más información en: https://www.arduino.cc/en/Main/GenuinoBrand

Por lo tanto cuando vemos una placa genuino, se trata de una placa Arduino. Se puede decir que Arduino y Genuino son lo mismo pero por temas legales debe tener un nombre/marca diferente.

Las dos webs a fondo

www.arduino.cc es el sitio original de Arduino de los creadores de Arduino y www.arduino.org es un “fork” creado por la empresa que fabricaba las placas Arduino. Ambas páginas tratan sobre Arduino pero fabrican placas diferentes, nos ofrecen IDEs diferentes y contiene información de cada uno de sus productos.

Arduino.cc

Como hemos dicho es la web original de Arduino y la que conocen bien todos los que han trabajado con Arduino. Los elementos más importantes de esta web son:

La web de arduino.cc ha evolucionado mucho en los meses posteriores a la división de Arduino. Ha cambiado la imagen y han actualizado y añadido los contenidos. Se pueden ver las novedades en la entrada del blog de arduino.cc: https://blog.arduino.cc/2015/09/11/keeping-the-arduino-website-in-motion/

Arduino.org

Web oficial de la marca Arduino fuera de USA. Los elementos más importantes de esta web son:

El Hardware Arduino

La división de Arduino en dos partes ha provocado que haya dos tipos de placas con marcas diferentes como hemos visto. En la página arduino.org se encuentra disponibles productos que en el arduino.cc no están y viceversa.

arduino.cc tiene un acuerdos con adafruit y seeedstudio para manufacturar sus placas y también tiene nuevos acuerdos para usar MCUs de Intel además de los de Atmel, como el arduino 101 con chip intel curie.

Anuncios de los acuerdos de arduino.cc

Las placas oficiales para Europa de genuino son:

Para el mercado europeo no ofrece actualmente shields, pero pueden verse todas las placas y shields de Arduino en: https://www.arduino.cc/en/Main/Products

En cada uno de los enlaces tenemos amplia información de cada placa y todo tipo de documentación sobre ellas, que es imprescindible leer antes de comenzar a usarlas.

arduino.org es fabricante de sus placas en Italia y se habló de conversaciones para fabricar con Panasonic y Bosch para expandir por el mundo la fabricación de placas Arduino y reducir su coste según http://readwrite.com/2015/03/18/arduino-open-source-schism/

Las placas de arduino.org disponibles son:

Las shields oficiales de arduino.org están en http://www.arduino.org/products/shields donde también han aparecido novedades como la segunda versión del Ethernet Shield y del GSM Shield

Los IDEs de Arduino

Por supuesto Arduino no es solo Hardware, sino también el software que nos facilita programar el microcontrolador. Esta división en el hardware también se ha visto reflejada en la división de software apareciendo nuevos IDEs de arduino.cc y arduino.org.

Una consecuencia de esta división es que las placas de arduino.org pueden no funcionar con el IDE original de arduino.cc y al contrario. Pero si solo queremos usar un IDE o nos gusta uno más que otro, siempre se pueden hacer pequeñas modificaciones en el IDE para poder usar las placas de un arduino en el IDE del otro arduino.

El listado de placas soportadas por cada IDE difiere un poco:

Placas IDE arduino.cc Placas IDE arduino.org
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Lo más probable es que haya problemas con los Arduinos nuevos que vayan saliendo, pero con los arduinos anteriores a la división de Arduino seguirán siendo soportados en ambos IDEs.

También es posible que cada uno de los IDEs de arduino.cc y arduino.org tengan versiones diferentes de las librerías que tienen incluidas, esto nos puede traer problemas al usar un sketch en un IDE o en otro y habrá que tenerlo en cuenta.

Puede que nos aparezcan avisos de placas no certificadas al usar un IDE diferente del fabricante de la placa como el que se añadió en: https://github.com/arduino/Arduino/commit/39d1dfc9995e75e858fa238c7c8881ee2d7679c6

Esto se debe a que arduino.cc y arduino.org tienen su propio identificador de USB (vendor ID) y lo detectan los IDEs. También puede pasar con falsificaciones o clones de placas arduino. El vendor ID para arduino.cc es 0x2341 y por ejemplo para el Arduno UNO el product ID es 0x0001. El vendor ID para arduino.org es 0x2A03 que pertenece a la empresa Dog Hunter AG.

IDE Arduino.cc: Es el IDE original de Arduino pero que desde la aparición de la versión 1.6.2 hay grandes mejoras que incluyen la gestión de librerías y gestión de placas muy mejoradas respecto a la versión anterior y avisos de actualización de versiones de librerías y cores.

Arduino Create de Arduino.cc: Es un IDE online que actualmente está accesible  de forma privada en modo beta testing desde https://create-staging.arduino.cc/.

Un IDE online te permite tener siempre la versión actualizada del propio IDE, librerías y cores de las MCUs, así como guardar online los sketches en la nube.

Más información de Arduino Create:

Para usarlo es necesario usar un agente e instalarlo en el ordenador. Código fuente del agente: https://github.com/arduino/arduino-create-agent

IDE Arduino.org: Se trata de un fork del IDE de arduino.cc que a su vez deriva de Wiring http://wiring.org.co/. Este IDE no dispone de la gestión mejorada de librerías y placas.

Ambos IDEs son actualmente muy similares a simple vista, pero en el interior hay varias diferencias.

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Más información en: http://labs.arduino.org/Arduino%20IDE

IMPORTANTE: la versión del IDE de arduino.org es actualmente la 1.7.8, puede llevar a error y pensar que es una versión superior al IDE de arduino.cc que va por la version 1.6.8, pero no es cierto, se trata de un IDE difrente, es más, el IDE de arduino.org está menos evolucionado que el IDE de arduino.cc.

Ver Issue: https://github.com/arduino-org/Arduino/issues/2

IMPORTANTE: si ya tienes instalado el IDE de arduino.cc, el instalador del IDE de arduino.org trata de desinstalarlo como si fuera una versión anterior, cuando realmente es un IDE diferente. Por este motivo es mejor hacer una instalación manual del IDE de arduino.org en lugar de usar el instalador.

Las preferencias y la ruta donde se guardan los sketches y librerías en los dos IDEs difiere y su configuración es importante si vamos a tener en nuestro ordenador conviviendo ambos IDEs y queremos que compartan librerías y sketches.

Para el IDE de arduino.cc, desde la pantalla de preferencias del IDE configuramos la ruta donde se guardan los sketches y librerías, de forma que al instalar una actualización mantenemos todos los datos o si instalamos varios IDEs van a compartir estos datos.

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

Para el IDE de arduino.org las preferencias son:

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  • Las preferencias se guardan en: C:\Users\nombre_usuario\AppData\Roaming\Arduino15\preferences.txt, cuya ruta es diferente al IDE de arduino.cc y por lo tanto no comparten preferencias.
  • Los sketches y librerías se guardan en C:\Users\nombre_usuario\Documentos\Arduino, que lo comparte con el IDE de arduino.cc por lo que disponemos de los mismo sketches y librerías en ambos IDEs, pero podemos cambiar esta configuración para separar ambos IDEs.

Arduino Studio de Arduino.org: Es un nuevo entorno de desarrollo open source, se encuentra en version Alpha. Es un nuevo IDE totalmente diferente al IDE original y creado desde cero. Está escrito en Javascript y basado en Brackets: http://brackets.io/  

De momento es una versión en prueba, pero habrá que seguir su evolución. Su filosofía es: “Just one editor for all the environments”

Esta imagen define la estrategia de arduino.org en cuanto a los IDEs:

Además de los entornos de programación que nos ofrecen arduino.cc y arduino.org, tenemos otro apartado de software difreneciado que es el Sistema Operativo basado en Linux que corre dentro de los Arduinos con procesador MIPS Qualcomm Atheros como el Yun o el Tian.

arduino.cc distribuye para los Arduino Yun el openwrt-yun en su version 1.5.3.

Para descargarlo: https://www.arduino.cc/en/Main/Software

Instrucciones para instalarlo: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/YunSysupgrade

La librería usada para comunicar el microcontrolador con linux se llama Bridge:

arduino.org usa LininOS que es una distribución Linux basada en OpenWRT e integrado con LininoIO. LininoOS es usado por Arduino Yun, Yun Mini, Tian e Industrial 101

LininoIO es un framework capaz de integrar las capacidades de un microcontrolador dentro de un entorno Linux. Es posible escribir una aplicación en Python, Node.js, etc… usando LininiOS para controlar completamente la MCU y los dispositivos conectados.

La librería usada para comunicar el microcontrolador con linux se llama Arduino Ciao. Simplifica la interacción entre el microcontrolador y LininoOS permitiendo su conexión la mayoría de protocolos y servicios de terceros.

Más información: http://labs.arduino.org/Ciao

Ciao se divide en dos partes:

Cómo funciona Ciao:

La librería Ciao aún está en desarrollo. El reference de la librería está en:

Guía de inicio con Ciao: http://labs.arduino.org/Ciao+setup

Más información sobre linino: http://www.linino.org/

Placa linino: http://www.linino.org/product/linino-one/

Práctica: Instalación del software y configuración

Práctica: Descargar 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 → Páginas de la 16 a 19 del libro incluido en el Arduino StarterKit.

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 y se puede decir que es una versión portable o para aquellos que no tengan privilegios suficientes para instalar aplicaciones.

Marcar todas las opciones:

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Permitir instalar los drivers:

instalacion2

 

instalacion3

 

Y ya está instalado:

instalacion4

En este momento ya tenemos instalado el IDE en nuestro ordenador. Con las nuevas versiones del IDE de Arduino no es necesario instalar los drivers en Windows al venir integrados en el IDE y ya tienen las firmas correspondientes.

Ejecutar la aplicación:

instalacion5

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

Para otras placas seguir estos tutoriales: http://arduino.cc/en/Guide/HomePage

Conozcamos este nuevo entorno de trabajo:

Conocer el entorno de programación: http://arduino.cc/en/Guide/Environment

Revisar cada uno de los menús y opciones que tiene, los más importantes ahora son.

  • Botones de Verificar y Subir
  • Botón Monitor Serie

instalacion7

  • Consola de Error
  • Menú herramientas Placa y Puerto
  • Menú de pestañas
  • Puerto y placa seleccionada
  • Menú preferencias
  • Proyecto/Sketch
  • Resaltado de palabras clave

El IDE de Arduino contiene un editor de texto para escribir nuestro sketch, un área de mensajes, un consola de texto y un área de con los menús y los botones que realizan las funciones más comunes.

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.

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.

Veamos las novedades de la nueva versión 1.6 del IDE:

  • Soporte multiplataforma de arduino
  • Detección automática de la placa conectada
  • Muestra memoria Flash y SRAM ocupada por un sketch o proyecto
  • Autoguardado al compilar y cargar sketch
  • Carga de sketch vía red (wifi o ethernet) para Arduino Yun.

Entrar en el menú de preferencias y activar:

  • Números de Línea
  • Mostrar salida detallada en la compilación y al subir un sketch
  • Configurar la ruta de nuestro workspace
  • Asociar extensión .ino a nuestro IDE

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

El IDE de arduino es muy sencillo y fácil de manejar, pero cuando los proyectos se hacen más complejos, es posible que necesitemos algo más.

El IDE de Arduino no es el único entorno de trabajo ni posiblemente tampoco sea el mejor aunque sea una herramienta muy buena.

Eclipse es uno de los IDE más utilizados y conocidos en el mundo y también podemos usarlo para trabajar con Arduino, pero no lo recomiendo por la complejidad de uso con Arduino.

Otra herramienta de programación sencilla es notepad++ sencilla y como alternativa al IDE de Arduino. Es una herramienta muy interesante por los complementos que tiene.

Práctica: Instalar notepad++. Instalar los complementos: compare y narduino. Activar la opción de autocompletar. Ejecutar los programas de notepad++ con el IDE de Arduino.

Otra opción más avanzada es Arduino (IDE) al editor Sublime Text.

http://panamahitek.com/sublime-text-y-stino-una-opcion-para-programar-en-arduino/

Cómo conseguir un “Arduino” Gratis

Para conseguir un “Arduino” gratis, se puede recurrir a la opción de solicitar muestras gratuitas a Atmel en http://www.atmel.com/ en el apartado “buy” y luego “request a sample”.

Atmel como el resto de fabricantes de componentes electrónicos disponen de programas de muestras gratuitas que podemos usar para probar sus productos y hacer nuestros prototipos.

Otros fabricantes donde solicitar muestras gratuitas de sus microcontroladores:

Obviamente de esta forma, no vamos a tener un Arduino gratis, sino el microcontrolador que es el principal componente de un Arduino. Para dejar claro qué es un Arduino y qué es un microcontrolador, en esta página del curso #aprendiendoarduino explico qué es Arduino y el hardware libre: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2014/11/23/tema-1-plataforma-hardware-arduino/

Dado que quería testear varios microcontroladores con el IDE de Arduino, pedí varios componentes a Atmel a través de su programa de muestras gratuitas. Estos son los elementos que pedí:

En la imagen siguiente dejo el albarán de lo que llegó a mi casa, donde se puede ver el precio de cada uno de ellos, en concreto el microcontrolador ATmega328P que tiene el Arduino UNO cuesta 1.56 dólares:

albaran

En total pedí 4 microcontroladores de la familia megaAVR de 8 bits: http://www.atmel.com/products/microcontrollers/avr/megaAVR.aspx, un microcontrolador de la familia tinyAVR http://www.atmel.com/products/microcontrollers/avr/tinyavr.aspx y una EEPROM de 512Kb diseñada para almacenar programas de FPGAs pero que quiero tratar de usar como memoria externa.

Centrándonos en los microcontroladores, tanto el ATmega328P como el ATmega168P son soportados de forma nativa por el software de Arduino. Viendo el fichero boards.txt del IDE de Arduino en su versión 1.6, se observa que son varias las placas oficiales de Arduino que tienen estos microcontroladores.

Para el ATtiny85, tenemos que recurrir al playground de Arduino para saber como configurar el IDE de Arduino y poder usarlo con esta MCU. En este enlace está la información necesaria: http://playground.arduino.cc/Main/ArduinoOnOtherAtmelChips. En este otro enlace explica perfectamente como usarlo: http://highlowtech.org/?p=1695 y finalmente en este tutorial explica como programar un ATtiny con el IDE de Arduino: http://www.instructables.com/id/Program-an-ATtiny-with-Arduino/

Los microcontroladores ATtiny son especialmente útiles en pequeñas aplicaciones que no necesiten un gran número de entradas y salidas, en mi caso lo uso para descargar tareas al arduino principal y que sean hechas por el ATtiny comunicándolos por puerto serie o inalámbricamente por RF.

ATtiny dispone de 6 entradas/salidas programables, un interfaz serie, sensor de temperatura integrado on-chip, programación vía puerto SPI, oscilador interno, etc… y sobre todo muy bajo consumo, que lo hace idóneo para aplicaciones con baterías.

Este el el pinout de un ATtiny85:

Para el ATmega88PA, el proceso es similar. En este enlace tenéis toda la información en este enlace: http://www.morethantechnical.com/2012/04/04/bootloading-an-atmega88-for-arduino-w-code/. En este caso tenemos un bootloader para este microcontrolador, basado en el bootloader del ATmega168.

El ATmega88PA es un microcontrolador muy similar al ATmega168PA y al ATmega 328P, compartiendo el mismo mapa de pines pero con solo 8 Kbytes de memoria flash, 1 Kbyte de SRAM y 512 bytes de EEPROM, lo que nos permitirá ponerlo en la placa de un Arduino UNO para poder usarlo.

En el caso  del ATmega32A, este tutorial explica paso a paso como usar el IDE de Arduino con el ATmega32: http://www.instructables.com/id/Using-Atmega32-with-Arduino-IDE/

Este microcontrolador tiene una flash de 32 Kbytes, una frecuencia máxima operativa algo menor que el ATmega328p, pero más pines de entrada y salida que la MCU del Arduino UNO , así como algunas limitaciones de funcionalidad sobre el ATmega328p.

Para más información sobre cómo personalizar el IDE de Arduino para soportar otros microcontroladores, está perfectamente explicado en este enlace: http://playground.arduino.cc/Main/CustomizeArduinoIDE

Por último, en este fantástico tutorial de ladyada, explica como usar avrdude, que en definitiva es el programa que usa el IDE de Arduino para cargar los programas en la flash de los microcontroladores de la familia AVR de Atmel: http://www.ladyada.net/learn/avr/avrdude.html y la web del proyecto avrdude es: http://savannah.nongnu.org/projects/avrdude.

Por lo tanto según el manual de avrdude que puedes encontrar en http://www.nongnu.org/avrdude/user-manual/avrdude.html, los microncontroladores que puedes programar con avrdude y por ende con el IDE de Arduino son los que aparecen en este listado: http://www.nongnu.org/avrdude/user-manual/avrdude_4.html#Option-Descriptions, así como los programadores soportados.

Después de esta explicación sobre varios microcontroladores, veamos los pasos para conseguirlos con el programa de muestras gratuitas de Atmel.

Primero es necesario registrarse en Atmel, obtener un usuario de myAtmel y entrar en el apartado Buy/Request a Sample:

request a sample

Después de esto aparece un listado para buscar las muestras gratuitas que deseamos:

listado samples

Aquí tenemos muchísimas referencias, en este caso para buscar los microcontroladores compatibles con el IDE de arduino, selecciono en part type “MCU AVR”. Aun así las referencias son muchísimas.

Si queremos por ejemplo un ATmega328p que es el microcontrolador que usa el Arduino UNO al poner “328p” en part number, nos salen 12 opciones:

328p

Ahora veamos las diferencias de esos doce part numbers que tiene Atmel para el ATmega328P. Para ello, vamos al apartado “Ordering Information” del documento resumen que ofrece Atmel para el ATmega328P http://www.atmel.com/Images/Atmel-8271-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega48A-48PA-88A-88PA-168A-168PA-328-328P_datasheet_Summary.pdf y vemos que existen estos doce tipos de microcontroladres ATmega328p:

Ordering Codes

Se divide en dos partes en función de la rango de temperaturas de trabajo y dentro de ellos el tipo de package o formato. Para saber a qué tipo de encapsulado corresponde cada formato, simplemente leer el documento resumen de Atmel anteriormente mencionado a partir de la página 24 donde describe cada uno de ellos.

En estas imágenes también se puede ver algunos de los formatos con otra codificación.

Packaging Range 2

Packaging Range 1

En nuestro caso como queremos un ATmega328P para sustituirlo en nuestra placa de Arduino UNO, necesitamos el formato PDIP-28 o 28DIP o 28P3, que son el mismo formato con diferente nomenclatura, pero en definitiva un formato de 28 pines para poder poner en una protoboard o en un Arduino UNO.

Después de seleccionar el microcontrolador o los elementos que queramos probar, se envía la solicitud (Submit Request) y debemos rellenar un formulario indicando el tipo de aplicación, el equipo final y el cliente final. Además se debe rellenar los detalles del proyecto.

Dejo una captura de pantalla de los datos a rellenar:

Formulario

En mi caso expliqué el proyecto al que iba a destinar el material, en concreto un prototipo para monitorización industrial. Tras enviar el pedido, en unos minutos recibí un email confirmándolo y en menos de 24 horas recibes otro email con el estado del envío y el número de seguimiento del pedido.

En aproximadamente una semana llega el “Arduino”, solo me queda quitar el ATmega328P del Arduino UNO y sustituirlo por este.

ATmega328P

Pero aún nos queda un paso para poder usar este microcontrolador gratuito en el Arduino UNO, se trata de cargar el bootloader.

Lógicamente, los microcontroladores que vende Atmel tiene la flash vacía y si quiero programarlos tan fácilmente como la plataforma Arduino nos permite simplemente conectando a un puerto USB de nuestro ordenador y cargar el código en la flash de la MCU pulsando un botón, necesito que el ATmega328P tenga cargado el bootloader que hace que todo sea mucho más simple.

Para cargar el bootloader y entender mejor porqué es necesario para usar un microcontrolador en el Arduino UNO, lo explico en el apartado de bootloader del curso #aprendiendoarduino https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2014/11/17/tema-7-conceptos-avanzados-de-hardware/

Para cargar el bootloader es necesario o bien un programador ISP o bien tener otro Arduino y convertirlo en un programador como muy bien queda explicado en este tutorial: http://arduino.cc/en/pmwiki.php?n=Tutorial/ArduinoISP

Con este artículo no he pretendido solo hacer un paso a paso de como conseguir gratis un microcontrolador como el usado en el Arduino UNO, sino que lo he aprovechado para hablar de otros microcontroladores, intentar explicar un poco mejor que Arduino es una plataforma para programar de forma sencilla MCUs de la familia AVR de Atmel y como programas otros microcontroladores de Atmel con el IDE de Arduino.

Referencias: