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IDE Arduino

IDE – entorno de desarrollo integrado, 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.

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 con Arduino 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.

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

Para instalar el IDE de Arduino seguir las instrucciones de: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/06/26/instalacion-software-y-configuracion/

Este es el aspecto del IDE:

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.

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”

Conozcamos este nuevo entorno de trabajo:

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

Ver cada uno de los menús y opciones que tiene, los más importantes ahora son:

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

Monitor serie

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.

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.

Cargar 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.

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.

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.

  • Las preferencias se guardan en el directorio: 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

Gestor de Tarjetas

El gestor de tarjetas disponible desde el menú herramientas → Placa → Gestor de tarjetas, nos muestra a qué tipo de placas tenemos soporte para programarlas y además podemos instalar el soporte para otro tipo de placas que no son Arduino.

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

Otros IDEs

Además del IDE oficial disponemos de un IDE online en https://create.arduino.cc/

También hay simuladores de Arduino: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/06/27/simuladores-arduino/

Y por supuesto podemos programar Arduino con herramientas visuales como scratch o similares: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/06/28/programacion-visual-arduino/

Como hemos visto, hay dos arduinos: www.arduino.cc y www.arduino.org. Esto supone que hay dos IDEs que a simple vista son similares pero internamente hay bastantes diferencias. El IDE recomendado para trabajar al ser el más completo es el de www.arduino.cc.

IMPORTANTE: la versión del IDE de arduino.org es la 1.7.11, puede llevar a error y pensar que es una versión superior al IDE de arduino.cc que va por la version 1.6.13, pero no es cierto, se trata de un IDE diferente, 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

Si ya tenemos 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.

Qué es Arduino

Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo (software), 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 de los sensores y escriben sobre los actuadores.

El hardware de Arduino consiste en una placa con un microcontrolador generalmente Atmel AVR con puertos de comunicación y puertos de entrada/salida. 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 de 32 bits y también a microcontroladores de Intel.

Por otro lado Arduino nos proporciona un  software consistente en un entorno de desarrollo (IDE) que implementa el lenguaje de programación de arduino, las herramientas para transferir el firmware al microcontrolador y el bootloader ejecutado en la placa. La principal característica del software y del lenguaje de programación es su sencillez y facilidad de uso.

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.

¿Para qué sirve Arduino? Arduino se puede utilizar para crear 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 o una página web, y convertir la información en una acción como puede ser encender una luz y escribir por un display lo tecleado.

el-universo-arduino

Con Arduino  es posible automatizar cualquier cosa para hacer agentes autónomos (si queréis podemos llamarles Robots). Para 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 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

Y otro mito sobre Arduino es que es una Raspberry Pi menos potente, pero no es así, son cosas diferentes: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/06/25/arduino-vs-raspberry-pi-2/

Primer Arduino:

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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/

Los dos Arduinos:

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.

En este enlace se 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.

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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/

Programación Arduino

El lenguaje de programación de Arduino es C++. No es un C++ puro sino que es una adaptación que proveniente de avr-libc que provee de una librería de C de alta calidad para usar con GCC (compilador de C y C++) en los microcontroladores AVR de Atmel y muchas utilidades opensource específicas para las MCU AVR de Atmel como avrdude: https://learn.sparkfun.com/tutorials/pocket-avr-programmer-hookup-guide/using-avrdude

Las herramientas necesarias para programar los microcontroladores AVR de Atmel son avr-binutils, avr-gcc y avr-libc y ya están incluidas en el IDE de Arduino, pero cuando compilamos y cargamos un sketch estamos usando estas herramientas.

Aunque se hable de que hay un lenguaje propio de programación de Arduino, no es cierto, la programación se hace en C++ pero Arduino ofrece unas librerías, también llamado core, que facilitan la programación de los pines de entrada y salida y de los puertos de comunicación, así como otras librerías para operaciones específicas. El propio IDE ya incluye estas librerías de forma automática y no es necesario declararlas expresamente. Otra diferencia frente a C++ standard es la estructuctura del programa ya que no usa la función main(), sino que usa las funciones setup() y loop().

En el 99% de los casos se puede hacer un proyecto de Arduino de cierta complejidad con la librería que nos ofrece el core de Arduino y no es necesario añadir más instrucciones ni tipos de datos que los que hay en el core. Toda la información para programar con el core de Arduino se encuentra en el reference de la web de Arduino: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePage

Una buena chuleta para tener a mano cuando programemos. Cheat Sheet: https://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/learn/materials/8/Arduino_Cheat_Sheet.pdf

Lenguaje de programación C++

Es posible usar comandos estándar de C++ en la programación de Arduino siempre que estén incluidos en el avr libc:

En Internet hay muchas webs de referencia donde consultar dudas a la hora de programar en C++:

Un manual sencillo de entender para la programación es el “arduino programming notebook” de brian w. Evans. Puedes consultarlo o descargarlo desde:

Cuando compilamos y cargamos el programa en Arduino esto es lo que ocurre:

Variables

Una variable puede ser declarada al inicio del programa antes de la parte de configuración setup(), a nivel local dentro de las funciones, y, a veces, dentro de un bloque, como para los bucles del tipo if.. for.., etc. En función del lugar de declaración de la variable así se determinará el ámbito de aplicación, o la capacidad de ciertas partes de un programa para hacer uso de ella.

Una variable global es aquella que puede ser vista y utilizada por cualquier función y estamento de un programa. Esta variable se declara al comienzo del programa, antes de setup().

Recordad que al declarar una variable global, está un espacio en memoria permanente en la zona de static data y el abuso de variables globales supone un uso ineficiente de la memoria.

Una variable local es aquella que se define dentro de una función o como parte de un bucle. Sólo es visible y sólo puede utilizarse dentro de la función en la que se declaró. Por lo tanto, es posible tener dos o más variables del mismo nombre en diferentes partes del mismo programa que pueden contener valores diferentes, pero no es una práctica aconsejable porque complica la lectura de código.

En el reference de Arduino hay una muy buena explicación del ámbito de las variables: http://arduino.cc/en/Reference/Scope

El modificador de variable static, es utilizado para crear variables que solo son visibles dentro de una función, sin embargo, al contrario que las variables locales que se crean y destruyen cada vez que se llama a la función, las variables estáticas mantienen sus valores entre las llamadas a las funciones.

Los tipos de variables en Arduino son:

Además de usar este tipo de datos que son los que aparecen en el reference de Arduino (https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePage), es posible usar cualquier tipo de variable de C++ estándar con las limitaciones propias de cada micorcontrolador.

Tipos de variables estándar en C++:

Más información sobre los tipos de variable Arduino en: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/06/29/tipos-de-datos-2/

Arrays

Un array es un conjunto de valores a los que se accede con un número índice. Cualquier valor puede ser recogido haciendo uso del nombre de la matriz y el número del índice. El primer valor de la matriz es el que está indicado con el índice 0, es decir el primer valor del conjunto es el de la posición 0. Un array tiene que ser declarado y opcionalmente asignados valores a cada posición antes de ser utilizado.

Para manejar arrays en C++ dispones de las funciones estándar: http://www.cplusplus.com/reference/array/array/

string (char array)

Un string es un array de chars. Cuando se trabaja con grandes cantidades de texto, es conveniente usar un array de strings. Puesto que los strings son en si mismo arrays de chars.

Reference de Arduino para string: https://www.arduino.cc/en/Reference/String

Para manejara strings (char array) disponemos de las funciones de string.h que define diversas funciones para manipular strings y arrays http://www.cplusplus.com/reference/cstring/

También es posible usar la clase string de C++: http://www.cplusplus.com/reference/string/string/

Más información para aclarar la diferencia entre string y la clase string: https://www.tutorialspoint.com/cplusplus/cpp_strings.htm

String (Objeto)

Se trata de una clase que permite usar y manipular cadenas de texto de una forma más sencilla que los strings. Puedes concatenar, añadir, buscar, etc… usando los métodos/funciones que ofrece esta clase.

Toda la información de la clase String en el reference de Arduino https://www.arduino.cc/en/Reference/StringObject

Los Strings tienen un uso intensivo de memoria, pero son muy útiles y se van a utilizar mucho en el apartado de comunicación, por ese motivo es importante aprender a manejar los Strings.

Tener en cuenta que al no ser un tipo de dato propiamente dicho sino una clase, tienes unas funciones asociadas (métodos), operadores y unas propiedades. Es una abstracción del dato y para aprender a usarlo hay que leerse la documentación correspondiente.

Operadores

El core de Arduino ofrece una serie de operadores según su reference:

Pero además es posible usar los operadores estnándar de C /C++ y más información: http://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Operadores_de_C_y_C%2B%2B

Estructuras de control

Las estructuras de control en Arduino según el reference son:

Funciones definidas por usuario

Una función es un bloque de código que tiene un nombre y un conjunto de instrucciones que son ejecutadas cuando se llama a la función. Son funciones setup() y loop() de las que ya se ha hablado.

Las funciones de usuario pueden ser escritas para realizar tareas repetitivas y para reducir el tamaño de un programa. Segmentar el código en funciones permite crear piezas de código que hacen una determinada tarea y volver al área del código desde la que han sido llamadas.

Más información sobre las funciones en C++: http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/functions/

Ejercicio: http://jecrespo.github.io/PrimerosPasosArduino/

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

Por otro lado Arduino nos proporciona un  software consistente en un entorno de desarrollo (IDE) que implementa el lenguaje de programación de arduino y el bootloader ejecutado en la placa. La principal característica del software de programación y del lenguaje de programación es su sencillez y facilidad de uso

¿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 y pasar por un display lo tecleado.

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/

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

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.

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

Un listado de placas de Arduino puede verse en https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/06/26/placas-arduino/, pero en el siguiente capítulo de novedades en Arduino, se encuentra un listado de las placas de arduino.cc y arduino.org, así como otras placas compatibles con Arduino.

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

Un listado de shields para Arduino puede verse en https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/06/27/shields-arduino-2/, pero en el siguiente capítulo de novedades en Arduino, se encuentra un listado de las shields de arduino.cc y arduino.org, así como otras placas compatibles con Arduino.

Las shields se pueden comunicar con el arduino bien por algunos de los pines digitales o analógicos o bien por algún bus como el SPI, I2C o puerto serie, así como usar algunos pines como interrupción. Además estas shields se alimenta generalmente a través del Arduino mediante los pines de 5V y GND.

Cada Shield de Arduino debe tener el mismo factor de forma que el estándar de Arduino con un espaciado de pines concreto para que solo haya una forma posible de encajarlo.

Además del HW de arduino.cc o arduino.org tenemos infinidad de placas que son clones o forks de las placas de Arduino y luego están las placas compatibles con Arduino, que son aquellas placas que no están basadas en las placas originales de Arduino y que puede usar otros microcontroladores, pero que se programan igual que Arduino e incluso con el mismo IDE.

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.

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

Y otros fabricantes de microcontroladores como ST Microelectronics que se ha aliado con arduino.org para sacar nuevos arduinos como el Arduino Otto.

Y por último un interesante artículo de David Cuartielles reflexionado sobre el HW libre y lo que supone mantener Arduino: http://david.cuartielles.com/b/2013/08/open-hasta-que-te-comen-la-merienda/

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 version actual y hacer un seguimiento de ellos: https://github.com/arduino/Arduino/issues y en http://forum.arduino.cc/index.php?board=2.0

Con la división de Arduino, no solo se ha producido una división en las placas sino también en los IDEs. arduino.org tiene su IDE en http://www.arduino.org/downloads pero se trata de un fork del IDE de arduino.cc. En el siguiente capítulo de novedades Arduino se tratará este tema en profundidad.

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

Además de los clásicos IDEs hay disponibles otros IDEs oficiales. 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).

Por parte de arduino.org está desarrollando un nuevo IDE denominado Arduino Studio, que aun se encuentra en una versión de pruebas. Más información en http://labs.arduino.org/Arduino%20Studio y código fuente en https://github.com/arduino-org/ArduinoStudio

Además existen otros IDEs alternativos como Atmel Studio http://www.atmel.com/Microsite/atmel-studio/ que se verán a lo largo del curso.

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.

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:

Arduino en las redes sociales:

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

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

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

Proyectos

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Vamos a experimentar con Arduino y comprobar su funcionamiento. El procedimiento a seguir en cada práctica es:

  • Entender que vamos a hacer y leer la documentación de las instrucciones que se van a usar.
  • Leer el código del sketch y tratar de entender lo que hace. No es necesario entender todo al 100% pero tenemos que intentar comprender lo que hace el programa según el enunciado.
  • Copiar el sketch y cargarlo en Arduino
  • Ejecutar el sketch y abrir el monitor serie. Comprobar cómo funciona.
  • Hacer pequeños cambios en el sketch para cambiar el comportamiento y comprobar si cambia el comportamiento según lo esperado.

Leer una entrada digital

Leer el estado de la entrada digital 2 (pin 2) y mandar por el puerto serie su estado.

Explicación: http://www.arduino.cc/en/Tutorial/DigitalReadSerial

Instrucciones usadas:

Código: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio04-DigitalReadSerial

Tabla ASCII

Escribir por el puerto serie la tabla ASCII con el carácter y su valor en decimal, hexadecimal, octal y binario.

Explicación: http://www.arduino.cc/en/Tutorial/ASCIITable y tabla ascii: http://www.asciitable.com/

Instrucciones usadas:

Código: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio06-ASCII

Regular la intensidad del built-in led

Regular la intensidad del led en función del valor que escribamos desde el monitor serie. Arduino va a leer los datos que recibe del puerto serie. A mayor valor más intensidad.

Instrucciones usadas:

Código ejemplo sencillo: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio07-dimmer

Instrucciones usadas:

Código mejorado: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio07b-dimmer_mejorado

Leer una entrada analógica

Leer de una entrada analógica y sacar por el puerto serie el valor leído y también el voltaje que está leyendo. Luego escribir en el built-in led el valor correspondiente a lo leído.

Explicación: http://www.arduino.cc/en/Tutorial/AnalogReadSerial

Instrucciones usadas:

Código: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio11-Analog

Blink sin delay

Hacer el programa blink pero sin usar la instrucción delay() ya que su uso supone que no es posible hacer otra cosa durante el tiempo que dura el delay.

Explicación y código: http://www.arduino.cc/en/Tutorial/BlinkWithoutDelay

Instrucciones usadas:

Otra opción usando librerías: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio19-BlinkSinDelay

Análisis de caracteres

Otro ejemplo más de lectura puerto serie: http://www.arduino.cc/en/Tutorial/CharacterAnalysis

Memoria Arduino

Medir el tiempo en milisegundos que tarda Arduino en leer de la memoria RAM un texto grande y luego escribirlo por el puerto serie y luego hacer lo mismo pero el texto está guardado en la memoria flash.

Al compilar fijarse en lo que ocupa la memoria dinámica.

Ver la macro F: https://www.arduino.cc/en/Reference/PROGMEM

Código: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Otros/velocidadMemoria

Más información sobre la memoria de Arduino en: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2015/03/29/memoria-flash-sram-y-eeprom/

EEPROM

Leer y borrar la EEPROM de nuestro Arduino.

Leer: https://www.arduino.cc/en/Reference/EEPROM

Código:

Más ejemplos de Arduino en los built-examples que están en el IDE y están documentados en: http://www.arduino.cc/en/Tutorial/BuiltInExamples

Uso de Arduino en I+D

Veamos un ejemplo de uso de Arduino en una empresa riojana para desarrollo de nuevos productos. Artículos aparecidos en prensa:

Si analizamos los dispositivos que se ven en la imagen:

Simulador Arduino

Fritzing es el programa por excelencia para la realización de esquemas eléctricos en proyectos con Arduino. Es software open source. Dispone bibliotecas con la mayoría de componentes (http://fritzing.org/parts/), incluido por supuesto los propios Arduinos, placas de conexiones, led, motores, displays, etc. Además permite hacer esquemas eléctricos, diseñar nuestro PCB final… un sinfín de opciones que convierten a este programa en una herramienta muy útil.

También nos permitirá obtener el esquema eléctrico, listado de componente usados y el diagrama para poder fabricar la PCB. Luego podemos solicitar que nos hagan la pcb con el servicio Fritzing Fab: http://fab.fritzing.org/fritzing-fab. Por ejemplo, nos permitiría diseñar un shield propio.

También podemos explorar proyectos: http://fritzing.org/projects/

Para aprender más sobre Fritzing: http://fritzing.org/learning/

Fritzing no es un simulador, pero las nuevas versiones de Fritzing permite guardar el código de un diseño e incluso cargarlo en Arduino.

Web Principal: http://fritzing.org/home/

Descarga: http://fritzing.org/download/

Solicitar fabricar diseño realizado con Fritzing: http://fab.fritzing.org/fritzing-fab

123D Circuit.io: Herramienta online gratuita de Autodesk que permite dibujar esquemas de forma similar a Fritzing. Además permite simulación de circuitos, e incluso podemos realizar la “programación virtual” de las placas Arduino y comprobar el funcionamiento, es un simulador online.

Una genial iniciativa que, de momento, aún tiene unos cuantos problemas. La simulación es lenta y como programa de dibujo sigue siendo mejor Fritzing. No obstante, una aplicación muy interesante que desde luego merece la pena echar un vistazo.

Web principal que merece la pena ser visitada y ver todo lo que ofrece: http://123d.circuits.io/

Web del simulador: http://www.123dapp.com/circuits

Una herramienta muy interesante que ofrece 123d.circuits es el debugger, con ella podemos parar la ejecución de un programa y ver los valores de las variables, algo que con arduino no podemos hacer.

Los ejemplos de #aprendiendoarduino para parcticar: https://123d.circuits.io/users/127626/designs

Para más información consultar la ayuda: https://support.circuits.io/hc/en-us

Otras herramientas: existen muchas otras herramientas para diseño de circuitos y pcbs, así como para simulación.

Práctica: Simulación en 123d.circuits.

Primer programa/sketch de Arduino

En lugar del clásico “hola mundo” que es el primer programa cuando se aprende un lenguaje de programación, en Arduino el equivalente es el sketch blink.

Nuestro primer programa será hacer parpadear el led integrado que lleva Arduino (built-in led).

Este es el esquema a usar, pero el led marcado como L está también conectado al pin 13 (en el caso del Arduino UNO) y no es necesario poner un led adicional.:

Pasos a seguir:

  • Abrir la aplicación Arduino
  • Abrir el ejemplo blink

blink

  • Seleccionar la placa y el puerto adecuado

blink2

  • Cargar el programa pulsando el botón “subir”. El programa se compilará y luego se verá parpadeando los leds Tx y Rx de Arduino, indicando que se está cargando el fichero binario (.hex) en la flash del Arduino. Cuando aparezca el mensaje “subido” habremos acabado.
  • Unos segundos después veremos el LED parpadeando.

Una explicación completa del proyecto y enlaces a las funciones usadas está en: http://arduino.cc/en/Tutorial/Blink

Constantes definidas en el IDE Arduino: https://www.arduino.cc/en/Reference/Constants

Demos un paso más y modifiquemos el sketch para que parpadee más rápido y más lento. Modificar el valor de delay y volver a compilar y subir a Arduino.

Vamos a ampliarlo y modificar el programa para que cada vez que encienda y apague saque por el puerto serie la cadena “encendido”, “apagado” cuando corresponda. Luego guardarlo en nuestro entorno de trabajo.

Será necesario usar la librería Serial: http://arduino.cc/en/Reference/Serial

Solución: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/blob/master/Ejercicio01-Blink/Ejercicio01-Blink.ino

El IDE trae muchos ejemplos que podemos ver y probar: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/BuiltInExamples