Universidad de Antioquia. Jaramillo Cesar, Quintero David. Manejo de Puertos y Conocimiento de la Tarjeta Arduino.
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Manejo de Puertos y Conocimiento de la Tarjeta Arduino (Practica 1) Jaramillo Gutiérrez Cesar Augusto, Quintero Montoya Alexis David, Arias Londoño Alexander. [3] {cesarjaramilloude [1], adqm007 [2], profeitm [3] }@gmail.com [1, 2, 3] Universidad de Antioquia
Resumen — Este informe tiene como objetivo ser una guía detallada, en donde el estudiante tenga su primera interacción con la placa de entrenamiento Arduino. Así es como en el desarrollo del mismo se expondrán pasos secuencialmente organizados, a fin de familiarizar al lector, en la arquitectura física de la placa (Hardware “Arduino LEONARDO”) y en el sistema que controla el periférico de programación (Software ”Arduino IDE”).
CARACTERÍSTICAS DE LA TARJETA II. CARACTERÍSTICAS El hardware diseñado para arduino se encuentra equipado con las etapas que se ilustraran a continuación. (Fig.1)
Palabras Clave — ARDUINO, ARDUINO, MCU, INPUT, OUPUT, PUERTO DIGITAL .
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I. TARJETA ARDUINO o primero que nos preguntamos antes de iniciar nuestros trabajos en arduino es… ¿por qué arduino?,
¿qué ventajas tiene este sobre otras tarjetas de desarrollo? Del mismo modo que nosotros Massimo Banzi, se preguntó cómo tener una placa de entrenamiento moderna y asequible, que permitiera que cada estudiante estudiante asimilar asimilar la información a través través de prácticas, sin verse sometido o ligado a una tecnología específica encriptado. Fue así como Banzi y un grupo de estudiantes, se decidieron a estructurar lo que sería en principio la interfaz interfaz de programación. programación. Debido a inconvenientes en la institución donde se encontraban ejecutando los primeros primeros bosquejos de lo que que sería algo tan amigable en el mundo de la electrónica, se decidió compartir esta información, antes de que esta pudiera ser clausurada. Puesto que la información acerca de la iniciativa estaba en poder de todo el mundo, muchas personas con amplio conocimiento de la electrónica deciden aportar sus conocimientos a esta noble causa, llegando así a la tarjeta de desarrollo de mentalidad DIY (Do It Yourself). En donde al ser de open source (código abierto) y de hardware libre, se convertiría en una herramienta multipropósito, de bajo costo y de alta calidad.
Fig. 1. Partes Tarjeta Leonardo. A. Programador USB
A diferencia de las otras placas, las librerías añadidas por el arduino IDE para el Leonardo lo configuran de tal modo que este pueda interactuar como un dispositivo USB. Generando así que se a visible como un periférico más del equipo. Es así como el Leonardo no necesita necesita de un programador programador FTDI o un microcontrolador intermediario, intermediario, para ser programado. B. Reset
Reinicia la secuencia programada en el microcontrolador. C. Hilos Comunicación (libreria Wire)
Estos pines van asociados a los protocolos de comunicación adjuntos a la librería Wire.
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Puerto’s Digitales
J.
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Led’s Indicadores
Cada uno de estos pines, tiene la capacidad de funcionar como entrada o salida digital, permitiendo así manejar los estados (1 & 0) en el circuito o permitiendo de manera genérica, interactuar con otros periféricos.
Dan una idea de lo que está sucediendo dentro del microcontrolador. Algunos de estos sucesos pueden ser, funcionamiento, prender un led, iniciar comunicación serial, o algún error en el programa. III. SOFTWARE (ARDUINO IDE)
E. ATmega32u4 + Circuito de Funcionamiento
Esta etapa es una de las más importantes, ya que sin ella el microcontrolador después de ser programado, no funcionaría de manera correcta y óptima. Esta consta del montaje montaje del oscilador de 16 MHz, el Reset y la alimentación del microcontrolador en sí. F. Puerto de Programación y Comunicación Serial
El puerto serial del microcontrolador es muy útil ya que tiene dos usos fundamentales. El primero consiste en un puerto para comunicación serial llamado SPI (interfaz periférica serial), la cual es muy usada debido a sus ventajas de poder manejar más de 2 esclavos desde un solo maestro.
Arduino IDE es el software de comunicación entre el ordenador y la placa de entrenamiento. Este programa es totalmente open source, lo cual quiere decir que todas sus librerías y su entorno, tienen en sus bases código sin restricciones al público, y en caso de no ser funcional, ellos no están en la obligación de brindan ninguna garantía por su funcionamiento. Como primer paso nos dirigimos a la página pá gina oficial de arduino (Fig. 2): http://arduino.cc/en/Main/Software http://arduino.cc/en/Main/Software..
Este también sirve para reprogramar el gestor de arranque (bootloader) del microcontrolador. Es así como el usuario se abre paso hasta la arquitectura del microcontrolador, buscando optimizar el funcionamiento de este claro está pensando en su desarrollo. G. Puertos Análogos & Voltaje de Referencia
Los puertos análogos del Atmega32u4 cuentan con una resolución de 10 bits y a su vez cuentan con un voltaje de referencia, el cual brinda la posibilidad de obtener resultados en el intervalo que uno desee. En caso de que el voltaje de referencia se deje al aire, el voltaje de referencia vendría siendo el mismo al que se está alimentando el microcontrolador. microcontrolador. H. Output Power
Son los pines adicionales que tiene la tarjeta incorporada, con la finalidad de facilitar una fuente regulada y estable para alimentar el circuito externo a la placa arduino.
Fig. 2. Página Oficial arduino (descargar Arduino IDE) Se tienen dos opciones para descargar el programa, en un portable o instalando en nuestro ordenador. En cuanto a sistema operativo no hay de qué preocuparse, ya que el software tiene versiones compatibles con los 3 sistemas operativos más conocidos: Windows, Mac OS y Linux. Su versión actual es 1.0.5. Directrices Para la instalación:
Ejecute el archivo archivo (.exe) y Acepte las condiciones condiciones de licencia (Fig.3)
I. Input Power
Esta etapa se compone del Jack de conexión de tensión y de los reguladores de voltaje que alimentan toda la placa de desarrollo. d esarrollo. El voltaje máximo soportado por una tarjeta arduino, oscila entre los 9 voltios y 12 voltios DC. Fig. 3. Condiciones de Licencia Arduino IDE
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Todos los componentes en este software son de gran ayuda, y por tanto se instalan todos. Es aquí donde se acepta el instalar el driver (Seria/USB) de una vez (Fig. 4).
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Ya final mente el asistente de instalación pedirá cerrar su ventana, dando paso a disfrutar del Software (Fig. 7).
Fig. 7. Fin del proceso de instalación Arduino IDE Fig. 4. Selección de Componentes del Arduino IDE
Por último se procede a instalar (Fig. 5).
Nota: En caso de obtener el software portable, Nota: portable, se debe instalar el controlador del conversor FTDI (Serial/USB).Este se encuentra entre los directorios de este, facilitando así, posibles problemas de compatibilidad. Una vez instalado el driver, se deberá generar un puerto COM (Comunicación Serial), por medio del cual se realizara la programación al al microcontrolador (Fig. (Fig. 8).
Fig. 5. Inicio de instalación Arduino IDE
Durante la instalación del software, este peticionara un aval para instalar el Driver mencionado anterior mente (Fig. 6). En donde simple, aceptamos su instalación.
Fig. 8. Puerto COM (Para programación y Comunicación Serial) De igual forma se selecciona la tarjeta con la que se está trabajando y el tipo tipo de programador. Sabiendo que la arquitectura de los Atmel es AVR se selecciona el programador AVRISP-mkII, el cual cumple con los parámetros de programación dictaminados dictaminados por Atmel (Fig. 9).
Fig. 9. Selección de Programador AVR Fig. 6. Autorización para instalar Driver FTDI (conversor (Serial/USB)).
Por último se dispone a ser uso de cualquiera de los ejemplos que viene precargados en el Arduino IDE, con el fin de probar comunicación, certificando que se realizó la correcta instalación tanto del software como del driver.
Universidad de Antioquia. Jaramillo Cesar, Quintero David. Manejo de Puertos y Conocimiento de la Tarjeta Arduino. IV. PRÁCTICAS DE APRENDIZAJE A. Prendiendo Un Led
En esta primera práctica, haremos parpadear un led, a través de un puerto digital de la placa. Para ello se desarrolló el siguiente código: //Manejo de puertos y conocimiento de la tarjeta Arduino // Declaración de Variables int led=13;//indicamos que led lleva cargado el numero 13 void setup()//rutina que se ejecutara solo 1 vez cada Reset { pinMode(led,OUTPUT);//Indicamos pinMode(led,OUTPUT);//Indic amos que el pin 13 de la tarjeta es una salida digital } void loop()//bucle infinito { digitalWrite(led,HIGH);//se digitalWrite(led,HIGH);//se escribe en el pin 13"que ya está como salida" un 1 digital delay(1000);//un retardo de 1000ms con el fin de d e visualizar el cambio de estado del led digitalWrite(led,LOW);//se digitalWrite(led,LOW);//se escribe en el pin 13"que ya está como co mo salida" un 0 digital delay(1000);//un retardo de 1000ms con el fin de visualizar el cambio de estado del led
Después de Compilar el código (Verificar), pasamos a realizar el montaje de funcionamiento. Este ese encuentra compuesto por una resistencia de 2,2k Ω y un led. A continuación se muestra esquemático correspondiente correspondiente a esta práctica (Fig. 9).
Fig. 9. Esquemático Parpadeo Led.
B.
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Secuencia de Led’s
Basados en el código anterior, se configuran dos puertos más de la placa. Tras realizar esta modificación, se expone la secuencia (Tabla. 1). Rutina Secuencia de Led’s Led 1 1
Led 2 1
Led 3 1
1 0 0
0 1 0
0 1 1
1 0 0 Tabla. 1. Rutina Secuencia de Led’s
Todos estos requerimientos se visualizan en el siguiente código. //Manejo de puertos y conocimiento de la tarjeta Arduino // Declaración de Variables V ariables int led1=11;//indicamos que led lleva cargado el numero 11 int led2=12;//indicamos que led lleva cargado el numero 12 int led3=13;//indicamos que led lleva cargado el numero 13 void setup()//rutina que se ejecutara solo 1 vez cada Reset { pinMode(led1,OUTPUT);//Indicamos pinMode(led1,OUTPUT);// Indicamos que el pin 11 salida digital pinMode(led2,OUTPUT);//Indicamos pinMode(led2,OUTPUT);// Indicamos que el pin 12 salida digital pinMode(led3,OUTPUT);//Indicamos pinMode(led3,OUTPUT);// Indicamos que el pin 13 salida digital } void loop()//bucle infinito { //rutina 1 ( 1 1 1) digitalWrite(led1,HIGH); digitalWrite(led2,HIGH); digitalWrite(led3,HIGH); delay(1000);//un retardo de 1000ms //rutina 2 ( 1 0 0) digitalWrite(led1,HIGH); digitalWrite(led2,HIGH); digitalWrite(led3,LOW); delay(1000);//un retardo de 1000ms //rutina 3 ( 0 1 1) digitalWrite(led1,LOW); digitalWrite(led2,LOW); digitalWrite(led3,HIGH); delay(1000);//un retardo de 1000ms //rutina 4 ( 0 0 1) digitalWrite(led1,LOW); digitalWrite(led2,LOW); digitalWrite(led3,HIGH); delay(1000);//un retardo de 1000ms //rutina 5 ( 1 0 0) digitalWrite(led1,HIGH); digitalWrite(led2,LOW); digitalWrite(led3,LOW); delay(1000);//un retardo de 1000ms //Fin rutinas }
Universidad de Antioquia. Jaramillo Cesar, Quintero David. Manejo de Puertos y Conocimiento de la Tarjeta Arduino.
Después de Compilar el código (Verificar), pasamos a realizar el montaje de funcionamiento. Este ese encuentra compuesto por tres resistencia de 2,2k Ω y tres led’s. A continuación se muestra esquemático correspondiente correspondiente a esta práctica (Fig. 10).
VI. WEBGRAFIA [1] [Online]. Available: http://www.dynamoelectronics.com/dynamo-tiendavirtual.html?page=shop.browse&category_id=82 [2] [Online]. Available: http://www.euskadinnova.net/es/innovacionsocial/noticias/documental-a social/notic ias/documental-arduino-narra-historiarduino-narra-historia-openopensource-mundo-fisico/7285.aspx [3] [Online]. Available: http://www.ardumania.es/ardutienda/es/arduino/85arduino-leonardo.html [4] [Online]. Available: http://www.atmel.com/tools/A http://www .atmel.com/tools/AVRISPMKII.aspx VRISPMKII.aspx
Fig. 10. Esquemático Secuencia Led’s V.
CONCLUSIONES
La placa arduino fue diseñada con pensamiento (DIY), lo cual la hace muy versátil para múltiples aplicaciones. El Arduino IDE es un software confiable y desarrollado basado en la teoría del “Poka Yoke”, es
decir de fácil comprensión y sin estar sobrecargado de funciones inoficiosas. Los puertos digitales de la placa son muy amigables a la hora de ser configurados. Realizar una práctica de aprendizaje con arduino ahorra tiempo y costos, ya que este tiene de fábrica los requerimientos mínimos de funcionamiento montados en su placa.
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