Arduino

Arduino, el gran universo del hardware libre

Electrónica, robótica, programación… disciplinas en pleno auge que se implantan en la sociedad y con las que se trabaja desde edad cada vez más temprana. Un gran ejemplo es Arduino, la plataforma de hardware libre por excelencia.

En esencia, Arduino es una plataforma de prototipos electrónicos open source (código abierto), basada en hardware y software asequible y de funcionamiento sencillo. Prácticamente cualquier persona puede utilizarlo; de hecho se multiplican los cursos dirigidos a niños y las propuestas divulgativas para artistas, diseñadores, aficionados al sector, etc.

La gran variedad de componentes Arduino que existen permiten montar todo tipo de automatismos, robots y proyectos complejos en los que confluyen materias como la electrónica, la robótica o las matemáticas. El hardware se puede adaptar libremente a las necesidades de cada situación, y el software se encuentra gratuitamente en la red.

En definitiva, Arduino tiene como principios la flexibilidad, la capacidad de adaptación y por supuesto un enorme potencial de desarrollo. Pero no son sus únicas ventajas, toma nota:

• Buen precio. Las placas son bastante asequibles en comparación con otras similares.
• Multiplataforma. El software de Arduino es compatible con Windows, Macintosh OSX y GNU/Linux.
• Sencillo y claro. Arduino tiene un entorno de programación muy sencillo para principiantes, y tan flexible que también es muy interesante para usuarios avanzados.
• Código abierto y software extensible. Es una herramienta de código abierto, disponible para extensión por programadores experimentados. El lenguaje puede ser expandido mediante librerías C++, y la gente que quiera entender los detalles técnicos pueden hacer el salto desde Arduino a la programación en lenguaje AVR C en el cual está basado. De forma similar, se puede añadir código AVR-C directamente en tus programas Arduino.
• Código abierto y hardware extensible. Arduino se basa en microcontroladores ATMEGA8 y ATMEGA168 de Atmel. Los planos para los módulos están publicados bajo licencia Creative Commons, por lo que diseñadores experimentados de circuitos pueden hacer su propia versión del módulo, extendiéndolo y mejorándolo. Incluso usuarios relativamente inexpertos pueden construir la versión de la placa del módulo para entender cómo funciona.
• Formación. En la web de Arduino hay tutoriales e información para aprender paso a paso a utilizarlo. De todos modos, internet está plagado de tutoriales, vídeos, blogs e instrucciones para lleva a cabo todo tipo de proyectos. Una fuente inagotable de conocimiento que los propios makers alimentan compartiendo experiencias, contenidos y trabajos propios.

Material Arduino

Básicamente, podemos encontrar placas Arduino, shields, accesorios y kits con diferentes niveles de complejidad.

1. PLACAS. Existen varios modelos según sus características y tamaños. Estos son algunos ejemplos:

• Arduino UNO R3:

• Utiliza el microcontrolador ATmega328. En adición a todas las características de las tarjetas anteriores, el Arduino Uno utiliza el ATmega16U2 para el manejo de USB en lugar del 8U2 (o del FTDI encontrado en generaciones previas). Esto permite ratios de transferencia más rápidos y más memoria. No se necesitan drivers para Linux o Mac (el archivo inf para Windows es necesario y está incluido en el IDE de Arduino).

Esta placa añade otros pines adicionales y se adapta perfectamente a distintos shields. El Arduino UNO R3 se puede utilizar tanto para desarrollar objetos interactivos o se puede conectar al software de ordenador.

Características principales de Arduino UNO R3:

•   Microcontrolador ATmega328.
•   Voltaje de entrada 7-12V.
•   14 pines digitales de I/O (6 salidas PWM).
•   6 entradas análogas.
•   32k de memoria Flash.
•   Reloj de 16MHz de velocidad.

• Arduino Mega ADK: es una placa de microcontroladores basada en ATMega2560. Tiene una interfaz de host USB para conectarse con teléfonos basados en Android, el IC MAX3421e. Tiene 54 pines de entrada / salida digitales, 16 entradas analógicas, 4 UARTs (puertos serie de hardware), oscilador de cristal de 16 MHz, una conexión USB, una toma de alimentación, una cabecera ICSP, y un botón de reinicio.

El ADK se basa en el Mega 2560. Al igual que el Mega 2560 y Uno, cuenta con un Atmega8U2 programado como un convertidor USB a serie.

• Arduino Leonardo: está basado en el microcontrolador ATmega32U4 y el nuevo controlador con protocolo de TCP/IP W5500. Tiene 20 pines digitales de entrada o salida. La tarjeta contiene un cristal para oscilación de 16Mhz, conector RJ45, conector Micro USB, Jack DC para alimentación, socket para memoria microSD y un práctico botón de reset. Conectándolo al ordenador puede funcionar como ratón, teclado o joystick.

Características principales de Arduino Leonardo:

•   Microcontrolador: ATmega32u4.
•   Voltaje de operación: 5V.
•   Alimentación Jack DC 7-12V.
•   Pines digitales I/O: 20.
•   Pines con salida PWM: 7.
•   Pines reservado por Arduino: Pin 4 para microSD, Pin 10 para ser usado por W5500.
•   Pines análogos de entrada: 12 (Desde A0 hasta A6 y pines digitales 4, 6, 8, 9, 10 y 12).
•   Corriente máxima por pin I/O: 40 mA.
•   Memoria Flash: 32 KB (ATmega32u4). Se usaron 4KB para bootloader.
•   SRAM: 2.5 KB (ATmega32u4).
•   EEPROM: 1 KB (ATmega32u4).
•   Cristal oscilador (reloj): 16 MHz.
•   Controlador embebido TCP/IP Ethernet W5500.
•   Soporte para memorias microSD.

• Arduino Ethernet sin PoE: Es una tarjeta única que integra el ATMEGA328, el microcontrolador Arduino Uno con el Arduino Ethernet Shield. Tiene 14 pines de entradas/salidas digitales, 6 salidas análogas, un oscilador de 16 MHz de cristal, una conexión RJ45, un conector Jack, un cabezal ICSP y un botón reset.

Características de Arduino Ethernet:

•   Microcontrolador: ATmega328.
•   Voltaje de operación: 5V.
•   Voltaje de salida de conexión (recomendada): 7-12V.
•   Voltaje de salida de conexión (límites): 6-20V.
•   Pines de entrada/salida digitales: 14 (4 de los cuales proveen salida de PWM).
•   Pines Arduino reservados: 0 a 13 usados para SPI, 4 usados para tarjeta SD, 2 de interrupción W 5100 (cuando está en puente).
•   Pines de salida análogos: 6. Corriente DC por cada pin de entrada/salida: 40mA.
•   Corriente DC para pines de 3.3V: 50mA.
•   Memoria flash: 32Kb (ATmega328) de os cuales 0.5Kb son usados por el gestor de arranque.
•   SRAM: 2Kb (ATmega328)
•   EEPROM: 1Kb (ATmega328).
•   Velocidad de reloj: 16MHz.
•   Controlador Ethernet integrado W 5100 TCP/IP.
•   Tarjeta Micro SD, con transistores de voltaje activos.

• Arduino Mega 2560 R3: es una tarjeta de desarrollo con microcontrolador ATmega2560 con pines de entrada y salida, analógicos y digitales. Su entorno de desarrolla implementa el lenguaje Processing/Wiring. Se puede utilizar tanto para objetos interactivos autónomos como en conexión con el ordenador.

Características principales de Mega2560 R3:

•   Microcontrolador ATmega2560.
•   Voltaje de entrada de – 7-12V.
•   54 pines digitales de Entrada/Salida (14 de ellos son salidas PWM).
•   16 entradas análogas.
•   256k de memoria flash.
•   Velocidad del reloj de 16Mhz.

• Arduino DUE: su principal activo es su microcontrolador de 32 bit CortexM3 ARM, incrementando el poder de procesamiento de los proyectos Arduino.

Características principales de DUE:

•   Microcontrolador: AT91SAM3X8E.
•   Voltaje de operación: 3.3V.
•   Voltaje recomendado de entrada (pin Vin): 7-12V.
•   Pines de entrada y salida digitales: 54 pines I/O, de los cuales 12 proveen salida PWM.
•   Pines de entrada análogos: 12.
•   Pines de salida análogos: 2.
•   Corriente de salida total en los pines I/O: 130mA.
•   Corriente DC máxima en el pin de 3.3V: 800mA.
•   Corriente DC máxima en el pin de 5V: 800mA.
•   Memoria Flash: 512 KB toda disponible para aplicaciones del usuario.
•   SRAM: 96 KB (en dos bancos de: 64KB y 32KB).
•   Velocidad de reloj: 84 MHz.

• Arduino YUN: estas placas combinan el poder de Linux con la sencillez de Arduino. La YUN se puede programar con un cable USB como el Arduino clásico o a través de la conexión Wi-Fi sin necesidad de conectarse físicamente.

Características principales de YUN:

•   Microcontrolador: ATmega32u4.
•   Voltaje de trabajo: 5V.
•   Entrada de voltaje (recomendado): 5V via microUSB o PoE 802.3af.
•   Pines digitales I/O: 14.
•   Salidas PWM: 7.
•   Entradas analógicas: 6.
•   Corriente por pin I/O: 40mA.
•   Corriente por pin para trabajar con 3.3V: 50mA.
•   Memoria Flash: 32 KB (ATmega32u4). Memoria usada en bootloader: 4KB.
•   SRAM: 2.5KB (ATmega32u4).
•   EEPROM: 1KB (ATmega32u4).
•   Cristal (oscilador) incorporado: 16 MHz.
•   DDR2 64MB Ram y 16MB SPI Flash.
•   IEEE 802.11bgn 1×1 AP o router.
•   USB 2.0 host/device.
•   Compatible poE 802.3af.
•   Soporta memoria microSD.

2. SHIELDS. Los shields son placas modulares ideadas para dar funcionalidades extra a un Arduino. Se comunican con la placa por los pines digitales o analógicos o bien por algún bús como SPI, I2C o puerto de serie. Suelen alimentarse a través de Arduino mediante los pines de 5V y GND.
3. KITS ARDUINO. Los kits de Arduino incluyen todos los componentes necesarios para llevar a cabo una o varias prácticas, además de las instrucciones paso a paso. Encontramos el kit de iniciación, el de componentes básicos, kits con diferentes modelos de placas, etc.
4. Los ACCESORIOS para Arduino son cables, microcontroladores, cajas, antenas, módulos de alimentación y todo tipo de componentes que se pueden necesitar en la ejecución de un proyecto.