Guía para principiantes de Arduino

Ya sea que sea un experto en sistemas integrados, un científico de secundaria o una persona curiosa, debe comenzar sus exploraciones electrónicas en alguna parte. Si el manual no es suficiente, consulte esta guía para principiantes de Arduino.

Arduino es una marca de placas de microcontrolador de código abierto desarrollada por la empresa Arduino.

Cuando hablas de Arduino, generalmente se trata de la placa. Las placas Arduino son especiales porque son duraderas. Están destinados a ser utilizados por estudiantes (o cualquier persona) que pueda estropear las cosas y romper algo.

La otra cosa que los hace especiales es que son de código abierto. Las hojas de datos de todas las placas y escudos Arduino están disponibles en línea. Puedes hacer tu propia placa Arduino si tienes los conocimientos técnicos.

Para un principiante, esto significa:

Hay muchos tipos de placas Arduino. Algunas son tan pequeñas como una batería, mientras que otras son tan grandes como una cámara digital, pero todas tienen algunas partes en común:

También hay otras placas de terceros basadas en Arduino que son construidas por sus propios fabricantes, pero normalmente tienen estas cosas en común.

La unidad de microcontrolador, también conocida como MCU, lee y controla todas las entradas y salidas de la placa. También almacena el código creado por el usuario que hace que haga cosas.

El Arduino Uno R3 tiene un chip MCU extraíble especial. De esta manera, puede reemplazar esa parte una vez que esté rota o desgastada. Otras placas tienen sus chips MCU soldados a la propia placa. El inconveniente es obvio, pero generalmente están hechos para ser mucho más pequeños y rápidos que sus contrapartes no soldadas.

A los lados, deberías ver algunas piezas de plástico elevadas con agujeros en la parte superior. Son pines de cabecera hembra. Se supone que debes poner cables o pines de puente macho en ellos.

Hay dos tipos de pines: GPIO y pines de alimentación. Los pines GPIO le permiten procesar entradas y salidas. Por defecto, todos los pines de Arduino son entradas. Por otro lado, los pines de alimentación están destinados a mover la electricidad alrededor del tablero. 5V y 3.3V siempre emiten tanto voltaje como dice su nombre. GND significa "tierra" y Vin te permite alimentar la placa a través de ese pin.

Todas las placas Arduino suelen tener dos tipos de puertos: un puerto USB y un conector de barril de CC, pero algunas no tienen un conector de barril de CC. Por lo general, obtienen su energía del puerto USB o de los pines de alimentación.

Los conectores de barril de CC suelen tener un tamaño de 2,1 × 5,5 mm con el interior como positivo y el exterior como negativo. Están diseñados para aceptar cualquier valor entre 7 y 20 voltios, pero es mejor que te limites a los 9 voltios siempre que sea posible.

Los puertos USB son diferentes, según el modelo. Pueden usar Tipo-A, Tipo-B, USBmicro o Tipo-C. Puede alimentar la placa a través de estos, y también sirven como puertos de comunicación.

Por último, normalmente hay tres indicadores LED que le permiten ver el estado de la placa.

Los pines L y ON se explican por sí mismos. Uno es un LED incorporado que puede controlar, mientras que el otro se enciende cuando la electricidad pasa a través del tablero. Los dos primeros, por otro lado, se encienden cada vez que el Arduino recibe o transmite información a través de la comunicación en serie.

Los principiantes deben comenzar con Arduino IDE antes de pasar a cualquier otro programa, como PlatformIO, en parte porque es fácil, con todo lo que necesita allí. También es menos probable que arruines las cosas si usas esto. Está hecho para placas Arduino, después de todo.

El IDE de Arduino tiene tres funciones importantes:

Normalmente, las funciones de creación y carga funcionan de la mano. Tan pronto como termine de escribir y editar su código, puede compilarlo y luego cargarlo todo directamente en su tablero. Pero hay momentos en los que solo tiene que construirlo y no tiene que cargarlo.

El IDE de Arduino se puede descargar a través del sitio web de Arduino.

Hacer parpadear el LED incorporado es la versión Arduino de un script "Hello World" y es una forma sencilla de probar si Arduino está funcionando. Estoy demostrando todas las diferentes formas de hacerlo parpadear, incluso decirle a la computadora que ya está parpadeando.

Estamos comenzando con el guión básico de parpadeo. Solo tendrá que encender el LED incorporado durante 0,5 segundos y luego apagarlo durante otros 0,5 segundos.

El código de Arduino generalmente se divide en dos partes: setup() y loop().

Cuando vea setup(), se supone que debe definir sus salidas y entradas. En este caso, estamos usando pinMode() para convertir el pin LED_BUILTIN en un pin de salida.

El pin LED_BUILTIN es el pin 13 y está directamente conectado al LED L. Lo encenderá siempre que reciba suficiente electricidad para ponerlo en ALTO. Incluso puede reemplazar todas las instancias de LED_BUILTIN con 13 y seguirá funcionando.

setup() se analiza más en el siguiente ejemplo. Aquí, todo comienza desde la primera línea dentro de loop(), y el Arduino ejecuta esa línea, luego hace la segunda, luego la tercera, y así sucesivamente, hasta llegar a la última línea. A continuación, volverá a la primera línea después de eso. Por eso se llama loop().

En este ejemplo, usamos digitalWrite() para encender LED_BUILTIN en ALTO. 5V de electricidad pasan por aquí, luego la demora (500) evitará temporalmente que Arduino lea más código durante 500 milisegundos. Después de eso, Arduino ejecuta la siguiente línea, que lleva LED_BUILTIN a BAJO.

En realidad, es un ciclo de encenderlo, esperar medio segundo, apagarlo, esperar otro medio segundo y luego volver a la línea de salida. Sigue podando mientras esté conectado a una fuente de alimentación.

Esta vez, estamos jugando con setup() para que podamos hacer que el LED integrado parpadee rápidamente tres veces antes de parpadear lentamente cada 0,5 segundos.

El ejemplo anterior habló sobre loop() y cómo funciona. Retrocedamos un poco y ampliemos la configuración().

Todo lo que coloca en setup() se ejecuta una vez, tal como dice el comentario preescrito. Con esto, puedes hacer que tu Arduino haga algo para decirte que va a empezar a funcionar. Si tiene una pantalla LCD, OLED o AMOLED, ¡incluso podría darle una animación de carga falsa!

Aquí también es donde se supone que debe iniciar comandos especiales, como establecer comunicación a través de serie.

A diferencia de una comunicación en paralelo, una comunicación en serie envía datos desde el origen al destino un bit a la vez.

Esta vez, Arduino enviará algunos mensajes en serie para brindarle actualizaciones de estado.

Como el software usa una consola para la depuración, se supone que debe usar Serial en el hardware para lo mismo.

En setup(), agregó la línea Serial.begin(9600);. Esto le dice a Arduino que abra un canal con la computadora para la comunicación en serie. El número al lado muestra qué tan rápido debe enviar datos.

El 9600 se refiere a 9600 baudios. Esto significa que va a enviar 9600 bits por segundo. Las tasas de baudios varían de 300 a más de 2 millones de baudios para el IDE de Arduino. Las tarifas más pequeñas son mejores para cables más largos (piense en cables telefónicos para la distancia), mientras que las más grandes son para cables más cortos. Sin embargo, 2 millones de baudios es excesivo. En muchos casos, incluso 19200 baudios son más que suficientes incluso para los sensores aficionados más sensibles.

Con eso fuera del camino, hablemos de Serial.println(); próximo. Este comando significa "imprimir, línea nueva" y crea una nueva línea después de imprimir lo que hay dentro del área ().

Serial.println() acepta cadenas o variables que contienen cadenas. Se comporta de manera extraña cuando agrega números en ellos, especialmente si comienza con 0.

Si observa los resultados de su monitor en serie, también debe notar que imprime "¡Arduino, iniciando!" sólo una vez. Mientras tanto, "LED encendido" y "LED apagado" se imprimen repetidamente en cada ciclo de parpadeo. Esa es la gran diferencia entre setup() y loop().

De hecho, incluso puedes poner tu código de setup() en loop(), pero eso suele ser una mala práctica. Puede terminar convirtiendo un pin de entrada en un pin de salida, lo que podría romper el chip del microcontrolador.

Esto ayuda mucho. Un bucle for te permite hacer un mini bucle () que finaliza después de un número determinado de veces.

Intentemos hacer patrones de parpadeo complejos con múltiples bucles for. En la primera carga, el LED debe parpadear 13 veces, encendido durante 500 ms y apagado durante 250 ms, y solo una vez. Luego debe repetirse, parpadear cuatro veces, encenderse durante 1000 ms y apagarse durante 1000 ms, luego parpadear dos veces más, encenderse durante 500 ms y apagarse durante 250 ms.

El bucle for es una herramienta simple pero fácil de aprender. Tiene tres partes: for, (int i = 0; i < x; i++), y lo que sea que esté dentro de { }.

Con esta sencilla guía para principiantes de Arduino, puede comenzar a crear sus propios efectos de luz personalizados o tal vez una elegante luz navideña.

Hay más que aprender, por supuesto, pero es mejor aprender sobre la marcha. ¡Podría probar motores, sensores, relés y mucho más! Si está preparado para el desafío, es posible que desee programar un Arduino con una Raspberry Pi.

Terenz es un robotista aficionado que intenta construir el robot más impresionante que el mundo haya visto jamás. Podría haberlo hecho ya si no estuviera tan ocupado quemando LED como un segundo pasatiempo.

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