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ARDUINO
PRIMEIROS PASSOS
EL66J
1
2014/1
Computador
2
• Um computador é um sistema digital que possui uma CPU
(central processing unit), memória e portas de entrada e
saída (I/O). Estes três módulos comunicam-se através dos
barramentos de dados, endereços e controle.
CPU I/O
Memória
Barramento de endereços (address bus)
Barramento de dados (data bus)
Barramento de controle (control bus)
Computador
3
• Exemplo de um computador específico.
ROM:
Memória
de
programa
RAM:
Memória
de
dados
Memória
ROM
32K bytes
Memória
RAM
32K bytes
UART
(para
comunicação
serial)
Microprocessador
Motorola 68000
Oscilador
(onda quadrada
para geração
do clock)
Microprocessador
4
http://ferretronix.com/tech/sbc/njit_68k_lab_board_54.jpg
Mp 68000
(é a CPU)
32k ROM
32k RAM
UART
Oscilador
• Se construído com um
Microprocessador, o
computador do exemplo
necessitaria CIs externos
de RAM, ROM, UART e
Oscilador.
Microcontrolador (Mc)
5
http://www.d8apro.com/NewKits.html
ROM
RAM
UART
Oscilador
Mc ATMEGA32
• Um Mc possui
RAM, ROM,
UART e
Oscilador
embutidos.
• Por isso, um
Mc também é
chamado de
single-chip
computer.
CPU
• Há muitas opções de recursos embutidos,
também chamados de periféricos embutidos
ou periféricos integrados.
Sistemas embarcados
6
• São sistemas digitais
microcontrolados para
aplicações específicas.
Mc
Tem microcontrolador pra todo lado!
Principal critério de classificação dos
microcontroladores (segmentos de mercado)
7
• Quanto ao número de bits de dados
• 4 bits
• 8 bits
• 16 bits
• 32 bits
Exemplos de fabricantes
8
http://microcontroller.com/Microcontrollers/
Desenvolvimento - principais passos e ferramentas
9
código
fonte
IDE
PC
Integrated
Development
Environment
(Ambiente de
Desenvolvimento
Integrado)
Arquivo texto com o
código fonte
(programa do
usuário)
Principais funcionalidades da IDE:
- Tradução de programas em
linguagem assembly e C
para código de máquina
- Simulação
Código fonte
traduzido para
código de
máquina, no
formato hexa
Intel
Comunica-se
com o
microcontrolador
e faz a gravação
na memória de
programa
Mc
Arquivo
HEXA
INTEL
PROGRAMA
PARA
GRAVAÇÃO
A
B
C
D
Target
(harware
do usuário)
Desenvolvimento - exemplo específico
10
PC
Target
Placa P51 USB
Flip (para gravar os
programas no Mc)
Keil ou outra IDE
(para desenvolver os
programas)
USB
Arquivo .hex
A
B
C
D
Microcontrolador
AT89C5131
Desenvolvimento - programação
11
• Em geral, é necessário conhecer detalhadamente a arquitetura interna do microcontrolador, o
que costuma ser muito trabalhoso!
• Por exemplo, para programar os timers/counters do microcontrolador 8051:
• Slide 1 de 4 (Philips Semiconductor, Datasheet, 80C51 family hardware description, 1997)
Desenvolvimento - programação
12
• Em geral, é necessário conhecer detalhadamente a arquitetura interna do microcontrolador, o
que costuma ser muito trabalhoso!
• Por exemplo, para programar os timers/counters do microcontrolador 8051:
• Slide 2 de 4 (Philips Semiconductor, Datasheet, 80C51 family hardware description, 1997)
Desenvolvimento - programação
13
• Em geral, é necessário conhecer detalhadamente a arquitetura interna do microcontrolador, o
que costuma ser muito trabalhoso!
• Por exemplo, para programar os timers/counters do microcontrolador 8051:
• Slide 3 de 4 (Philips Semiconductor, Datasheet, 80C51 family hardware description, 1997)
Desenvolvimento - programação
14
• Em geral, é necessário conhecer detalhadamente a arquitetura interna do microcontrolador, o
que costuma ser muito trabalhoso!
• Por exemplo, para programar os timers/counters do microcontrolador 8051:
• Slide 4 de 4 (Philips Semiconductor, Datasheet, 80C51 family hardware description, 1997)
Arduino e similares
15
• “Computação física (physical computing): conjunto de ferramentas e
métodos para construir sistemas digitais capazes sensorear e atuar
no mundo físico, mais efetivamente que um computador
convencional.”
• “O Arduino é uma plataforma open-sorce de computação física
baseada em uma placa simples com um microcontrolador e um
ambiente de desenvolvimento para escrever programas para a
placa.”
• “Exemplos de outras plataformas: Parallax Basic Stamp, Netmedia's
BX-24, Phidgets, MIT's Handyboard, Texas Instrument’s Energia.”
• “Estas plataformas transformam todos os detalhes complicados da
programação de microcontroladores em um pacote fácil de usar.”
http://arduino.cc/en/Guide/Introduction
Arduino
16
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno
http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage
http://www.amazon.com/s/ref=nb_sb_noss_1?url=search-alias%3Dstripbooks&field-
keywords=arduino&sprefix=ardui%2Cstripbooks&rh=i%3Astripbooks%2Ck%3Aarduino
https://www.youtube.com/watch?v=09zfRaLEasY&index=2&list=PLYutciIGBqC34bfijBdYch49oyU-B_ttH
Placa + IDE + muitos recursos
Arduino – exemplos de projetos
17
http://www.instructables.com/id/Tweet-a-Pot-Twitter-Enabled-Coffee-Pot/
Mande um tweet para a sua cafeteira
Arduino – exemplos de projetos
18
http://www.instructables.com/id/Tweet-a-Pot-Twitter-Enabled-Coffee-Pot/
http://www.robotshop.com/en/dfrobotshop-rover-20-arduino-mecanum-robot-basic.html
http://www.instructables.com/file/FL5YH1ZGLE1MKLC
http://www.roboticmagazine.com/toys-fun/n8-kit-build-all-the-robots-you-can-imagine
http://duino4projects.com/beginners-guide-to-building-arduino-robots-with-bluetooth-and-android/
http://arduino.cc/en/Main/Robot
Robozinhos de todos os sabores
Arduino – exemplos de projetos
19
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Pedale por aí em segurança
Arduino – exemplos de projetos
20
http://www.instructables.com/file/FJI64OAG1XBRNEO
Cortador de grama por controle remoto
Arduino – exemplos de projetos
21
http://diydrones.com/profiles/blogs/arduimu-quadcopter-part-iii
Quadcopter
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22
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Capacete do Daft Punk
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23
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Dispenser de comida de gato
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Robo que sobe em árvores
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25
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Cavalinho que cospe fogo
Arduino Uno
26
• O Arduino Uno é baseado no microcontrolador Atmel,
família AVR, modelo ATmega328.
• Principais características do microcontrolador:
• ATmega328P-PU: encapsulamento DIP 28 pinos
• 8 bits
• Clock de até 20 MHz
• Alimentação 1,8 a 5,5 V
• 32 KBybes de memória de programa Flash
• 2 KBytes de memória de dados (RAM)
• 23 pinos de I/O
• Conversor analógico-digital de 6 canais, 10 bits
• PWM de 6 canais
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno
http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf
Arduino Uno
27
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno
14 pinos de I/O digital (6 PWM)
[source/sink max 40 mA]
LED no pino 13
Conector USB
[comunicação
serial com o PC e
alimentação 5V]
Conector para
alimentação externa
entre 7 e 12V DC
[caso necessário] 6 entradas analógicas do
conversor analógico-digital
[min: 0V, max: 5V]
Cristal 16 MHz
para gerar clock
GND e 5V
Mc ATmega328P
LED para indicação
de placa energizada
(power)
Reset
LEDs da
comunicação
serial
Instalando o IDE (software do Arduino)
28
1. Download em
http://arduino.cc/en/Main/Software
• Ou link direto da versão para Windows:
http://arduino.googlecode.com/files/arduino-1.0.5-r2-windows.zip
Instalação o IDE (software do Arduino)
29
2. Descompactar [em um lugar que vc ache depois!].
3. Conectar a placa do Arduino ao computador com o cabo USB.
Aguarde...
4. Vai aparecer uma mensagem do Windows de dispositivo não
encontrado. Não mexer!
5. Abrir o Control panel → System → Device manager.
6. Procurar um ‘Unknown device’ ou um ‘Arduino UNO (COMxx)’.
Pode estar em ‘Ports’ ou ‘Other devices’.
7. Clicar com o botão direito → Update driver software → Browse
my computer.
8. Navegar até o folder descompactado e lá dentro → folder
‘Drivers’ (é só deixar este folder selecionado) → Ok [o objetivo
é fazer o Windows enxergar o ‘arduino.inf’. Nesse folder só
tem este arquivo. O Windows vai pegar ele] → Next
9. Clicar em ‘Install’ ou algo parecido na tela de confirmação.
10. Para conferir: no Control Panel → System → Device Manager
→ Ports há agora um ‘Arduino UNO COM3’.
Abrindo o IDE
30
• Para abrir o IDE: executar o arquivo ‘arduino.exe’ dentro
da pasta descompactada. Double click
Configurando
31
1. Tools → Serial Port → COM3 2. Tools → Board→ Arduino Uno
Testando
32
1. File → Examples → 01.Basics → Blink
2. Conectar o Arduino na USB e clicar no
‘Upload’ para gravar o programa no Arduino
Testando
33
Ok!
Blinking :-)
Entendendo o Sketch Blink.ino
34
/* Blink
Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly.
This example code is in the public domain. */
// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards. Give it a name:
int led = 13;
// the setup routine runs once when you press reset:
void setup()
{
// initialize the digital pin as an output.
pinMode(led, OUTPUT);
}
// the loop routine runs over and over again forever:
void loop()
{
digitalWrite(led, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(1000); // wait for a second
digitalWrite(led, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(1000); // wait for a second
}
Vamos montar este circuito no protoboard
para interfacear com o Arduino
35
POTENCIÔ-
METRO
10k
36
Chanfro dos LEDs (-)
Vermelho,Vermelho,Marrom: 220
Marrom,Preto,Marrom: 100
Marrom,Preto,Laranja: 10K
1. Desconecte o Arduino da USB.
2. Conecte o Arduino ao protoboard
por último.
3. Afaste qualquer objeto que possa
causar curto-cuircuito por cima e por
baixo da placa do Arduino.
5. Aguarde o prof. verificar a
montagem antes de conectar na USB.
LED1
LED2
LED3
LED4
PB1
PB2
POTENCIÔMETRO
37
//Sketch01
//Pisca LED1
const int LED1 = 8; //LED1 no pino 8
void setup()
{
pinMode(LED1, OUTPUT); //configura pino como saída
}
void loop()
{
digitalWrite(LED1, HIGH); //liga o led
delay(1000); //espera 1 seg
digitalWrite(LED1, LOW); //desliga o led
delay(1000); //espera 1 seg
}
Sketch01
Com o Sketch01 aberto: Save As... → Sketch02
38
//Sketch02
//Pisca LED1, LED2, LED3, LED4 simultaneamente
Sketch03
39
//Sketch03
//Pisca LED1, LED2, LED3, LED4 simultaneamente
//Usa array e 'for'
const int LEDS[] = {8,9,10,11}; //array de pinos para leds
void setup(){
//'for' para configurar pinos como saída
for(int i=0; i<4; i++){
pinMode(LEDS[i], OUTPUT);
}
}
void loop(){
//'for' para ligar os leds
for(int i=0; i<4; i++){
digitalWrite(LEDS[i], HIGH);
}
delay(1000); //espera 1 seg
//'for' para desligar os leds
for(int i=0; i<4; i++){
digitalWrite(LEDS[i], LOW);
}
delay(1000); //espera 1 seg
}
Com o Sketch03 aberto: Save As... → Sketch04
40
//Sketch04
//Liga os leds sequencialmente indo e voltando:
//LED1->LED2->LED3->LED4->LED3...
Sketch05
41
//Sketch05
//Liga leds sequencialmente.
//Ao segurar PB1 inverte a sequencia.
const int LEDS[] = {8,9,10,11};
//pushbutton 1 no pino 12
const int PB1 = 12;
//para receber valor do pushbutton
int state = 0;
void setup(){
for(int i=0; i<4; i++){
pinMode(LEDS[i], OUTPUT);
}
//pino PB1 como entrada
pinMode(PB1, INPUT);
}
void loop(){
state = digitalRead(PB1); //lê PB1
if(state == HIGH){
//do menor para o maior
for(int i=0; i<4; i++){
digitalWrite(LEDS[i], HIGH);
delay(200); //espera 0,2 seg
digitalWrite(LEDS[i], LOW);
}
}
else{
//do maior para o menor
for(int i=3; i>=0; i--){
digitalWrite(LEDS[i], HIGH);
delay(200); //espera 0,2 seg
digitalWrite(LEDS[i], LOW);
}
}
}
Com o Sketch05 aberto: Save As... → Sketch06
42
//Sketch06
//Liga leds sequencialmente.
//Ao segurar PB1 inverte a sequencia.
//Ao segurar PB2 altera o tempo.
Sketch07
43
//Sketch07
//Um toque em PB1
//inverte o estado do LED1
//(toggle)
const int LED1 = 8;
const int PB1 = 12;
//estado atual do pb
int currState = 0;
//estado anterior do pb
int prevState = 0;
//0->LED off, 1->LED on
int value = 0;
void setup() {
pinMode(LED1, OUTPUT);
pinMode(PB1, INPUT);
}
void loop(){
currState = digitalRead(PB1); // lê
// testa transição
if ((currState == HIGH) && (prevState == LOW)){
value = 1 - value; //inverte estado do LED
delay(20); //debounce
}
//agora o estado atual ficou velho!
prevState = currState;
if (value == 1) {
digitalWrite(LED1, HIGH);
} else {
digitalWrite(LED1, LOW);
}
}
Com o Sketch07 aberto: Save As... → Sketch08
44
//Sketch08
//Cada toque em PB1 desliga led atual e liga próximo.
PWM
45
• Pulse Width Modulation (modulação por largura de pulso)
Getting Started with Arduino, Massimo Banzi, O’Reilly, 2nd ed, 2011, Fig. 5-
3http://www.amazon.com/Getting-Started-Arduino-Massimo-Banzi/dp/1449309879
“The frequency of the PWM signal on most pins is approximately 490 Hz. On the
Uno and similar boards, pins 5 and 6 have a frequency of approximately 980 Hz.”
http://arduino.cc/en/Reference/analogWrite
PWM
46
• Pulse Width Modulation (modulação por largura de pulso)
Arduino Cookbook, Michael Margolis, O’Reilly, 2011, Fig. 7-
http://www.amazon.com/Arduino-Cookbook-Michael-Margolis/dp/1449313876
Sketch09
47
//Sketch09
//Controla a intensidade do LED2 por PWM
//Massimo Banzi, Getting Started with Arduino
//O’Reilly, 2nd ed, 2011, p.57.
const int LED2 = 9; // the pin for the LED
int i = 0; // We’ll use this to count up and down
void setup() {
pinMode(LED2, OUTPUT); // tell Arduino LED is an output
}
void loop(){
for (i = 0; i < 255; i++) { // loop from 0 to 254 (fade in)
analogWrite(LED2, i); // set the led brightness
delay(10); // Wait 10ms because analogWrite
// is instantaneous and we would
// not see any change
}
for (i = 255; i > 0; i--) { // loop from 255 to 1 (fade out)
analogWrite(LED2, i); // set the LED brightness
delay(10); // Wait 10ms
}
}
48
//Sketch10
//PWM crescente no LED2 e decrescente no LED3
Com o Sketch09 aberto: Save As... → Sketch10
Sketch11
49
//Sketch11
//PWM no LED2 usando seno
//Michael Roberts, Beginning Arduino,
//Listing 3-3, p.59.
const int LED2 = 9;
float sinVal;
int ledVal;
void setup() {
pinMode(LED2, OUTPUT);
}
void loop(){
//from 0 to 179 deg in order to get positive values only
for (int x=0; x<180; x++) {
//convert deg to rad then obtain sin value
sinVal = sin(x*(3.1412/180));
//convert to int in order to use in analogWrite
ledVal = int(sinVal*255);
analogWrite(LED2, ledVal);
delay(25);
}
}
50
//Sketch12
//PWM no LED2 usando seno, depois PWM linear no LED3
Com o Sketch11 aberto: Save As... → Sketch12
ADC
51
• Analog-to-digital converter
http://arduino.cc/en/Reference/AnalogRead
• ADC de 6 canais (6 entradas analógicas)
• Resolução de 10 bits
• Faixa de entrada: 0 a 5V
• 5/1024  4,9 mV
analogRead()
0V → 0000000000 = 0
5V → 1111111111 = 1023
Sketch13
52
//Sketch13
//Pisca LED1 em uma taxa especificada pelo
//potenciômetro na entrada analógica 0
//Massimo Banzi, Getting Started with Arduino
//O’Reilly, 2nd ed, 2011, p.64.
const int LED = 8; // the pin for the LED
int val = 0; // variable used to store the value
// coming from the pot
void setup() {
pinMode(LED, OUTPUT); // LED is as an OUTPUT
// Note: Analogue pins are
// automatically set as inputs
}
void loop() {
val = analogRead(0); // read the value from the pot
digitalWrite(LED, HIGH); // turn the LED on
delay(val); // stop the program for some time
digitalWrite(LED, LOW); // turn the LED off
delay(val); // stop the program for some time
}
53
//Sketch14
//O brilho do LED2 é controlado pelo
//potenciômetro na entrada analógica 0.
//Usa a função map().
Com o Sketch13 aberto: Save As... → Sketch14
Use a função map:
http://arduino.cc/en/Reference/map
54
//Sketch15
//O brilho do LED2 é controlado pelo
//potenciômetro na entrada analógica 0.
//Usa a função map().
//Envia valor do brilho do led pela serial a cada 200 ms
const int LED2 = 9;
const int PB1 = 12;
int val = 0;
int newRange = 0;
void setup() {
pinMode(LED2, OUTPUT);
Serial.begin(9600); // 9600 bits/seg
}
void loop() {
val = analogRead(0); // read the value from the pot
newRange = map(val, 0, 1023, 0, 255);
analogWrite(LED2, newRange); // brilho do led
Serial.print("brilho = "); //envia string
Serial.println(newRange); //envia valor e new line
delay(200);
}
Sketch15
55
//Sketch16
//O brilho do LED2 é controlado pelo
//potenciômetro na entrada analógica 0.
//Usa a função map().
//Envia valor do brilho do led pela serial a cada toque em PB1.
Com o Sketch15 aberto: Save As... → Sketch16
56
//Sketch17
//Recebe da serial:
//a,s,d,f -> toggle leds 1,2,3,4
const int LEDS[] = {8,9,10,11};
int byteRead;
int toggle0, toggle1 = 0;
int toggle2, toggle3 = 0;
void toggleLed(int ledIdx, int value){
if (value == HIGH){
digitalWrite(LEDS[ledIdx], HIGH);
}
else{
digitalWrite(LEDS[ledIdx], LOW);
}
}
void setup() {
for(int i=0; i<4;i++){
pinMode(LEDS[i], OUTPUT);
}
Serial.begin(9600); // 9600 bits/seg
}
Sketch17 void loop() {
//Verifica se tem carac no buffer
if(Serial.available() > 0){
//retira um carac do buffer
byteRead = Serial.read();
switch (byteRead){
case 'a':
toggle0 = 1 - toggle0;
toggleLed(0, toggle0);
break;
case 's':
toggle1 = 1 - toggle1;
toggleLed(1, toggle1);
break;
case 'd':
toggle2 = 1 - toggle2;
toggleLed(2, toggle2);
break;
case 'f':
toggle3 = 1 - toggle3;
toggleLed(3, toggle3);
break;
}
}
}
Serial.available(): Get the number of bytes
(characters) available for reading from the serial port.
This is data that's already arrived and stored in the serial
receive buffer. http://arduino.cc/en/Serial/Available
57
//Sketch18
//Recebe da serial: a,s,d,f -> toggle leds 1,2,3,4.
//Envia pela serial o estado do led que acabou de ser “tooglado”.
Com o Sketch17 aberto: Save As... → Sketch18

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  • 2. Computador 2 • Um computador é um sistema digital que possui uma CPU (central processing unit), memória e portas de entrada e saída (I/O). Estes três módulos comunicam-se através dos barramentos de dados, endereços e controle. CPU I/O Memória Barramento de endereços (address bus) Barramento de dados (data bus) Barramento de controle (control bus)
  • 3. Computador 3 • Exemplo de um computador específico. ROM: Memória de programa RAM: Memória de dados Memória ROM 32K bytes Memória RAM 32K bytes UART (para comunicação serial) Microprocessador Motorola 68000 Oscilador (onda quadrada para geração do clock)
  • 4. Microprocessador 4 http://ferretronix.com/tech/sbc/njit_68k_lab_board_54.jpg Mp 68000 (é a CPU) 32k ROM 32k RAM UART Oscilador • Se construído com um Microprocessador, o computador do exemplo necessitaria CIs externos de RAM, ROM, UART e Oscilador.
  • 5. Microcontrolador (Mc) 5 http://www.d8apro.com/NewKits.html ROM RAM UART Oscilador Mc ATMEGA32 • Um Mc possui RAM, ROM, UART e Oscilador embutidos. • Por isso, um Mc também é chamado de single-chip computer. CPU • Há muitas opções de recursos embutidos, também chamados de periféricos embutidos ou periféricos integrados.
  • 6. Sistemas embarcados 6 • São sistemas digitais microcontrolados para aplicações específicas. Mc Tem microcontrolador pra todo lado!
  • 7. Principal critério de classificação dos microcontroladores (segmentos de mercado) 7 • Quanto ao número de bits de dados • 4 bits • 8 bits • 16 bits • 32 bits
  • 9. Desenvolvimento - principais passos e ferramentas 9 código fonte IDE PC Integrated Development Environment (Ambiente de Desenvolvimento Integrado) Arquivo texto com o código fonte (programa do usuário) Principais funcionalidades da IDE: - Tradução de programas em linguagem assembly e C para código de máquina - Simulação Código fonte traduzido para código de máquina, no formato hexa Intel Comunica-se com o microcontrolador e faz a gravação na memória de programa Mc Arquivo HEXA INTEL PROGRAMA PARA GRAVAÇÃO A B C D Target (harware do usuário)
  • 10. Desenvolvimento - exemplo específico 10 PC Target Placa P51 USB Flip (para gravar os programas no Mc) Keil ou outra IDE (para desenvolver os programas) USB Arquivo .hex A B C D Microcontrolador AT89C5131
  • 11. Desenvolvimento - programação 11 • Em geral, é necessário conhecer detalhadamente a arquitetura interna do microcontrolador, o que costuma ser muito trabalhoso! • Por exemplo, para programar os timers/counters do microcontrolador 8051: • Slide 1 de 4 (Philips Semiconductor, Datasheet, 80C51 family hardware description, 1997)
  • 12. Desenvolvimento - programação 12 • Em geral, é necessário conhecer detalhadamente a arquitetura interna do microcontrolador, o que costuma ser muito trabalhoso! • Por exemplo, para programar os timers/counters do microcontrolador 8051: • Slide 2 de 4 (Philips Semiconductor, Datasheet, 80C51 family hardware description, 1997)
  • 13. Desenvolvimento - programação 13 • Em geral, é necessário conhecer detalhadamente a arquitetura interna do microcontrolador, o que costuma ser muito trabalhoso! • Por exemplo, para programar os timers/counters do microcontrolador 8051: • Slide 3 de 4 (Philips Semiconductor, Datasheet, 80C51 family hardware description, 1997)
  • 14. Desenvolvimento - programação 14 • Em geral, é necessário conhecer detalhadamente a arquitetura interna do microcontrolador, o que costuma ser muito trabalhoso! • Por exemplo, para programar os timers/counters do microcontrolador 8051: • Slide 4 de 4 (Philips Semiconductor, Datasheet, 80C51 family hardware description, 1997)
  • 15. Arduino e similares 15 • “Computação física (physical computing): conjunto de ferramentas e métodos para construir sistemas digitais capazes sensorear e atuar no mundo físico, mais efetivamente que um computador convencional.” • “O Arduino é uma plataforma open-sorce de computação física baseada em uma placa simples com um microcontrolador e um ambiente de desenvolvimento para escrever programas para a placa.” • “Exemplos de outras plataformas: Parallax Basic Stamp, Netmedia's BX-24, Phidgets, MIT's Handyboard, Texas Instrument’s Energia.” • “Estas plataformas transformam todos os detalhes complicados da programação de microcontroladores em um pacote fácil de usar.” http://arduino.cc/en/Guide/Introduction
  • 17. Arduino – exemplos de projetos 17 http://www.instructables.com/id/Tweet-a-Pot-Twitter-Enabled-Coffee-Pot/ Mande um tweet para a sua cafeteira
  • 18. Arduino – exemplos de projetos 18 http://www.instructables.com/id/Tweet-a-Pot-Twitter-Enabled-Coffee-Pot/ http://www.robotshop.com/en/dfrobotshop-rover-20-arduino-mecanum-robot-basic.html http://www.instructables.com/file/FL5YH1ZGLE1MKLC http://www.roboticmagazine.com/toys-fun/n8-kit-build-all-the-robots-you-can-imagine http://duino4projects.com/beginners-guide-to-building-arduino-robots-with-bluetooth-and-android/ http://arduino.cc/en/Main/Robot Robozinhos de todos os sabores
  • 19. Arduino – exemplos de projetos 19 http://www.instructables.com/file/FRCII3VFHY0I8RW/ Pedale por aí em segurança
  • 20. Arduino – exemplos de projetos 20 http://www.instructables.com/file/FJI64OAG1XBRNEO Cortador de grama por controle remoto
  • 21. Arduino – exemplos de projetos 21 http://diydrones.com/profiles/blogs/arduimu-quadcopter-part-iii Quadcopter
  • 22. Arduino – exemplos de projetos 22 http://vimeo.com/2402904?pg=embed&sec=2402904 Capacete do Daft Punk
  • 23. Arduino – exemplos de projetos 23 http://www.damonkohler.com/2010/11/android-automated-cat-feeder.html Dispenser de comida de gato
  • 24. Arduino – exemplos de projetos 24 http://www.instructables.com/id/Tree-Climbing-Robot/ Robo que sobe em árvores
  • 25. Arduino – exemplos de projetos 25 http://www.instructables.com/id/Make-a-Fire-Breathing-Animetronic-Pony-from-FurRea/ Cavalinho que cospe fogo
  • 26. Arduino Uno 26 • O Arduino Uno é baseado no microcontrolador Atmel, família AVR, modelo ATmega328. • Principais características do microcontrolador: • ATmega328P-PU: encapsulamento DIP 28 pinos • 8 bits • Clock de até 20 MHz • Alimentação 1,8 a 5,5 V • 32 KBybes de memória de programa Flash • 2 KBytes de memória de dados (RAM) • 23 pinos de I/O • Conversor analógico-digital de 6 canais, 10 bits • PWM de 6 canais http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf
  • 27. Arduino Uno 27 http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno 14 pinos de I/O digital (6 PWM) [source/sink max 40 mA] LED no pino 13 Conector USB [comunicação serial com o PC e alimentação 5V] Conector para alimentação externa entre 7 e 12V DC [caso necessário] 6 entradas analógicas do conversor analógico-digital [min: 0V, max: 5V] Cristal 16 MHz para gerar clock GND e 5V Mc ATmega328P LED para indicação de placa energizada (power) Reset LEDs da comunicação serial
  • 28. Instalando o IDE (software do Arduino) 28 1. Download em http://arduino.cc/en/Main/Software • Ou link direto da versão para Windows: http://arduino.googlecode.com/files/arduino-1.0.5-r2-windows.zip
  • 29. Instalação o IDE (software do Arduino) 29 2. Descompactar [em um lugar que vc ache depois!]. 3. Conectar a placa do Arduino ao computador com o cabo USB. Aguarde... 4. Vai aparecer uma mensagem do Windows de dispositivo não encontrado. Não mexer! 5. Abrir o Control panel → System → Device manager. 6. Procurar um ‘Unknown device’ ou um ‘Arduino UNO (COMxx)’. Pode estar em ‘Ports’ ou ‘Other devices’. 7. Clicar com o botão direito → Update driver software → Browse my computer. 8. Navegar até o folder descompactado e lá dentro → folder ‘Drivers’ (é só deixar este folder selecionado) → Ok [o objetivo é fazer o Windows enxergar o ‘arduino.inf’. Nesse folder só tem este arquivo. O Windows vai pegar ele] → Next 9. Clicar em ‘Install’ ou algo parecido na tela de confirmação. 10. Para conferir: no Control Panel → System → Device Manager → Ports há agora um ‘Arduino UNO COM3’.
  • 30. Abrindo o IDE 30 • Para abrir o IDE: executar o arquivo ‘arduino.exe’ dentro da pasta descompactada. Double click
  • 31. Configurando 31 1. Tools → Serial Port → COM3 2. Tools → Board→ Arduino Uno
  • 32. Testando 32 1. File → Examples → 01.Basics → Blink 2. Conectar o Arduino na USB e clicar no ‘Upload’ para gravar o programa no Arduino
  • 34. Entendendo o Sketch Blink.ino 34 /* Blink Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly. This example code is in the public domain. */ // Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards. Give it a name: int led = 13; // the setup routine runs once when you press reset: void setup() { // initialize the digital pin as an output. pinMode(led, OUTPUT); } // the loop routine runs over and over again forever: void loop() { digitalWrite(led, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level) delay(1000); // wait for a second digitalWrite(led, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW delay(1000); // wait for a second }
  • 35. Vamos montar este circuito no protoboard para interfacear com o Arduino 35 POTENCIÔ- METRO 10k
  • 36. 36 Chanfro dos LEDs (-) Vermelho,Vermelho,Marrom: 220 Marrom,Preto,Marrom: 100 Marrom,Preto,Laranja: 10K 1. Desconecte o Arduino da USB. 2. Conecte o Arduino ao protoboard por último. 3. Afaste qualquer objeto que possa causar curto-cuircuito por cima e por baixo da placa do Arduino. 5. Aguarde o prof. verificar a montagem antes de conectar na USB. LED1 LED2 LED3 LED4 PB1 PB2 POTENCIÔMETRO
  • 37. 37 //Sketch01 //Pisca LED1 const int LED1 = 8; //LED1 no pino 8 void setup() { pinMode(LED1, OUTPUT); //configura pino como saída } void loop() { digitalWrite(LED1, HIGH); //liga o led delay(1000); //espera 1 seg digitalWrite(LED1, LOW); //desliga o led delay(1000); //espera 1 seg } Sketch01
  • 38. Com o Sketch01 aberto: Save As... → Sketch02 38 //Sketch02 //Pisca LED1, LED2, LED3, LED4 simultaneamente
  • 39. Sketch03 39 //Sketch03 //Pisca LED1, LED2, LED3, LED4 simultaneamente //Usa array e 'for' const int LEDS[] = {8,9,10,11}; //array de pinos para leds void setup(){ //'for' para configurar pinos como saída for(int i=0; i<4; i++){ pinMode(LEDS[i], OUTPUT); } } void loop(){ //'for' para ligar os leds for(int i=0; i<4; i++){ digitalWrite(LEDS[i], HIGH); } delay(1000); //espera 1 seg //'for' para desligar os leds for(int i=0; i<4; i++){ digitalWrite(LEDS[i], LOW); } delay(1000); //espera 1 seg }
  • 40. Com o Sketch03 aberto: Save As... → Sketch04 40 //Sketch04 //Liga os leds sequencialmente indo e voltando: //LED1->LED2->LED3->LED4->LED3...
  • 41. Sketch05 41 //Sketch05 //Liga leds sequencialmente. //Ao segurar PB1 inverte a sequencia. const int LEDS[] = {8,9,10,11}; //pushbutton 1 no pino 12 const int PB1 = 12; //para receber valor do pushbutton int state = 0; void setup(){ for(int i=0; i<4; i++){ pinMode(LEDS[i], OUTPUT); } //pino PB1 como entrada pinMode(PB1, INPUT); } void loop(){ state = digitalRead(PB1); //lê PB1 if(state == HIGH){ //do menor para o maior for(int i=0; i<4; i++){ digitalWrite(LEDS[i], HIGH); delay(200); //espera 0,2 seg digitalWrite(LEDS[i], LOW); } } else{ //do maior para o menor for(int i=3; i>=0; i--){ digitalWrite(LEDS[i], HIGH); delay(200); //espera 0,2 seg digitalWrite(LEDS[i], LOW); } } }
  • 42. Com o Sketch05 aberto: Save As... → Sketch06 42 //Sketch06 //Liga leds sequencialmente. //Ao segurar PB1 inverte a sequencia. //Ao segurar PB2 altera o tempo.
  • 43. Sketch07 43 //Sketch07 //Um toque em PB1 //inverte o estado do LED1 //(toggle) const int LED1 = 8; const int PB1 = 12; //estado atual do pb int currState = 0; //estado anterior do pb int prevState = 0; //0->LED off, 1->LED on int value = 0; void setup() { pinMode(LED1, OUTPUT); pinMode(PB1, INPUT); } void loop(){ currState = digitalRead(PB1); // lê // testa transição if ((currState == HIGH) && (prevState == LOW)){ value = 1 - value; //inverte estado do LED delay(20); //debounce } //agora o estado atual ficou velho! prevState = currState; if (value == 1) { digitalWrite(LED1, HIGH); } else { digitalWrite(LED1, LOW); } }
  • 44. Com o Sketch07 aberto: Save As... → Sketch08 44 //Sketch08 //Cada toque em PB1 desliga led atual e liga próximo.
  • 45. PWM 45 • Pulse Width Modulation (modulação por largura de pulso) Getting Started with Arduino, Massimo Banzi, O’Reilly, 2nd ed, 2011, Fig. 5- 3http://www.amazon.com/Getting-Started-Arduino-Massimo-Banzi/dp/1449309879 “The frequency of the PWM signal on most pins is approximately 490 Hz. On the Uno and similar boards, pins 5 and 6 have a frequency of approximately 980 Hz.” http://arduino.cc/en/Reference/analogWrite
  • 46. PWM 46 • Pulse Width Modulation (modulação por largura de pulso) Arduino Cookbook, Michael Margolis, O’Reilly, 2011, Fig. 7- http://www.amazon.com/Arduino-Cookbook-Michael-Margolis/dp/1449313876
  • 47. Sketch09 47 //Sketch09 //Controla a intensidade do LED2 por PWM //Massimo Banzi, Getting Started with Arduino //O’Reilly, 2nd ed, 2011, p.57. const int LED2 = 9; // the pin for the LED int i = 0; // We’ll use this to count up and down void setup() { pinMode(LED2, OUTPUT); // tell Arduino LED is an output } void loop(){ for (i = 0; i < 255; i++) { // loop from 0 to 254 (fade in) analogWrite(LED2, i); // set the led brightness delay(10); // Wait 10ms because analogWrite // is instantaneous and we would // not see any change } for (i = 255; i > 0; i--) { // loop from 255 to 1 (fade out) analogWrite(LED2, i); // set the LED brightness delay(10); // Wait 10ms } }
  • 48. 48 //Sketch10 //PWM crescente no LED2 e decrescente no LED3 Com o Sketch09 aberto: Save As... → Sketch10
  • 49. Sketch11 49 //Sketch11 //PWM no LED2 usando seno //Michael Roberts, Beginning Arduino, //Listing 3-3, p.59. const int LED2 = 9; float sinVal; int ledVal; void setup() { pinMode(LED2, OUTPUT); } void loop(){ //from 0 to 179 deg in order to get positive values only for (int x=0; x<180; x++) { //convert deg to rad then obtain sin value sinVal = sin(x*(3.1412/180)); //convert to int in order to use in analogWrite ledVal = int(sinVal*255); analogWrite(LED2, ledVal); delay(25); } }
  • 50. 50 //Sketch12 //PWM no LED2 usando seno, depois PWM linear no LED3 Com o Sketch11 aberto: Save As... → Sketch12
  • 51. ADC 51 • Analog-to-digital converter http://arduino.cc/en/Reference/AnalogRead • ADC de 6 canais (6 entradas analógicas) • Resolução de 10 bits • Faixa de entrada: 0 a 5V • 5/1024  4,9 mV analogRead() 0V → 0000000000 = 0 5V → 1111111111 = 1023
  • 52. Sketch13 52 //Sketch13 //Pisca LED1 em uma taxa especificada pelo //potenciômetro na entrada analógica 0 //Massimo Banzi, Getting Started with Arduino //O’Reilly, 2nd ed, 2011, p.64. const int LED = 8; // the pin for the LED int val = 0; // variable used to store the value // coming from the pot void setup() { pinMode(LED, OUTPUT); // LED is as an OUTPUT // Note: Analogue pins are // automatically set as inputs } void loop() { val = analogRead(0); // read the value from the pot digitalWrite(LED, HIGH); // turn the LED on delay(val); // stop the program for some time digitalWrite(LED, LOW); // turn the LED off delay(val); // stop the program for some time }
  • 53. 53 //Sketch14 //O brilho do LED2 é controlado pelo //potenciômetro na entrada analógica 0. //Usa a função map(). Com o Sketch13 aberto: Save As... → Sketch14 Use a função map: http://arduino.cc/en/Reference/map
  • 54. 54 //Sketch15 //O brilho do LED2 é controlado pelo //potenciômetro na entrada analógica 0. //Usa a função map(). //Envia valor do brilho do led pela serial a cada 200 ms const int LED2 = 9; const int PB1 = 12; int val = 0; int newRange = 0; void setup() { pinMode(LED2, OUTPUT); Serial.begin(9600); // 9600 bits/seg } void loop() { val = analogRead(0); // read the value from the pot newRange = map(val, 0, 1023, 0, 255); analogWrite(LED2, newRange); // brilho do led Serial.print("brilho = "); //envia string Serial.println(newRange); //envia valor e new line delay(200); } Sketch15
  • 55. 55 //Sketch16 //O brilho do LED2 é controlado pelo //potenciômetro na entrada analógica 0. //Usa a função map(). //Envia valor do brilho do led pela serial a cada toque em PB1. Com o Sketch15 aberto: Save As... → Sketch16
  • 56. 56 //Sketch17 //Recebe da serial: //a,s,d,f -> toggle leds 1,2,3,4 const int LEDS[] = {8,9,10,11}; int byteRead; int toggle0, toggle1 = 0; int toggle2, toggle3 = 0; void toggleLed(int ledIdx, int value){ if (value == HIGH){ digitalWrite(LEDS[ledIdx], HIGH); } else{ digitalWrite(LEDS[ledIdx], LOW); } } void setup() { for(int i=0; i<4;i++){ pinMode(LEDS[i], OUTPUT); } Serial.begin(9600); // 9600 bits/seg } Sketch17 void loop() { //Verifica se tem carac no buffer if(Serial.available() > 0){ //retira um carac do buffer byteRead = Serial.read(); switch (byteRead){ case 'a': toggle0 = 1 - toggle0; toggleLed(0, toggle0); break; case 's': toggle1 = 1 - toggle1; toggleLed(1, toggle1); break; case 'd': toggle2 = 1 - toggle2; toggleLed(2, toggle2); break; case 'f': toggle3 = 1 - toggle3; toggleLed(3, toggle3); break; } } } Serial.available(): Get the number of bytes (characters) available for reading from the serial port. This is data that's already arrived and stored in the serial receive buffer. http://arduino.cc/en/Serial/Available
  • 57. 57 //Sketch18 //Recebe da serial: a,s,d,f -> toggle leds 1,2,3,4. //Envia pela serial o estado do led que acabou de ser “tooglado”. Com o Sketch17 aberto: Save As... → Sketch18