Arduino

Arduino is de merknaam van 8-bits microcontrollers van Italiaans fabrikaat, op basis van Atmel-processoren.

Een microcontroller is een geïntegreerde schakeling waar een aantal verschillende componenten ingebouwd zijn:

• een microprocessor
• werkgeheugen
• programmageheugen
• analoge en digitale in- en outputpoorten
• comparators

In grote lijnen zijn dat dezelfde onderdelen die – in een andere vorm – ook in PC's en laptops aanwezig zijn, de werking is ook vergelijkbaar. De grootste verschillen zijn de afmetingen en de prijs, wat natuurlijk zijn weerslag heeft op de mogelijkheden en de prestaties.

• Een PC start op dmv. een operating system (software die vanaf een harddisk geladen wordt), waarna de gebruiker een of meer applicaties naar keuze kan starten die hem of haar in staat stellen zijn werk uit te voeren of zijn/haar hobby te bedrijven.
• Een microcontroller heeft geen harddisk, behoeft geen operating system, en kan maar één programma uitvoeren, dat na het inschakelen dan ook meteen gestart wordt.

Daarnaast zijn, om met een PC te kunnen werken, een monitor, toetsenbord en muis beslist noodzakelijk, maar bij een microcontroller behoren deze niet tot de standaard randapparatuur. De laatste is dan ook meer bedoeld om eenmalig geprogrammeerd te worden en daarna gedurende lange tijd continu dezelfde taak uit te voeren.

De software is opgeslagen in een soort geheugen die bij het uitschakelen van de voedingsspanning zijn inhoud behoudt. Zo'n programma kan in de zg. IDE geschreven en getest worden, en vervolgens geupload worden naar de Arduino. Achter de schermen zorgt de IDE er ook voor dat het programma bij het inschakelen van de voeding ook inderdaad gestart wordt.

Arduino Nano

Arduino Uno

Arduino Mega

Modellen

Zoals u ook op de foto's kunt zien zijn er verschillende soorten Arduino's. De bekendste zijn:

Nano	–	de kleinste (en goedkoopste)
Uno	–	de meest gebruikte, met meer aansluitingen en geheugen
Mega	–	nog groter, met meer geheugen, een snellere processor en veel meer I/O-poorten

Toepassingen

Er is een scala aan in- en output-uitbreidingen verkrijgbaar voor Arduino en andere microcontrollers, waardoor een groot aantal verschillende toepassingen mogelijk is. De eenvoudigste is ongetwijfeld het laten knipperen van de ingebouwde LED, heel geschikt als eerste oefening in programmeren.

Waar kan ik Arduino kopen?

Arduino's zijn vooral online te koop. Naast het origineel zijn er ook vele webwinkels die B- en C-merken aanbieden.

Vereiste kennis

Om met Arduino te kunnen werken moet u:

• kunnen programmeren in C++;
• weten hoe elektrische circuits in elkaar zitten;
• beschikken over een pc met een usb-poort. Arduino werkt met Windows, Mac OS X en Linux;
• verder is het handig als u kunt solderen.

Installatie

Windows

Er zijn twee downloads voor Windows. Voor de modale gebruiker is de installer het makkelijkste. Deze installeert de software met enkele muisklikken, waarna de IDE vanuit het startmenu opgestart kan worden. De software is ook beschikbaar in zip-formaat, die na het op de gebruikelijke manier uitpakken gestart kan worden.

Linux

Arduino IDE 1.0.5 op Ubuntu 13.04 (Linux)

Pak het archief uit en open een terminal. Typ hier gksudo Pad/naar/uw/map/arduino en voer dit uit. De gksudo is nodig om uw code naar een usb apparaat te kunnen versturen.

Mac OS X

..

Kennismaking met de Arduino IDE

Noot: voor deze cursus gebruiken we Arduino IDE 1.0.5. Het kan zijn dat er inmiddels een nieuwere versie is. De meeste dingen zullen hetzelfde werken.

Aanpassen van basisinstellingen

Mijn Arduino selecteren

Hier ziet u het selecteren van de seriële poort (in het Engels)

Ga naar Extra > Seriële poort kies uw Arduino. Hiervoor moet deze natuurlijk aangesloten zijn op de pc. Als u meerdere Arduino's aangesloten hebt, kan u hier kiezen welke u nu wil gebruiken.

Klaar? Duid ook bij Board aan welke Arduino u hebt.

Taal en lettergrootte instellen

Als u de Engelse interface ziet, kan u gaan naar File > Preferences (in het Nederlands Bestand > Voorkeuren). Hier kan u de taal, lettergrootte, map enz. instellen. Als u liever een andere tekst-editor gebruikt, kan u dat vinkje aanduiden.

De knoppen

Onder de menu's ziet u enkele knoppen. We omschrijven ze van links naar rechts.

• Controleren: laat de code nakijken
• Uploaden met programmer: zet het programma op uw Arduino;
• Nieuw editor-venster: opent een nieuw venster;
• In nieuw venster openen: opent een programma in een nieuw venster;
• Opslaan: sla uw huidige code op;
• Seriële monitor: opent een statusvenster onderaan de interface;

Voorbeelden

Arduino heeft ook een aantal voorbeeld scripts bij zich. Deze scripts zijn natuurlijk niet zo concreet, maar kunnen toch als snellere start dienen. Om deze scripts te raadplegen, ga naar Bestand > Voorbeelden > ... Zoals u al ziet, zijn er zeer veel voorbeelden beschikbaar. U kan deze natuurlijk direct op uw Arduino uploaden.

Pas uw Arduino IDE aan (uitbreiding)

Opgelet: voor dit stuk hebt u kennis over een fotobewerkprogramma nodig.

De map theme

Als u niet tevreden bent met de interface van Arduino kan en mag u in theorie alles aanpassen (Arduino is open-source). We gaan u echter niet vertellen hoe u bijvoorbeeld Eclipse kan gebruiken of iets dergelijks. Daarvoor zijn er zoekmachines genoeg. Ik ga u enkel vertellen hoe u de basis kan aanpassen.
Als u een zip-bestand hebt uitgepakt, moet u naar de map lib (en eventueel daarin theme) gaan en daar ziet u de bestanden die gebruikt worden om de interface mee op te bouwen. Deze mag u aanpassen naar uw wensen. Wij gaan hier niet dieper op in.

De onderdelen

Voordat we dingen kunnen gaan maken, zal u moeten weten hoe een Arduino in elkaar zit en wat waartoe dient. We gebruiken volgende versimpelde afbeelding van een Arduino UNO.

U ziet een aantal kleine genummerde ingangen. Vrees niet, in het begin moet u ze niet allemaal kennen. We zullen enkel het absoluut noodzakelijke bekijken.

Ik stel voor dat we van boven beginnen. De groenblauwe in-/uitgangen in het midden zijn digitaal. Dat betekent dat ze slechts twee standen hebben: aan en uit. Dit is anders dan de analogen (verder meer hierover). U ziet misschien dat in-/uitgangen 9 t.e.m. 11 aangeduid zijn met PWM of ~. Dit betekent dat ze pulserende stroom kunnen geven. PWM staat voor pulse-width modulation (nl: pulsbreedtemodulatie).

Iets meer naar beneden vindt u de USB ingang. Dit is waardoor de voeding, maar ook de data wordt doorgegeven. Als u uw Arduino op een pc aansluit, zal het programma, zodra het geüpload is, draaien, zelfs als uw Arduino nog op de pc aangesloten is.

Gaan we helemaal naar beneden, vinden we de analoge ingangen. Deze worden gekenmerkt doordat ze een stroomsterkte (in Ampère) geven (tegenovergesteld van digitale in-/uitgangen).

Links hiervan zien we de POWER poortjes. Op dit moment gebruiken we enkel de Gnd's. Deze vonden we trouwens ook bovenaan. Stel dat we de Digitale en Analoge poorten als +-polen van een elektrische kringloop beschouwen, dan zijn de Gnd's de --polen.

Zo, nu kent u al de poorten om een basiskringloop te kunnen maken.

Zie ook

• Arduino/Fritzing
• Arduino
• Website fabrikant (en)
• Forum, gebruikers voor gebruikers (en) (nl)