ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO EXTENSIN LATACUNGA

De La Cruz Shingon Nelson David

Tipantasi Achachi Gissela del Rocio

Electrnica e Instrumentacin, Segundo nivel, Escuela Politcnica del Ejrcito Extensin Latacunga, Marquz de Maenza S/N Latacunga, Ecuador.

Email: dlxnelson@hotmail.com

Email: giss_t@hotmail.com

Fecha de presentacin: 20 junio de 2013

ARDUINO

RESUMEN

Arduino es una plataforma de hardware de cdigo abierto (hardware libre), basada en una sencilla placa con entradas y salidas, analgicas y digitales, en un entorno de desarrollo que est basado en el lenguaje de programacin Processing. Es un dispositivo que conecta el mundo fsico con el mundo virtual, o el mundo analgico digital. Diseada para facilitar el uso de la electrnica en proyectos multidisciplinares.

El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos de entrada/salida. Los microcontroladores ms usados son el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 por su sencillez y bajo coste que permiten el desarrollo de mltiples diseos. Por otro lado el software consiste en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje de programacin Processing/Wiring y el cargador de arranque (boot loader) que corre en la placa.

Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autnomos o puede ser conectado a software del ordenador. Las placas se pueden montar a mano o adquirirse. El entorno de desarrollo integrado libre se puede descargar gratuitamente.

Al ser un hardware libre, tanto su diseo como su distribucin son libres. Es decir, puede utilizarse libremente para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto sin haber adquirido ninguna licencia.

ABSTRACT

Arduino is a hardware platform of open source hardware (free), based on a simple board withinputs and outputs, analogue and digital, in a development environment that is based on the programming language processing. It is a device that connects the physical world with the virtual world, or the analog-digital world. Designed to facilitate the use of electronics on multidisciplinary projects.

The hardware consists of a plate with an Atmel AVR microcontroller and input/output ports. The most commonly used microcontrollers are the Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 because of its simplicity and low cost that allow the development of multiple designs. On the other hand, the software consists of a development environment that implements the programming language processing/wiring and the boot loader (boot loader) that runs on the board.

Arduino can be used to develop autonomous interactive objects or can be connected to software in the computer. The plates can be fitted by hand or purchased. The integrated development environment free can be downloaded for free.

To be a free hardware, both its design and its distribution are free. In other words, it can be used freely for the development of any type of project without having acquired any license.

PALABRAS CLAVES

Micro controlador

Hardware Libre

Placa Arduino

Bajo costo

control de los objetos fsicos

KEYWORDS

Microcontroller

Free Hardware

plate Arduino

low cost

Control of the physical objects

DESARROLLO

Qu es Arduino?

Arduino es una plataforma de hardware libre de cdigo abierto que fue diseada para facilitar el uso de la electrnica en proyectos de todo tipo. Basada en una placa con un micro controlador AtmelAVRy varios puertos de entrada y salida se ha convertido en una autntica navaja suiza para muchos usuarios.

Est basada en una sencilla placa con entradas y salidas, analgicas y digitales, en un entorno de desarrollo que est basado en el lenguaje de programacin Processing. Es un dispositivo que conecta el mundo fsico con el mundo virtual, o el mundo analgico con el digital.

Sus creadores son el zaragozanoDavid Cuartielles, ingeniero electrnico y docente de la Universidad de Mlmo, Suecia y Massimo Banzi, italiano, diseador y desarrollador Web. El proyecto fue concebido en Italia en el ao 2005.

Fig. 1: Gracias a la posibilidad de usar diferentes conexiones de entrada y salida, tanto digital como analgica, los Arduino ofrecen una gran flexibilidad para los ms diversos proyectos.

FUNCIONAMIENTO

El hardware de Arduino es una placa de circuitos de cdigo abierto con un microprocesador y pines de entrada/salida (I/O) para la comunicacin y el control de los objetos fsicos (LEDs, servos, botones, etc.). La placa de circuitos generalmente se alimenta a travs de un cable USB o una fuente de alimentacin externa que a su vez le permite alimentar otros equipos y sensores.

Arduino tiene tambin un componente de software de cdigo abierto que es similar a C++. El entorno de desarrollo integrado (IDE) de Arduino le permite escribir cdigo, compilarlo, y luego subirlo a tu Arduino para su utilizacin independiente en prototipos y proyectos.

Todo esto fue diseado para ser fcil de usar y para que los inventores y los usuarios puedan desarrollar libremente sus ideas en objetos reales.

Fig. 2: estructura del Arduino.

Arduino puede tomar informacin del entorno a travs de sus pines de entrada de toda una gama de sensores y puede afectar aquello que le rodea controlando luces, motores y otros. El micro controlador en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programacin Arduino (basado en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en Processing). Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesidad de conectar a un ordenador, si bien tienen la posibilidad de hacerlo y comunicar con diferentes tipos de

Software(p.ej.Flash, Processing, MaxMSP).

Las placas pueden ser hechas a mano o compradas montadas de fbrica; el software puede ser descargado de forma gratuita. Los ficheros de diseo de referencia (CAD) estn disponibles bajo una licencia abierta, as pues eres libre de adaptarlos a tus necesidades.

Por qu Arduino?

Hay muchos otro micro controladores y plataformas con micro controladores disponibles para la computacin fsica. Parallax Basic Stamp, BX-24 de Netmedia, Phidgets, Handyboard del MIT, y muchos otros ofrecen funcionalidades similares. Todas estas herramientas organizan el complicado trabajo de programar un micro controlador en paquetes fciles de usar. Arduino, adems de simplificar el proceso de trabajar con micro controladores, ofrece algunas ventajas respecto a otros sistemas a profesores, estudiantes y amateurs:

Asequible: Las placas Arduino son ms asequibles comparadas con otras plataformas de micro controladores. La versin ms cara de un mdulo de Arduino puede ser montada a mano, e incluso ya montada cuesta bastante menos de 60

Multi-Plataforma: El software de Arduino funciona en los sistemas operativos Windows, Macintosh OSX y Linux. La mayora de los entornos para micro controladores estn limitados a Windows.

Entorno de programacin simple y directa: El entorno de programacin de Arduino es fcil de usar para principiantes y lo suficientemente flexible para los usuarios avanzados. Pensando en los profesores, Arduino est basado en el entorno de programacin de Procesing con lo que el estudiante que aprenda a programar en este entorno se sentir familiarizado con el entorno de desarrollo Arduino.

Software ampliable y de cdigo abierto: El software Arduino est publicado bajo una licencia libre y preparada para ser ampliado por programadores

experimentados. El lenguaje puede ampliarse a travs de libreras de C++, y si se est interesado en profundizar en los detalles tcnicos, se puede dar el salto a la programacin en el lenguaje AVR C en el que est basado. De igual modo se puede aadir directamente cdigo en AVR C en tus programas si as lo deseas.

Hardware ampliable y de Cdigo abierto: Arduino est basado en los micro controladores ATMEGA168, ATMEGA328 y ATMEGA1280. Los planos de los mdulos estn publicados bajo licencia Creative Commons, por lo que diseadores de circuitos con experiencia pueden hacer su propia versin del mdulo, amplindolo u optimizndolo. Incluso usuarios relativamente inexpertos pueden construir la versin para placa de desarrollo para entender cmo funciona y ahorrar algo de dinero.

Fig. 3: Arduino con el ATMEGA328.

Variantes del Arduino

Arduino Uno

El Uno es un buena opcin para comenzar a usar Arduino, proporciona una base slida para los principiantes y tiene muchas de las opciones que se desea a medida que exploras la plataforma. Tambin trabaja con casi todos los escudos disponibles. Ms adelante explicaremos que es un Shield en Arduino.

El primer Arduino que us fue el Uno, y personalmente creo que tiene todo lo necesario para la mayora de proyectos bsicos, es bastante asequible y la verdad si hubiese conocido esto en la universidad todo habra sido ms fcil para m.

Fig. 4: Arduino Uno

Arduino Nano

El Nano es rasgo por rasgo casi lo mismo que el Arduino Uno, pero es aproximadamente 1/3 del tamao y no se pueden usar shields con tanta facilidad. El Uno est destinado a ser utilizado como un elemento permanente en los proyectos o con bread boards para pruebas.

Fig. 5: Arduino Nano

Arduino Lilypad

El Lilypad tiene un diseo nico que se puede coser en la tela para proyectos que se puedan vestir o para arte. Por supuesto, no ests limitado a esas aplicaciones, pero los shields no funcionan en este Arduino, de modo que la expansin puede ser difcil.

Fig. 6: Arduino Lilypad

Arduino Mega 2560

El Mega 2560 tiene ms memoria y ms pines de E/S que cualquier otra Arduino. Este es el Arduino ms grande y mejor que puedes conseguir, pero puede que no necesites tanto poder si tus proyectos no lo requieren. Este tambin es un poco ms caro, por lo que debes pensar si lo que quieres para un proyecto permanente o para montar y probar diferentes proyectos.

Fig. 7: Arduino Mega 2560

Arduino Fio

El Arduino FIO est diseado para aplicaciones inalmbricas. El usuario puede subir sus sketches con un cable FTDI o una placa adicional adaptadora Sparkfun. Adems, si utiliza un adaptador de USB a XBee modificado, puedes subir tus sketches de forma inalmbrica. La tarjeta viene sin conectores pre-montados, permitiendo el uso de diversos tipos de conectores o la soldadura directa de los cables.

Tiene conexiones para una batera de polmero de Litio e incluye un circuito de carga a travs de USB. En el reverso de la placa tiene disponible un zcalo para mdulos XBee.

Fig. 8: Arduino Fio

Accesorios de Arduino (Shields)

Un shield es una placa impresa que se pueden conectar en la parte superior de la placa Arduino para ampliar sus capacidades, pudiendo ser apilada una encima de la otra.

Los shields permiten aadir funcionalidad a tu Arduino al instante. Tienen pines que se colocan justo encima de tu Arduino y puedes aprovechar inmediatamente lo que sea que el shield pueda hacer. Puedes agregar mltiples shields al mismo tiempo.

Por ejmeplo, puedes usar un Arduino para que busque en Twitter por un hashtag especfico (Shield de Ethernet) y luego controle un carrito a control remoto con radiofrecuencia (Shield RF) no est ms all del alcance de un solo proyecto, gracias a la flexibilidad de los shields.

A continuacin vers que algunos shields se parecen mucho a los mismos Arduino, pero no debes confundirte, ya que los shields carecen de la capacidad de procesamiento principal para ejecutar el cdigo que escribas en tus sketches o bocetos (ms sobre esto ms adelante).

Fig. 9: Accesorios de Arduino

Programacin (Sketches)

La IDE de Arduino es una herramienta de desarrollo de plataforma cruzada escrita en Java, y que te permite controlar todas las funciones de software de tu Arduino.

Fig. 10: Programacin

Cada programa que escribes recibe el nombre de sketch y se compila y se cargan en la placa Arduino con el IDE. Hay un montn de sketches gratis disponibles en internet y el IDE viene con una gran cantidad de ejemplos para que empieces a familiarizarte con casi todas las funciones que puede hacer tu Arduino.

Para qu sirve Arduino?

En la robtica, podemos usar Arduino de 2 formas:

Arduino usarse como "cerebro" de nuestro robot, ejerciendo de controlador y coordinador del resto de partes del robot.

Si queremos usar un ordenador ms potente (o un porttil) como cerebro, Arduino puede servir como interfaz de control entre el ordenador y el resto de partes del robot.

Tipos de tarjetas

Existen varios modelos de tarjetas Arduino, cada una tiene un tipo de interconexin con nuestro ordenador:

Tarjeta serie

Tarjeta USB

Tarjeta Bluetooth

La ms habitual y sencilla de usar es la tarjeta USB.

Aplicaciones

Cody Brocious, es programador para la Fundacin Mozilla y probablemente no sea una persona muy querida para la empresa de seguridad Onity.

Armado con una simple placa Arduino, Brocious demostr en una conferencia sobre seguridad en Las Vegas que poda abrir en segundos cualquier habitacin de hotel cuya cerradura estuviera programada por la empresa Onity. Eso eleva la cifra de habitaciones susceptibles de ser allanadas a nada menos que cuatro millones en todo el mundo.

No es que Cody tenga nada contra Onity. Nuestro hacker simplemente se propuso comprobar la seguridad de las tpicas cerraduras de hotel que se abren con una tarjeta de pstico codificada.

Cual no fue su sorpresa al descubrir que estas cerraduras alojan su clave de 32 bits siempre en el mismo sector de memoria y que, no slo eso, sino que al conectar una placa Arduino, al puerto de alimentacin de la cerradura (similar al de los antiguos telfonos Nokia) esta clave poda ser averiguada en el tiempo que se tarda en chasquear los dedos.

Fig. 11: El Hacker que pudo abrir cuatro millones de suites con una placa Arduino.

CONCLUSIONES

Arduino es una plataforma de hardware libre (cdigo abierto).

Las placas Arduino son ms factibles comparadas con otras plataformas de micro controladores.

El software de Arduino funciona en los sistemas operativos Windows, Macintosh OSX y Linux.

El software Arduino est publicado bajo una licencia libre y preparado para ser ampliado por programadores experimentados.

BIBLIOGRAFA Y/O ENLACES

http://proyectoarduino.wordpress.com/%C2%BFque-es-arduino/ (16 de junio de 2013)

http://www.domadis.com/2011/10/02/%C2%BFsabes-que-es-arduino-todo-lo-que-necesitas-saber-sobre-esta-plataforma-electronica-de-codigo-abierto/ (16 de junio de 2013)

http://arduino.cc/es/ (16 de junio de 2013)

http://arduino.cc/es/Guide/Introduction (16 de junio de 2013)

http://wiki.webdearde.com/index.php?title=Tutorial:_Comenzando_con_Arduino (16 de junio de 2013)

http://www.apetega.org/xor-outono08/documentacion/Linguaxe_Arduino.pdf (16 de junio de 2013)

http://www.taringa.net/posts/linux/14269896/Que-es-Arduino-Documental.html (16 de junio de 2013)

http://linuxzone.es/2012/03/10/que-es-arduino-te-lo-mostramos-en-un-documental/ (16 de junio de 2013)

http://arduino.cc/es/Guide/Introduction (16 de junio de 2013)

http://www.neoteo.com/comparativa-arduino-arduino-vs-el-resto-15399 (16 de junio de 2013)