Arduino Uno - Introdução

Arduino é uma plataforma de desenvolvimento eletrônica microcontrolada open-source baseada na premissa de facilidade de uso de hardware e software.

Um microcontrolador pode ser visto como um pequeno computador em um único circuito integrado, contendo além de um microprocessador, memória e periféricos programáveis de entrada e saída. Estes dispositivos são geralmente utilizados na automação e controle de processos, com uma função dedicada, diferentemente dos computadores que podem ser utilizados para diversos fins.

Uma vantagem bastante interessante da plataforma Arduino é a possibilidade de algumas placas serem capazes de empilhar módulos com funções específicas, conhecidos por Shields, que adicionam ao microcontrolador funcionalidades específicas, como por exemplo:

• Drivers para controle de motores;
• Acesso a internet, via rede Ethernet ou wifi;
• Sensoriamento de diversas unidades físicas (temperatura, fluxo, pressão, gases, etc);
• Leitura e escrita de dados em cartão de memória, etc.

Uma característica importante do Arduino é que suas placas possuem um custo relativamente baixo, e diferentemente de outros microcontroladores, sua programação é realizada de forma bem simples, sendo necessário basicamente utilizar um programa em um computador para editar e compilar o programa aplicativo e um cabo USB para transferi-lo para a placa Arduino.

Tipos de placas Arduino e suas características

De uma forma geral, as placas e módulos4 Arduino diferenciam uma das outras de acordo com os seguintes itens:

1. Tipo de processador;
2. Tensão de entrada e de operação;
3. Velocidade da CPU;
4. Quantidade de entradas e saídas analógicas;
5. Quantidade de entradas e saídas digitais;
6. Tamanho da memória EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory);
7. Tamanho da memória SRAM (Static Random AccessMemory);
8. Tamanho da memória Flash;
9. Presença e tipo de porta USB;
10. Presença de UART (Universal Asynchrounous Receiver/Transmiter).

Especificações do Arduino Uno

O Arduino Uno é sem dúvida a placa mais utilizada de toda a família Arduino, e por este motivo, iremos descrevê-la de forma mais específica pois iremos utilizá-la constantemente.

Na Figura abaixo é apresentada uma placa Arduino Uno com a indicação dos seus principais componentes. O cérebro da placa é o microcontrolador ATmega328P.

No lado esquerdo estão os conectores de alimentação por fonte externa (conector tipo jack cc), para alimentar a placa com uma bateria externa e o conector USB para alimentar a placa via conexão com um computador e também realizar a transferência dos programas. Ao energizarmos a placa, seja por fonte externa ou pela USB, o LedOn ficará aceso. Acima do conector USB está o botão de Reset, que leva o microcontrolador ao seu estado inicial ao ser pressionado.

Nos lados direito e superior existem dois conectores ICSP (In-Circuit Serial Programming) que servem para programação do microcontrolador sem usar a conexão USB. Essa funcionalidade não será utilizada aqui já que temos a conexão USB disponível, no entanto, é de grande valia quando temos uma placa dedicada e necessitamos gravar um programa de aplicação no microcontrolador.

Na parte inferior existem duas barras de pinos, sendo a primeira, mais a direita, para conexão de seis entradas analógicas (A0-A5). A segunda barra, mais a esquerda, contém sete pinos cujas funções são as seguintes:

Sem nome: reservado para uso futuro.
IOREF: indica para Shields acoplados a tensão que o Arduino está trabalhando.
Reset: usado para reinicializar o microcontrolador com um pulso lógico alto (+5V), tem a mesma função do botão Reset.
3.3V: tensão de 3,3V.
5V: tensão de 5V.

GND: dois pinos com tensão de referência de 0V.
Vin: tensão em que a placa Arduino é alimentada (via USB ou via conector jack cc).

Na parte superior também estão disponíveis duas barras de pinos, correspondendo aos pinos de E/S digitais (pinos 0-13), cuja funcionalidade é definida via programação. Ligado ao pino de saída 13 há um led (Led 13). O Arduino Uno não tem saídas analógicas, no entanto, os pinos 3, 5, 6, 9, 10 e 11 (indicados comum s) podem emular essa funcionalidade caso sejam configurados como saídas PWM (Pulse Width Modulation). Já os pinos 0 e 1 podem ser utilizados para comunicação serial (Rx e Tx, respectivamente) entre a placa e um computador ou outros dispositivos, sendo o processo de comunicação indicado por meio dos Leds Rx e Tx. Também é disponibilizado mais um pino GND e o pino AREF (Analogue REFerence) que permite-nos alimentar o Arduino com uma tensão de referência a partir de uma fonte de alimentação externa, caso desejarmos medir tensões numa faixa especificada, como por exemplo, 3,3V de pico.