Oggi spiegheremo cos’è esattamente Arduino, nonché le principali caratteristiche che lo definiscono. È uno dei tipi di schede madri più popolari nel mondo degli sviluppatori, ma a differenza di Raspberry Pi non ha un unico modello, ma offre basi hardware aperte in modo che altri produttori possano personalizzare le proprie schede.
Inizieremo spiegando cos’è Arduino, parlando delle sue caratteristiche, cosa rende il progetto diverso dagli altri e cosa puoi ottenere da esso.
Cos’è Arduino
Arduino è una piattaforma di creazione elettronica open source, basata su hardware e software gratuiti, flessibili e facili da usare per creatori e sviluppatori. Questa piattaforma permette di creare diverse tipologie di microcomputer monoscheda a cui la community di creatori può dare diverse tipologie di utilizzo.
Per comprendere questo concetto, devi prima conoscere i concetti di hardware e software gratuiti. Gli hardware gratuiti sono dispositivi le cui specifiche e diagrammi sono accessibili pubblicamente, quindi chiunque può replicarli. Ciò significa che Arduino offre la base affinché qualsiasi altra persona o azienda possa creare le proprie schede, potendo essere diverse tra loro ma ugualmente funzionali quando si parte dalla stessa base.
Il software libero è un programma per computer il cui codice è accessibile a chiunque in modo che chiunque voglia usarlo possa usarlo e modificarlo. Arduino offre la piattaforma Arduino IDE (Integrated Development Environment), che è un ambiente di programmazione con il quale chiunque può creare applicazioni per le schede Arduino, in modo che possano ricevere tutti i tipi di utilità.
Come nasce Arduino
Questo progetto Arduino è nato nel 2003, al fine di facilitare l’accesso e l’uso dell’elettronica e della programmazione Diversi studenti dell’Istituto di Design Interattivo di Ivrea, in Italia, lo hanno creato. Lo hanno fatto in modo che gli studenti di elettronica avessero un’alternativa più economica al popolare BASIC Stamp, schede che a quei tempi costavano più di cento euro, quindi non tutti potevano permettersele.
Il duro lavoro ha portato ad una Arduino, una scheda con tutti gli elementi necessari per collegare le periferiche agli ingressi e alle uscite di un micro controller, e che può essere programmata sia in Windows che in macOS e GNU/Linux. Un progetto che promuove la filosofia “learning by doing”, il che significa che il modo migliore per imparare è praticamente modificare il progetto.
Come funziona la celebre Scheda
Arduino è una scheda basata su un microcontrollore ATMEL AVR. I microcontrollori sono circuiti integrati in cui è possibile registrare istruzioni, che si scrivono con il linguaggio di programmazione che è possibile utilizzare nell’ambiente IDE di Arduino. Queste istruzioni consentono di creare programmi che interagiscono con i circuiti sulla scheda.
I microcontrollori più utilizzati sulle piattaforme Arduino sono Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 per la loro semplicità, ma è stato ampliato ai microcontrollori Atmel con architettura ARM a 32 bit e anche ai microcontrollori Intel.
Il microcontrollore Arduino ha porte di comunicazione e porte di ingresso/uscita. con cui possiamo collegare diversi tipi di periferiche a bordo. Le informazioni di queste periferiche che si collegano verranno trasferite al microcontrollore, che sarà incaricato di elaborare i dati che pervengono attraverso di esse.
Arduino, invece, ci fornisce un software costituito da un ambiente di sviluppo (IDE) che implementa il linguaggio di programmazione arduino, gli strumenti per trasferire il firmware al microcontrollore e il bootloader eseguito sulla scheda. La caratteristica principale del software e del linguaggio di programmazione è la sua semplicità e facilità d’uso.
Arduino promette di essere un modo semplice per realizzare progetti interattivi per chiunque. Per chi vuole realizzare un progetto, il procedimento consiste nel scaricare e installare l’IDE, fare una ricerca su internet e semplicemente “copiare e incollare” il codice che ci interessa e caricarlo sul nostro HW. Quindi fare il cablaggio corrispondente con le periferiche e abbiamo già il software che interagisce con l’Hardware. Tutto questo con un investimento economico minimo: il costo dell’Arduino e delle periferiche.
Arduino è un progetto e non un modello specifico di scheda, il che significa che condividendo il suo design di base puoi trovare diversi tipi di schede. Ce ne sono di varie forme, dimensioni e colori per le esigenze del progetto su cui stai lavorando, ci sono semplici o con funzionalità migliorate, Arduino orientati all’Internet of Things o alla stampa 3D e, ovviamente, a seconda di queste caratteristiche troverai fascia di prezzo variabile.
Inoltre, le schede Arduino hanno anche altri tipi di componenti chiamati Shields. È una sorta di scheda che si collega alla scheda principale per aggiungere un’infinità di funzioni, come GPS, orologi in tempo reale, connettività radio, touch screen LCD, schede di sviluppo e molti altri elementi. Ci sono anche negozi con sezioni specializzate su tali articoli.
Hardware
Arduino e per estensione l’hardware gratuito è diventato un elemento importante non solo nel mondo dei maker ma anche nell’industria della produzione di hardware.
Uno studio dello stato dell’industria dell’hardware nel 2016 è effettuato a questo link. Sempre più aziende stanno sviluppando prodotti innovativi e abbiamo a disposizione strumenti migliori per la prototipazione e la produzione. L’accesso e la conoscenza di questi strumenti stanno diventando sempre più universali. Tra questi strumenti spiccano Arduino, Raspberry Pi e stampanti 3D.
Cosa puoi fare con Arduino?
Può essere utilizzato per creare elementi autonomi, connettersi a dispositivi e interagire con hardware e software. Ci aiuta sia a controllare un elemento, ad esempio un motore che alza o abbassa una tapparella in base alla luce esistente sia una stanza, grazie ad un sensore di luce collegato ad Arduino, sia a leggere le informazioni da una fonte, come può essere una tastiera o una pagina Web e convertire le informazioni in un’azione come accendere una luce e scrivere ciò che si digita su un display.
Con Arduino è possibile automatizzare qualsiasi cosa per creare agenti autonomi (se vuoi possiamo chiamarli Robot). Per controllare luci e dispositivi, o qualsiasi altra cosa ti venga in mente, puoi optare per una soluzione basata su Arduino, soprattutto negli sviluppi di dispositivi connessi a Internet.
Arduino è una tecnologia che ha una curva di apprendimento veloce con conoscenze di base di programmazione ed elettronica, che permette di sviluppare progetti nel campo delle Smart Cities, dell’Internet delle Cose, dei dispositivi indossabili, della salute, del tempo libero, dell’istruzione, della robotica, ecc…
Arduino semplifica il lavoro con i microcontrollori e offre i seguenti vantaggi: economico, multipiattaforma, ambiente di programmazione semplice, software gratuito ed estensibile tramite librerie C++, hardware gratuito ed estensibile.
Quando si lavora con Arduino, vengono gestiti concetti tecnologici diversi a priori che non hanno nulla a che fare tra loro ma li uniscono: elettronica digitale e analogica, elettricità, programmazione, microcontrollori, elaborazione del segnale, protocolli di comunicazione, architettura del processore, meccanica, motori, scheda elettronica disegno, ecc
Uno dei principali fattori che ha contribuito al successo di Arduino è la community online. La community supporta tutto questo sviluppo, condividendone le conoscenze e sviluppando librerie per facilitare l’uso di Arduino. Inoltre pubblica diversi progetti in modo che possano essere replicati, migliorati o essere la base per un altro progetto correlato pensato da altri utenti.
Tipi di schede
Una volta che hai imparato a usarlo, è divertente sperimentare con diverse schede. Ecco i diversi tipi di schede che puoi trovare in commercio.
Arduino Uno
Questa è la scelta migliore per un principiante, e non c’è da vergognarsi! Uno ha tutte le basi necessarie per iniziare un progetto Arduino. Tutto quello che devi fare è collegarlo al tuo computer con un cavo USB o utilizzare un alimentatore alternativo e voilà! È ora di mettersi al lavoro.
Arduino Leonardo
Leonardo utilizza un microcontrollore con una connessione USB integrata, rendendolo un’opzione più economica. Tuttavia, più economico non significa scarsa qualità! Infatti, la scheda può funzionare come tastiera, mouse, ecc. grazie alla sua USB diretta. Quanto è fantastico?
Lily Pad Arduino
Oltre a un design accattivante, questo viene fornito con cuscinetti di collegamento e una forma che consente di cucirlo nei vestiti. Stai cercando di trasformare il tuo guardaroba in una collezione di fantastici gadget e dispositivi elettronici?
Arduino Mega
Il Mega, come suggerisce il nome, consente molti ingressi/uscite digitali differenti. Questa è una scelta dell’utente quando un progetto richiede una grande quantità di input e output.
Una piattaforma estremamente versatile
Arduino è molto più di un semplice microcontrollore. Con un ampio IDE e una vasta gamma di configurazioni hardware, Arduino è davvero una piattaforma diversificata. La varietà delle sue librerie e il suo design intuitivo lo rendono un favorito sia per i nuovi utenti che per i produttori esperti. Ci sono migliaia di risorse della community per aiutarti a iniziare sia con l’hardware che con il software.
Man mano che avanzi nelle tue abilità, potresti dover affrontare problemi che richiedono il debug, che è un punto debole dell’IDE. Fortunatamente, ci sono diversi strumenti e metodi per eseguire il debug dell’hardware e del software di Arduino.
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