Arduino - Práctica 001

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Capítulo XX: .

Práctica 001: Introducción.

DESCRIPCIÓN

En esta primera práctica se va a establecer un primer contacto con Arduino y con el programa de simulación Proteus.

OBJETIVOS

Conocer lo que es Arduino. Darse cuenta de la importancia de los sistemas empotrados. Conocer el entorno de desarrollo de Arduino. Saber hacer operaciones básicas con el entorno de Arduino: abrir, compilar y cargar un programa. Saber las ventajas que ofrece el programa Proteus. Simular nuestros proyectos de Arduino en el entorno Proteus.

MEDIOS Y PREPARACIÓN

1. Un ordenador 2. El IDE de Arduino instalado o en versión portable. 3. El software Proteus instalado o en versión portable.

LECTURA RECOMENDABLE

Web oficial de Arduino en castellano http://www.arduino.cc/es/ Diversos videos en Youtube y blogs. “Guía básica de Arduino” “Manual de programación de Arduino”


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SECUENCIA DE REALIZACIÓN PASO 1 ¿Qué es Arduino?

1. Una placa de circuito impreso 2. Un lenguaje de programación. 3. Un entorno de programación 4. Una filosofía.

¿Qué es un sistema empotrado?


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PASO 2 ¿Qué es Proteus?

¿Cuál es el punto fuerte de Proteus? ¿Qué le diferencia de otros programas como Multisim, Orcad, …? Proteus fue uno de los primeros programas en los que fue posible simular microntroladores en un entorno de circuito, lo que permitió a los fanáticos de la electrónica probar sus diseños antes de construirlos. ¿Es necesario saber Proteus para funcionar con Arduino? No, y tampoco es nuestro objetivo aprender Proteus, lo vamos a utilizar como una herramienta que nos permita simular nuestros programas sin tener una placa Arduino, luego cada uno puede profundizar lo que quiera, y hacer cosas tan increibles como las que se pueden ver en Youtube o en diferentes blogs.


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PASO 3 Esto tiene pinta de ser bastante complicado … pues no y sí. Él “NO” es debido a que hay muchos programas y diseños basados en Arduino hechos, y podemos basarnos en varios de ellos para juntarlos y crear algo mejor.

El “SÍ” se debe a que habrá puzzles sencillos, puzzles más complicados y en ocasiones nos tendremos que fabricar nosotros la pieza que nos falta .. y a veces esto no es tan sencillo.

Vamos a empezar a trabajar, y veamos la sencillez de Arduino. Para ello vamos a ejecutar el programa de Arduino, el cuál podéis encontrar en versión portable y por lo tanto no necesita ni instalación. Hacemos doble-click sobre el fichero Arduino y arranca el editor de Arduino:


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Uno de los puntos fuertes de Arduino es el entorno tan sencillo que tiene, si te das cuenta parece un bloc de notas; bastante diferente a otros entornos de programación donde empiezan a aparecer ventanas flotantes que asustan a mucha gente. Vamos a trabajar un poco con el entorno. Lo primero que vamos a hacer es cargar un fichero de ejemplo, ya que todavia somos incapaces de escribir nuestros propios programas. El primer programa que se suele ejectutar en cualquier lenguaje de programación es el “Hola Mundo!”. Debido a que escribir en pantalla no es algo tan sencillo en un microcontrolador como en un ordenador, lo que se hace es hacer parpadear un LED. El proceso es tan sencillo como desde el menú “Archivo” ir a la opción “Ejemplos” la cuál nos ofrece diferentes tipos de ejemplos, y dentros de los básicos tenemos el programa “Blink”, que significa parpadeo.


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Pulsamos sobre el programa, y tachan….


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Si sabes un poco de programación enseguida empiezas a identificar cosas, después de todo la mayoría de los lenguajes de programación de alto nivel en un principio tienen grandes similitudes. Lo siguiente que vamos a hacer es especificar que Arduino tenemos, en nuestro caso tenemos un Arduino UNO que esta basado en un microcontrolador Atmel AVR 328, lo seleccionamos desde el menú “Herramientas >Tarjeta ” como se puede ver en la siguiente figura:


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Lo siguiente que vamos a hacer es verificar que el programa esta bien, o lo que en otros entornos se conoce como “Compilar”, para ello pulsaremos sobre el botón de “Verificar” como se ve en la siguiente figura:

En la parte de abajo del entorno Arduino, hay una ventana donde el programa nos va diciendo que anda haciendo, o que nos pide que debemos hacer. En este caso al darle al compilar,empieza en la tarea y finaliza diciendo que el programa esta bien y que lo ha compilado y ha generado el fichero que necesita nuestro microcontrolador.

En caso de que te de un error, lamento decirte, que probablemente la culpa sea tuya: o bien que el antivirus te ha bloqueado algún fichero, o bien que has eliminado alguna librería, etc… De manera que te tocará solucionarlo con la ayuda de toda la comunidad Arduino. Observa que cuando hay algún problema dará un mensaje color naranja semejante al siguiente:


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Por cierto ¿Qué es eso de compilar?

Respuesta PASO 4 – Cargar el programa en nuestra placa Para cargar el programa, vamos a necesitar hacer un par de comprobaciones; primero debemos comprobar que nuestro sistema operativo haya detectado la placa que le hemos conectado vía USB, normalmente al instalar el entorno Arduino, instala los drivers y no suele haber demasiado problema en este aspecto.

En caso de que no lo haya detectado, deberás instalar los drivers de manera similar a como instalas los drivers cada vez que conectas un nuevo Hardware al ordenador, y en caso de que no sepas, ya sabes a donde acudir.


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Lo siguiente que tenemos que hacer, es confirmar que en el programa de Arduino tenemos seleccionado el mismo puerto que podemos ver en el “Administrador de dispositivos” en este caso el “COM 5”. Para ello vamos a la opción “Herramientas > Puerto Serial”:

Cargar el programa en nuestra placa es tan sencillo como pulsar sobre el botón “Cargar” como se puede ver en la siguiente imagen:

Y atentiendo a los mensajes de la ventana de información:

Si realizamos el montaje de nuestra placa, colocando un LED en la patilla 13, veremos como el LED parpadea, estando un segundo en ON y otro segundo en OFF.


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PASO 5 Bueno, por ahora no tenemos placa Arduino en la que cargar el programa … una pena no vamos a ver como el LED parpadea. … Es hora de echar mano de Proteus. Como hemos dicho hace un rato Arduino no es una familia de microcontroladores, sino que se basa en otra, en el caso del Arduino UNO, se basa en un Atmel AVR 328, como se puede ver en la siguiente imagen:

Pues lo que vamos a hacer es arrancar el Proteus, y poner en el esquemático un AVR 328, ese proceso se puede ver en la siguiente secuencia de imágenes:


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Ya tenemos el microcontrolador colocado en el esquematico, ahora vamos a colocar un LED en el “Digital Pin 13” de Arduino, que se corresponde con el “Pin PB5” del microcontrolador AVR 328.


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Ahora toca cargar el programa en el microcontrolador para ello vamos a proceder de la siguiente manera:. Al compilar el programa, en la ventana de información entre otras cosas vemos la siguiente línea:

Esto quiere decir, que el compilador de Arduino ha dejado en la carpeta temporales el fichero “.HEX” que es con lo que se graban habitualmente los microcontroladores. De manera que lo primero que tenemos que hacer es recuperar ese fichero, y llevarlo a un carpeta más accesible. Podemos crear en “C:\” o en una memoria USB una carpeta con los diferentes proyectos que vamos creando:


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Ahora vamos de nuevo a Proteus y clickamos dos veces sobre el microcontrolador, nos aparecerá la siguiente pantalla emergente:


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Los campos 1y 2 son los únicos que debemos modificar en un principio:

1. Program File Deberemos seleccionar el fichero .HEX que hemos copiado anteriormente. 2. Clock Frequency Debemos especificar el reloj que va a tener nuestro sistema, en la placa Arduino UNO,

hay un reloj de Cristal de cuarzo de 16MHz Los otros campos por defecto deberían aparecer como en la figura anterior, y si no fuese así habrá que modificarlos para que aparezcan de esa manera. Podemos completar un poco más el diseño, y hacer que quede de la siguiente forma, con conexiones en las cuales ya aprovechamos a poner la nomenclatura de Pines del Arduino.

Y por último basta con dar al botón play y comprobar que el programa funciona.


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LED encendido

LED Apagado


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PASO 5 En próximas prácticas empezaremos a estudiar el lenguaje de programación C y las diferentes funciones que ofrece Arduino para facilitarnos la vida. Pero ahora lo mejor es que escojas un proyecto, que incluya el código fuente de Arduino y el esquemático, que te parezca interesante, pero que no sea muy complicado. Finalmente repite el proceso que hemos llevado a cabo por tu cuenta.

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