[box type=”info” style=”rounded”]Difficoltà’: SEMPLICE[/box]

 

Con questo articolo viene introdotto ufficialmente su ExtremeGeneration.it Arduino ed il mondo dei sistemi Embedded.

Hai mai sentito parlare di “Internet of Things“? Oppure, hai mai voluto essere TU a programmare dispositivi che riescano ad interagire con l’ambiente circostante? Su ExtremeGeneration.it inizia un percorso graduale che ti guiderà nell’ottenere dapprima le conoscenze base per poter operare con questo mondo, in un crescendo che ti vedrà impegnato in applicazioni sempre più variegate e complesse.

Nessuna paura se questo mondo ancora non ti sembra chiaro ed esplorato: il nostro intento è proprio quello di permettere alla community di ottenere le competenze necessarie e diventare parte integrante del progetto che vi proponiamo! Detto questo, andiamo subito al sodo.

 

 

Scopo di questo articolo è presentare adeguatamente Arduino, e spiegare le ragioni che ne fanno uno strumento versatile e sorprendente. I suoi ambiti di utilizzo sono i più variegati, a partire dalla didattica in scuole superiori ed universitarie (anche al MIT, il Massachusetts Institute of Technology, è protagonista), ai potenzialmente infiniti usi come micro controllore per scopi hobbistici. Non meno rilevanti sono le applicazioni in campo aziendale ed industriale, rendendo Arduino uno strumento incredibilmente adattabili ai più svariati usi.

Fatta una panoramica generale sull’ambiente di sviluppo, sui componenti e sulle potenzialità, passeremo ad elencare una serie di applicazioni pratiche (saranno oggetti dei prossimi articoli), in modo da affascinare ancora di più il lettore; noteremo che dietro questo fantastico dispositivo c’è un mondo, volendo essere più precisi una community, che lo supporta: applicazioni, schemi elettrici, video guide, wiki, e tanto altro.

Termineremo l’articolo con una serie di conclusioni, di natura tecnica ma anche pratica, volte a far intendere i pro ed i contro di questo magnifico dispositivo.

 

Cosa è Arduino?

Arduino, nato nel nostro paese nel non troppo lontano 2005, è una scheda elettronica di dimensioni molto ridotte. Tanti sono i modelli prodotti dall’azienda, in funzione delle diverse tipologie applicative, quali Arduino Uno, Mega o Leonardo, giusto per citarne alcuni.

Il cuore di questa scheda è un micro controllore a 8 bit AVR, prodotto dalla Atmel, dotato di una memoria Flash di ben 32 KB ed una EPROM da 1 KB. La prima è una memoria volatile (il cui contenuto viene svuotato da ogni riavvio del sistema, o all’interruzione dell’alimentazione), con tempi di accesso ridotti ed utilizzata a run-time (a tempo di esecuzione, durante il funzionamento del programma); al contrario, la seconda consente di memorizzare in maniera indefinita i dati per un’elaborazione postuma.

Per quanto concerne il resto del corpo è formato da una circuiteria di contorno che consente la prototipizzazione rapida, ovvero la valutazione di diversi parametri prestazionali come costi, tempi di risposta, facilità d’uso, e così via, prima della messa in produzione. Si tratta di un aspetto da non sotto valutare, soprattutto in contesti ambientali e di ricerca.

 

Arduino_Logo.svg

 

Nel pieno rispetto dei propositi dell’articolo – seguendo anche il modus operandi anglosassone, molto gradito all’autore e che ha guidato la scrittura dell’e-book sui Bitcoin targato Extremegeneration.it – è utile contestualizzare ciò di cui si sta parlando attraverso esempi applicativi, con il fine di mantenere non solo viva l’attenzione di chi si sta affacciando per la prima volta a questo mondo, ma anche a chi si sente confuso nel leggere numeri, acronimi e tecnicismi.

Con Arduino è possibile, in modo abbastanza semplice, realizzare:

  • Strumenti musicali, anche se rozzi, riescono a creare del suono semplicemente attraverso il cambiamento dell’intensità luminosa. Questo particolare strumento prende il nome di Light Theremin, e sarà oggetto dei primi articoli;
  • Sistemi di controllo per LED (Light Emitting Diode, Diodi ad Emissione di Luce), creando giochi di luci ed ombre davvero molto affascinanti, che trovano utilizzo anche nella vita di tutti i gironi;
  • Sistemi per al regolazione della velocità di motori DC (Direct Current, Corrente Continua), utilizzati in tutti i dispositivi a batterie per la movimentazione di orologi, macchine radiocomandate, e chi più ne ha più ne metta;
  • Sistemi domotici, che utilizzano i trasduttori di temperatura – capire come voglia significare questa parola – e umidità, per la gestione degli ambienti domestici: incremento o decremento della temperatura in maniera del tutto automatica, regolazione dell’illuminazione, etc.

In sintesi, con le componenti a disposizione si riesce a mettere in pratica idee divertenti, bizzarre ed anche molto interessanti, che in alcuni casi ci consentono di risparmiare sull’acquisto di strumenti professionali dai costi, alle volte, proibitivi.

Il nome stesso (Arduino) rispetta l’originalità e l’intraprendenza caratteristici del device. Il nome, infatti, derivare da un bar “Arduino” appunto, frequentato dai realizzatori del progetto, che a sua volta si ispira ad “Arduino d’Ivrea”, Re d’Italia nel 1002.

 

Le caratteristiche che l’hanno reso vincente

La forza di Arduino risiede nell’essere Open Source: sia l’ambiente di sviluppo, che il software di corredo, come anche lo stesso schema hardware, sono liberi ed aperti a tutti. Volendo fare un’analogia, si tratta della stessa filosofia utilizzata dalle distribuzioni Linux, quale esempio noto è da ricercare in Ubuntu.

Nonostante i costi siano irrisori, si parla di circa 15 € per Arduino Uno, molti sono gli utenti sparsi per il mondo (il successo di Arduino è mondiale e non circoscritto al solo territorio italiano), che preferiscono costruirsi la propria scheda, mossi anche da orgoglio e voglia di fare, acquistando i singoli componenti per poi assemblarli, seguendo quanto riportato sul sito ufficiale.

Per i novizi, sono disponibili, al costo di 50 €, che consentono di acquistare il micro controllore, una guida pratica alla realizzazione di progetti d’esempio, una breadboard, e tanto altro. Il tutto il necessario per iniziare a “controllare” la nostra vita.

Arduino_Uno_-_R3

Il suo più grande vantaggio risiede nell’essere un sistema aperto, diverso rispetto ai similari presenti sul mercato. Per di più, la presenza di un’interfaccia di comunicazione USB (necessario per scambio dati con il PC, utilizzabile anche per alimentare il dispositivo), di un regolatore di tensione (maggiore flessibilità nella scelta del sistema di alimentazione) e pin per l’interfacciamento I/O (possibilità di collegare dispositivi analogici e/o digitali, sia in input che in output), lo rendono molto versatile.

All’hardware viene affiancato un ambiente di sviluppo integrato (IDE) multipiattaforma (MacOS, Linux e Windows), che richiama la stessa struttura del C e C++ (noti linguaggi di programmazione) consente, anche a chi di elettronica ne sa ben poco, di cimentarsi nella realizzazione di progetti scrivendo da sé gli sketch (nome dato al software realizzato per Arduino). Altro punto a favore di Arduino, è la possibilità di interagire con i sistemi operativi e con i software ivi installati, ad esempio, Adobe Flash.

Tutte queste caratteristiche hanno consentito lo sviluppo, da parte di aziende e di privati, di librerie che facilitano sempre di più i neofiti nella realizzazione di sistemi abbastanza evoluti, riducendo i tempi ed i costi di progetto.

La possibilità di collegarlo addirittura ad un LCD (Liquid Cristal Dispaly, Schermo a Cristalli Liquidi) lo rende un dispositivo completamente autonomo. Avviato il software, il sistema lavora in maniera del tutto indipendente acquisendo i dati che si trovano sul campo, elaborandoli ed intraprendendo azioni frutto del sistema di controllo implementato. Questo consente di realizzare piccoli robot, in grado di evitare gli ostacoli (obstacle avoidance), seguire i muri (wall follower), pattugliare obiettivi (patrolling robot).

 

Conclusioni

Per concludere, Arduino è uno strumento davvero utile, utilizzato non solo in ambienti di ricerca, scolastici, ma anche in contesti lavorativi. E’ possibile provare quanto si sta progettando spendendo poco tempo e denaro (cosa che non guasta mai), toccare con mano i risultati raggiunti, capendo dove effettuare miglioramenti mirati.

I pro nell’utilizzare Arduino sono sicuramente da ricerca nel fatto che si tratta di un sistema semplice, molto supportato e che ha come limite la fantasia di chi lo utilizza; per contro non è uno struemento built-in, pronto all’uso, sono necessarie un po’ di conoscenze di elettronica ed informatica, ma nulla di impossibile.

 

 

 

Risorse

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