Analizziamo la neonata Arduino UNO,
la scheda di sviluppo e prototipazione
creata per sostituire la popolare
Duemilanove.
dell’ing.
MIRCO
SEGATELLO
mano questo nuovo hardware, è eccellente: la scheda è di buona qualità e lo stampato è di ottima fattura, con una serigrafi a molto pre-cisa e completa.
SCHEMA ELETTRICO
La particolarità dell’Arduino UNO e quindi ciò che la distingue nettamente da tutte le altre versioni proposte in questi anni, è che in essa per la connessione USB non viene più utilizzato il convertitore USB-Seriale della FDTI, bensì un microcontrollore ATmega8U2 programmato per funzionare come converti-tore USB-Seriale. Questo nuovo prodotto della ATMEL è infatti un microcontrollore con a bordo un modulo Transceiver USB liberamen-te programmabile, come lo hanno ad esempio alcuni PIC della serie 18F della Microchip. Il nuovo Arduino ha anche ricevuto la certi-fi cazione FCC sulle emissioni elettromagne-tiche; le diciture “ROHS Compliant” e “Zero carbon footprint” fanno emergere l’interesse del team Arduino per la tutela dell’ambiente. Arduino UNO è ancora basato sul
microcontrollore ATmega328 (in formato DIP) e dispone di 14 pin di I/O (di cui 6 utilizza-bili come uscite PWM), 6 ingressi analogici, un oscillatore a 16 MHz, un connettore per la programmazione In-Circuit ed un Plug per l’alimentazione. Come nelle ultime versioni di Arduino, è presente un connettore USB che, semplicemente connesso ad un Personal Com-puter, permette sia di alimentare la scheda, sia di programmarla.
Questa versione di Arduino è da intendersi come la 1.0 basata sulla nuova tecnologia per la connessione alla USB; la pagina di riferimento per comparare tutte le versioni hardware è la seguente: http://arduino.cc/en/
Main/Boards. Al solito, il sito Internet di
riferi-mento dove vedere le caratteristiche e trovare tutto quello che riguarda Arduino UNO è
www.arduino.cc (in lingua inglese).
La Tabella 1 riepiloga le caratteristiche più importanti della scheda Arduino UNO. L’alimentazione della scheda può avvenire tramite la porta USB, ma è disponibile il solito connettore plug che accetta, in ingresso, una tensione non regolata con valore compreso tra 7 e 12 volt; in questo caso un semplice alimen-tatore non stabilizzato universale impostato sul valore di 9 volt è l’ideale, ma nulla vieta di
Fig 1
La confezione del nuovo Arduino.
Fig 2
Aspetto dell’Arduino UNO vista dall’alto.
Fig 3
Corso Arduino
alimentare la scheda tramite una batteria a 9 o 12 volt. La sorgente di alimentazione viene ri-conosciuta in automatico e non serve imposta-re alcun deviatoimposta-re. La porta USB è comunque protetta da accidentali cortocircuiti nella sche-da e comunque sche-da essa non vengono prelevati più dei 500 mA massimi ammessi.
I pin di alimentazione nella scheda Arduino sono i seguenti:
• VIN; questo, semplicemente replica la tensione fornita in ingresso sul connettore plug e può essere usato per alimentare altri circuiti che dispongano già di un regolatore di tensione (ad esempio gli shield applicati al modulo);
• 5 V; fornisce i 5 volt dello stabilizzatore di tensione interno alla scheda ed è utile per
alimentare altri circuiti compatibili con i 5 volt;
• 3V3; questo pin fornisce i 3,3 volt ricavati dallo stabilizzatore interno alla scheda e consente di alimentare circuiti compatibili con tensioni di 3,3 volt (la massima corrente prelevabile è di 50 mA);
• GND; è il contatto di massa (GND). CARATTERISTICHE DI ARDUINO UNO
Vediamo adesso le prerogative e la dotazione della nuova scheda Arduino, a partire dalla memoria: il microcontrollore ATmega328 dispone di 32 kB di memoria di programma, della quale 0,5 kB sono usati per il bootloader. Dispone inoltre di 2 kB di SRAM ed 1 kB di EEPROM utilizzabile, quest’ultima, per il
sal-Microcontrollore ATmega328
Tensione di lavoro 5 V Alimentazione esterna (raccomandata) 7÷12 V
Alimentazione esterna (limiti) 6÷20 V
I/O digitali 14 (di cui 6 usabili come PWM output) Ingressi analogici 6
Corrente per ogni I/O Pin 40 mA Corrente prelevabile dal pin 3,3 V 50 mA
Flash memory 32 kB (ATmega328) di cui 0,5 kB usati per il bootloader SRAM 2 kB (ATmega328)
EEPROM 1 kB (ATmega328) Frequenza di clock 16 MHz
vataggio di dati permanenti (mantiene i dati anche in assenza di alimentazione).
Quanto agli ingressi e alle uscite, ciascuno dei 14 pin di I/O può essere usato come pin di input o output e può erogare/assorbire una corrente massima di 40 mA; inoltre dispone di una resistenza di pull-UP del valore di 20÷50 kohm (attivabile tramite programmazione). Arduino UNO dispone di sei ingressi analogici (A0,A1,A2,A3,A4 e A5) che per impostazione predefi nita hanno risoluzione di 10 bit ed accettano una tensione compresa fra 0 e 5 volt; tuttavia è possibile usare l’ingresso Aref per modifi care il range di misura.
Arduino UNO prevede degli interrupt esterni localizzati ai pin 2 e 3; questi possono essere confi gurati come trigger per eventi esterni, come ad esempio il rilevamento di un fronte di salita o di discesa di un segnale in ingresso.
Il modulo PWM del microcontrollore ATme-ga si può assegnare ai pin 3, 5, 6, 9, 10, e 11. Questi ultimi possono essere confi gurati via software per generare segnali PWM con riso-luzione di 8 bit. Tramite un semplice fi ltro RC è possibile ottenere tensioni continue di valore variabile.
E veniamo alle porte di comunicazione: la seriale fa capo ai pin TX(1) e RX(0) che sono i corrispondenti dell’USART interno al microcontrollore e sono connessi al converti-tore USB-Seriale della scheda.
Sempre in tema di comunicazione, va detto che il microcontrollore ATmega328 utilizza il modulo UART interno per comunicare, con livelli logici 0/5 volt, via seriale con altri dispositivi o con un PC. I segnali corrispon-denti sono disponibili sui pin esterni (TX e RX) e risultano connessi anche al convertitore