Figura 2.1. Logo -ul Arduino . [625469]

16

CAPITOLUL 2: PLACA DE DEZVOLTARE ARDUINO UNO

Figura 2.1. Logo -ul Arduino .
2.1. Descrierea generală a plăcii
„Arduino este o companie open -source care produce atât plăcuțe de dezvoltare
bazate pe microcontrolere , cât și partea de software destinată funcționării și programării
acestora. Pe lângă acestea , include și o comunitate uriașă care se ocupă cu creația și
distribuirea de proiecte care au ca scop crearea de dispozitive care pot sesiza și controla
diverse activități sau procese în lume a reală .”[5]
Denumirea de ,,Uno” provine din limba italiană și reprezintă o emblemă a viitoarei
versiuni ce urmează a fi prezentată pieței , Arduino 1.0. Arduino Uno și Arduino 1.0 vor
deveni versiuni de referință pentru marca Arduino.
Placa de dezvoltare Arduino Uno repr ezintă un circuit integrat care are în
componența sa un microcontroller ATmega 328.

17
Această placă de dezvoltare dispune de:
 6 pini analogici de intrare ;
 14 pini digitali de intrare/ieșire (dintre care 6 pot fi folosiți ca ieșiri PWM );
 1 rezonator ceramic de 16 MHz ;
 1 conector de alimenta re din sursă externă (alta decât USB) ;
 1 conector de tipul USB ;
 1 buton de reset ;
 1 modul programator ICSP .
Platforma de dezvoltare Arduino Uno conține toate componentele necesare pentru a
pune în funcțiune microcontrolerul. Așadar, pe ntru ca microcontrolerul ATmega 328 să poată
fi programat de către un utilizator, nu este nevoie decât să se conecteze placa de dezvoltare la
un PC prin portul USB. De asemenea , placa Arduino poate fi alimentată de la o altă sursă de
alimentare decât portul USB al calculatorului, spre exemplu o baterie sau un acumulator .
Versiunea Uno diferă de toate celelalte plăci de dezvoltare dinaintea sa, prin faptul că nu mai
folosește un adaptor USB – magistrală serială. În schimb, Arduino Uno are un microcontroler
programat ca un convertor USB – magistrală serială.
Denumirea completă a versiunii plăcii Arduino folosită de noi este Arduino Uno
Rev3, v ersiune care dispune de mai multe caracteristici diferite față de versiunile precedente.
Ne referim aici la înlocuirea microcontrolerului ATmega 16U2 cu ATmega 8U, folosit ca ș i
un convertor USB – magistrală serială. Revizia a 3 -a a plăcii de dezvoltare Arduino UNO se
evidențiază și printr -o dispunere diferită a pinilor: au fost adăugați pinii S DA (data line) și
SCL (clock line ) apropiați de pinul AREF (referința analogică), cât și alți doi pini apropiați
pinului de RESET, anume pinul IOREF, care are rolul de a ajuta plăcile de extensie pentru
Arduino (denumite shield ) să se adapteze la tensiunea furnizată de către platforma Arduino.
Pinul de lângă IOREF reprezintă pinul NC (not connected sau neconectat) care este rezervat
pentru a fi folosit de către utilizator în diverse scopuri.
Lungim ea și lățimea unei plăci de dezvoltare Arduino Uno Rev 3 sun t de 6,9 cm,
respectiv 5,4 cm, conectorul de alimentare prin baterie, alături de conectorul USB extinzând
aceste dimensiuni. Placa dispune și de patru găuri pentru șuruburi care au rolul de a permite
fixarea plăcii pe o anumită suprafață. Distanța între pi nii alăturați este dată de standardul de

18
2,54 mm. Totuși, distanța între pinii Vin și A0 este de aproximativ 5,5 mm, iar distanța între
pinii digit ali 7 și 8 este de aproximativ 4 mm.

Figura 2. 2. Placa de dezvoltare Arduino Uno R3 .[5]
2.2. Scurt i storic
Proie ctul Arduino a demarat la Institutul de Design și Interacțiune Ivrea (IDII) din
Ivrea , Italia . În acel moment , studenții au folosit un microcontroler BASIC Stamp care costa
aproximativ 100 de dolari , fiind o cheltuială considerabilă pentru mulți studenți. În 2003 ,
Hernando Barragán a creat platforma de dezvoltare Wiring ca proiect de masterat la IDII , sub
supravegherea profesorilor Massimo Banzi și Casey Reas . Aceștia sunt cunoscuți pentru
dezvoltarea și contribuția adusă unor limbaj e de programare. Scopul proiectului a fost crearea
de instrumente simple , cu costuri reduse , accesibile tuturor și cu care poate lucra oricine care
nu are cunoștințe de inginerie. Platforma de cablare este alcătuită dintr -o placă cu circuite
integrate (PCB ) și un microcontroler ATmega168 , un IDE bazat pe funcț ii de procesare și o
bibliotecă pentru a programa cu ușurință microcontrolerul .
Tot în anul 2003 , Massimo Banzi, cu David Mellis, un alt student IDII și David
Cuartielles , au adăugat un microcontroler mai ieftin , ATmega8 la proiectul inițial. Dar în loc
să continue lucrările la programul vechi , l-au redenumit în Arduino.
Plăcile Arduino inițiale au folosit chip -ul FTDI USB -to-Serial și un ATmega168 .
Arduino UNO diferă de restul plăcilor deoarece are un microcontroler ATmega238 P și un
ATmega 16U2 programat ca un convertor USB -serial .

19
2.3. Specificații tehnice
În tabelul 2.1, sunt prezentate datele tehnice ale Arduino UNO R3

Tabelul 2.1. Specificațiile tehnice ale Arduino UNO R3 .
Arduino Uno poate fi alimentat prin conectorul USB prezent pe placă sau de la o
sursă externă de tensiune . Alimentarea externă poate proveni fie de la un transformator de
tipul c.a. – c.c., sau de la o baterie /acumulator . Adaptorul sau acumulatorul pot fi conectate la
Arduino prin intermediul unui conector de tip jack de 2,1 mm cu borna pozitivă în centru și
masa la exterior. Dacă se dispune de un asemenea conector, se poate alimenta platforma cu
ajutorul a două fire conectate la un capăt la bornele bateriei, iar la celălalt ca păt la pinii Vin și
unul din pinii GND ai plăcii.
Platforma de dezvoltare poate opera cu o tensiune de alimentare externă cuprinsă
între 6 și 20 V. Totuși, dacă se alimentează placa cu mai puțin de 7 V, pinul 5 V ar putea
furniza o tensiune mai mică decât cinci volți, ceea ce ar instabiliza platforma. Pe de altă parte,
dacă tensiunea de alimentare depășește 12 V, stabilizatorul de tensiune s -ar putea
supraîncălzi, ceea ce ar duce la avarierea plăcii. Așadar, este recomandată alimentarea cu o
tensiune cuprin să între 7 ÷ 12 V, pentru evitarea oricăreia dintre inconvenientele amintite mai
sus.
În figura 2.3 , este prezentată schema unei plăci de dezvoltare Arduino Uno Rev3
împreună cu schema stabilizatorul ui de tensiune inclus în placă.

20

Figura 2.3. Schema unei placi de dezvoltare Arduino Uno Rev3 .[6]
2.4. Pini prezenți pe placă
Pini generali :
 LED: Există un LED încorporat, acționat de pinul digital cu numărul 13.
Când pinul este HIGH , LED ul este pornit, când pinul este LOW , este oprit;
 VIN: Este folosit pentru alimentarea plăcii atunci când nu este alimentată
prin USB . Se poate alimenta cu o tensiune între 6 și 12 V c.c. Prin acest pin
se alimentează direct regulatorul int egrat în placă ;
 5V: Acest pin furnizează o tensiune stabilizat ă de 5 V. Pinul este folosit la
alimentarea d iferitelor accesorii ale plăcii;
 3V3: Pinul furnizează o tensiune stabilizat ă de 3,3 V și un curent maxim de
50 mA;
 GND : este pinul pentru împământare .
Fiecare pin dintre cei 14 pini digitali disponibili ai plăcii de de zvoltare Arduino Uno
poate fi utilizat atât ca intrare, cât și ieșire, folosindu -se funcțiile pinMode (), digitalWrite () și
digitalRead (). Intrări le și ieșirile digitale ale plăcii operează cu o tensiune de 5V și pot
primi/ furni za un curent de 40 mA.

21
Placa de dezvoltare Arduino Uno Rev 3 dispune de 6 pini folosiți ca intrări analogice,
denumiți A0 – A5, fiecare dintre aceștia dispunând de o rezoluție descrisă de un număr de 10
biți (1024 de valori diferite). Pinii A4 și A5 dispun și de funcții speciale, avân d posibilitatea
de a lucra ca și pin SDA, respectiv pin SCL pentru a fi utilizați în comunicația I2C, cunoscută
și sub denumirea de TWI (Two Wire Interface ).
Mai mult decât atât, anumiți pini de intrare și ieșire dispun de funcții specializate:
 pinii 0(Rx ) și 1(Tx) au rolul de a recepționa, respectiv transmite date pe magistrala
serială. Acești pini sunt conectați la pinii corespunzători chipului ATmega 8U2,
folosit pentru conversia USB – magistrală serială;
 pinii 2 și 3 (întreruperi externe) pot fi configurați pentru a declanșa o întrerupere la
o valoare stabilită , prezența unui front crescător sau descrescător sau pur și simplu
la o schimbare în valoare a tensiunii. Funcția attachInterrupt () este folosită pentru
programarea unor astfel de întreruper i;
 pinii PWM: 3, 5, 6, 9, 10 și 11, pot furniza o ieșire PWM de 8 biți (256 de valori
diferite), folosind funcția analogWrite ();
 interfața serială SPI: pinii 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK), ajută
comunicația folosind biblioteca SPI library aferentă Ar duino;
 AREF : pin pentru tensiunea de referință .

Figura 2.4 . Diagrama pinilor la Arduino UNO R3 .[7]

22
2.5. Comunicarea cu PC -ul și scrierea codului de programare
Comunicarea între placă și computer se realizează prin magistrala USB și un port
comun virtual creat de aplicație. Firmware -ul 16U2 utilizează driverele USB standard și nu
este nevoie de instalarea altor drivere pe computer. Cu toate acestea este nevoie de un fișier cu
extensia .inf în Windows. LED -urile RX și TX de pe placă vor clipi atunci când datele sunt
transmise prin cip -ul USB -to-Serial către computer. Biblioteca SoftwareSerial permite
comunicarea serială pe oricare dintre versiunile de Arduino UNO
Software -ul pentru Windows folosit la comunicarea cu placa se numește Arduino
IDE. Cu ajutorul acestui software sunt scrise comenzile pe microcontroller . Softul are în
componența sa un Serial Monitor care permite transmiterea și primirea de mesaje textuale
între PC și placă.

Figura 2. 5. Interfața software -ului Arduino IDE .
Limbajul de programare pentru Arduino este unul relativ simplu. El se aseamănă cu
un limbaj destul de vechi , numit C .