"Arduino" workshop

1Domoticaforum RobertHekkers

LennartHerlaar

Inhoud

• Het Arduino platform

• Varianten en shields

• Sensoren en actoren

• Coding en sketches

• Toepassingen

• Meet the JeeNode

• Workshop!

Physical Computing

Physical (or embedded) computing, in the broadest sense, means building

interactive physical systems by the use of software and hardware that can

sense and respond to the analog world. While this definition is broad

enough to encompass things such as smart automotive traffic control

systems or factory automation processes, it is not commonly used to

describe them. In the broad sense, physical computing is a creative

framework for understanding human beings' relationship to the digital

world. In practical use, the term most often describes handmade art, design

or DIY hobby projects that use sensors and microcontrollers to translate

analog input to a software system, and/or control electro-mechanical

devices such as motors, servos, lighting or other hardware. [Wikipedia]

Het Arduino platform

• Hardware

• Eenvoudig maar krachtig I/O board op basis

van een Atmel microcontroller (uC)

• Software

• Java-gebaseerde platform-onafhankelijke

IDE voor het ontwikkelen in een C-variant

• Community

• Veel sites en fora op Internet

• Actieve gebruikersgroepen

Waarom Arduino?

• Krachtig en snel• Open source hardware en software• Goedkoop• Goed gedocumenteerd• Eenvoudig

• USB interface, bootloader, C-variant

€ 0,- € 200,- € 27,-

€ 130,-

€ 60,-

€ 5,-

Specificaties "basis" Arduino

• PCB van 6,9 x 5,3 cm• ATmega328 microcontroller, 8-bits, 16 MHz klok• 32 KB flash memory (program), 2 KB SRAM

(stack en heap), 1 KB EEPROM (non-volatile)• 14 digitale I/O poorten, waarvan 6 met PWM• 6 analoge inputs (eveneens digitale outputs)• 2 externe interrupts• USB interface, seriële TTL interface, SPI

interface, I2C interface• Voeding via USB of extern

Arduino Duemilanove

Voedingscircuit

USBconnector

USB-serieelchip (FTDI)

Digitale I/O

In-circuitprogramminginterface

Analoge inputs

Klokkristal

ResetknopStatusleds

Microcontroller

Voeding

Arduino Uno

8

Arduino varianten

Arduino Mega

Arduino Mini

SeeduinoFreeduino

Arduino Lilypad

Arduino varianten

BoArduino BoArduino

RBBBUSB BUB

JeeNode

JeeLink

Arduino varianten

Roboduino

Rainbowduino

Monochron

Ardupilot

LennArduino

Shields

Ethernet shield

Motor shield

XBee shield

GPS shield

Prototype breadboard

Sensoren

Actoren

En verder...

Arduino IDE

• Integrated Develop-

ment Environment• Geschreven in Java• Gebaseerd op

Processing• Open source• Zeer eenvoudig• Write, verify, upload,

run

Verify Upload

Serial monitor

Board en COM poortVoorbeelden

Hello World! (Blink)

Declaratie variabelen

Initialisatie (eenmalig)

Hoofdloop (ad infinitum)

Arduino programmeertaal

• C-variant, gebaseerd op Wiring• Sketches• “Kleine” taal• Complexere zaken zijn afgeschermd

• Maar wel te gebruiken• Gebruikelijke control structures• Gebruikelijke functies• Gebruikelijke operatoren• Gebruikelijke datatypes• …

Arduino programmeertaal

• Digitale I/O• pinMode(pin, INPUT/OUTPUT)• digitalWrite(pin, HIGH/LOW)• digitalRead(pin)

• LOW <= 2 Volt, HIGH >= 3 Volt

• Analoge I/O• analogRead(pin)

• 0 .. 5 Volt, weergegeven als 0 .. 1023 (10 bit resolutie A/D converter)

• analogWrite(pin, 0 .. 255)• Pulsbreedtemodulatie (PWM), 500 Hz

PWM

Arduino programmeertaal

• Onze Hello World applicatie heeft een probleem!

Hello World! revisited

Real Time Computing / uC prog.

• Structuur• Setup, LoopLoopLoopLoopLoop...

• Controle op events en afhandeling!• Gebruik geen delays maar intervallen of interrupts• Houd rekening met debounce tijden• Houd rekening met overflows

• Beperkte resources• Geheugen (RAM, EEPROM, flash), timers, poorten• Libraries kunnen een flinke aanslag plegen

• Programmeren voor een uC is niet eenvoudig!

Libraries

• Serial• LiquidCrystal• Servo• Ethernet• EEPROM• DateTime• Webduino• X10• Twitter• ...

Toepassingen

Meet the JeeNode

Meet the JeeNode

• 3.3V in plaats van 5V• Veel sensoren en IC's alleen op 3.3V

• Draadloze RF module standaard aanwezig• RFM12B, 868MHz, packet based, 66 bytes

• 4 poorten (ports) met identieke pin layout• PWR, DIO, GND, 3.3, AIO, IRQ• Aansluitpunten voor plugs en boards

• Overige poorten elders of voor de radio• Power, Serial, I2C, Extended (PSIX), ISP/SPI

• Low power design

Plugs en Boards / Cards

• Plugs gebruiken 1 port• Dedicated• Op basis van I2C; dan daisy-chaining mogelijk

• Boards / Cards gebruiken vaak meerdere ports of hebben een andere functie

• Voorbeelden• Relay Plug, Thermo Plug, LCD Plug, MOSFET Plug• Room Board, Graphics Board, AA Power Board

• Ondersteund door de Ports library• Verder is de RF12 library essentieel

Workshop!

• Bouw een breadboard Arduino (Blink)

• Soldeer je USB BUB, LCD, Bridge Board, relais

• Soldeer je JeeNode

• Voer enkele breadboard experimenten uit

• Soldeer je Room Board

• Probeer RF12DEMO en de Room Board demo

• Homeseer integratie

• Tussendoor demo's van (SMD) solderen en Mantis CNC

31

"Arduino" workshop

Domoticaforum RobertHekkers

LennartHerlaar

Vragen?

32

"Arduino" workshop

Domoticaforum RobertHekkers

LennartHerlaar

www.jeelabs.org

www.arduino.cc

www.cadsoft.dewww.reprap.org

www.freerouting.net

blog.makezine.com/archive/arduino

www.freeduino.org

www.picbasic.nl/index_etsen.htm

www.adafruit.com/index.php?main_page=tutorials

www.aeroquad.info www.stephenhobley.com/blog/laser-harp-2009

www.protospace.nl www.sparkfun.com/commerce/tutorials.php

hacknmod.com/hack/top-40-arduino-projects-of-the-web

www.eevblog.com (episode 45)

www.circuitsonline.net

www.shieldlist.org

www.awesomecopter.nl