Come programmare con Arduino

Tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

Coloro che coltivano una passione smisurata per la robotica e tutto ciò che appartiene all'utomazione, sicuramente avrà sognato almeno una volta di creare un circuito utile all'impiego di una particolare applicazione. Ebbene, per riuscire nell'intento, si può fare affidamento ad una piattaforma hardware e software completamente gratuita. Stiamo parlando di Arduino, un pratico strumento opensource in grado di sviluppare circuiti per tanti tipi diversi di applicazioni. Questo prodotto altamente performante nasce nel nostro Bel Paese nel 2005, precisamente ad Ivrea. Il suo ideatore, il docente universitario Massimo Banzi, lo ha messo a punto per rendere più agevole lo studio dell’Interaction Design ai suoi studenti. Se non abbiamo particolari competenze nel settore, ma vogliamo comunque imparare come programmare con Arduino, ecco una pratica guida sull'argomento. Seguiamo attentamente tutte le indicazioni fornite qui di seguito: potremo acquisire delle utilissime competenze di base in questo interessante lavoro del futuro.

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Occorrente

  • Kit Hardware Arduino
  • Software gratuito Arduino
  • PC
  • Capacità di base in programmazione con C e C++
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Iniziare con la versione UNO di Arduino

Prima di cominciare, dobbiamo sapere che Arduino si presenta agli utenti in diversi modelli. Siccome ci troviamo ancora agli esordi, meglio partire dalla versione "UNO", ovvero la più intuitiva. Andiamo a conoscere più da vicino la piattaforma. Se lo analizziamo dalla prospettiva dell'hardware, ossia la componente fisica, noteremo che Arduino comprende vari circuiti e una porta USB per il collegamento diretto con il personal computer. Se invece facciamo fede al software, vale a dire a ciò che non è tangibile, ecco il programma gratuito, già pronto per il download. Rechiamoci sul sito www.arduino.cc per ottenere la nostra copia. In alternativa possiamo collegarci direttamente all'URL http://arduino.cc/en/Main/Software. Cerchiamo la versione che si adatta al nostro sistema operativo, dunque avviamo la procedura di download. Al termine potremo installare Arduino sul nostro PC e poi avviarlo per programmare.

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Conoscere le componenti di un programma

Per programmare con Arduino ci serviremo fondamentalmente di una piattaforma multipla, totalmente "free" e di tipo IDE (Integrated Development Environment). Grazie ad essa ci troviamo in un ambiente di sviluppo alquanto semplice e intuitivo, vale a dire lo "Sketch". Il linguaggio di programmazione che viene utilizzato in questo caso si chiama "Wiring". Quest'ultimo si avvale della sintassi di C e C++, semplificandone ulteriormente le specifiche tecniche. Quando programmiamo, con Arduino e in generale, ricordiamo che ciascun applicativo comprende due componenti, il "Setup" e il "Loop". Il primo è semplicemente l'inizializzazione del programma, mentre il secondo è responsabile della sua esecuzione fino alla chiusura. Come possiamo vedere, conoscere le componenti di un programma è fondamentale per realizzarlo in modo preciso e impeccabile. Fatta questa premessa, andiamo ad osservare brevemente l'ambiente di sviluppo IDE.

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Specificare le azioni del programma

Se vogliamo programmare agevolmente con Arduino, è dunque assolutamente necessario conoscere l'Integrated Development Environment. Nel momento in cui avvieremo il software, ci verrà immediatamente suggerito il nome del nuovo programma da realizzare.
Facciamo una prova utile ad esercitarci un po' con la sintassi di Arduino. Proviamo, ad esempio, a far lampeggiare un led collegato al piedino 10. Impostiamo una durata di soli 5 secondi, giusto per fare un esperimento. Andiamo dunque a scrivere un comando multiriga che spieghi le azioni del nostro programma. "/* Accende e spegne il led collegato al piedino 10 di Arduino per cinque secondi, lampeggiando con un intervallo di due secondi */. Ora possiamo andare avanti e impostare qualche altro parametro per una resa ottimale dell'applicativo.

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Creare il Setup

Arrivati a questo punto della procedura relativa alla programmazione con Arduino, definiamo il piedino. Indicheremo quest'ultimo con il nome "ledPin". Andiamo quindi a digitare il comando
int ledPin = 10;
//
LED connesso al pin 10.
Qualora si rivelasse necessario modificare il collegamento del led mediante trasferimento in un altro piedino, dovremo semplicemente cambiare il valore numerico. Andremo a sostituirlo con quello relativo alla nuova posizione. Una volta impostato il ledPin, passiamo alla creazione del Setup per il nostro programma. Innanzitutto dovremo aggiungere i seguenti comandi:
voidsetup ()
{
pinMode (ledPin, OUTPUT);
//
imposta il pin come output
}.
Questo al fine di utilizzare il pin 10 come Output. Fatto ciò, potremo passare alla realizzazione del Loop. Vediamo subito come procedere.

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Realizzare il Loop

Occupiamoci ora alla seconda funzione obbligatoria per Arduino, vale a dire il Loop. Iniziamo impostando l'accensione del led per 5 secondi. Specificheremo poi lo spegnimento optando per 2 secondi. I comandi da digitare saranno dunque i seguenti:
void loop ()
{
digitalWrite (ledPin, HIGH);
//
accende il led delay (5000);
//
attende cinque secondi (5000 millisecondi) digitalWrite (ledPin, LOW);
//
spegne il led delay (2000);
//
attende due secondi prima di ripartire
}.
Scrivendo queste righe, permetteremo ad Arduino di eseguire la funzione ininterrottamente, quindi in loop, fino ad arrivare allo spegnimento del programma. Terminati i comandi, dovremo fare un piccolo test.

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Eseguire il test e inviare il tutto ad Arduino

Una volta realizzati i processi di Setup e Loop, possiamo considerare terminata la procedura inerente alal programmazione con Arduino. Ora dovremo controllare che non vi siano errori di sintassi. Questi ultimi vanno a compromettere la stabilità e il funzionamento dell'applicativo, quindi andranno eventualmente corretti. Facciamo click su "Test". Se non abbiamo commesso alcun errore, riceveremo un messaggio con il "peso" del nostro programma in byte. Termineremo il procedimento inviando il tutto ad Arduino tramite l’apposito pulsante "Upload". Dopo l'invio, Arduino salverà il programma all'interno del microcontrollore "Atmega328", responsabile del corretto funzionamento del dispositivo stesso. Una volta programmato, Arduino funzionerà autonomamente grazie alla carica della batteria o al collegamento tramite USB al PC.

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