Arduino - Visão Geral

A plataforma Arduino é uma ferramenta simples e fácil de usar mesmo para leigos em programação e eletrônica. Essas características tornaram ela uma plataforma muito utilizada para o desenvolvimento de prototipos. Por se tratar de uma plataforma aberta de hardware e software (open-hard e open-soft), qualquer um pode montar uma plataforma Arduino e criar protótipos com kits Arduino.

Existem diferentes versões da plataforma Arduíno, iremos trabalhar com a denominda Arduino Uno

O Arduino UNo é composto, entre outros elementos por: um microcontrolador, portas de entrada e saída digitais, portas para comunicação serial, portas de entrada analógicas e de saída PWM (Pulse-Width Modulation), uma conexão USB, um conector de tensão contínua e um botão de reset.

Microcontrolador (tipo ATmega) - gerencia os sinais das portas de entrada e saída e de comunicação. As funções de gerenciamento do microcontrolador são programáveis, no Arduino o microcontrolador está preparado para rodar (executar) um programa em loop, verificando estados das portas e selecionando ações a serem executadas em função desses estados.

Porta Digital - permitem conectar periféricos a placa do Arduino, tais como LEDs, chaves, sensores de temperatura, luminosidade ... Essas portas possuem apenas dois estados elétricos. Estado alto, quando na porta tem uma tensão de 5 V ou estado baixa, quando a tensão é igual a 0 V.

Nos sistemas de telecomunicações atuais a informação enviada de um transmissor para um receptor (ex: da emissora de TV para o aparelho de TV, de um computador para outro, de um celular para outro) é geralmente enviada no formato digital. Isto é, o sinal transmitido só pode assumir uma quantidade finita de valores.

• Sinal digital é qualquer sinal que assume apenas alguns valores de amplitude, sua variação de amplitude ocorre em degraus, abruptamente.

As portas digitais podem ser de entrada (in) ou saída (out). As portas de entrada indicam o estado de um periférico (ex: se uma chave esta aberta ou fechada), as portas de saída fornecem a tensão de 5V ou 0V para algum dispositivo periférico.

Porta Analógica" - são portas de entrada e fornecem o valor da tensão de um determinado periférico. Uma tensão analógica pode assumir uma infinidade de valores entre limites de tensão máxima e mínima.

• Sinal analógico é qualquer sinal contínuo no tempo que pode assumir infinitos valores de amplitude dentro do seu intervalo de valores máximo e mínimo, sendo que estes podem também ser infinitos. O termo analógico refere-se a que este tipo de sinal é análogo (similar) ao da sua fonte, por exemplo quando uma pessoa fala ao telefone o sinal elétrico analógico da sua voz é análogo a onda sonora que o seu aparelho fonético gera.

As portas analógicas do Arduino Uno podem assumir até 1024 valores diferentes.

Porta PWM - são portas digitais que trabalham com pulsos periódicos de tensão de diferentes larguras. Conforme a largura dos pulsos o valor médio da tensão no canal é alterado. Nas portas PWM do Arduino a largura do pulso pode assumir 256 "larguras" diferentes.

• Sinal PWM é um sinal formado por uma sequência de pulsos quadrados enviados periodicamente, com a mesma frequência, porém com diferentes frações do tempo do pulso com tensão igual a zero. A fração de tempo do pulso com tensão igual a zero pode variar de 0% a 100%.

Nessas portas de entrada e saída é possível conectar botões, sensores, LEDs ou quaisquer outros dispositivos elétricos, tornando inúmeras as possibilidades de uso para essa plataforma.

A expansão das funcionalidades da plataforma Arduino é possível através da conexão de diversos shields e módulos de comunicação encontrados no mercado.

Para a conexão com o dispositivo Andróid, por exemplo, pode ser usado o shield bluetooth HC-06. Similar ao módulo da figura abaixo.

Para a comunicação entre o Servidor e os Controladores Finais foram escolhidos os módulos XBee.

XBee é a marca da Digi International para uma família de módulos de rádio comunicação. Esses rádios operam usando o protocolo ZigBee, utilizado para aplicações que exigem baixas taxas de transmissão de dados e baixo consumo de energia.

O programa para o Servidor é dividido em subsistemas. Cada um desses subsistemas e suas funcionalidades são mostrados na figura abaixo.

• Sinal analógico é qualquer sinal contínuo no tempo que pode assumir infinitos valores de amplitude dentro do seu intervalo de valores máximo e mínimo, sendo que estes podem também ser infinitos. O termo analógico refere-se a que este tipo de sinal é análogo (similar) ao da sua fonte, por exemplo quando uma pessoa fala ao telefone o sinal elétrico analógico da sua voz é análogo a onda sonora que o seu aparelho fonético gera.