Arduino

Wat is Arduino?

Arduino is een fysiek computerplatform dat bestaat uit hardware- en softwarecomponenten. Het platform is gebaseerd op het open source principe, waardoor alle componenten open source zijn en de data voor iedereen in te zien is. De hardwarecomponent staat bekend als een Arduino-board en bestaat uit een eenvoudig invoer-uitvoerbord dat is uitgerust met een microcontroller en verschillende analoge en digitale uitgangen en ingangen.

De programmering wordt uitgevoerd met behulp van een programmeertaal die is gebaseerd op C of C ++. Dankzij de geïntegreerde ontwikkelomgeving (IDE), die op een aparte computer is geïnstalleerd, en het gebruik van uitgebreide bibliotheken is de Arduino ook toegankelijk voor gebruikers met weinig programmeerervaring.

Er zijn verschillende Arduino-typen die met verschillende microcontrollers werken en verschillende interfaces hebben. Zo zijn er bijv. de Arduino Shields of de Arduino Uno. In principe heeft elke versie van de Arduino een geïntegreerde timer- en geheugenmodule en verschillende interfaces. De boards worden aangevuld met uitbreidingsmodules met aanvullende functionaliteiten, bijvoorbeeld met breadboards waarop extra circuits kunnen worden gebouwd.

Hoe werkt Arduino?

De Arduino heeft geen besturingssysteem. De microcontrollers zijn echter standaard voorgeprogrammeerd met een bootloader die programma's oproept die in het geheugen zijn opgeslagen. De geïntegreerde ontwikkelomgeving wordt op een andere computer geïnstalleerd, wordt geleverd met een eigen code-editor en heeft een compiler. Het programma wordt overgebracht naar de hardware via een seriële interface die, op moderne Arduino-kaarten, wordt aangestuurd via een USB-naar-serieel converter.

De ontwikkelomgeving (IDE) is beschikbaar voor de meest voorkomende besturingssystemen Windows, Mac OS en Linux en kan samen met enkele voorbeeldprogramma's gratis op de computer worden geïnstalleerd. De IDE is zeer rudimentair en functioneel; diepgaande programmeerkennis is niet vereist. Het programmeren vindt plaats op een computer en niet rechtstreeks op het bord. Alleen het voltooide programma wordt via de interface naar de microcontroller geüpload.

Met de Arduino zijn kleine programma's in een mum van tijd te implementeren. De eenvoudigste variant werkt al met twee simpele functies, de setup en een eindeloze lus. Het knipperen van verschillende LED's die op de pinnen zijn aangesloten, kan bijvoorbeeld in een bepaalde volgorde worden geprogrammeerd door slechts een paar regels code te schrijven. Dit programma wordt dan uitgevoerd zolang de stroomvoorziening aanwezig is. Daarnaast kunnen complexere besturingstoepassingen worden geïmplementeerd, zoals het besturen van een motor die op de Arduino is aangesloten.

Het verschil tussen Arduino en Raspberry Pi

Op het eerste gezicht lijkt het Arduino-systeem op de Raspberry Pi, die ook in een handzaam formaat wordt geleverd. De Raspberry Pi is echter een computer met een besturingssysteem, die je eerst moet opstarten en die direct kan worden geprogrammeerd met een aangesloten monitor. De Arduino start direct zodra de bedrijfsspanning wordt aangelegd en is binnen enkele seconden klaar om het in het flashgeheugen opgeslagen programma te verwerken. Het is meer geschikt voor het spelen van rudimentaire real-time programma's, terwijl de Raspberry meer complexe functies kan uitvoeren. Meer uitgebreide informatie vindt u in de blog "Raspberry Pi vs BeagleBone Black vs pcDuino vsArduino".

Welke Arduino systemen zijn er?

Arduino-systemen kunnen heel verschillend zijn. De belangrijkste onderscheidende kenmerken zijn de gebruikte microcontrollers en de beschikbare interfaces. De beschikbare interfaces zijn verschillend voor de respectievelijke boardseries en bepalen hoe het product kan worden gebruikt. Arduino-boards kunnen worden uitgerust met deze interfaces:

• Buslijst
• Ethernet
• Headerstekker
• ICSP
• ISP
• I²C
• Micro-USB
• Mini-USB
• SPI
• Serieel
• UART
• USB

De microcontrollers die aan de borden zijn bevestigd, vormen het hart van het platform. De kenmerken van de individuele microcontrollers verschillen in de bedrijfsspanning, die 3,3 volt of 5 volt kan zijn en wordt bediend via USB. Varianten met een externe voeding worden geleverd met 7 tot 12 volt. Bovendien is elke microcontroller voorzien van drie verschillende opslagmedia, het flashgeheugen, de EEPROM en de SRAM. Als vluchtig geheugen verliest de SRAM alle informatie die het bevat zodra de bedrijfsspanning wordt uitgeschakeld. De door het systeem uit te voeren programma's worden in het flashgeheugen geladen, waarvan de opslageenheden niet afzonderlijk kunnen worden gewist of overschreven. Het flash-geheugen is dan ook de grootste geheugenmodule op Arduino-boards. Het EEPROM-geheugen is ook een niet-vluchtig elektronisch geheugen, maar de geheugeneenheden kunnen afzonderlijk worden gewist en overschreven.

Waarvoor kan Arduino worden gebruikt?

Arduino is bij uitstek geschikt als platform om onafhankelijke, interactieve besturingen te implementeren die alleen een programma als basis hebben en geen besturingssysteem nodig hebben. Dit kan worden gebruikt in kunstinstallaties, maar er zijn ook veel andere toepassingen. Arduino-projecten die LED's aansturen zijn erg populair bij propmakers en cosplayers, en de circuits worden gebruikt in kostuums en accessoires, maar ook in decoratieve elementen. De Arduino kan ook motoren aansturen. Er zijn verschillende mogelijkheden om zo'n schakeling te realiseren, bijvoorbeeld via een MOSFET-brug, met een schakelrelais of met behulp van een transistor. Theoretisch kunnen motoren direct via het Arduino-bord worden aangestuurd, maar aangezien het bord alleen kleine stromen in de uitgang toelaat, kunnen er alleen zeer kleine motoren mee worden bewogen.

Een ander gebied waarvoor Arduino optimaal geschikt is, zijn projecten met verschillende sensoren. Van parkeerhulp tot weerstation zijn talrijke varianten denkbaar die met weinig moeite kunnen worden gerealiseerd.

Praktische tip

De Arduino is veelzijdig, flexibel en snel. Het kan zowel in privé- als commerciële situaties worden gebruikt en heeft meer te bieden dan alleen LED's laten knipperen. U kunt het in een professionele omgeving gebruiken om processen te monitoren. Gemeten waarden zoals temperatuur of vochtigheid worden met de Arduino eenvoudig overgebracht naar databases of mobiele apparaten. Zelfs de digitale weergave van waarden direct op de Arduino is mogelijk. Hiervoor zijn kits met geschikte LC-displays geschikt.

Direct aan de slag?

Wij hebben een aantal stap-voor-stap artikelen geschreven zodat u direct kunt starten met een Arduino project:

• Arduino voor beginners
• Project: Arduino schakelaar
• Project: Arduino Knight Rider
• Project: Arduino nachtlampje