Esquema completo sobre el Arduino Uno

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En esta entrada del blog voy hablar sobre el Arduino Uno, el cual es un microcontrolador basado en el ATmega328 de Atmel.

Arduino consta de 14 pines digitales, 6 entradas analógicas, una toma de corriente, conexión USB y un cabezal ICSP, por lo que nos da un gran control para uso de motores de accionamiento, LEDs, sensores de lectura y mucho más.

La placa Arduino Uno es una de las más versátiles del mercado actualmente y por este motivo he decidido escribir sobre ella en este blog.

De momento me centraré en las funcionalidades y características más simples y dejaré las más avanzadas para otro momento.

Además la creación de este post nos ayudará para un futuro cuando empecemos hacer experimentos y proyectos varios con Arduino Uno, por lo que podremos echar mano al post en cualquier momento.

Arduino Uno – Fuente de Alimentación

Hay 3 formas de alimentar el Arduino Uno:

  • Barrel Jack – El Barrel Jack, o DC Power Jack puede ser usado para alimentar tu placa Arduino. El conector cilíndrico suele estar conectado a un adaptador de pared. La tarjeta puede ser alimentada por 5-20 voltios, pero el fabricante recomienda mantenerla entre 7-12 voltios. Por encima de 12 voltios, los reguladores podrían sobrecalentarse, y por debajo de 7 voltios, podrían no ser suficientes.
  • VIN Pin – Este pin se utiliza para alimentar la placa Arduino Uno utilizando una fuente de alimentación externa. El voltaje debe estar dentro del rango mencionado anteriormente.
  • Cable USB – Cuando se conecta al ordenador, proporciona 5 voltios a 500mA.

Además hay que decir que hay un diodo de protección de 1 amperio entre el positivo de la patilla del barril y la patilla VIN.

Decir que la fuente de alimentación que usemos determinará la potencia disponible para nuestro circuito, ya que esta también alimentará la MCU, periféricos, reguladores y componentes que conectemos a nuestra placa.

  • 5v y 3v3 proporcionan 5 y 3.3v regulados para alimentar componentes externos de acuerdo con las especificaciones del fabricante.
  • GND, podemos encontrar 5 pines GND, todos ellos interconectados. Las patillas GND se utilizan para cerrar el circuito eléctrico y proporcionar un nivel de referencia lógico común en todo el circuito.
  • RESET, como su nombre indica, nos reinicia el Arduino.
  • IOREF, este pin es la referencia de entrada/salida. Proporciona la referencia de tensión con la que funciona el microcontrolador.

Arduino Uno – Analog IN

La placa dispone de 6 pines analógicos con ADC (Conversor de Analógico a Digital), por lo que estas entradas analógicas también las podremos usar como entradas y salidas digitales.

ADC, como ya he dicho son las siglas de Analog Digital Converter y este tiene una resolución de 10 bits, por lo que puede representar una tensión analógica de 1024 niveles digitales.

Arduino Uno – Digital Pins

Los pines del 0 al 13 de la placa Arduino Uno puede ser utilizados como entrada y salida digital, además hay que decir que el pin 13 está conectado al led integrado de la placa y los pines 3, 5, 6, 9, 10 y 11 tienen capacidad PWM.

Por otro lado decir que cada patilla puede proporcionar una potencia máxima de 40 mA, aunque la recomendada es de 20 mA.

Estos pines la tensión es representada mediante 1 bit, 0 o 1 y cuando están en ON se encuentran en un estado de ALTA tensión de 5V y cuando están en OFF se encuentran en un estado de BAJA tensión de 0V.

Además en Arduino, cuando los pines digitales están configurados como salida, se ajustan a 0 o 5 voltios. Cuando los pines digitales se configuran como entrada, la tensión se suministra desde un dispositivo externo y este voltaje puede variar entre 0-5 voltios, que se convierte en representación digital (0 o 1).

Para determinar esto, hay dos umbrales, por debajo de 0.8v se considera como 0. Por encima de 2v es considerado como 1.

Arduino Uno – PWM

En general, la modulación de ancho de pulso, PWM, es una técnica de modulación utilizada para codificar un mensaje en una señal pulsante. Un PWM se compone de dos componentes clave: frecuencia y ciclo de trabajo.

La frecuencia PWM dicta el tiempo que se tarda en completar un solo ciclo (período) y la rapidez con la que la señal fluctúa de alta a baja. El ciclo de trabajo determina cuánto tiempo una señal permanece alta fuera del período total. El ciclo de trabajo se representa en porcentaje.

En Arduino, los pines habilitados para PWM producen una frecuencia constante de ~ 500Hz, mientras que el ciclo de trabajo cambia de acuerdo a los parámetros establecidos por el usuario.

Arduino Uno – Comunicación

Las patillas digitales 0 y 1 son los pines seriales de la placa y son utilizados por el módulo integrado USB.

La comunicación serie o secuencial, se utiliza para intercambiar datos entre la placa Arduino y otro dispositivo en serie como ordenadores, pantallas, sensores y más. Cada placa Arduino tiene al menos un puerto serie. La comunicación serie se produce en los pines digitales 0 (RX) y 1 (TX), así como a través de USB.

Arduino también soporta la comunicación serie a través de pines digitales con la librería SoftwareSerial Library. Esto permite al usuario conectar varios dispositivos habilitados para serie y dejar el puerto serie principal disponible para el USB.

Arduino Uno – SPI

Los pines 10-13 de la placa Arduino son los utilizados para la comunicación SPI (Interfaz Periférica Serial).

El SPI es un protocolo de datos en serie utilizado por los microcontroladores para comunicarse con uno o más dispositivos externos en una conexión tipo bus. Además el protocolo SPI se puede utilizar para conectar 2 microcontroladores.

En el bus SPI, siempre hay un dispositivo que se denomina Maestro y todos los demás Esclavos. El pin SS (Slave Select) determina con qué dispositivo se está comunicando actualmente el Maestro.

Los dispositivos habilitados para SPI siempre tienen los siguientes pines:

  • MISO (Master In Slave Out) – Una línea para enviar datos al dispositivo Maestro.
  • MOSI (Master Out Slave In) – La línea Master para el envío de datos a dispositivos periféricos.
  • SCK (Serial Clock) – Una señal de reloj generada por el dispositivo Master para sincronizar la transmisión de datos.

Arduino Uno – I2C

El protocolo I2C fue diseñado para permitir la comunicación entre componentes en una sola tarjeta de circuito.

Con I2C hay 2 cables denominados SCL y SDA. SCL es la línea de reloj que está diseñada para sincronizar las transferencias de datos. SDA es la línea utilizada para transmitir datos.

Cada dispositivo conectado mediante I2C tiene una dirección única. Si tenemos varios dispositivos similares tendremos que cambiar la dirección o, en caso de no ser posible, implementar un bus secundario.

Arduino Uno – Cabecera ICSP

ICSP son las siglas de In-Circuit Serial Programming y estos pines permiten al usuario programar el firmware de las placas Arduino. Hay seis pines ICSP disponibles en la placa Arduino que se pueden conectar a un dispositivo programador mediante un cable de programación.

Por el momento esto ha sido todo así que espero tus comentarios y sugerencias en la sección de comentarios.

Cómo ya he comentado, este post nos vendrá muy bien para un futuro, incluso a partir de este podré hacer algunos más específicos de las diferentes partes de Arduino.

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