Kitabı oxu: «Arduino. Trucos y secretos.»

Figura 1.1 – Descarga del software para Arduino.

Al detalle

Windows

El procedimiento de instalación de Arduino es en general bastante sencillo.

Para empezar, consigue una placa Arduino y un cable para conectarla al ordenador. El cable depende de la versión de Arduino que hayas comprado. Para la más habitual, Arduino Uno, necesitarás un cable USB tipo A-B, de los que se utilizan para las impresoras (Figura 1.2). El conector USB macho tipo B es de forma rectangular, mientras que el conector macho de tipo A tiene forma cuadrada, con dos bordes redondeados.

Si dispones de un Arduino Mega, un Due o un Leonardo, deberás utilizar un cable micro-USB: el cable que se utiliza normalmente para cargar los teléfonos móviles Android.

Figura 1.2 – Cable USB de tipo A-B, adecuado para Arduino Uno.

Si la placa es nueva, conecta el cable y comprueba que el conector encaja bien en la clavija. Si utilizas un cable micro-USB, fíjate porque, aunque la toma micro-USB se encuentra soldada sobre el circuito impreso, es muy fácil romperla con una pequeña flexión.

Conecta Arduino al ordenador: la placa debería encenderse. Todas las placas Arduino cuentan, como mínimo, con un LED que empezará a parpadear, es decir, indicará algún tipo de actividad. Probablemente1 Windows detectará la presencia de nuevo hardware y solicitará la búsqueda o instalación de los nuevos controladores. Con las últimas versiones del programa, el procedimiento de instalación se ha simplificado notablemente y resulta muy raro tener que instalar dichos controladores de forma manual, si bien no lo es para algunas placas en concreto.

La descripción oficial del procedimiento de instalación, en el sitio web de Arduino, dice:

1.Conecta Arduino al ordenador y espera a que Windows inicie el proceso de instalación de los controladores hasta que la instalación falle.

2.Abre el Panel de control, pulsa en «Sistema y seguridad». Luego, en «Sistema».

3.En la ventana «Sistema», abre «Administrador de dispositivos».

4.En la lista de hardware, busca la opción «Puertos (COM y LPT)». Entre las opciones, deberías ver un puerto denominado «Arduino Uno (COMxx)». Si no encuentras el periférico, busca en «Otros dispositivos» o «Dispositivos desconocidos».

5.Pulsa con el botón derecho del ratón sobre «Arduino Uno (COMxx)» y elige «Actualizar el software de controlador».

6.Elige «Examinar las carpetas para buscar el controlador».

7.Navega por las carpetas donde has descargado y desempaquetado el programa de Arduino y localiza el archivo arduino.inf que encontrarás en la carpeta «Driver» (¡no en la carpeta «FTDI USB Drivers»!). En las versiones más antiguas de Arduino IDE (hasta la 1.0.3) este archivo de denomina Arduino Uno.inf.

8.Windows reconocerá el controlador y la instalación finalizará.

Ya puedes iniciar Arduino pulsando sobre el icono que aparece en el Escritorio o en el menú de inicio.

Mac OS X

Para OS X, el procedimiento de instalación es aún más sencillo. Puedes consultar las instrucciones en el sitio web de Arduino (http://www.arduino.cc/en/Guide/MacOSX).

Debes descargar un archivo comprimido (.zip) en tu ordenador. Normalmente, dicho archivo acaba en la carpeta «Descargas» o en el Escritorio. Descomprime el archivo con un doble clic y verás otro archivo con el nombre Arduino.app: arrástralo a la carpeta «Aplicaciones».

Por lo general, con las nuevas placas no deberás hacer nada más, ni tendrás que instalar ningún tipo de controlador. Los controladores FTDI te servirán en el caso de que quieras utilizar una placa «Duemilanove». Puedes encontrar estos controladores en el sitio web de FTCI (http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm).

Inicia Arduino con un doble clic sobre el icono situado dentro de la carpeta «Aplicaciones».

GNU/Linux

Desde la versión diez de Ubuntu, puedes encontrar Arduino en los repositorios de sistema («Universe»). Utiliza synaptic para localizar el paquete e instalarlo. Si no, puedes abrir un terminal y escribir:

sudo apt-get update && sudo apt-get install arduino arduino-core

Deberás introducir tu contraseña porque estás utilizando el comando sudo. Cuando finalice la instalación, Arduino estará entre los programas instalados.

Si el software no se inicia, quizás tengas que instalar Java. Instala el paquete open-jdk utilizando synaptic o desde un terminal.

Comprueba si tu usuario forma parte del grupo «dialout», para que tenga los permisos para utilizar los puertos serie. De no ser así (o en caso de duda), únete al grupo con:

sudo usermod -aG dialout pablo

Sustituye pablo por el nombre de tu usuario. De forma alternativa, puedes lanzar Arduino desde un terminal utilizando el comando sudo:

sudo ./arduino

2. Cargar un sketch en Arduino

Para cargar un sketch en Arduino, pulsa el botón «Verify» situado en la barra de herramientas del IDE y, después, haz clic en «Upload». También se puede cargar directamente pulsando simplemente en «Upload».

Al detalle

Mientras trabajas con Arduino, tendrás que cargar continuamente nuevos sketch en la placa. La operación de carga es muy sencilla y rápida, y ha caracterizado el éxito de Arduino. Hace unos años, el procedimiento para programar un microcontrolador era bastante complejo, pero actualmente es cuestión de segundos. Para cargar un nuevo sketch en la placa, solo necesitas un cable USB del tipo adecuado. El cable depende del tipo de placa y, por desgracia, ¡cada modelo necesita uno distinto! Para programar Arduino Uno, la placa más utilizada, se necesita un cable USB de tipo A-B, de los que se utilizan habitualmente para conectar una impresora al ordenador (Figura 1.2). Si es la primera vez que cargas un sketch, antes debes instalar el software (consulta el truco núm. 1 para ver cómo hacerlo).

Para cargar un sketch en Arduino:

1.Inicia el entorno de programación de Arduino.

2.Crea tu prototipo y cabléalo a Arduino.

3.Escribe el sketch.

4.Conecta Arduino al ordenador.

5.En Tools > Port, comprueba que se encuentra seleccionado el puerto correcto. En Windows, debería aparecer una opción del tipo COMx (Arduino Uno); en Mac, verás algo como /dev/tty.usbmodemXXX, mientras que en GNU/Linux encontrarás /dev/ttyACM0 o /dev/ttyS0 o S1.

6.Comprueba también que el hardware configurado en Tools > Board corresponde a tu placa (por ejemplo, Arduino Uno).

Figura 1.3 – Ventana de Arduino con el sketch Blink cargado. En la barra de herramientas, puedes ver los botones «Verify», para controlar el código (1), y «Upload» para cargarlo en la placa (2).

7.Ahora, pulsa el botón «Verify» (el primero de la barra de herramientas).

8.El ordenador trabajará durante unos segundos mientras controla el código. Si todo ha ido bien y no hay errores, en la parte inferior de la ventana, en la consola, deberías ver solo texto de color blanco.

9.Pulsa «Upload», el segundo botón de la barra de herramientas, para transferir el programa a la placa.

10.Si no surge ningún problema de comunicación (normalmente, debido a la selección errónea del puerto), tras unos instantes el firmware será transferido y, en la parte inferior de la ventana, debería aparecer el texto «Done Uploading».

Si algo va mal:

•Comprueba el puerto serie: ¿es el correcto? ¿Se ha instalado correctamente?

•¿El cable está bien introducido en la placa? ¿Se encienden los LED?

•¿Has elegido la placa correcta?

Figura 1.4 – Ventana de Arduino al finalizar la carga de un sketch.

3. Programar Arduino con Arduino Web Editor

Al detalle

Desde hace poco tiempo, se encuentra disponible también la versión online, llamada Arduino Web Editor, que permite programar online y guardar todos los proyectos en la nube, es decir, en los servidores de Arduino. Arduino Web Editor forma parte de la nueva plataforma Arduino Create, nacida para ayudar a los makers a escribir código, colaborar y encontrar soporte para sus proyectos. Con esta solución utilizarás siempre la versión más actualizada del IDE, completa con todas las librerías. Puedes empezar a utilizar la versión online de Arduino visitando la página de descarga (http://www.arduino.cc/en/Main/Software). Para poder acceder al editor, es necesario, obviamente, registrarse. El acceso se lleva a cabo desde una página donde hay que introducir los datos de inicio de sesión y una contraseña. Una vez te hayas registrado, recibirás un correo electrónico con un enlace para activar tu cuenta y completar el proceso de registro. Puedes acceder a Arduino Web Editor en la dirección web https://create.arduino.cc/editor.

Figura 1.5 – La página web de acceso al Web Editor.

Aun así, para utilizar Arduino Web Editor, necesitarás instalar un pequeño programa, denominado plugin, que funciona en el ordenador y se comunica con la placa y el Web Editor. Este plugin está disponible para Windows, Linux y Mac y se instala con un proceso similar al de Arduino IDE. El plugin reconoce la placa que se encuentra conectada al ordenador y administra la carga del firmware que has escrito online.

Figura1.6 – La página web de acceso al Web Editor.

El Web Editor se puede utilizar con los navegadores más comunes (Chrome, Firefox, Safari y Edge), aunque se recomienda utilizar con Chrome. Cuando te hayas identificado, verás a la izquierda, en la primera columna, el menú principal con las opciones:

•Sketchbook: el lugar donde guardarás todos tus proyectos.

•Examples: una sección con varios ejemplos que puedes descargar para entender el funcionamiento de Arduino.

•Libraries: la sección de gestión de las librerías.

•Serial Monitor: una sección para activar el Serial Monitor online y recibir y transmitir datos con Arduino conectado al ordenador.

•Help: enlace y páginas de ayuda.

•Preferences: las opciones de configuración del Web Editor.

La segunda columna solo contiene las opciones relativas a cada menú, mientras que la tercera es el área principal donde se escribe el código.

El Web Editor es muy cómodo porque te permite tener siempre disponibles tus proyectos estés donde estés y con la última versión del compilador y de las librerías. Desgraciadamente, a veces es más lento respecto al IDE de Arduino, puesto que trabaja online y los proyectos que creas se compilan en un servidor remoto y se descargan en tu ordenador.

2.Crea tu primer prototipo y conéctalo a Arduino.

3.Escribe el sketch online.

4.Conecta Arduino a tu ordenador.

5.Comprueba que se encuentre seleccionada tu placa y el puerto serie correcto (Figura 1.7) mediante el menú desplegable situado al inicio del sketch.

6.Seguidamente, pulsa el botón «Verify» (muestra un signo con forma de «V» y está situado justo debajo del título del sketch).

7.Pulsa «Upload», el botón situado junto a «Verify», para transferir el programa desde los servidores de Arduino a tu placa (Figura 1.8).

8.Tras unos instantes, el firmware será transferido y, en la parte inferior de la ventana, debería aparecer el texto «Success: Done Uploading» (Figura 1.9).

Figura 1.7 – Antes de cargar el sketch con Arduino Web Editor, selecciona la placa y el puerto serie que hay que utilizar.

Figura 1.8 – Los botones «Verify» y «Upload» se encuentran justo debajo del título del sketch.

Figura 1.9 – Cuando finaliza la carga, en la parte inferior de la ventana, aparecerá el mensaje: «Success: Done Uploading».

Figura 1.10 – El escritorio de TinkerCAD Circuits.

Tanto el diseño como la modificación de un circuito son muy sencillos y rápidos. La configuración del área de trabajo es muy parecida a la de Fritzing. Los componentes se agrupan en la columna de la izquierda, dentro de un panel que cuenta con filtros y un campo de búsqueda. Para crear un circuito, empieza a arrastrar elementos hasta el área principal. Si te falta algo, intenta buscarlo. Por ejemplo, puedes pedir una bread- board escribiendo «breadboard» en el campo de búsqueda. Las conexiones eléctricas se trazan pulsando sobre un terminal libre y desplazando el ratón. El algoritmo de trazado de los cables es muy flexible y permite trazar líneas ordenadas y con curvas precisas.

Figura 1.11 – TinkerCAD permite crear circuitos electrónicos, así como utilizar Arduino.

Insertando en el área de trabajo una placa Arduino (hasta el momento solo está disponible Arduino Uno), podrás editar el código e, incluso, probarlo. Para acceder al código, hay que pulsar el botón «Code» situado en la barra de herramientas superior. Aparecerá un nuevo panel a la derecha, en el cual podrás empezar a escribir el código para Arduino. Cuando veas por primera vez el panel para escribir el código te sorprenderá: el código se encuentra definido por bloques, como en Scratch. ¡Incluso los más pequeños pueden empezar a experimentar con Arduino! Para cambiar a la vista «clásica» del sketch, abre el menú desplegable situado sobre el panel que contiene los bloques y elige «Code».

Prueba a escribir el código para que un LED parpadee:

void setup() { pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(13, HIGH);

delay(1000); // Wait for 1000 millisecond(s)

digitalWrite(13, LOW);

delay(1000); // Wait for 1000 millisecond(s)

}

Comprueba que el código sea correcto y, después, pulsa «Start Simulation» para iniciar la simulación. Tras unos instantes, si no hay errores, ¡el LED de Arduino empezará a parpadear! Sencillo, ¿no?

Figura 1.12 – Para acceder al código de Arduino hay que pulsar el botón «Code».

El simulador también permite depurar paso a paso el código (debug). Insertando breakpoint, es decir, puntos de parada donde la ejecución del programa se detendrá, podrás analizar los valores memorizados en las variables y entender mejor lo que ocurre. Cuando el programa está en depuración, puedes hacerlo avanzar de breakpoint a break- point o bien línea por línea. Para activar el modo debug basta con pulsar sobre el botón que muestra el dibujo de una cucaracha estilizada. Los breakpoint se insertan simplemente pulsando al inicio de la línea.

Figura 1.13 – TinkerCAD Circuits incluye también el Serial Monitor y el debug.

Figura 1.14 – Incluso los más pequeños pueden escribir código para Arduino utilizando la programación por bloques estilo Scratch.

Al detalle

Bitbloq 2 es un lenguaje de programación por bloques que se puede utilizar para diseñar proyectos para Arduino. Se utiliza online y puede programar directamente las placas Arduino Uno mediante un plugin que debe instalarse en el ordenador. La forma de los bloques es muy parecida a la de Scratch y de TinkerCAD Circuits. A diferencia de este último, los circuitos y los proyectos no pueden ser simulados, sino solo creados. Para probarlos, es preciso cargarlos en una placa real, que puede ser un Arduino Uno, un Arduino Mega o algunos kits robóticos propuestos por Bitbloq. Las placas y el hardware son limitados y solo se pueden utilizar los componentes incluidos en los kits. No encontrarás bread- boards, resistencias ni transistores. Para programar con Bitbloq debes instalar el navegador Chrome y es recomendable registrarse, si bien se puede utilizar también como invitado.

El área de trabajo está dividida en tres columnas principales:

•A la izquierda puedes ver un selector para activar las vistas «hardware», «software» y «project info».

•En el centro, el área principal, donde se diseñan los circuitos y los bloques de código.

•A la derecha, un panel con las piezas de hardware o los distintos tipos de bloques (según el modo de trabajo activo).

Para programar Arduino con Bitbloq:

1.Conecta una placa Arduino Uno al ordenador con un cable USB.

2.Abre Bitbloq 2 (http://bitbloq.bq.com) desde el navegador Chrome.

3.Entra introduciendo los datos de inicio de sesión y la contraseña, o bien trabaja como invitado.

4.Si has iniciado sesión, crea un nuevo proyecto.

5.Pulsa sobre la pestaña «Boards» y arrastra una placa Arduino Uno al área de trabajo (Figura 1.15).

Figura 1.15 – El área principal de trabajo de Bitbloq: arrastra una placa Arduino Uno para empezar a diseñar el código.

6.Añade los componentes de hardware necesarios arrastrándolos hasta el área de trabajo y conectándolos entre sí.

7.Pasa a la vista «Software» y crea un sketch arrastrando los bloques desde la columna lateral.

8.Pulsa en «Probar» (el botón con forma de «V» situado sobre el menú/barra de herramientas superior) y espera a que el programa se compile correctamente.

9.Pulsa sobre el botón «Subir» (muestra un símbolo en forma de flecha y está situado sobre el menú/barra de herramientas superior) y aparecerá una ventana que solicitará la descarga de la aplicación Web2Board. Selecciona el sistema operativo correcto e instala el plugin. Es posible que tengas que reiniciar el ordenador. Esta operación es necesaria solo la primera vez que se utiliza Bitbloq.

10.Tras este reinicio, vuelve a abrir Bitbloq 2, abre de nuevo el proyecto y pulsa una vez más sobre el botón «Cargar».

11.Cuando termine la carga, aparecerá un mensaje en la pantalla que informa de que todo ha ido bien: «Programa cargado con éxito».

Verás que las conexiones eléctricas están simplificadas. Para conectar un LED a Arduino, se indica un único cable; esto es así porque se prevé el uso de placas sencillas y kits robóticos que no necesitan un montaje complejo de los circuitos.

La sección de programación por bloques se divide en tres partes: una zona para definir variables globales (funciones y clases con visibilidad global), una zona Setup y una zona Loop.

Los bloques están agrupados en la columna de la derecha y organizados según su funcionalidad. Para añadir un bloque al sketch, basta con arrastrarlo hasta una de las tres zonas de trabajo, exactamente dentro del rectángulo «Drag a block here to start your program».

Los bloques insertados en la zona Setup se ejecutan al inicio del programa y se utilizan para determinar el comportamiento de los pines y de otras acciones que deben ejecutarse solo una vez al inicio del programa. Los bloques insertados en la zona Loop se repiten continuamente.

Si sientes curiosidad por ver cómo se crea el sketch, puedes pasar de la vista de bloques a la de código pulsando sobre «Blocks» o «Code».

Para hacer que un LED parpadee, primero debes conectar un LED a la placa (Figura 1.16) y, después, pasar a la sección «Software» para componer los bloques (Figura 1.17).

Figura 1.16 – Añade los componentes electrónicos arrastrándolos desde el panel lateral.

Figura 1.17 – En la sección Software puedes crear un sketch arrastrando los bloques desde el panel lateral.

No es necesario que especifiques el pin utilizado en la sección Setup. Para realizar el blink, arrastra un bloque «Switch on» desde el área «Components» (de color rojo), después, un bloque «Delay» desde la sección «Control» (color azul), un bloque «switch off» y otro «Delay» (Figura 1.18). Al mismo tiempo que el sketch gráfico, Bitbloq genera el correspondiente código, visible en la sección «Code» (Figura 1.19).

Completa el proyecto añadiendo un nombre y una descripción en la sección «Project Info».

Figura 1.18 – El código de un simple blink.

Figura 1.19 – Si sientes curiosidad, puedes echar un vistazo al código generado por Bitbloq.

1 El condicional es obligatorio dada la heterogénea variedad de configuraciones de hardware y las versiones de Windows.