Arduino (hardware)

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Logo di Arduino

Arduino è una piattaforma hardware composta da una serie di schede elettroniche dotate di un microcontrollore. È stata ideata e sviluppata nel 2005 da alcuni membri dell'Interaction Design Institute di Ivrea come strumento per la prototipazione rapida e per scopi hobbistici, didattici e professionali[1]. Il nome della scheda deriva da quello del bar di Ivrea frequentato dai fondatori del progetto, nome che richiama a sua volta quello di Arduino d'Ivrea, Re d'Italia nel 1002[2].

Con Arduino si possono realizzare in maniera relativamente rapida e semplice piccoli dispositivi come controllori di luci, di velocità per motori, sensori di luce, automatismi per il controllo della temperatura e dell'umidità e molti altri progetti che utilizzano sensori, attuatori e comunicazione con altri dispositivi. La scheda è abbinata a un semplice ambiente di sviluppo integrato per la programmazione del microcontrollore. Tutto il software a corredo è libero, e gli schemi circuitali sono distribuiti come hardware libero e per questo motivo è molto utilizzato nella didattica educativa[3].

L'architettura[modifica | modifica wikitesto]

Arduino comprende una piattaforma hardware per il physical computing sviluppata presso l'Interaction Design Institute, un istituto di formazione post-dottorale con sede a Ivrea, fondato da Olivetti e Telecom Italia[4].

La piattaforma fisica si basa su un circuito stampato che integra un microcontrollore con dei pin connessi alle porte I/O, un regolatore di tensione e, quando necessario, un'interfaccia USB che permette la comunicazione con il computer utilizzato per programmare. A questo hardware viene affiancato un ambiente di sviluppo integrato (IDE) multipiattaforma disponibile per Linux, Apple Macintosh e Windows. Questo software permette anche ai novizi di lavorare con Arduino, in quanto i programmi sono scritti in un linguaggio di programmazione semplice e intuitivo - derivato da Wiring - che semplifica la sintassi e le strutture dati di C++; Arduino IDE è liberamente scaricabile e in quanto Open Source è interamente disponibile come codice sorgente su GitHub. I programmi in Arduino vengono chiamati sketch.

Arduino può essere utilizzato per lo sviluppo di oggetti interattivi stand-alone e può anche interagire, tramite un collegamento e un opportuno codice, con software residenti su computer, come Adobe Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data, SuperCollider, Vvvv.

La piattaforma hardware Arduino è distribuita agli hobbisti in versione pre-assemblata, acquistabile in internet o in negozi specializzati. Tutti gli schemi e i file per programmi EDA sono disponibili per ciascuna scheda Arduino e sono regolarmente rilasciati dal Team Arduino sul sito arduino.cc. I siti che documentano l'Open Hardware annoverano Arduino fra pe piattaforme Open Hardware, mentre il software, inclusi i bootloader, sono in Open Source su GitHub. (EN) Hardware, su arduino.cc. URL consultato il 10 maggio 2011.. Il rilascio in Open Hardware e Open Source di schemi e codice ha consentito lo sviluppo di prodotti Arduino-compatibili da parte di piccole e medie aziende in tutto il mondo ed è divenuto possibile scegliere tra un'enorme quantità di schede Arduino-compatibili. Tutti questi prodotti sono accomunati dal codice sorgente per l'ambiente di sviluppo integrato e dalla libreria residente che sono resi disponibili e concessi in uso secondo i termini legali di una licenza libera, GPLv2.

Grazie alla base software comune ideata dai creatori del progetto, la comunità Arduino ha potuto sviluppare programmi per connettere a questo hardware più o meno qualsiasi oggetto elettronico, computer, sensori, display o attuatori. Dopo anni di sperimentazione, è oggi possibile fruire di un database di informazioni vastissimo.

Il team di Arduino è composto da Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino, e David Mellis. Il progetto prese avvio in Italia a Ivrea nel 2005, con lo scopo di rendere disponibile, a progetti di interaction design realizzati da studenti, un dispositivo per il controllo che fosse più economico e più semplice rispetto ai sistemi di prototipazione allora disponibili. I progettisti riuscirono a creare una piattaforma di semplice utilizzo e che, al tempo stesso, permetteva una significativa riduzione dei costi rispetto ad altri prodotti disponibili sul mercato. A ottobre 2008 in tutto il mondo erano già stati venduti più di 50 000 esemplari di Arduino[5].

Dopo la nomina ad amministratore delegato di Intel, Brian Krzanich ha fatto produrre delle schede compatibili con la piattaforma Arduino, dotate di processore Intel.

Differenze con Raspberry Pi[modifica | modifica wikitesto]

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Raspberry Pi.

Arduino è spesso paragonato a Raspberry Pi,[senza fonte] tuttavia, vi sono notevoli differenze. Si tratta di due piattaforme basate su hardware profondamente diversi.

L'architettura delle schede Arduino si basa su microcontrollori, mentre le schede Raspberry Pi si basano su un SoC (System on Chip) che ha al suo interno un microprocessore, un controllore grafico e la RAM necessari a eseguire un sistema operativo come Raspbian, una versione semplificata di Debian.

L'architettura a microcontrollore di Arduino prevede che il programma da eseguire sia in memoria flash e pertanto non viene perso quando viene tolta l'alimentazione. Con Raspberry Pi, invece, viene caricato in RAM il sistema operativo che provvede all'esecuzione in multitasking di tutti i moduli e programmi previsti dalla configurazione. L'architettura a microcontrollore offre un controllo completo sui tempi di esecuzione del programma che, essendo l'unico codice in esecuzione, può essere progettato per applicazioni sensibili alla temporizzazione, come ad esempio la gestione dei motori nelle stampanti 3D. Con Raspberry Pi è invece possibile sfruttare la flessibilità del sistema operativo per svolgere funzioni complesse come un web server o un sistema di gestione dell’automazione domestica.

Nella pratica, le due architetture possono convivere all’interno di una medesima applicazione in modo complementare. A titolo esemplificativo, l’architettura Arduino pilota l’hardware di una stampante 3D, mentre un Raspberry Pi ne permette il controllo tramite interfaccia Web su Internet o Lan.

Dal punto di vista della programmazione, la piattaforma Arduino si programma con una versione semplificata di C++ attraverso il suo Arduino IDE; data la notevole diffusione, nel tempo sono nate soluzioni di programmazione alternative che includono microPython e TinyML. Raspberry Pi, invece, conta su tutti gli strumenti di programmazione disponibili con il sistema operativo Linux.

Le schede Arduino sono maggiormente orientate al collegamento di sensori e attuatori per i quali la comunità sviluppa e aggiorna costantemente le librerie software per il loro utilizzo, mentre Raspberry Pi ha una minore varietà di hardware aggiuntivo che, però, può essere più complesso grazie alle sue similitudini con l'architettura hardware di un pc.

Il dibattito su quale piattaforma sia meglio utilizzare è sempre vivace e in ultima analisi sono le caratteristiche del progetto che si vuole realizzare a rendere l'una o l'altra soluzione preferibile.[6]

In generale, per progetti STEAM o per iniziare a sperimentare con hardware ed elettronica, la piattaforma Arduino è preferibile. [7]

Hardware[modifica | modifica wikitesto]

Arduino uno r3

Una scheda Arduino tipica consiste in un microcontrollore a 8-bit AVR prodotto dalla Atmel con l'aggiunta di componenti complementari per facilitare l'incorporazione in altri circuiti. Nelle schede vengono usati i chip della serie megaAVR, nello specifico i modelli ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280 e ATmega2560.

Molte schede Arduino includono un regolatore lineare di tensione a 5 volt e un oscillatore a cristallo a 16 MHz. Tuttavia alcune implementazioni, come ad esempio la piccola LilyPad[8][9], hanno un clock di 8 MHz e non sono dotate del regolatore di tensione.

Schede Arduino ufficiali[modifica | modifica wikitesto]

Arduino Leonardo
L'Arduino Diecimila.
Retro della scheda Arduino Duemilanove.
Versione flessibile di Arduino LilyPad, per applicazioni su tessuti.

L'hardware originale Arduino è interamente realizzato in Italia dalla Smart Projects, mentre cloni della scheda possono essere realizzati da chiunque in qualsiasi parte del mondo.

Sono state commercializzate le seguenti versioni dell'hardware Arduino:

  1. Serial Arduino, programmata con una porta seriale DB9. Fa uso del microcontroller ATmega8;
  2. Arduino Extreme, con interfaccia di programmazione USB, facente uso del chip ATmega8;
  3. Arduino Mini, una versione in miniatura facente uso di un ATmega168 a montaggio superficiale;
  4. Arduino Nano, una versione ancor più piccola della Mini, utilizzante lo stesso controller ATmega168 SMD e alimentata tramite USB;
  5. LilyPad Arduino, un progetto minimalista per applicazione su indumenti, con lo stesso ATmega168 in versione SMD;[8] la scheda è circolare dal diametro di 50 mm, per circa 0,8 mm di spessore;
  6. Arduino NG, con interfaccia USB per programmare e usare un ATmega8;
  7. Arduino NG plus, con interfaccia di programmazione USB, con un ATmega168;
  8. Arduino BT, con interfaccia di programmazione Bluetooth e con un ATmega168;
  9. Arduino Diecimila, con interfaccia di programmazione USB e con un ATmega168 in un package DIL28;
  10. Arduino Duemilanove, facente uso del chip Atmega168 (o Atmega328 nelle versioni più recenti) e alimentata tramite USB, con commutazione automatica tra le sorgenti di alimentazione;
  11. Arduino Mega, che fa uso di un ATmega1280 a montaggio superficiale per I/O e memoria addizionale;
  12. Arduino Uno, evoluzione della Duemilanove con un differente chip, programmabile e più economico, dedicato alla conversione USB-seriale;
  13. Arduino Mega2560, che fa uso di un ATmega2560 (anch'esso a montaggio superficiale) ed è un'evoluzione dell'Arduino Mega;
  14. Arduino Due, che fa uso di un Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3 CPU;
  15. Arduino Zero Pro, dotata di un microcontrollore Atmel SAMD21 basato su core ARM Cortex M0+ a 32 bit;
  16. Arduino Yún, che fa uso di un ATmega32u4 e del processore Atheros AR9331, quest'ultimo compatibile con una distribuzione Linux basata su OpenWrt e chiamata Linino OS;
  17. Arduino Nano 33 IoT, con chip SAMD21 e modulo Wifi e Bluetooth NINA-W10;
  18. Arduino Nano RP2040 Connect, con chip Raspberry Pi RP2040;
  19. Arduino Nano 33 BLE, con chip Nordic Semiconductors nRF52840;
  20. Arduino Nano 33 BLE Sense, come il modello BLE, ma con l'aggiunta di numerosi sensori;
  21. Arduino Nano Every, evoluzione di Arduino Nano, con ATMega4809;
  22. Arduino MKR 1000 WiFi, con modulo ATSAMW25 che condiene il SAMD21, WINC1500 ed ECC508 ;
  23. Arduino MKR WiFi 1010, con chip SAMD21 e modulo Wifi e Bluetooth NINA-W10, ECC508 crypto chip;
  24. Arduino MKR FOX 1200, con chip SAMD21 e modulo wireless SigFox Microchip Smart RF ATA8520 ;
  25. Arduino MKR WAN 1300, con chip SAMD21 e modulo wireless LoRa® Murata CMWX1ZZABZ;
  26. Arduino MKR WAN 1310, con chip SAMD21 e modulo wireless LoRa® Murata CMWX1ZZABZ, 2MB SPI Flash ;
  27. Arduino MKR GSM 1400, con chip SAMD21 e modulo wireless SARA-U201 GSM/3G;
  28. Arduino MKR NB 1500, con chip SAMD21 e modulo wireless SARA-R410M-02B Narrowband LTE Cat M1/NB1;
  29. Arduino MKR Vidor 4000, con chip SAMD21, FPGA Intel® Cyclone® 10CL016 e modulo wireless Wifi e Bluetooth NINA-W10;
  30. Arduino MKR Zero, con chip SAMD21 e slot per scheda microSD.

La programmazione del microcontroller[modifica | modifica wikitesto]

Il microcontrollore della scheda è pre-programmato con un bootloader che permette il caricamento dei programmi sulla memoria flash del microcontrollore stesso con una modalità semplificata rispetto alla procedura necessaria per i microcontrollori senza bootloader.

Arduino Yun
Arduino Yun

A livello concettuale, su tutte le schede i programmi vengono caricati attraverso la comunicazione su porta seriale RS-232 con il microcontrollore. Le prime schede Arduino, da tempo fuori produzione, contenevano un semplice circuito che permetteva la conversione tra il livello della RS-232 e il livello dei segnali TTL. Già nel 2007 viene introdotta la programmazione da PC e Mac tramite porta USB e convertitore USB-to-Serial, rendendo più semplice il processo.

Le versioni attuali di Arduino sono quasi tutte programmate via USB: a seconda del microcontrollore utilizzato l'interfacciamento USB è gestitito in modo nativo oppure tramite un circuito dedicato. Poche varianti di ridotte dimensioni o con caratteristiche intenzionalmente ridotte, come Arduino Mini e Arduino Lilypad, o la versione compatibile Boarduino, usano un adattatore USB-seriale da collegare ai pin seriali della scheda.

Funzionalità di input/output[modifica | modifica wikitesto]

I microcontrollori, in generale, permettono di configurare la maggior parte dei propri pin come input o output attraverso l'impostazione di specifici registri. Per semplificare in modo significativo l'utilizzo dei microcontrollori i progettisti di Arduino hanno deciso di aggiungere al linguaggio C++ delle funzioni di configurazione dei Pin e di definirne a priori il comportamento della maggior parte di essi. Quando un pin è configurato come input, il microcontrollore legge il livello di tensione e restituisce al programma il valore logico alto o basso (HIGH o LOW). Se il pin è configurato come output, il programma in esecuzione può portare il suo livello a 0V (LOW) o a 5V o 3.3V (HIGH). La corrente gestita da ciascun pin è limitata e ammonta a 20mA. Se un pin non viene configurato correttamente può avere un comportamento imprevedibile. Su tutte le schede recenti, due pin sono stati definiti per la comunicazione secondo il protocollo I2C che prevede un pin SDA e uno SCL: questo semplifica il collegamento dei dispositivi basati su questo standard, molto diffuso per tutta la componentistica automotive e degli smartphone.

Connettori I/O[modifica | modifica wikitesto]

Arduino è dotata di molti dei connettori di input/output per microcontroller in uso su altri circuiti. Tutti i pin di I/O sono collocati sulla parte superiore della scheda mediante connettori femmina da 0,1". Inoltre sono disponibili commercialmente molte schede applicative plug-in, note come "shield".

Le schede Barebones e Boarduino, due cloni compatibili con Arduino, sono dotate di connettori maschio sul lato inferiore del circuito in modo da poter essere connesse a una breadboard senza necessità di effettuare saldature.

Le schede più recenti, come quelle della famiglia MKR, utilizzano porte di I/O a 3,3V e solo alcuni modelli sono in grado di accettare segnali a 5V senza esserne danneggiati. Questo cambiamento deriva dall'evoluzione della componentistica e dei microcontrollori verso tensioni di funzionamento sempre più basse.

I/O digitale[modifica | modifica wikitesto]

La Arduino Uno, ad esempio, che ha soppiantato la Duemilanove, offre 14 porte per l'I/O digitale (numerati da 0 a 13). La direzione di funzionamento delle porte utilizzata, input o output, deve essere stabilita mediante apposite istruzioni da inserire nello sketch programmato sull'IDE.

Sei dei quattordici canali I/O possono generare segnali Pulse-width modulation (PWM). Attraverso i segnali PWM è possibile, ad esempio, regolare l'intensità di luminosità di un LED o la velocità di rotazione di un motorino elettrico[10]. L'hardware di tre dei pin di I/O (9, 10 e 11) implementa la possibilità di gestirli direttamente attraverso la funzione analogWrite() che permette di controllare la PWM del segnale analogico in uscita in maniera efficiente senza dover eseguire linee di codice appositamente predisposte[11]. Questa funzione deve ricevere in ingresso due parametri, di cui il primo è il numero del pin pilotato e il secondo rappresenta l'intensità della modulazione espressa in una scala da 0 a 255: ad esempio, analogWrite(9, 128) attiverà un LED collegato al pin 9 al 50% della sua luminosità[12].

I/O analogico[modifica | modifica wikitesto]

Sempre sulla Uno sono presenti altri 6 connettori specificamente dedicati a ingressi di segnali analogici (collegati quindi a una ADC), che ricevono valori di tensione letti da sensori esterni, fino a un massimo di 5 volt, che sono convertiti in 1024 livelli discreti (da 0 a 1023). Questi 6 connettori possono essere riprogrammati (sempre dal codice dello sketch sull'IDE) per funzionare come normali entrate/uscite digitali, aumentando quindi il numero di uscite digitali (mentre i connettori digitali non possono essere usati come analogici).

Nella seguente tabella sono riepilogate le dotazioni dell'hardware dei vari modelli:

Arduino Microcontrollore Frequenza Memoria Connettori di I/O Tipo interfaccia
USB
Dimensioni in
pollici
Dimensioni in
millimetri
Anno di introduzione[13]
MHz Flash
KB
EEPROM
KB
SRAM
KB
Pin
di I/O
digitale
...di cui
con
PWM
Pin di
Input
analogico
Diecimila ATmega168 16 0,5 1 14 6 6 FTDI 2,7 × 2,1 68,6 × 53,3 2007
Due[14] Atmel SAM3X8E 512 96 54 12 12 ATmega16U2 + native host 4 × 2,1 101,6 × 53,3
Duemilanove ATmega168/328P 16/32 0,5/1 1/2 14 6 6 FTDI 2,7 × 2,1 68,6 × 53,3 2008
Uno ATmega328P 16 32 1 2 14 6 6 ATmega8U2 2,7 × 2,1 68,6 × 53,3 2010
Leonardo Atmega32u4 32 1 2,5 20 7 12 Atmega32u4 integrato 2,7 × 2,1 68,6 × 53,3 2012
Mega ATmega1280 128 4 8 54 14 16 FTDI 4 × 2,1 101,6 × 53,3 2009
Mega2560 ATmega2560 16 256 4 8 54 14 16 ATmega8U2 4 × 2,1 101,6 × 53,3 2009
Fio ATmega328P 32 1 2 14 6 8 Nessuno 1,6 × 1,1 40,6 × 27,9 2010
Nano ATmega168 o ATmega328 16/32 0,5/1 1/2 14 6 8 FTDI 1,70 × 0,73 43 × 18 2008
LilyPad ATmega168V o ATmega328V 8 16 0,5 1 14 6 6 Nessuno ⌀ 2 ⌀ 50 2007
Yun ATmega32u4 32 1 2,5 20 7 12 Atmega32u4 integrato 4 x 2,1 68,6 x 53,3
101 Intel Curie 32 196 - 24 14 4 6 68,6 x 53,4 2015
Zero Atmel SAMD21 256 32 20 10 6 68 x 53
M0 Pro ATmega168V o ATmega328V 8/16 32 .5/1 1/2 14 6 6
Zero ATSAMD21G18 48 256 - 32 14 10 6
Nano 33 IoT SAMD21 256 0 32 14 11 8 Native in the SAMD21 45 x 18
Nano 33 BLE nRF52840 1000 0 256 14 14 8 Native in the nRF52840 Processor 45 x 18
Nano Every ATMega4809 48 0.256 6 8 ATSAMD11D14A 45 x 18
Micro ATmega32u4 16 32 1 2.5 20 7 12
MKR1000 Atmel SAMD21 48 256 - 32 8 4 7
MKR Zero SAMD21 Cortex-M0+ 48 256 - 32 22 12 7

Alimentazione elettrica[modifica | modifica wikitesto]

L'alimentazione della scheda può avvenire con cavo USB, attraverso la porta USB del computer o attraverso la maggior parte degli alimentatori USB, oppure attraverso un alimentatore in corrente continua a 9 volt con connettore cilindrico (diametro 2,1 mm e positivo centrale). In quest'ultimo caso, la scheda Uno commuta automaticamente sull'alimentazione esterna quando il connettore dell'alimentatore esterno è inserito, mentre commuta autonomamente sull'alimentazione USB in caso di disconnessione del connettore e inserimento del cavo USB. La Arduino-NG e la Arduino Diecimila, versioni meno recenti, necessitano invece di essere commutate a mano, azionando uno switch ubicato tra la porta USB e l'ingresso dell'alimentazione esterna. Le schede della famiglia MKR, nate per le applicazioni basate sulla comunicazione wireless e l'IoT (Internet of Things), dispongono di un connettore standard JST PHR2 per il collegamento di una batteria ricaricabile Li-Po che alimenta sia la scheda, sia gli eventuali dispositivi esterni. Quando le schede sono alimentate via USB, viene attivata la ricarica della batteria. Quando le schede sono alimentate dalla batteria ricaricabile, il pin 5V fornisce circa 3,7V.

Schede Arduino compatibili[modifica | modifica wikitesto]

L'enorme quantità e l'estrema variabilità d'uso e di componenti rendono difficile definire univocamente una scheda Arduino-compatibile. Solitamente, essa contiene un microcontroller a 8, 16 o 32 bit Atmel AVR, PIC o ARM, con frequenza di clock variabile tra 1 e 96 MHz. Molte schede incorporano componenti aggiuntivi pensati per i più svariati utilizzi. Uno dei vantaggi della piattaforma Arduino è la disponibilità di librerie per il collegamento dei dispositivi più svariati. Beneficiano di questo una serie di schede prodotte da aziende indipendenti e con un'architettura diversa, basata su microcontrollori quali ad esempio ESP8266 e ESP32 sviluppati da Expressif Systems; la possibilità di programmare queste schede tramite l'Arduino IDE ne ha permesso una rapida diffusione ed è interessante notare come il numero dei download dell'Arduino IDE siano molto superiori rispetto alla quantità di schede a marchio Arduino.

La programmazione del microcontrollore[modifica | modifica wikitesto]

La programmazione può avvenire tramite il protocollo ISP e un'altra scheda Arduino utilizzata come programmatore, tramite la USB (in alcuni casi, il microcontrollore contiene USB hardware), oppure grazie a un programmatore esterno dedicato. Questo tipo di programmazione non va confuso con il caricamento degli sketch sulla scheda, che avviene tramite porta USB, l'Arduino IDE e utilizza il bootloader precaricato sul microcontrollore.

Accessori[modifica | modifica wikitesto]

Uno "shield" di prototipizzazione montato su una scheda Arduino

Sia la scheda originale, sia i cloni, fanno uso di shields, ovvero di espansioni alla Arduino base, realizzate con schede a circuito stampato che possono essere collocate al di sopra della Arduino, inserendosi nei connettori già normalmente presenti su Arduino. La rigida definizione della funzione di ciascun PIN delle due file di connettori delle schede Arduino permette di realizzare gli shield certi della compatibilità hardware. Esistono espansioni dedicate a varie funzioni, dal controllo motorio, al breadboarding (prototipizzazione). L'evoluzione della componentistica elettronica sta privilegiando un collegamento degli accessori tramite le interfacce SPI e I2C, mentre gli shield sono per applicazioni più complesse che richiedono una circuiteria hardware complessa.

Arduino Pro[modifica | modifica wikitesto]

In occasione del CES del 2020, Arduino presenta la prima scheda della nuova famiglia PRO.[15] Con Portenta H7 Arduino si propone come fornitore di soluzioni per il mondo dell'industria e dell'IoT, forte di oltre 30 milioni di utenti già familiari con il proprio ecosistema. Alla famiglia PRO appartengono alcune schede proposte anche in precedenza, caratterizzate dalla connettività wireless. Nel dettaglio, Arduino PRO comprende:

  1. Portenta H7 - STMicroelectronics dual-core STM32H747 che include un Cortex® M7 a 480 MHz e un Cortex® M4 a 240 MHz.
  2. Portenta X8 - Scheda con processore NXP® i.MX 8M Mini con Linux preinstallato e microcontrollore STM32H747AII6 Dual ARM® Cortex® M7/M4 IC
  3. Nicla Sense ME - scheda di ridotte dimensioni con microcontrollore 64 MHz Arm® Cortex M4 (nRF52832) e sensori
  4. Nicla Vision - scheda di ridotte dimensioni per la visione computerizzata con microcontrollore STMicroelectronics STM32H747AII6, camera da 2 Megapixel e sensori
  5. Famiglia MKR - serie di schede dotate di funzionalità di comunicazione wireless secondo vari standard
  6. Nano 33 BLE e Nano 33 BLE Sense - schede di ridotte dimensioni con microcontrollore nRF52840 di Nordic Semiconductors e collegamento wireless

Arduino UNO Mini Limited Edition[modifica | modifica wikitesto]

La scheda Arduino UNO Mini Limited edition e la sua confezione numerata e autografata

In occasione del raggiungimento di dieci milioni di Arduino UNO venduti, è stato sviluppato in tiratura limitata e con una confezione speciale autografata l'Arduino UNO Mini Limited Edition.[16] La scheda è stata ridotta a circa un quarto delle dimensioni originali, diventando 34,2 x 26,6 mm, pur conservando tutte le caratteristiche dell'hardware originale. Il circuito stampato è nero, con tutte le piazzole dorate e il connettore USB è di tipo USB-C. Ogni scheda è fornita in una confezione, firmata dai fondatori David Cuartielles, Massimo Banzi, David Mellis, Tom Igoe e dal CEO Fabio Violante, mentre il numero seriale della scheda è presente nella parte inferiore della scheda stessa e sotto le firme. Non avendo caratteristiche hardware differenti dalla scheda UNO originale, si tratta principalmente di un prodotto destinato a chi desidera possedere un oggetto particolare e collezionabile, a marchio Arduino.

Software[modifica | modifica wikitesto]

Arduino IDE[modifica | modifica wikitesto]

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Arduino IDE.
Screenshot dell'IDE di Arduino, che mostra un semplice codice di esempio

L'ambiente di sviluppo integrato (IDE) di Arduino è un'applicazione multipiattaforma scritta in Java, ed è derivata dall'IDE creato per il linguaggio di programmazione Processing e per il progetto Wiring. È concepita per iniziare alla programmazione neofiti a digiuno dello sviluppo di software. Per permettere la stesura del codice sorgente, l'IDE include un editore di testo dotato di alcune particolarità, come il syntax highlighting, il controllo delle parentesi e l'indentazione automatica. L'editor è inoltre in grado di compilare e caricare il programma funzionante ed eseguibile sulla scheda con un solo click. In genere non vi è bisogno di creare dei Makefile o far girare programmi dalla riga di comando.

Insieme all'IDE sono scaricati vari sketch di esempio, per introdurre l'utente alla programmazione della macchina; i temi sono molto basici: come gestire gli ingressi analogici e digitali, far accendere un LED in modo pulsante e variabile; si possono però anche affrontare problemi più complessi, come la gestione di un display LCD o di una scheda telefonica GSM[17]. Oltre alle librerie già incorporate (più di una decina), l'utente può aggiungerne con uno strumento di importazione compreso nell'IDE. Per vedere i risultati di uno sketch è attivabile dall'IDE una finestra seriale di monitoring, sulla quale far comparire l'output di istruzioni Serial.print(parametro) incorporate nello sketch stesso.

Arduino IDE 2.0[modifica | modifica wikitesto]

L'interfaccia di Arduino IDE 2.0

Il primo IDE, basato su Java e giunto alla diciottesima release, ha accompagnato tutti gli sviluppatori sin dagli inizi. Gli stili di programmazione e la diffusione di altri linguaggi con i relativi IDE ha portato allo sviluppo di un nuovo IDE anche per Arduino. Arduino IDE 2.0 [18] non è più basato su Java ed è dotato di funzionalità più moderne. Una barra laterale a icone sostituisce i menu, avvicinandosi allo stile del WEB Editor. La scrittura del codice beneficia della funzione di autocompletamento, in grado di velocizzare la scrittura degli sketch, riducendo anche la possibilità di errori di digitazione. Il serial monitor, spesso utilizzato come strumento per il debug degli sketch, passa dalla modalità a finestra indipendente a quella di area integrata nell'interfaccia. Le schede che supportano il debug hardware sono supportate direttamente ed è quindi possibile impostare breakpoint nel codice e gestire l'esecuzione dello sketch in maniera controllata. Arduino IDE 2.0 è in grado di caricare e scaricare gli sketch dall'account utente sull'Arduino Cloud. Anche questo IDE è Open Source ed il suo codice sorgente è su Github[19], a disposizione degli utenti per proporre modifiche, migliorie o segnalare bug.

Arduino CLI[modifica | modifica wikitesto]

Per dare maggiore libertà ai programmatori più esperti, Arduino ha introdotto Arduino CLI [20]: lo strumento a riga di comando che contiene tutto il necessario per la realizzazione di applicazioni con le schede Arduino delle varie famiglie. Dalla riga di comando è possibile installare librerie e file specifici per le varie schede, avviare la compilazione e il caricamento. Questo consente ai chi sviluppa il codice di utilizzare l'editor preferito senza perdere la praticità di un flusso di lavoro ottimizzato come quello dell'Arduino IDE.

WEB Editor[modifica | modifica wikitesto]

Con l'introduzione dell'Arduino Cloud [21], è stato reso disponibile il WEB Editor [22]che permette di creare sketch e di caricarli sulle schede Arduino collegate a computer con sistemi operativi Windows, MacOS e Linux. Con questo editor non è necessario preoccuparsi di installare librerie o schede in quanto è tutto disponibile nelle opzioni di configurazione. Il WEB Editor è disponibile gratuitamente con delle limitazioni: 25 compilazioni al giorno, due dispositivi in cloud, 100 MB di spazio per gli sketch e un giorno di ritenzione dei dati. A pagamento sono disponibili altri piani [23] con caratteristiche specifiche per vari tipi di utenza. Oltre al WEB Editor, Arduino Cloud permette la creazione delle dashboard: delle interfacce grafiche costruite con vari elementi per la visualizzazione dei dati ricevuti. Con la creazione delle dashboard diventa semplice visualizzare i dati raccolti da una scheda Arduino, dotata di funzioni di comunicazione, su una pagina web accessibile con i browser più diffusi.

MicroPython e OpenMV IDE[modifica | modifica wikitesto]

Alcune schede Arduino sono in grado di utilizzare il linguaggio di programmazione MicroPython, una versione ridotta e ottimizzata per funzionare sui microcontrollori. Questo linguaggio permette di accedere a tutte le funzionalità hardware delle schede ed è un'alternativa alla programmazione con il lilnguaggio Arduino che è una particolare versione semplificata di C++. Le schede attualmente compatibili sono Nano 33 BLE e BLE Sense, Nano RP2040 Connect e Portenta H7. Arduino IDE non supporta questo linguaggio e per questo va utilizzato OpenMV IDE, un ambiente di programmazione specifico che consente di scrivere e caricare i programmi sulle schede in modo paragonabile all'IDE tradizionale. Da notare che MicroPython è un linguaggio interpretato e il processo di esecuzione del codice è diverso rispetto agli sketch. Lo sketch viene compilato e trasformato in linguaggio macchina direttametne eseguibile dal microcontrollore; il programma, o script, in MicroPython viene caricato sulla scheda dove in precedenza è stato caricato l'interprete che in tempo reale lo esegue. Per questo motivo le schede vanno preparate attraverso un processo specifico [24] che le carica con l'interprete MicroPython.

Minibloq[modifica | modifica wikitesto]

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Minibloq.
Esempio di codice generato con Minibloq: i dati provenienti da un telecomando a infrarossi RC5 sono inviati alla porta seriale

Un esempio alternativo di ambiente integrato dedicato ad Arduino (ma anche ad altre utilizzazioni) è Minibloq, distribuito con licenza libera, che mette a disposizione un particolare ambiente di sviluppo visuale per la programmazione di Arduino, robot, e altri simili dispositivi di physical computing.

Caratteristiche di Minibloq sono l'interfaccia intuitiva, e la capacità di generare il codice a partire da uno schema grafico a blocchi disegnato dall'utente. Per questa sua impostazione intuitiva, il software è indirizzato ad avvicinare principianti e neofiti alla programmazione di microcontroller, in contesti scolastici ed educativi che vanno dalla scuola primaria all'ambiente liceale.

L'applicazione, compilata con GCC, si presta a essere utilizzata anche su computer a più basse prestazioni, come netbooks, OLPC XO-1, Intel-Classmate.

Derivati[modifica | modifica wikitesto]

Benché gli schemi hardware e il sorgente software siano resi disponibili con licenze copyleft, il nome Arduino e il logo sono marchi registrati e possono essere usati solo dietro permesso. Il documento che esprime la politica d'uso del nome "Arduino" mette l'accento su come il progetto sia aperto a incorporare lavori altrui nel prodotto ufficiale.[25]

Quale conseguenza di queste convenzioni sulla protezione del nome, un gruppo di utilizzatori ha effettuato un "fork" (nel senso esteso del termine) dell'Arduino Diecimila, distribuendo una scheda equivalente chiamata "Freeduino"; il nome volutamente non è registrato ed è quindi liberamente utilizzabile.

Riconoscimenti[modifica | modifica wikitesto]

Il progetto Arduino ha ricevuto una menzione d'onore al Prix Ars Electronica del 2006, nella categoria Comunità Digitali[26]. Arduino ha destato l'interesse dei media mainstream italiani e internazionali, entrando nel dibattito pubblico. Allo storico Gabriele Catania, in un'intervista per un quotidiano milanese, Banzi in persona spiegava: "In sintesi, [Arduino] è un piccolo computer, di bassissima potenza, molto semplice, dalle dimensioni di una carta di credito. È lo stesso tipo di computer che si trova, ad esempio, in un forno a microonde, o in un telecomando. Negli oggetti di tutti i giorni, insomma. Ed è progettato per essere facile da conoscere e da programmare [...] Una persona con limitate conoscenze tecniche, se acquista un po’ di esperienza con Arduino, è poi in grado di progettare oggetti d’uso comune che abbiano al loro interno un cuore digitale, ossia questo processore"[27].

Dispute legali[modifica | modifica wikitesto]

Nel 2008, quando fu creata Arduino LLC (detentrice del dominio arduino.cc), i cinque fondatori (Massimo Banzi, David Cuartielles, David Mellis, Tom Igoe, Gianluca Martino) decisero di creare una società che possedesse solo i diritti sul marchio Arduino: la produzione e la vendita delle schede, invece, sarebbe avvenuta tramite aziende esterne dalle quali Arduino avrebbe ottenuto una royalty per lo sfruttamento del marchio. Inoltre, lo statuto della società precisava che ciascuno dei cinque fondatori avrebbe trasferito all'azienda stessa tutti i diritti sul marchio Arduino. Alla fine del 2008, mentre Arduino si accingeva a registrare il marchio negli Stati Uniti, senza alcun preavviso e tenendo all'oscuro gli altri soci, l'azienda di Gianluca Martino, la Smart Projects, principale produttore di schede Arduino in Italia, registrò il nome Arduino in Italia.

Quando la società decise di internazionalizzare la marca ed estenderla al resto del mondo, si rese conto che qualcuno l'aveva già registrato in Italia: Martino rassicurò i soci che le sue decisioni avevano il solo fine di proteggere l'investimento collettivo; quindi, sulla base di questo accordo, continuarono a lavorare insieme per anni, ricevendo le royalties e cercando, nel frattempo, di riportare il marchio di nuovo in azienda. Tuttavia, nel novembre 2014, Smart Projects smise di pagare le royalties e cambiò nome in Arduino SRL, registrando il dominio arduino.org. Poco dopo, Martino vendette Arduino SRL a una holding svizzera, la Gheo SA, gestita da Federico Musto.[senza fonte]

Arduino SRL intende invalidare il marchio che Arduino LLC detiene sulla marca “Arduino” perché “Arduino SRL lo ha richiesto nel settembre del 2014 e ha prodotto fisicamente board marchiate Arduino dal 2005. Arduino LLC è nata nel 2008 e non controllava il nome nel momento in cui ha richiesto il marchio. La conseguente profonda spaccatura nel gruppo di sviluppo ha danneggiato l'enorme comunità che nel frattempo vi è nata intorno.[28][29][30][31] Nel 2015 Arduino LLC a scopo cautelativo ha registrato il marchio "Genuino" e ha iniziato la produzione delle schede in California grazie a una collaborazione con Adafruit Industries.[32]

Il 1º ottobre 2016 fu annunciato che Arduino LLC (arduino.cc) e Arduino SRL (arduino.org) avevano sottoscritto un'intesa per porre fine alle loro divergenze.[33] L'accordo fu perfezionato alla fine del 2016 e “Arduino Holding” diventò l’unico referente per la distribuzione di prodotti presenti e futuri. In aggiunta, Arduino ha costituito la “Arduino Foundation”, una fondazione non-profit dedicata all'evoluzione dell’ambiente di sviluppo IDE e al movimento open source, che offrirà sostegno alle scuole, alla comunità e agli sviluppatori.

Nel 2017 si sono concluse le dispute legali. BCMI, la società fondata da Massimo Banzi con David Cuartielles, David Mellis e Tom Igoe, fondatori di Arduino, ha infatti acquisito il 100% della Arduino AG, la società che possedeva tutti i marchi Arduino.[34]

A seguito dell’acquisizione Massimo Banzi è tornato a essere il Chairman e CTO di Arduino, mentre nella posizione di Ceo è stato nominato Fabio Violante. Fuori dalla società Federico Musto, il socio con cui erano nate le dispute legali sul marchio Arduino.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) Full Page Reload, su IEEE Spectrum: Technology, Engineering, and Science News. URL consultato il 24 novembre 2020.
  2. ^ (EN) Justin Lahart, Taking an Open-Source Approach to Hardware, in The Wall Street Journal, 27 novembre 2009. URL consultato l'11 maggio 2011.
  3. ^ Di Tore S, TODINO M. D., Sibilio S (2019). Disuffo: Design, prototyping and development of an open-source educational robot . FORM@RE, vol. 19, p. 106- 116, ISSN 1825-7321, doi: http://dx.doi.org/10.13128/formare-24446.
  4. ^ Massimo Banzi, BetaBook, il manuale di Arduino: Cap. 3 - Un po’ di storia di Arduino, su arduino.apogeolab.it, Apogeo. URL consultato il 12 luglio 2011 (archiviato dall'url originale il 15 marzo 2012).
  5. ^ Arduino -Un po' di storia..., su playground.arduino.cc. URL consultato l'11 gennaio 2015.
  6. ^ Arduino vs Raspberry Pi: le differenze, su ionos.it. URL consultato il 27 aprile 2022.
  7. ^ 5 motivi per cui tutti dovrebbero imparare Arduino!, su tecnobabele.com. URL consultato il 27 aprile 2022.
  8. ^ a b LilyPad Arduino, dal sito ufficiale
  9. ^ DI TORE, STEFANO, TODINO, MICHELE DOMENICO, PLUTINO, ANTONINA (2019). Le wearable technologies e la metafora dei sei cappelli per pensare a supporto del seamless learning. PROFESSIONALITÀ, vol. Numero 4/II – 2019, p. 118-132, ISSN 0392-2790.
  10. ^ (EN) Massimo Banzi, Getting Started with Arduino, in Make Books, 1ª ed., 2009, p. 56.
  11. ^ (EN) Massimo Banzi, Getting Started with Arduino, in Make Books, 1ª ed., 2009, p. 57.
  12. ^ (EN) Massimo Banzi, Getting Started with Arduino, in Make Books, 1ª ed., 2009, p. 58.
  13. ^ (EN) 1. The Arduino Family - Arduino: A Technical Reference [Book], su oreilly.com. URL consultato il 20 luglio 2019.
  14. ^ Chirgwin, Richard, Arduino to add ARM board this year, in The Register, 20 settembre 2011. URL consultato il 20 settembre 2011.
    «Arduino [...] showed off the new version in time for the New York Maker’s Faire, with a 96 MHz clock speed, 256 KB of flash memory, 50 KB of SRAM, five SPI buses, two I2C interfaces, five UARTs and 16 12-bit analog interfaces.»
  15. ^ (EN) Maurizio Di Paolo Emilio, Arduino Portenta for IoT Development, su EETimes CES 2020 Coverage, 7 gennaio 2020. URL consultato il 29 ottobre 2022.
  16. ^ Blog Post sulla scheda commemorativa Arduino Uno Mini Limited Edition, su blog.arduino.cc.
  17. ^ Arduino Tutorials - Home Page, su arduino.cc. URL consultato l'11 gennaio 2015.
  18. ^ Iniziare a usare Arduino IDE 2.0, su docs.arduino.cc.
  19. ^ Il codice sorgente di Arduino IDE 2.0, su github.com.
  20. ^ Introduzione ad ARDUINO CLI, su blog.arduino.cc.
  21. ^ Presentazione di Arduino Cloud, su blog.arduino.cc.
  22. ^ Accesso al Web Editor, su create.arduino.cc.
  23. ^ I piani disponibili per Arduino Cloud, su cloud.arduino.cc.
  24. ^ Come caricare MicroPython sulle schede Arduino, su docs.arduino.cc.
  25. ^ (EN) Frequently Asked Questions, su arduino.cc. URL consultato il 10 maggio 2011 (archiviato dall'url originale il 26 settembre 2010).
  26. ^ (EN) Arduino, Honorary Mention 2006-Digital Communities, su Ars Electronica Archive - Prix. URL consultato l'8 gennaio 2017 (archiviato dall'url originale il 30 giugno 2019).
  27. ^ Elettronica italiana: una storia con un futuro in "Il Contributo italiano alla storia del Pensiero: Tecnica", su treccani.it. URL consultato il 21 gennaio 2021.
  28. ^ Alasdair Allan, Arduino Wars: Group Splits, Competing Products Revealed?, su makezine.com, Maker Media, Inc., 6 marzo 2015. URL consultato il 21 aprile 2015.
  29. ^ Massimo Banzi, Massimo Banzi: Fighting for Arduino, su makezine.com, Maker Media, Inc., 19 marzo 2015. URL consultato il 21 aprile 2015.
  30. ^ Elliot Williams, Arduino SRL to Distributors: “We’re the REAL Arduino”, su Hackaday.com, Hackaday.com, 28 marzo 2015. URL consultato il 21 aprile 2015.
  31. ^ Federico Nejrotti, "Arduino ha un problema con Arduino”, su motherboard.vice.com, 31 marzo 2015.
  32. ^ Arduino diventa «Genuino», Banzi lancia la produzione negli Usa, in Il Sole 24 ORE. URL consultato il 9 agosto 2017.
  33. ^ Two Arduinos become One, su arduino.cc, 1º ottobre 2016.
  34. ^ Arduino, nuovo colpo di scena: la acquistano i fondatori. E ora punta dritto all’IoT, in Il Sole 24 ORE (articolo del 3 agosto 2017)

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

  • Simone Majocchi, Arduino UNO Programmazione avanzata e Librerie di sistema, in Vispa Edizioni, giugno 2012, p. 224, ISBN 978-88-907430-2-3.

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