Arduino, la rivoluzionaria scheda elettronica Made in Italy

Arduino, la rivoluzionaria scheda elettronica Made in Italy

Arduino è una compagnia open-source produttrice di hardware e software; un progetto e una comunità di persone che disegnano pacchetti per costruire device digitali e oggetti interattivi che possono controllare il mondo fisico. I prodotti Arduino possono essere acquistati preassemblati, oppure come kit fai-da-te. Sono disponibili anche istruzioni più dettagliate per chi volesse partire da zero, e occuparsi quindi dell’assemblaggio della parte informatica.

Il progetto ha le sue fondamenta su una serie di schede microcontrollori fabbricate dalla Smart Projects in Italia e da altri fornitori; si utilizzano microcontrollori da 8 bit, Atmel AVR, o processori ARM Atmel a 32 bit.

Questi sistemi forniscono gruppi di pin I/O digitali e analogici che possono essere interfacciati a varie schede di espansione e ad altri circuiti. Le schede sono dotate di interfacce di comunicazione seriali, incluso l’USB su alcuni modelli, per caricare i programmi dai propri pc. Per la programmazione dei microcontrollori, la piattaforma Arduino offre uno spazio di sviluppo integrato, basato sul progetto di elaborazione. Questo spazio include il supporto per i linguaggi di programmazione C e C++.

Il primo Arduino venne introdotto nel 2005. L’idea originaria del progetto era quella di offrire a poco prezzo e in modo semplice la possibilità di creare device in grado di interagire con l’ambiente esterno, utilizzando sensori e attuatori.

Per chi fosse alle prime armi, Arduino ha pensato a robot semplici, termostati e rilevatori di movimento. Adafruit Industries ha stimato che a metà del 2011 erano stati venduti circa 300.000 prodotti ufficiali Arduino e che nel 2013 circa 700.000 prodotti erano nelle mani degli utenti.

STORIA DELL’AZIENDA

Arduino iniziò la propria attività nel 2005, sotto forma di progetto degli studenti dell’Istituto di Design Interattivo in Ivrea, Italia. Gli studenti al tempo utilizzarono come base un BASIC Stamo, per un costo di 100 Euro circa, una cifra onerosa per degli studenti. Massimo Banzi, uno dei fondatori,  insegnava ad Ivrea. Il nome Arduino deriva da un bar di Ivrea, dove alcuni fondatori del progetto erano soliti trovarsi. Il bar, invece, deve il suo nome a Arduino, margravio di Ivrea e Re d’Italia dal 1002 al 1014.

Al progetto si unì lo studente colombiano Hernando Barragan, grazie alla sua tesi su un progetto di cablaggio. Dopo il cablaggio, la piattaforma fu completa: i ricercatori hanno quindi lavorato per renderlo più leggero, più economico e più usufruibile dalla comunità open-source. La scuola chiuse i battenti, ma i ricercatori, incluso David Cuartielles, continuarono a promuovere l’idea.

I membri primari di Arduino sono: Massimo Banzi, Davi Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino e David Mellis.

HARDWARE

È composto da un microcontroller AVR Atmel da 8, 16 o 32 bit. Ci sono elementi complementari per facilitare la programmazione e per incorporare altri circuiti. Uno degli aspetti positivi di Arduino sono i connettori standard, che permette agli utenti di collegare la CPU ad una varietà di moduli intercambiabili conosciuti come shields. Alcuni di questi shields comunicano con Arduino direttamente, ma molti sono indirizzabili tramite I2C serial bus. Gli Arduino ufficiali utilizzano la serie di chip megaAVR, nello specifico: ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega120 e ATmega2560.
Molti Arduino includono un regolatore a 5 volt e un oscillatore di cristallo a 16MHz; anche se alcuni design come il LilyPad opera a 8MHz. Un microcontroller Arduino è anche pre-programmato con un boot loader, che semplifica il caricamento di programmi sulla flash memory presente sul chip. Questo permette un’utilizzo più semplice, consentendo la programmazione da un classico computer.

A livello concettuale, tutti gli Arduino sono programmati su una connessione seriale RS-232, ma cambiano i modi in cui sono implementati a seconda della versione hardware.

Gli Arduino sono programmati via USB, implementati utilizzando un chip adattatore USB-to-serial, come il FTDI FT232. Alcune varianti, come l’Arduino Mini e il non ufficiale Boarduino, usano una USB staccabile o un cavo, il Bluetotth o altri metodi.

La scheda Arduino espone la maggior parte dei pins I/O del microcontroller per essere usati da altri chip. Il Diecimila, il Duemilanova e l’attuale Uno forniscono 14 pin I/O digitali, sei dei quali in grado di produrre segnali a impulso modulati e sei ingressi analogici. Questi pin si trovano sulla parte superiore della scheda, con ingressi femmina da 2,5 mm. Arduino Nano e altre società compatibili con i prodotti Arduino possono fornire il pin maschio sul lato inferiore della scheda, collegabile facilmente senza saldatura.

Ci sono tante schede compatibili con Arduino o derivate dalle schede Arduino. Alcune sono sostanzialmente equivalenti a quelle di Arduino e possono essere utilizzate in maniera intercambiabile. Si possono inoltre migliorare le schede Arduino base con l’aggiunta di driver in uscita; spesso vengono utilizzate a scuola per l’insegnamento base e per la costruzione di piccoli e semplici device.

Altre schede cambiano alcuni aspetti, mentre alcuni utilizzano processori completamente diversi.

SOFTWARE

Lo spazio di sviluppo integrato di Arduino è una piattaforma scritta in JAVA, e deriva dagli spazi di sviluppo per il linguaggio di programmazione e il programma di cablaggio. La piattaforma è stata pensata per esperti e non, anche per chi non è esperto di sviluppo software. Include un editor di codice con delle funzionalità come evidenziare la sintassi, la corrispondenza e l’identazione automatica; è in grado di compilare e caricare i programmi con un solo clic. Il programma o il codice scritto per Arduino vengono chiamati “schizzi”.

I programmi Arduino sono scritti in C o C++. La piattaforma ha una libreria di software chiamata “Cablaggio”; il nome deriva dal progetto originale, che ha reso molte operazione di input/output molto più facili. Gli utenti devono solo definire due funzioni per rendere un programma eseguibile (Setuo o Loop).

SVILUPPO

Arduino è un hardware open-source: i progetti harware di riferimento sono distribuiti con licenza Creative Commons Attributions Share-Alike 2.5 e sono disponibili sul sito web di Arduino. Sono disponibili inoltre alcuni file di layout e di produzione per alcune versioni. Il codice di sorgente per lo spazio di sviluppo è disponibile e rilasciato sotto licenza GNU General Public License, versione 2.

Anche se i progetti hardware e software sono liberamente disponibili sotto licenze copyleft, gli sviluppatori hanno stabilito che il nome Arduino sia esclusiva del prodotto ufficiale e non può essere utilizzato per opere derivate senza il permesso.

Il documento delle condizioni di utilizzo del nome Arduino sottolinea che il progetto è ancora aperto e si sviluppa continuamente, ed è possibile partecipare a sviluppare il progetto stesso.

Diversi prodotti compatibili con Arduino, rilasciati in commercio, hanno evitato di utilizzare il nome Arduino, scegliendo però delle varianti molto simili, in omaggio all’originale.


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