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O hardware do Arduino Uno




O hardwer do arduino uno

O hardware do Arduino é simples e muito eficiente. Vamos analisar o hardware, a placa arduino UNO e também a pinagem arduino uno , entradas e saidas , Fonte de Alimentação , Nucleo CPU e demais como vemos logo abaixo.

Esse hardware é composto dos seguintes blocos:




Blocos Arduino Uno

Fonte de Alimentação

Responsável por receber a energia de alimentação externa, que pode ter uma tensão de no mínimo 7 Volts e no máximo 35 Volts e uma corrente mínima de 300mA. A fonte filtra e depois regula a tensão de entrada para duas saídas: 5 Volts e 3,3 Volts. O requisito deste bloco é entregar as tensões de 5 e 3,3 Volts para que a CPU e os demais circuitos funcionem.

Núcleo CPU

O núcleo de processamento de uma placa Arduino é um micro controlador, uma CPU, um computador completo, com memória RAM, memória de programa (ROM), uma unidade de processamento de aritmética e os dispositivos de entrada e saída. Tudo em um chip só. E é esse chip que possui todo hardware para obter dados externos, processar esses dados e devolver para o mundo externo. Os desenvolvedores do Arduino optaram em usar a linha de micro controladores da empresa ATMEL. A linha utilizada é a ATMega. Existem placas Arduino oficiais com diversos modelos desta linha, mas os mais comuns são as placas com os chips ATMega8, ATMega162 e ATMega328p. Esses modelos diferem na quantidade de memória de programa (ROM) e na configuração dos módulos de entrada e saída disponíveis.

Entradas e Saídas

Comentamos acima que basicamente toda eletrônica ativa está dentro do chip micro controlador. Para entender o que seria essa eletrônica, vamos considerar o chip mais simples usado no Arduino: o ATMega8.
Chip Atmega 8
O chip acima possui 28 pinos de conexões elétricas, 14 de cada lado. É através dessa pinagem que podemos acessar as funções do micro controlador, enviar dados para dentro de sua memória e acionar dispositivos externos. No Arduino, os 28 pinos deste micro controlador sao divididos da seguinte maneira:

-> 14 pinos digitais de entrada ou saida (programaveis)
-> 6 pinos de entrada analogica ou entrada/saida digital (programaveis)
-> 5 pinos de alimentacao (gnd, 5V, ref analogica)
-> 1 pino de reset
-> 2 pinos para conectar o cristal oscilador



Os dois primeiros itens da lista são os pinos úteis, disponíveis para o usuário utilizar. Através destes pinos que o Arduino é acoplado à eletrônica externa. Entre os 14 pinos de entrada/saída digitais temos 2 pinos que correspondem ao módulo de comunicação serial USART. Esse módulo permite comunicação entre um computador (por exemplo) e o chip.

Todos os pinos digitais e os analógicos possuem mais de uma função. Os pinos podem ser de entrada ou de saída, alguns podem servir para leituras analógicas e também como entrada digital. As funções são escolhidas pelo programador, quando escreve um programa para a sua placa.

Na placa do Arduino, os pinos úteis do micro controlador são expostos ao usuário através de conectores fêmea (com furinhos) onde podem ser encaixados conectores para construir o circuito externo à placa do Arduino.

Entradas Digitais



No total temos disponíveis 20 pinos que podem ser utilizados como entradas digitais. Os 14 pinos digitais mais os 6 pinos analógicos, podem ser programados para serem entradas digitais. Quando um pino é programado para funcionar como entrada digital, através do programa que escrevemos colocamos um comando que ao ser executado efetua a "leitura" da tensão aplicada ao pino que está sendo lido. Então, após a execução deste comando, sabemos se o pino encontra-se em um estado "alto" ou "baixo".

Na prática, o programa pode saber se um pino está alimentado com 0 (zero) ou 5 Volts. Essa função é utilizada geralmente para identificar se um botão está pressionado, ou um sensor está "sentindo" alguma coisa no mundo externo.

Note que a função de entrada digital apenas entrega 0 ou 1, sem tensão ou com tensão. Não é possível saber quanta tensão está sendo aplicada no pino. Para isso usamos as entradas analógicas.

Entradas Analógicas



Temos disponíveis no Arduino Uno 6 entradas analógicas. Ao contrário de uma entrada digital, que nos informa apenas se existe ou não uma tensão aplicada em seu pino, a entrada analógica é capaz de medir a tensão aplicada. Através da entrada analógica, conseguimos utilizar sensores que convertem alguma grandeza física em um valor de tensão que depois é lido pela entrada analógica.

Saídas Digitais



Com uma saída digital podemos fazer com que um pino libere 0 volts ou 5 volts. Com um pino programado como saída digital, podemos acender um led, ligar um relé, acionar um motor, dentre diversas outras coisas. Podemos programar o Arduino para no máximo 20 saídas digitais, porém podemos utilizar um ou mais pinos para controlar um bloco de pinos.

Pinos com funções especiais

Existem pinos do Arduino que possuem características especiais, que podem ser usadas efetuando as configurações adequadas através da programação. São eles:

PWM: Tratado como saída analógica, na verdade é uma saída digital que gera um sinal alternado (0 e 1) onde o tempo que o pino fica em nível 1 (ligado) é controlado. É usado para controlar velocidade de motores, ou gerar tensões com valores controlados pelo programa. Pinos 3, 5, 6, 9, 10 e 11.

Porta Serial USART: Podemos usar um pino para transmitir e um pino para receber dados no formato serial assíncrono (USART). Podemos conectar um módulo de transmissão de dados via bluetooth por exemplo e nos comunicarmos com o Arduino remotamente. Pinos 0 (rx recebe dados) e pino 1 (tx envia dados).

Comparador analógico: Podemos usar dois pinos para comparar duas tensões externas, sem precisar fazer um programa que leia essas tensões e as compare. Essa é uma forma muito rápida de comparar tensões e é feita pelo hardware sem envolver programação. Pinos 6 e 7.

Interrupção Externa: Podemos programar um pino para avisar o software sobre alguma mudança em seu estado. Podemos ligar um botão a esse pino, por exemplo, e cada vez que alguém pressiona esse botão o programa rodando dentro da placa é desviado para um bloco que você escolheu. Usado para detectar eventos externos à placa. Pinos 2 e 3.

Porta SPI:É um padrão de comunicação serial Síncrono, bem mais rápido que a USART. É nessa porta que conectamos cartões de memória (SD) e muitas outras coisas. Pinos 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) e 13 (SCK).

Firmware

É simplesmente um software que é carregado dentro da memória do micro controlador. Tecnicamente o firmware é a combinação de uma memória ROM, somente para leitura, e um programa que fica gravado neste tipo de memória. E esse é o caso do micro controlador que a placa Arduino usa.


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