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Hoy la palabra de moda en cuanto a electrónica digital y desarrollosrápidos, eficaces y sorprendentes es Arduino. En muchos colegiostécnicos están trabajando con este nuevo producto que se presentacomo una solución a muchos de los problemas de aprendizaje einteracción del alumno con la tecnología. ¿Cuáles son los motivos quellevan a creer que a partir de una plataforma pre-armada pueda sermás sencillo aprender? ¿Que tiene de especial? Hagamos unacomparativa y evaluemos si es tan sorprendente como nos lo venden.
Si a esto le agregamos las características de código abierto que brinda el
sistema, estamos sin duda ante un producto digno de ser analizado. La
facilidad de desarrollar elementos interactivos y la posibilidad de comenzar
a utilizar Arduino sin conocimientos previos sobre electrónica, nos tientan a
seguir leyendo e investigando acerca de él. El prometedor suceso de
manejar motores, encender y apagar luminarias, actuar sobre sensores, y
crear programas de computadora para interactuar con el sistema, nos
entusiasma y nos permite imaginarnos a nosotros mismos sorprendiendo a
la familia con la maravilla de la electrónica que hemos aprendido en ¿tres
semanas? ¿No es muy rápido?
Arduino se basa en una plataforma denominada open hardware que reúne
en una pequeña placa de circuito impreso (PCB) los componentes
necesarios para conectar con el mundo exterior y hacer funcionar un
microcontrolador Atmega. Actualmente hay varios modelos de sistemas
Arduino que van cambiando de microcontrolador, siendo los primeros el
Atmega8 y el Atmega168. Al ser Open-Hardware, tanto su diseño como su
distribución son libres. Es decir, puede utilizarse sin inconvenientes para
desarrollar cualquier tipo de proyecto sin tener que adquirir ningún tipo de
licencia.
La placa es de muy fácil montaje, con pocos componentes periféricos
almicrocontrolador. Si hemos comprado el kit para armar, será muy sencillo
seguir los pasos de guía de los múltiples tutoriales que se encuentran en la
red para ponerlo a funcionar. Bastará un pequeño soldador, algo de estaño
y los materiales del kit para que, en una tarde, la placa completa puedaestar entregando su magia en nuestra mesa de trabajo.
Una vez armada la placa con sus componentes, resta colocar en ella el
microcontrolador y programarla. Pero si creemos que no estamos
preparados para armarla nosotros mismos, o si queremos ahorrar tiempo,
podemos comprarla ya hecha. La página oficial de Arduino nos informa de
varios proveedores en todo el mundo, entre ellos lógicamente España. Será
muy sencillo elegir el más próximo a nuestra localidad y adquirir el producto
ya listo para usar.
En la actualidad, el fenómeno Arduino está creciendo rápidamente, al igual
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que la diversidad de modelos que puede elegir el cliente. Hay dos
cuestiones principales que hacen la gran diferencia a la hora de elegir
dichos modelos: la primera es el tipo demicrocontrolador a utilizar, y la
segunda es el modo de comunicación que poseerá la placa Arduino con el
ordenador. Tal como dijimos antes, los tipos de microcontroladores son dos:
Atmega8 y Atmega168. La diferencia entre ambos es la capacidad de
memoria interna que poseerán para almacenar el programa que diseñemos
e introduzcamos en él.
Diagrama en bloques del Hardware Arduino
En cuanto a la comunicación de Arduino con el ordenador, encontramos
que ésta se realiza por Puerto Serie (RS232), Puerto USB (utilizando unFT232BL para la interconexión), o por el sistema ICSP (In Circuit Serial
Program) en aquellos casos en que el deseo del usuario sea una unidad
autónoma (stand alone) sin necesidad de interacción con el ordenador
para su actividad y desarrollo de funciones. Recordemos que la
comunicación se utiliza tanto para la interacción de Arduino con el
ordenador (cuando el programa grabado en el dispositivo así lo requiera)
como para la programación del microcontrolador.
Un ejemplo sencillo de unidad autónoma es una alarma domiciliaria con
sensores mecánicos, infrarrojos y actuadores de sirenas. En cambio, si se
trata de una unidad que interactúa con el ordenador, puede ser una
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pequeña central meteorológica que vaya almacenando datos y
mostrando en pantalla (en tiempo real) la información obtenida en cada
instante. Por último, al software encargado de “crear” el programa que
hará funcionar al microcontrolador lo podemos descargar también
gratuitamente desde el sitio oficial de Arduino. Actualmente se
encuentra disponible la versiónArduino 0015, en versiones disponibles
para Windows, MAC y Linux (32 bit).
La placa armada (comprada o hecha por nosotros mismos) consta de
aquello que figura en la imagen anterior: un regulador de tensión para
brindar al microcontrolador una tensión estabilizada de alimentación
(5Volts), el conector de comunicaciones ICSP, y las 6 entradas analógicas
para sensores de cualquier tipo, como ser potenciómetros, sensores
magnéticos, termocuplas, LDRs, optoacopladores, fototransistores, y
cuanto sensor analógico se nos ocurra. Vale aclarar que también puede
conectarse allí la salida de cualquier amplificador operacional que haga
las veces de buffer de entrada al sistema, brindando a la entrada
seleccionada una mejor adaptación de impedancias, junto con una buena
aislación y separación entre bloques circuitales. Por último, encontramos
las I/O digitales que sirven para activar algún relé, luces, motores, etc.
Esto es Arduino. Muchos artistas y neófitos en la materia acuden a esta
plataforma para acortar camino en el desarrollo de un sistema
inteligente que produzca algún evento deseado a su salida en función de
una eventual acción que provoquen en sus entradas. Por ejemplo, consensores sensibles al tacto en sus entradas, podemos obtener la
activación de sonidos polifónicos en alguna de sus salidas. ¿Y por qué
acortan camino? Porque compran algo hecho, moldeable como la arcilla
húmeda, que les brinda resultados tangibles a las pocas horas de tenerlo
a través de información gratuita (también ya hecha y lista para ser
descargada de la Web). Es decir, en Arduino hay muchas cosas sencillas
ya hechas, sólo tenemos que elegir la que nos atraiga y sea útil a
nuestro propósito, montarla y listo.
Comparativas e interrogantesCharlando con un colega acerca de este fenómeno, comenzamos a
profundizar en el tema y nos surgieron una veintena de interrogantes
que pasamos a compartir contigo. Arduino utiliza un Atmega168 o un Atmega8 (en su versión
más económica). Este procesador y la placa (en cualquierade sus versiones), ¿son más baratos que sus equivalentes enPIC (16F876A o similar)?
Un Atmega es 1 euro más barato que un PIC de similares características.
Si contamos el hecho de que un Arduino cuesta cerca de 50 euros, la
diferencia es mínima; además, debido a que voy a encontrar toneladas
de bibliografía sobre PIC y no tanta sobre Atmega, voy a preferir PIC.
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PCB para Arduino ¿Se podría hacer una construcción de similares
características a Arduino en lo funcional, pero con un16F876A (conexión RS232 + entradas y salidas
multipropósitos)?Por supuesto. Incluso se puede mejorar restando entradas ADC que no
se utilicen, configurando los registros internos del PIC, y pasando a tener
más cantidad de I/O digitales que pueden ser vitales en el desarrollo. En
la arquitectura Arduino, las I/O están determinadas de una forma
inalterable. Entonces, para poder diseñar mi circuito a mi medida voy a
preferir PIC. El Hardware de Arduino, ¿por qué se vende?
Tal vez porque hay gente que no sepa fabricarlo.
¿Tú o yo podemos fabricar placas Arduino y venderlas?Si, claro. Lo mismo sería si alguien quisiese instalar Linux en su
ordenador pero no supiese hacerlo. Nosotros podríamos cobrar por ese
trabajo sin importar que estemos instalando algo que es gratis. Nuestro
trabajo es lo que se cobra.
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Vist
a del soft de programación de un Arduino El software para construir las aplicaciones de Arduino, ¿qué
tiene de bueno, además de ser gratis? ¿Puede ser el hechode que se programe en C?
Exacto. C es uno de los programas de mayor crecimiento en materia de
programación de microcontroladores gracias a la simplificación de
comandos y su lenguaje de alto nivel. Pero por otro lado, MPLAB es una
herramienta distribuida por Microchip que también es gratuita y también
nos brinda la posibilidad de trabajar en C. El bonus del MPLAB es que nos
permite trabajar en ASM directamente, manejando los tiempos del
microcontrolador a la perfección, y con la precisión exacta que nos
brinde el cristal que estemos utilizando como clock del sistema. Es decir,
con MPLAB se tiene el dominio absoluto de la acción a cada instante.
Claro, no podemos programar Atmega con él, sólo PIC. Entonces, voy a
preferir PIC. Si la programación es en lenguaje C ¿por qué no se usa CCS
(en su versión demo, que es completamente funcional) paraprogramar el Atmega que trae Arduino?
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Por la misma razón que no se puede usar MPLAB: porque CCS es para
PIC. La proporción de ventas de microcontroladores de PICs es altísima
respecto a Atmega. Entonces, voy a preferir PIC. El MPLAB (que también se puede programar en C), ¿no es
infinitamente más versátil, confiable y sobre el que se puede
encontrar bibliografía de apoyo en cualquier rincón de laWeb, en contraste con el soft creado especialmente paraArduino?
Por supuesto. Una gran compañía como Microchip avala esto.
Entonces, voy a preferir PIC. Los Atmega, ¿son más fáciles de conseguir y más baratos
que los PICs?
En cualquier distribuidor de España seleccionado al azar, Atmega es 1
euro más barato que PIC (a similares características). Además, si
consideramos armar un producto final y sumamos los precios de Arduino
más los accesorios periféricos a él, la diferencia respecto a PIC se hacemínima ya que se transforma en un 1% o 2% del coste final. Entonces,
por mayor versatilidad y apoyo técnico, voy a preferir PIC. La programación en ICSP, ¿es más sencilla en Atmega que
en PIC?
No, trabaja de similares características.
Ubicación del
FT232BL en la placa Arduino ¿Conviene usar un Atmega con un FT232B por sobre un
18F2550 directamente?
No, en absoluto. Un sistema nativo es 100% más confiable respecto a un
sistema adicional agregado. Entonces, voy a preferir PIC. ¿Conviene usar un Atmega con un RS232 por sobre un
16F876 con un RS232?Ambos trabajan satisfactoriamente en una comunicación RS232.
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¿Conviene usar un Atmega con un módulo Bluetooth porsobre un rfPIC de 2,4Ghz?
Es el mismo caso de la opción del uso del FT232B. Los rfPIC traen
integrado el sistema de radiofrecuencia nativo, lo que los hace más
confiables. Entonces, voy a preferir PIC.
¿Hay más literatura sobre MPLAB y PIC o sobre Atmega yArduino?
MPLAB y PIC poseen una enorme cantidad de material de consulta
bibliográfica respecto a Atmega, y mucho más aún respecto a Arduino.
Infinito a 1. Entonces, voy a preferir PIC. ¿Qué se puede hacer con Arduino que no podamos hacer
con un 16F876 y MPLAB?
Nada. Por el contrario, habría una interminable lista de cosas que
Arduino no podría hacer y PIC sí. Entonces, voy a preferir PIC. ¿Hay más usuarios de Windows o de Linux?
De cada 10 usuarios, 8 usan Windows y 2 usan Linux. ¿Y esto qué tieneque ver con Arduino? La gente que elige Linux sabe que va a pertenecer
a una minoría; sin embargo, encuentra utilidad en un campo que conoce
y, por ende, encuentra satisfacción en ser artífice, protagonista, director
y realizador de su propia obra. Con Arduino, esto no es posible. El
usuario que elige esta última opción queda limitado a lo que el hardware
le permite, viéndose imposibilitado de flexibilizar la arquitectura circuital,
lo que sí podría hacer si optara por una estructura diseñada a base de
PIC (o cualquier otro microcontrolador).
¿Hay más usuarios de Explorer o de Firefox?
De cada 10 usuarios, 6 usa IE y 4 Firefox (salvo en Europa). ¿Y esto en
qué se relaciona con Arduino? Es lo mismo que la pregunta anterior.
Cuando los padres van a comprar el ordenador a sus niños, piden en la
tienda que saquen Linux e instalen Windows porque hay más
videojuegos para el segundo. IE es nativo de Windows, por eso se utiliza
más que Firefox, a pesar de que este último es infinitamente superior a
IE por donde se lo mire. Entonces, las dos preguntas convergen en que el
que sabe y le gusta manipular un producto para sacar mayor provecho
de él no compraría el limitadísimo Arduino, sino cualquier expandible y
experimentable microcontrolador de la marca que sea. Usar Arduino, ¿es ser "distinto y experimentador"? ¿Es como
usar Linux?
Todo lo contrario. Es para aquel que no sabría desarrollar algo con
microcontroladores y optaría por comprar algo hecho.
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Encapsulado de un Atmega
para Arduino Un 16F876A + MPLAB, ¿es superior a Arduino, en toda clase
de prestaciones?
Es mucho más flexible por permitir el uso de ASM. Y más aún en los
casos en que se desee utilizar alguna versión de BASIC para programar
el PIC o interactuar con él (VB6 o cualquier aplicación). Con Arduino,
estás atado al uso del soft que viene con el sistema, y si no sabes de
programación no puedes variar sus características. O sea, no puedes
salirte de la aplicación que te han vendido. Sí puedes interactuar con
otros programas; pero para grabar el firmware dentro del
microcontrolador, debes usar el específico de Arduino.
Si Arduino fue creado para fomentar la cultura del softwarelibre, ¿el kit de desarrollo no debería ser también GRATIS,financiado por alguna fundación acorde?
¿Y donde estaría el negocio? ¿Es Arduino una verdadera búsqueda del Open Hardware y
Open Soft? ¿O es una estrategia de ATMEL parareposicionarse (intentar existir) en el mercado anteMicrochip?
Atmel tal vez ni sepa que Arduino existe. La arquitectura Arduino fue
concebida en un ámbito universitario donde se vio en ella la practicidad
de comprar algo hecho, sin necesidad de trabajar ni pensar para
comenzar a utilizarla y estudiarla.
Naturalmente los docentes aplaudieron esta iniciativa porque los
liberaba de tener que enseñar desde hacer un PCB hasta soldarcomponentes; pasaban directamente a los hechos de enseñar
programación en C. Por tratarse de un producto económico, el boom
expansivo fue instantáneo. El estudiante recibía un producto listo para
usar sin pensar ¿Qué más se podía pedir?
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Soldando un
FT232BL (SMD)
Además (recordemos que estas son opiniones personales) en Arduino seutilizó Atmel y no PIC para tratar de no recibir tan prontamente una
catarata de productos similares que rápidamente lo superasen en
prestaciones y posibilidades de expansión. Software gratuito para
programar PICs hay hasta debajo de las piedras; para programar Atmel,
no. Allí estaría la clave de su utilización. Repito, son opiniones
personales.
Si Arduino es para iniciarse, ¿cuantos años le puede llevar aun principiante que no sabe nada de electrónica armarseuna placa Arduino conectable a USB?
Toda una vida. Saber soldar componentes electrónicos en un PCB no es
información genética que se trae incorporada al nacer. Se debe
aprender. Identificación de componentes, prolijidad, orden, buen gusto y
ganas de aprender son características de pocos estudiantes. La inmensa
mayoría está más pendiente del ordenador, los videojuegos, el teléfono
móvil, etc. Soldar un FT232B en montaje SMD puede llevarle tres días a
un novato y puede costarle 14 circuitos integrados quemados o con
pines arrancados y 3 placas con el circuito impreso destruido.
En la foto se ve muy sencillo porque es la forma de vender el producto,
pero la práctica es muy distinta. Es como ver a nuestro ídolo en acción:
él lo hará todo fácil. Cuando nosotros intentamos lo mismo, puede
suceder un desastre.
Conclusiones
Arduino es lo tuyo si eres estudiante y deseas con poco dinero hacer un
par de juegos de luces o algún pequeño robot; también te conviene si
sabes algo de programación en PC y deseas armar algo para deslumbrar
a tus amigos, a las chicas y a tus padres, o si te gusta soldar
componentes y armar pequeños cacharrillos que vas encontrando en la
Web. Es un entrenador para ingresar de lleno al mundo de los
microcontroladores. Pero mira bien y consulta con los que saben antes
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de comprar. Otros fabricantes de microcontroladores pueden ofrecerte
un producto muy superior en todo sentido, y hasta por menos dinero.
Si no tienes conocimientos previos de programación, ni sabes soldar
componentes, ni puedes distinguir una resistencia de un diodo, debieras
solicitar ayuda antes de embarcarte en la empresa de trabajar en esto.
Si bien todo con esfuerzo se consigue, es mejor hacerlo con una guía al
lado.
Pero si, en cambio, lo tuyo es la experimentación, el desarrollo de
equipos avanzados electromecánicamente que sean capaces de
interactuar con el medio ambiente de manera inteligente, debes saber
que Arduino no fue ideado para personas como tú. Microchip, Atmel,
Freescale y muchos otros fabricantes brindan soluciones reales a
construcciones verdaderamente importantes. Las cosas que fueron
ideadas para que los niños aprendan, o para que aquellos a los que no
les interese estudiar demasiado puedan lograr algunas pocas acciones,
no sirven para el desarrollador electrónico que llevas en tu interior.
Existen en la Web, además, muchos sitios hispanos donde encontrarás
desarrollos de software libre iguales, y hasta en la mayoría de los casos,
muy superiores a Arduino. Sólo basta una simple recorrida por la red
para descubrir que hay muchos anónimos allí afuera, que también hacen
maravillas y las comparten con los demás, sin necesidad de bombos ni
platillos. Arduino es un juguete educativo, un entrenador de un
microcontrolador específico como cualquier otro, no más que eso. La
diferencia está en que hoy es moda y comodidad. Las aplicaciones
importantes y/o industriales son otra cosa.
