Arduino: Uma plataforma Open Source

Quando participei do último OpenTDC promovido pela Globalcode ouvi falar de um hardware open source chamado Arduino. Até aquele momento nunca tinha ouvido falar da idéia de open source no mundo do hardware e sim somente no mundo do software. Minha santa ignorância! Mas, durante a minha visita aos Estados Unidos para participar do JavaOne 2009 tive a oportunidade ímpar de participar de uma feira que aconteceu nos dias 30 e 31 de maio deste ano em San Mateo na California. A feira chamada de Maker Faire (um dos assuntos do próximo Casual Class da Globalcode) foi um evento dedicado a mostrar os trabalhos de diversos pequenos inventores, fazedores, geeks, nerds e artesãos de todas as áreas. Nesta feira vi a presença maciça do Arduino através de diversos projetos, kits de eletrônica, robôs e outros equipamentos feitos pelos expositores que participaram do evento. Nesta feira fiquei mais curioso ainda pelo Arduino e sobre essa idéia de hardware open source. Por consequência, acabei trazendo para casa um kit para fazer pequenos projetos e experiências com o Arduino comprado na feira. E assim começou as minhas peripércias com este hardware simples e pequeno que tem fascinado tanto o mundo dos "makers".

Estão, o que é Arduino? O Arduino é uma plataforma de hardware open source baseado em um microcontrolador com suporte a conexão via serial ou USB com o computador para receber programas. A palavra "plataforma" significa um hardware genérico o suficiente para permitir a criatividade dos desenvolvedores elaborar aplicações com interatividade com o mundo real (também chamado de "physical computing") através de alguns componentes eletrônicos como complemento.

A maior curiosidade sobre o Arduino não está na sua simplicidade, mas sim numa grande comunidade que se formou em torno desta idéia. Por ser um hardware aberto, aonde podemos baixar a lista de componentes, o diagrama esquemático e o desenho da placa de circuito e muita documentação para aqueles que desejam montar o seu próprio Arduino, esta tecnologia proporciona a democratrização do conhecimento para qualquer um usar ou contribuir. Com isso, podemos encontrar diversos projetos na rede contruídos com base no Arduino. Também podemos encontrar livros e revistas especializadas tratando do assunto, além de vários sites sobre o assunto. Alguns exemplos:

• Getting Started with Arduino
• Making Things Talk
• Makezine
• Top 40 Arduino Projects
  

Na verdade o Arduino é bem simples. Na sua última versão, possui vários componentes simples como resistores, capacitores, diodos e um regulador de tensão. Mas a parte vital está num microcontrolador da ATmel que disponibiliza algumas portas digitais para entrada ou saída de bits e algumas portas analógicas para entrada de um sinal analógico e a respectiva conversão para um valor binário (int) no programa. O hardware do Arduino é tão simples que pode ser construído em casa após adquitir todos os componentes ou ser adquirido já ponto. A comunicação com o computador para receber os programas é realizado por porta serial ou USB do computador (depende da versão usada do Arduino). Através destas portas é possível conectar LEDs, potenciômetros, motores, sensores de luminosidade, relés ou qualquer outro dispositivo eletrônico que permita receber um bit para ativar algum equipamento externo ou simplesmente receber um sinal de um dispositivo e mandar para o programa. Com o Arduino não é difícil construir um hardware que controla alguns motores de um pequeno robô e receba os sinais de alguns sensores como um sensor ultrasônico. O sensor pode indicar a distância do robô de algum obstáculo para que o código em execução possa provocar uma reversão dos motores para evitar que o robô atinja ao alvo.

No site oficial do Arduino podemos encontra toda documentação, como programar, exemplos de código, como usa através de Windows, Linux ou Mac, além da descrição completa das várias versões do hardware. Neste site podemos fazer o download da ferramenta de desenvolvimento (IDE) para criar programas baseado na linguage "C" para instalar e rodar dentro do Arduino. Esta IDE chama-se "Processing" e está implementada em Java. Mas, como o programa, escrito em "C" e depois compilado, roda dentro do microcontrolador do Arduino, esta IDE apenas usa um compilador externo preparado para gerar códigos binários para os microcontroladores da ATmel. Também permite fazer o upload do programa compilado no computador para a memória do Arduino através da porta serial ou USB. Após o upload, o Arduino começa executar imediatamente.

A imagem a seguir ilustra um programa de exemplo que acompanha a IDE de desenvolvimento para o Arduino.


Este programa configura a porta de número 13 do Arduino como saída digital através da função "setup()". Depois, num loop infinito, o Arduino executa as instruções que estão dentro da função "loop()". Estas instruções mudam o estado da porta 13 para HIGH (bit ligado que corresponde a 5 volts nesta porta) e após uma pausa mudam o estado para LOW (bit desligado que corresponde a 0 volt nesta porta). Assim, se ligarmos um dispositivo a esta porta, ele será ligado e desligado. Por exemplo, um LED pode ser usado para visualizarmos o estado desta porta. Ou até poderíamos ter um pequeno motor ligado a esta porta com um circuito apropriado de potência.

Um passo-a-passo para fazer um exemplo bem simples com o Arduino e evoluí-lo gradativamente é apresentado na sequência de posts "Hello Arduino World":

• Hello Arduino World: Parte 1
• Hello Arduino World: Parte 2

Then, enjoy them ...