Arduino

Kreativität und Technik

Automaten zu bauen, Dinge etwas tun lassen, Objekte zu "beleben" und mit ihnen zu interagieren - das hat kreative Menschen zu allen Zeiten fasziniert und herausgefordert. Sicherlich gab es jede Menge Tüftler, Denker und Künstler auch schon zu Zeiten des Arduin von Ivrea. Der edle Herr Markgraf lebte um die erste Jahrtausendwende, wurde 1002 zum König von Italien gewählt, und dann - etwa tausend Jahre später - zum Namenspatron des Arduino-Projekts.

Der Drang zur Kreativität ist das eine - das andere ist die Frage: wie stell' ich's an? Um ein Objekt mit interaktiven Fähigkeiten auszustatten, bedarf es Sensoren, Aktoren und einem gewissen Maß maschineller Intelligenz. Letztere realisiert man heute in der Regel mit einem Steuerrechner, z.B. in Form eines Mikrocontrollers. Sobald es aber um Elektronik und Programmierung geht, treten üblicherweise die Künstler und Kreativen zurück und machen den Technikern und Ingenieuren Platz.

Arduino versucht, diese Kluft zu überwinden. Statt dem Benutzer zuzumuten, knietief in elektrotechnischen Details zu waten und mit der Implementierung grundlegender Basisfunktionen Zeit und Nerven zu vergeuden, bietet Arduino ein robustes, erprobtes und überaus facettenreiches Gerüst aus Hard- und Software. Der kreative Erbauer neuer computergestützter Objekte wird von Arduino an der Stelle abgeholt, an der seine eigentliche Idee beginnt.

Arduino Hardware

Die Arduino Hardware verwendet ausschließlich gängige, allgemein verfügbare Bauteile. Daher ist es leicht, die Funktionsweise zu verstehen und die Schaltung an eigene Wünsche anzupassen bzw. Erweiterungen vorzunehmen. Den Kern bildet ein ATmega Controller aus Atmels weit verbreiteter 8-Bit AVR Familie. Hinzu kommen Schaltungsteile zur Stromversorgung und eine serielle Schnittstelle. Letztere ist bei den jüngeren Arduino Versionen als USB-Interface ausgelegt. Über diesen Anschluß erfolgt der Download der Anwenderprogramme und bei Bedarf auch die Kommunikation zwischen PC und Arduino während der Programmausführung.

Weil Arduino Boards so einfach und universell ausgelegt sind, werden sie auch häufig schlicht als "I/O-Board" bezeichnet. Aus dieser Sichtweise stellt Arduino dem Anwender 14 digitale Ein- bzw. Ausgänge zur Verfügung, davon sind 6 als Analogausgang (8 Bit PWM) zu verwenden. Weitere 6 Eingänge können analoge Signale erfassen (10 Bit ADC). Bei Bedarf stehen SPI und I2C als weitere Schnittstellen zur (seriellen) Kommunikation zur Verfügung.

Board Versionen

Es gibt Arduino Boards in mehreren Varianten. Die von uns vertriebenen Originalteile kommen vom Hersteller Smart Projects aus Italien. Es gibt mittlerweile auch zahllose Clones und Nachbauten von anderen Anbietern, schließlich handelt es sich um "Open Hardware". Ein wichtiger Unterstützer des Arduino Projekts ist Sparkfun aus Boulder, Colorado. Die Kooperation mit dem US-Partner hat eine Reihe optimierter Arduino Boards hervorgebracht, die den Zusatz "Pro" im Namen führen. Außerdem ist mit Lilypad ein wichtiger Ableger entstanden, der das Thema "Wearable Computing" aufgreift.

Die meisten Anwender setzen auf das von Smart Projects gefertigte, handtellergrosse Arduino Duemilanove (Duemilanove=2009), welches den ATmega Controller in DIP-Bauform auf einem Sockel trägt. Es unterscheidet sich nur unwesentlich vom überaus erfolgreichen Vorgänger Arduino Diecimila, dessen Namensgebung auf die ersten 10.000 verkauften Boards zurückgeht. Auf den Boards ist ein FTDI-Chip aufgelötet, welcher die USB-Schnittstelle bereitstellt.

Das neue Arduino Mega Board verwendet einen leistungsstärkeren Mikrocontroller (Atmega1280) und bietet mehr Speicher, I/O-Pins und Funktionen auf einer deutlich erweiterten Platinenfläche.

Wesentlich kleiner ist Arduino Mini, ein Board im DIP24-Format, d.h. das ganze Modul läßt sich auf einen 24-poligen DIL-Sockel stecken. Die Version Arduino Pro Mini von Sparkfun ist nahezu identisch, wird aber ohne "Beinchen" (seitliche Stifte) geliefert. Diese Module benötigen zum Programmieren einen USB-Adapter, der an der Schmalseite der Module angesteckt werden kann.

Das LilyPad Board von Leah Buechley (in Zusammenarbeit mit Sparkfun) ist auch Arduino-kompatibel und verfolgt einen ganz eigenen Zweck. Lilypad und Zubehör sind dafür ausgelegt, in Kleidung eingenäht zu werden, um dort eine möglichst enge Symbiose von Technik und Künstler zu realisieren. Die charakteristische runde Form des LilyPad Arduino erregt ebenso Aufmerksamkeit wie die Farbgebung und die kreisförmige Anordnung der Kontakte. Zum Einsatz kommt hier die Low-Power (3,3V) Version des ATmega168. Zahlreiche kleine Peripherieplatinen (Sensoren, LEDs, Taster...) ergänzen LilyPad zu einem ganzen System unter dem Motto "Elektronik mit der Nähmaschine".

Über weitere Boardversionen und Zubehörteile informiert Sie die Arduino Projektseite (siehe Links) und die Produktseiten von SparkFun Electronics.

Open Source Entwicklungsumgebung

Die Arduino Software stellt einerseits Programme für das I/O-Board bereit (Bootloader und Software für den Mikrocontroller), andererseits beinhaltet sie eine Hochsprache und die Entwicklungsumgebung für den Entwicklungsrechner (PC mit Linux/MacOSX/Windows). Das gesamte System ist auf Open-Source Komponenten aufgebaut.

Die Arduino Programmiersprache basiert auf dem Wiring Projekt und verwendet C (und einige C++ Elemente) sowie eine Reihe von vorgefertigten Bibliotheken, die das Ansprechen der verschiedenen Hardwarefunktionen des I/O-Boards vereinfachen. Auf der PC-Seite steht mit Processing eine Entwicklungsumgebung zur Verfügung, welche eine Java-artige Programmiersprache bereitstellt, die besonders auf die Belange von Designern, Künstlern und Entwicklern visueller, interaktiver Objekte eingeht.

Die gesamte Entwicklungssoftware kann kostenlos von der Arduino Projektseite bezogen werden.

Weitere Produkte

Zahlreiche weitere Produkte aus dem Bereich Arduino / LilyPad sind in unserer Sparkfun Preisliste enthalten.

Der O'Reilly Verlag hat im Juli 2009 das erste deutsche Buch zu Arduino veröffentlicht!

Arduino Mega Board

Arduino Mega

• ATmega1280 Mikrocontroller
• 128 KB Flash
• 8 KB RAM, 4 KB EEPROM
• 16 MHz Takt
• 54 digitale I/O-Pins
• davon 14 als PWM nutzbar
• 4 Hardware UARTs
• I2C Interface, SPI
• 16 analoge Eingänge (10 Bit)
• USB-Interface, Spannungsversorgung, Bootloader etc. wie beim Arduino Duemilanove
• Abmessungen ca. 101mm x 53mm x 12mm
• Board Support im neuesten Arduino Software Release enthalten!

Arduino Duemilanove

Arduino Duemilanove

• ATmega328 Mikrocontroller
• 32 KB Flash (davon 2KB für Bootloader)
• 2 KB RAM, 1 KB EEPROM
• 16 MHz Takt
• 14 digitale I/O-Pins
• davon 6 als PWM nutzbar
• 6 analoge Eingänge (10 Bit)
• On-Board USB-Schnittstelle mit FT232RL von FTDI
• 5V Betriebsspannung, Speisung über USB oder über Spannungsregler (7..12V Eingangsspannung)
• Abmessungen ca. 69mm x 53mm x 12mm
• Bootloader im Lieferzustand bereits installiert, Download ohne Programmieradapter möglich

Arduino Mini

Arduino Nano

Arduino Pro

Arduino Pro Mini

LilyPad Arduino

USB-Adapter mit FTDI-Chip