Arduino – Mikrocontroller

Arduino ist eine quelloffene und freie Plattform für Mikrocontrollerprojekte. Dafür gibt es einerseits die Arduino IDE, welche zum Hochladen eines geschriebenen Programms verwendet wird und andererseits eine große Auswahl an verschiedenen Hardwaremodulen. Dabei kann es sich um einen sehr kleinen und leistungsschwachen Mikrocontroller (32kB Speicher, 4kB RAM) handeln oder auch um ein leistungsstarkes Modul mit verschiedenen Funktionen wie WLAN, Bluetooth, uvm. handeln.

Mikrocontroller programmieren

Heute wird das Schreiben eines Programms für Mikrocontroller durch verschiedene, frei verwendbare, Zusatzblöcke (Bibliotheken / Libraries) erleichtert.

Bei meinen Maschinen musste ich mich nicht mehr um das Schreiben von Text auf dem Display oder die Anzeige einer Farbe auf den LEDs kümmern, sondern kann mich voll und ganz auf das Programm und meine Vorstellung der Funktion konzentrieren.

Eine kleine Auswahl an Bibliotheken die in diesen Maschinen verwendet werden:

• SSD1306 Bibliothek für die kleinen & leuchstarken OLED Displays
• Neopixel Diese besonderen LEDs erlauben mit nur einem Anschluss auf dem Mikrocontroller eine beliebig lange Kette an individuell steuerbaren LEDs. Auch dafür gibt es eine Bibliothek
• Servo Zur Ansteuerung von Servos gibt es auch eine Bibliothek
• Stepper, Wire, TaskScheduler, EEPROM,…. die Liste ist sehr lange.

Wie kommt das Programm in die physische Welt?

Wenn ich der Meinung bin, mein Programm ist fehlerfrei und ich möchte es testen (natürlich testet man immer wieder auch halbfertige & kaputte Programme),

wird mein Programm mit der Arduino IDE in sogenannten Maschinencode übersetzt (kompiliert). Das entspricht dann wirklich den 0 & 1 die auf den Speicher geladen werden und dort dann meine Hardware steuern.

Dieser Bytecode wird meistens über USB direkt in den Chip gespielt, einmal neustarten und das Programm läuft.

– Arduino nano isometr.jpg (5 April 2018) von MakeMagazinDE, CC-BY-SA-4.0.

Welchen Mikrocontroller verwendest du?

In fast allen Maschinen befindet sich die selbe Elektronik. Damit ist es leichter mehrere Bauteile gemeinsam zu fertigen und danach für die jeweiligen Maschinen umzuprogrammieren.

Meistens verwende ich einen nachgebauten Sparkfun ProMicro Arduino, welchen ich einfach in vielen Projekten einbaue, da der Nachbau mit ca. 4€ sehr günstig ist, und ich fast alle Funktionen die ich brauche dort unterbringe.

Ein paar Eckdaten, falls ihr zu den einzelnen Begriffen mehr erfahren wollt, einfach auf Wikipedia suchen:

• ATMega32U4 Prozessor
• 32kB Programmspeicher
• 4kB RAM
• USB: Maus, Tastatur, Serielle Schnittstelle
• I2C (damit steuere ich sehr viel in meinen Projekten)
• 9 Analog-Digital Eingänge
• 18 Digital Ein-&Ausgänge
• 5V Versorgungsspannung

Wenn dieser Mikrocontroller dann auf meiner Elektronik sitzt, sieht das so aus (3D Rendering):