El Hola Mundo que les propongo es utilizar un puerto de salida digital para encender y apagar un led con una secuencia definida.
Empezaremos por alistarnos para ejecutar un demo de utilización de la salida digital de un microcontrolador. A continuación lo que requerimos para hacer nuestro hola mundo.
1) El ambiente de desarrollo instalado en nuestro computador del microcontrolador que hallamos escogido.
2) El microcontrolador que hallamos comprado o construido por nosotros mismo (DIY)
3) Un led de cualquier color
4) Un protoboard (opcional)
Utilizar una salida digital de nuestro micro requiere que sepamos cuales son puertos de e/s digitales y analógicos. Para ello lo primero que debemos hacer es obtener el mapa de entrada y salida de nuestro hardware. Este lo podemos obtener desde la páqina web del fabricante del mismo.
Para nuestro hola mundo he escogido utilizar una plataforma de prototipado rápido basado en el PIC18f2550 (pinguino). El mismo lo construí hace un tiempo y lo he utilizado por algunos meses con todo éxito.
El mapa de E/S de este microcontrolador lo podemos ver en la figura. Los puertos 0-10 son puertos que permiten tanto la entrada digital como la salida digital.
Los puertos 11-12 permiten entrada digital pero su salida es analógica. Los puertos 13-17 permiten entradas analógicas y salidas digitales.
asimismo vemos dos puertos que nos ofrecen tierra y VCC 5V, lo cuales podemos utilizar para darle energía a nuestro led.
Teniendo claro el mapa de puertos y que hace cada uno, es mas fácil ejecutar la siguiente tarea: Armar el circuito básico.
El protoboard es opcional ya que si ven el mapa, pudiéramos colocar el led directamente entre tierra (gnd) y el puerto 9. El puerto nueve permite salida digital (0-5V/0-1), por lo que si queremos encenderlo colocamos el puerto nueve en high (1 o 5V). Si queremos el led apagado colocamos el puerto 9 en low (0 o 0V).
El led debe soportar la corriente que el micro le estregará. Si no es el caso, habría que colocar un limitador de corriente, el cual sería una resistencia. Para este ejemplo no la requeriremos ya que el led que utilizamos puede manejar la corriente que el micro le entrega.
El diagrama muestra la conexión si utilizáramos un protoboard. En este caso el ánodo del led (el terminal posivo) lo conectamos al puerto 9 y el cátodo, o terminal negativo, lo conectamos a tierra (GND).
Una vez conectado estamos listos para programar al microcontrolador. Para hacer un programa que prenda y apague un led de forma periódica solo requiere de unas pocas líneas de programación, pero requerimos entender un poco la arquitectura de un programa en el lenguaje que usa Arduino y sus parientes.
Anatomía de un Sketch
Un programa o sketch de Arduino tiene tres partes fundamentales:
1) Sección de encabezados
Esta sección se utiliza para inicializar variables, definir constantes o invocar librerías.
2) Sección de Setup
Esta sección, la cual se ejecuta una sola vez, permite ejecutar aciones o asignarle valores a variables que se requieren para su utilización en la ejecución del programa.
3) Sección de Ejecución Continua
En esta sección, la cual se ejecuta continuamente, se colocan las líneas de programa que son requeridas para definir el comportamiento del proyecto.
Veamos como encender intermitentemente un led en un skecth de Arduino.
#define ledPort 9
void setup(void)
{
pinMode(ledPort,OUTPUT); // pin 9 como salida
}
void loop(void)
{
digitalWrite(ledPort,HIGH);
delay(500);
digitalWrite(ledPort,LOW);
delay(500);
}
El skecth que acabamos de listar muestra las tres partes fundamentales de cualquier sketch de arduino.
En el encabezado definimos una variable la cual indicará el puerto en donde conectaremos el ánodo del led. En nuestro caso ledPort mantendrá el valor 9, indicando el puerto número 9 el cual permite una salida digital.
En la sección Setup, la cual es una procedimiento llamado setup(), definimos la caraterística de nuestro puerto. Cada puerto debe definirse como una entrada o una salida.
Como nuestra intención es usar el puerto para encender o apagar un led, el puerto debe configurarse como una salida.
La instrucción pinMode(ledPort,OUTPUT) permite definir a través de una constante (OUTPUT) que el puerto 9 será utilizado como puerto de salida.
Finalmente definimos la sección loop, la cual es otro procedimiento, pero este se ejecuta continuamente (mientras el microprocesador esté energizado). En esta sección típicamente colocamos instrucciones que se ejecutarán de forma cíclica y que definirán el comportamiento.
En nuestro ejemplo, utilizamos el comando digitalWrite indicando en que puerto debemos escribir la constante HIGH. Esta constante escribe en el puerto un valor alto (1) para colocarlo en 5V, lo cual será la salida.
Luego utilizamos el comando delay(500), cuyo argumento indica los milisegundos que el programa o sketch suspende su ejecución, para luego reanudar con la ejecución del comando que apaga el led.
digitalWrite(ledPort, LOW) escribe en el puerto un valor bajo (0) para colocar el puerto en 0V, lo cual apagará el led. Luego de este comando se ejecuta de nuevo delay(500) para suspender la ejecución del sketch por 500ms.
Esto ejecutado continuamente tiene como efecto la intermitencia del led cada 500ms o medio segundo.
Una vez escrito el programa en el ambiente de desarrollo se debe compilar para convertir el programa de alto nivel en un formato que pueda exportarse al microcontrolador para su ejecución.
Lo primero que debemos hacer es presionar el botón circunscrito en el recuadro rojo. La compilación puede tener dos resultados.
Mostrar errores o mostrar el mensaje que vemos en la parte inferior del ambiente de desarrollo, el cual muestra los mensajes que el compilador emite.
En nuestro caso, el mensaje obtenido es:
Compilation Done...
y luego muestra la cantidad de bytes que el programa ocuparía en memoria y el total de la memoria (en bytes) que el procesador tiene disponible para sketchs.
Adicionalmente indica en porcentaje la memoria utilizada.
Una vez compilado el programa se encuentra listo para ser exportado al dispositivo.
Conectamos el dispositivo a través de su puerto USB a nuestro computador. El procedimiento estándar de grabar el sketch en el micro es presionando el botón de reset del micro y pulsar el botón de escribir (ver figura) un par de segundos luego de haber presionado el botón de reset.
Lo que sucede en este pequeño intervalo de tiempo, es que el micro se presenta a través del puerto USB y el ambiente de desarrollo puede contactar el dispositivo y pasarle el archivo .hex, gracias al bootloader que tiene implementado el microcontrolador.
Luego de pasar el programa al micro también veremos un mensaje en el área de mensajes del IDE. En nuestro ejemplo podemos ver:
Processing device 005
erasing section [2000, 7fff]
writing section [2000, 7fff]
Pinguino tiene 2 leds on board. Un led está destinado a indicar que el micro está energizado, por lo que desde se conecta al computador este led enciende. El otro led es el testigo de ejecución de programa. Este solo enciende luego que el micro se conecta y pasan 5 segundos y se ejecuta el programa que tiene grabado.
Por tanto, luego de grabar el skecth, el micro tardará unos segundo antes de empezar a ejecutar automaticamente el mismo. Este comportamiento se repetirá cada vez que se encienda el dispositivo.
Para este ejemplo, y si todo está ok, el led conectado el pinguino empezará parpadear con medio segundo entre encendido y apagado.
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