»Arduino« Maker-Tool für IoT nutzen
Rapid Application Development
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Arduino UNO ist ATmega 328p-Minimaldesign
Der Arduino UNO ist ein Minimaldesign rund um den ATmega 328p-Mikrocontroller. Die verfügbaren Hardwareports werden konfiguriert, ein USB-UART-Konverter ermöglicht die Kommunikation mit dem Hostsystem oder einem weiteren Computer. Der Konverter wird so verwendet, dass dieser auf der einen Seite als Programmieradapter und auf der anderen Seite als Kommunikationsschnittstelle verwendet werden kann.
Leuchtdioden zeigen die RX/TX-Kommunikation und die Betriebsbereitschaft an. Die Spannungsversorgung erfolgt entweder über die USB-Schnittstelle oder eine externe Energiequelle. Der ATmega-µController wird mit einem speziellen Bootloader und einer genau definierten Programmierung der drei programmierbaren Ports
zum Arduino (Bild 2). Wegen dieses definierten Setups ist es so schön einfach, einen Arduino zu verwenden.
Während bei üblichen Development-Boards die spätere Anwendung im Vordergrund steht, gibt es beim ATmega ein wenn auch mit Einschränkungen behaftetes Muster-Design, das durch Bibliotheken die wesentlichen Funktionen unterstützt. Für den ATmega wird Port C immer als Analog-Eingang definiert, Port B unterstützt immer eine SPI-Schnittstelle und einige GPIOs (General Purpose Input Output) und Port D nutzt immer die UART-Schnittstelle und einige GPIOs. Alle Signale werden über PIN-Header zur Verfügung gestellt. Hierdurch entsteht quasi ein standardisiertes Bussystem, an dem Hardwareerweiterungen angesteckt werden können. Erweiterungsplatinen, die den Konventionen folgen, werden in der Arduino-Welt Shield genannt. Neben der Hardware gehört es für ein Shield zum guten Ton, eine 100 % Arduino kompatible Softwarebibliothek zur Verfügung zu stellen, so dass ein Shield auf allen Systemen der Arduino-Familie verwendet werden kann.
Aktuell gibt es eine unvorstellbare große Anzahl von Shields, die nahezu alle Anwendungsfälle abdecken: Von Positionierungsaufgaben über GPS, Lage- und Rotationssensoren, Kommunikationsschnittstellen von kabelgebundenen Systemen wie Ethernet, CAN oder RS485 bis hin zu Funksystemen von Bluetooth und Bluetooth Smart über Enocean und Wi-Fi bis ZigBee. Auch rüsten die Chiphersteller ihre Development-Boards zunehmend mit Arduino-Shield-Schnittstellen aus, um unmittelbar an dem bereits existierenden Software- und Hardwarepool zu partizipieren. Damit wird die Wertschöpfungskette rund um die Arduino-Schnittstellen zum Standard für das Prototyping von Systemen. Kaum eine andere Umgebung kann eine derart leistungsfähige RAD-Umgebung bieten. Eine Luxusvariante des Arduino ist Intels Galileo 2 mit einer x86-Pentium-CPU und allem, was man für das IoT benötigt.
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