El Procesador

En el área de la robótica, uno de los elementos indispensables para el funcionamiento y el accionar de ciertos dispositivos, es la computadora. La misma, quien coordina los tiempos de procesamiento de señales y acciona una respuesta determinada, es precargada por un programador según las necesidades y tareas a realizar por medio del entorno de programación (ver apartado 2.2 del marco teórico).

3.1.1 Arduino

Dentro del entorno de programación de la robótica con Arduino, es muy frecuente utilizar ciertos microcontroladores que son de mucha fiabilidad a buen costo económico, conteniendo una buena cantidad de pines de entradas/salidas tanto analógicas como digitales.

Existen razones válidas para utilizar Arduino, aquí solo se nombrará algunas, las más relevantes.

 Es Open Source: Esto quiere decir que se puede acceder a toda parte del circuito y del código de las librerías, puedes modificarlas y no necesitas ninguna licencia para utilizarlo.

 Fácil de programar: Arduino cuenta con muchas librerías que nos resuelven muchos problemas, gran porcentaje del código más complejo que necesitamos podría ser como para establecer una comunicación serie o inicializar un sensor. Otra gran ventaja es que no se necesita ninguna tarjeta de programación como sucede en la mayoría de las placas de desarrollo, Arduino cuenta con un software conocido como bootloader que viene cargado en el microprocesador que se auto programa a sí mismo y nos evita la necesidad de contar con una tarjeta programadora para programar el microcontrolador.

 Amplia variedad de placas: Arduino no es una única placa, es toda una familia de placas, cada una de ellas cuenta con diferencias y similitudes, según el proyecto que se realice, se utilizara una u otra.

 Costo: Podemos conseguir nuestra placa Arduino por menos de $500 pesos, es un precio muy económico comparado con otras placas que intentan cumplir los mismos requisitos. Obviamente existen diferentes modelos y alternativas, el costo varía, pero no demasiado.

 Diversas aplicaciones: se puede construir muchas aplicaciones a bajo costo y con poco tiempo de desarrollo, solamente hay que tener imaginación.

 Proyectos profesionales: Existen algunas tarjetas de Arduino que cuenta con el microcontrolador en un zócalo desmontable, se puede utilizar la placa solo para programarlo y luego retirar el micro de la placa y utilizarlo sin el board.

Dentro de esta selección, una de las posibilidades a utilizar en el proyecto, es la Arduino Nano (gama media). También, como otra posible opción, es la Arduino Pro Mini, que cumple con los estándares de comunicación que se necesita y a un menor costo y lógicamente, con menor cantidad de pines digitales y analógicos, ya que no se utilizarían tantos para el proyecto.

3.1.1.1 Arduino Mega 2560

Arduino Mega es una tarjeta de desarrollo open-source construida con un microcontrolador modelo Atmega2560 que posee pines de entradas y salidas (E/S), analógicas y digitales. Esta tarjeta es programada en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje Processing/Wiring. Arduino puede utilizarse en el desarrollo de objetos interactivos autónomos o puede comunicarse a un PC a través del puerto serial (conversión con USB).

El Arduino Mega tiene 54 pines de entradas/salidas digitales (14 de las cuales pueden ser utilizadas como salidas PWM), 16 entradas análogas, 4 UARTs (puertos serial por hardware), cristal oscilador de 16MHz, conexión USB, Jack de alimentación, conector ICSP y botón de reset. Arduino Mega incorpora todo lo necesario para que el microcontrolador trabaje simplemente conéctalo a la PC por medio de un cable USB o con una fuente de alimentación externa (9V a 12V).

Características:

 Microcontrolador ATmega2560.

 Voltaje de entrada de 7-12V.

 54 pines digitales de Entrada/Salida (14 de ellos son salidas PWM).

 16 entradas análogas.

 256k de memoria flash.

 Velocidad del reloj de 16Mhz.

3.1.1.2 Arduino Nano

Es mucho más pequeño que el Arduino Mega. Está basado en el microcontrolador ATmega328. Tiene una entrada mini-USB a través de la cual se puede subir el código fuente para la ejecución de los comandos.

Viene con 14 puertos digitales de entrada/salida, 8 puertos analógicos, una

memoria de 16 KB, 1 KB de SRAM y 512 bytes de EPROM. Su ClockSpeed es 16 MHz. Funciona con un voltaje que puede estar en el rango de 7 a 12 voltios. Entrega una corriente de 40 mA.

Aparte de algunas desventajas como un número menos de puertos de entrada/salida o un menor espacio en la memoria, es prácticamente idéntico al Arduino Mega. Se carga el código desde Arduino IDE, utilizando el mismo proceso que para con el Arduino Mega. Los códigos son perfectamente compatibles de una placa a otra. Algunos pines tienen funciones especializadas:

 Comunicación Serie: 0 (Rx) y 1 (Tx). Se utiliza para recibir (Rx) y transmitir (Tx) datos serie TTL. Estos pines se conectan a los pines correspondientes del chip serial FTDI USB a TTL.

 Interrupciones externas: 2 y 3. Estos pines se pueden configurar para activar una interrupción en un valor bajo, un flanco ascendente o descendente, o un cambio en el valor.

 PWM: Pines 3, 5, 6, 9, 10 y 11. Proporcione una salida PWM de 8 bits.

 SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Estos pines son compatibles con la comunicación SPI, que, aunque provista por el hardware subyacente, no se incluye actualmente en el lenguaje Arduino.

 LED: 13. Hay un LED incorporado conectado al pin digital 13. Cuando el pin tiene un valor ALTO, el LED está encendido, cuando el pin está BAJO, está apagado.  El Nano tiene 8 entradas analógicas, cada una de las cuales proporciona 10 bits de resolución (es decir, 1024 valores diferentes). Por defecto, miden desde el suelo hasta 5 voltios, aunque es posible cambiar el extremo superior de su rango utilizando la función de referencia analógica (). Los pines analógicos 6 y 7 no pueden usarse como pines digitales. Además, algunos pines tienen funcionalidad especializada:

 I2C: 4 (SDA) y 5 (SCL). Admita la comunicación I2C (TWI) utilizando la biblioteca de Wire (documentación en el sitio web de Wiring).

 Hay un par de otros pines en el tablero:

 AREF. Tensión de referencia para las entradas analógicas. Utilizado con analogReference ().

 Reiniciar. Lleve esta línea BAJA para reiniciar el microcontrolador. Normalmente se usa para agregar un botón de reinicio a los escudos que bloquean el que está en el tablero.

Figura 3.2.- Partes de una Arduino Nano. Fuente: Arduino [1]

3.1.1.3 Arduino Pro Mini

El Arduino Pro Mini es una tarjeta de desarrollo basada en el ATmega328. Cuenta con 14 pines de entradas/salidas digitales (de las cuales 6 se puede usar como salidas PWM), 6 entradas analógicas, un botón de reinicio, y agujeros para colocar conectores. Se puede conectar un conector de 6 pines para emplear un cable FTDI o una tarjeta FTDI para suministrar voltaje USB y establecer comunicación con el circuito.

Características

 Procesador ATmega328 de 16MHz

 Conexión USB fuera de la tarjeta

 Permite reset automático

 Regulador de 5V

 Salida máxima de 150 mA

 Protección contra corrientes excedentes

 Pesa menos de 2 gramos

 Entrada DC 5V hasta 12V

 Puertos analógicos: 8

 Puertos digitales I/O: 14

Comparación entre las posibles placas a utilizar

Con la idea de poder encontrar la mejor opción para el proyecto, se hace una comparación de los distintos tipos de Arduinos más comunes y utilizados, con el objetivo de simplificar la información más importante en un cuadro, que muestra las características principales de cada placa.