Was ist das?

Mit Mikrocontrollern lassen sich tolle Dinge machen. Sie werden in Waschmaschinen, Autos, Kühlschränken – eigentlich in fast jedem elektronischen Gerät – verwendet, ihre Einsatzmöglichkeiten sind praktisch unbegrenzt.

Eine besonders interessante Rolle spielen sie bei Hobbybastlern, aber auch in Kunst und Design. Mit ihrer Hilfe lassen sich verblüffende, interaktive Kunstobjekte (als Beispiel sei hier die Laserorgel genannt), simple Prototypen oder auch „praktische“ Alltagsgegenstände (Cocktailmixer) bauen.

Das ist ja alles schön und gut, doch der Weg von einem Konzept bis hin zur Umsetzung ist mein ein sehr schwerer – sowohl die Implementierung von Peripherie als auch das Programmieren sind nicht gerade leicht, da dafür sowohl gute Elektronikkenntnisse als auch ein solides Verständnis der verwendeten Programmiersprache (üblich sind Assembler- und C-Dialekte) vonnöten sind.

Das Beseitigen dieser Hürden hat sich das Arduino-Projekt als Ziel gesetzt. Es besteht aus

• dem Arduino-Board, auf dem sowohl analoge als auch digitale Ein- und Ausgänge vorhanden sind, und
• einer IDE inklusive einer „eigenen“ Programmiersprache (ein Processing-Dialekt), die die technisch komplexen Details vor dem Nutzer verbirgt.

Beide Teile des Projektes sind vollständig quelloffen und stehen unter der Creative-Commons-Lizenz.

Screenshot der Arduino-IDE.

Entstehung

Der erste Arduino-Prototyp entstand 2005 und wurde von Massimo Banzi – einem Professor für Interactive Design in Lugano und Kopenhagen – und David Cuartielles – einem Professor für Interactive Technologies in Malmö – entwickelt. Die Entwicklungsumgebung schrieb David Mellis, der inzwischen seinen Doktor am MIT Media Lab gemacht hat. Schätzungen zufolge wurde 2013 der Millionste Arduino verkauft, die Verkaufszahlen nehmen seitdem weiterhin zu.

Arduino Uno R3

Accesoires

Im Laufe der Geschichte der Arduino-Familie sind nicht nur immer wieder neue Arduino-Boards hinzugekommen, sondern seit den ersten Prototypen im Jahre 2005 werden auch immer mehr speziell für die Arduino-Plattform entwickelte Bauteile angeboten. Dazu gehören beispielsweise RFID- und NFC-Leseshields, Einkaufszetteldrucker und Displays. Diese können über die offizielle Seite oder über Händler wie „Adafruit“ erworben werden.

Ein einfaches Projekt

Lernt man eine neue Programmiersprache kennen, so ist es üblich, dass man als allererstes (Test-)Projekt in der Konsole „Hallo Welt!“ ausgeben lässt. Da der Arduino nativ nicht über eine Erweiterung verfügt, über die Text ausgegeben werden könnte, verwenden wir hier die auf dem Board verbaute LED, die bereits an einen digitalen Ausgang angeschlossen ist, und lassen sie blinken. Sollte dies bei deinem Board nicht der Fall sein, so musst du folgenden Schaltkreis aufbauen:

Solange man die Schaltkreise nicht auf eine separate Platine löten möchte, ist es empfehlenswert, ein sogenanntes „Breadboard“ zu benutzen, auf dem Schaltkreise gesteckt und so getestet werden können.

Es folgt der Code:

int led = 13;               // initialisiert die Variable „led“ vom Typ „int“ (Integer) und 
                            // weist ihr den Wert 13 zu.

void setup() {              // Setup-Routine. Zwischen den geschweiften Klammern 
                            // stehen die Anweisungen, die beim Start des Programms durch-
                            // geführt werden. Die leeren Klammern hinter dem Name der 
                            // Routine bedeuten, dass ihr keine Parameter übergeben werden.
    pinMode(led, OUTPUT);   // Der Pin “led” (also Pin 13) wird in den Ausgabemodus gesetzt.
}                           // Ende des Setup-Codeblocks.

void loop()                 // Loop-Routine. Diese Funktion wird immer und immer wieder aus-
                            // geführt, sobald sie erfolgreich abgearbeitet wurde.
    digitalWrite(led, HIGH);// Setzt den Pin 13 auf HIGH (das bedeutet, dass an ihm eine 
                            // Spannung von 5V anliegt, folglich geht die LED, die an ihm 
                            // angeschlossen ist, an).
    delay(1000);            // Wartet 1000 Millisekunden (= 1 Sekunde).
    digitalWrite(led, HIGH);// Setzt die Spannung an Pin 13 auf 0V.
    delay(1000);            // Wartet 1 Sekunde, bis er wieder von vorne 
                            // (digitalWrite(led, HIGH)) beginnt.
}

Das Ergebnis sollte sein, dass entweder die interne LED des Arduino-Boards oder, falls diese nicht vorhanden ist und ein externer Schaltkreis gebaut wurde, die LED des externen Schaltkreises blinkt.

Anmerkung: Sollte ein externer Schaltkreis konstruiert worden sein, so muss natürlich gegebenenfalls die Nummer des Pins im obigen Codebeispiel angepasst werden.

Fazit

Mit dem Arduino-Projekt haben Banzi, Cuartielles und Mellis eine Plattform entwickelt, die es unglaublich einfach macht, sowohl simple Projekte als auch komplexe Anwendungen ohne sehr tiefgreifende technische Kenntnisse umzusetzen. Das sehr breite Angebot an Beispielen, Anleitungen und Erweiterungsboards stellt sicher, dass lediglich die eigene Kreativität die Schranken für die Anwendung eines Arduino-Boards setzt.

Interesse geweckt?

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