Arduino. Guía práctica de fundamentos y simulación

Arduino. Guía práctica de fundamentos y simulación pretende mostrar al lector los fundamentos sobre los que se basan las nuevas tecnologías en el desarrollo del hardware abierto, implementando como plataforma la reciente y actual placa Arduino. Es una guía adecuada para lectores interesados en el mundo Arduino y en el conocimiento del manejo de placas de hardware abierto: estudiantes de tecnología, ingenieros, técnicos e informáticos, así como profesores y docentes de cualquiera de estas disciplinas. Desde el principio los ayudará a comprender los conceptos y la forma de desarrollo de proyectos, acompañándolos en el aprendizaje del mundo de la electrónica, plataformas hardware abierto, aplicaciones y simulación de proyectos a través de la placa Arduino y las herramientas de código abierto. Arduino. Guía práctica de fundamentos y simulación está desarrollado de tal forma que el lector pueda asimilar de forma rápida los fundamentos que le harán falta para la comprensión o desarrollo posterior de cualquier proyecto que encuentre o quiera diseñar. Incluye ejemplos prácticos para la asimilación de los conceptos. Así mismo, el lector encontrará las orientaciones para iniciarse en las herramientas libres de simulación de los diseños, con las que podrá poner en marcha y experimentar con cualquier tipo de proyecto que se le ocurra. Índice ÍNDICE AGRADECIMIENTOS. ACERCA DEL AUTOR CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE LA ELECTRICIDAD Y LA ELECTRÓNICA. 1.1 INTRODUCCIÓN 1.2 DE LOS SISTEMAS A LOS COMPONENTES Y DE LOS COMPONENTES A LOS SISTEMAS. 1.3 FUNDAMENTOS DE LA TEORÍA DE CIRCUITOS 1.3.1 Conceptos generales sobre la electricidad, tensión, intensidad y potencia 1.3.2 Dipolos y cuadripolos 1.3.3 Generadores de tensión y corriente 1.3.4 Componentes eléctricos, resistencia (pull-up y pull-down), capacidad e inductancia 1.3.5 Ley de Ohm. 1.3.6 El transformador 1.3.7 Tipos de señales y aparatos de medida 1.3.8 Introducción a la Simulación de Circuitos 1.4 CONCEPTOS DE ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1.4.1 Diodos semiconductores. 1.4.2 Transistores. 1.4.3 Fuentes de alimentación 1.5 CONCEPTOS DE ELECTRÓNICA DIGITAL 1.5.1 Información digital 1.5.2 Funciones lógicas y puertas digitales 1.5.3 Circuitos integrados digitales. Microchips 1.5.4 Convertidores A/D y D/A 1.6 PUERTO USB CAPÍTULO 2. PLATAFORMAS DE HARDWARE ABIERTO. 2.1 DEFINICIÓN GENERAL DE PLATAFORMA HARDWARE. 2.2 HARDWARE DE CÓDIGO ABIERTO. 2.3 TECNOLOGÍA HARDWARE DE CÓDIGO ABIERTO Y SUS TIPOS. 2.3.1 Arduino 2.3.2 Beagle 2.3.3 Flyport. 2.3.4 Nanode 2.3.5 Raspberry Pi 2.3.6 Otras: GP_Bot. 2.4 COMPARATIVA ENTRE PLATAFORMAS HARDWARE CAPÍTULO 3. HARDWARE DE LA PLACA ARDUINO 3.1 DEFINICIÓN DE ARDUINO Y PRESENTACIÓN DE LA PLACA. 3.2 DESCRIPCIÓN DEL HARDWARE ARDUINO. 3.2.1 El microcontrolador y su tipología 3.2.2 Arquitectura interna de un microcontrolador 3.2.3 Arquitectura RISC y CISC 3.2.4 El microcontrolador de Arduino (Atmel) 3.2.5 Memorias y registros del microcontrolador 3.2.6 Sistemas de alimentación de Arduino. 3.2.7 Comunicación con el puerto serie. 3.2.8 Comunicación a través de chip ATmega 16u2 3.2.9 Protocolos de comunicación I2C/TWI y SPI 3.2.10 Entradas y salidas de la placa Arduino 3.3 CARACTERÍSTICAS DE LA PLACA ARDUINO UNO. CAPÍTULO 4. MODELOS Y ESCUDOS ARDUINO 4.1 MODELOS Y ACCESORIOS DE ARDUINO 4.2 MODELOS DE PLACAS ARDUINO. 4.2.1 Arduino UNO 4.2.2 Arduino Zero. 4.2.3 Arduino Leonardo. 4.2.4 Arduino Yun 4.2.5 Arduino Due 4.2.6 Arduino Mega. 4.2.7 Arduino Ethernet. 4.2.8 Arduino Fio. 4.2.9 Arduino Nano 4.2.10 Arduino LilyPad 4.2.11 Arduino Pro. 4.2.12 Arduino Pro Mini 4.2.13 Arduino Esplora 4.2.14 Arduino Micro. 4.2.15 Arduino BT 4.2.16 Arduino Duemilanove. 4.2.17 Arduino Diecimila. 4.3 ESCUDOS (SHIELDS) HARDWARE DE ARDUINO. 4.3.1 Escudo Proto. 4.3.2 Escudo Motor 4.3.3 Escudo Ethernet. 4.3.4 Escudo Wi-Fi. 4.3.5 Escudo GSM. CAPÍTULO 5. SOFTWARE ARDUINO. 5.1 FUNDAMENTOS DE LA PROGRAMACIÓN 5.1.1 Conceptos de la programación 5.1.2 Algoritmos. 5.2 LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN DE ARDUINO. 5.2.1 Estructura general de un programa en Arduino. 5.2.2 Sintaxis 5.2.3 Variables 5.2.4 Constantes. 5.2.5 Aritmética, operadores de comparación y lógicos 5.2.6 Estructuras de control 5.2.7 Funciones de entrada y salida digitales. 5.2.8 Funciones de entrada y salida analógicas 5.2.9 Funciones de comunicación serie 5.2.10 Funciones de tiempo 5.2.11 Funciones personalizadas 5.3 LIBRERÍAS DE ARDUINO 5.3.1 Librería EEPROM. 5.3.2 Librería Ethernet y Wi-Fi 5.3.3 Librería Firmata. 5.3.4 Librería GSM 5.3.5 Librerías LiquidCrystal y TFT 5.3.6 Librería SD 5.3.7 Librerías Servo y Stepper 5.3.8 Librerías SPI y Wire 5.3.9 Librería Software Serial 5.3.10 Creación de librerías propias. CAPÍTULO 6. ARRANCANDO ARDUINO 6.1 IDE DE ARDUINO 6.1.1 Instalación del IDE de Arduino. 6.2 PRIMERA APLICACIÓN PRÁCTICA CON ARDUINO. 6.3 OTROS IDE DE ARDUINO CAPÍTULO 7. APLICACIONES CON ARDUINO. SENSORES Y ACTUADORES 7.1 SENSORES 7.1.1 Clasificación de los sensores. 7.1.2 Características principales de los sensores 7.1.3 Tipos de sensores. 7.2 ACTUADORES 7.3 APLICACIONES PRÁCTICAS EN ARDUINO CON SENSORES Y ACTUADORES 7.3.1 Aplicación con actuadores digitales. Secuencia de encendido de los LED. 7.3.2 Aplicación con sensores digitales. Detección de la pulsación de un botón. 7.3.3 Aplicación con sensores analógicos. Detección de un potenciómetro con Monitor Serial. 7.3.4 Aplicación con actuadores analógicos. Efecto de fundido con un LED y zumbador piezoeléctrico 7.3.5 Aplicación para el movimiento de un servomotor y control motor DC. 7.3.6 Aplicación Display de siete segmentos. 7.4 COMUNICACIÓN CON LA PLACA ARDUINO 7.4.1 Uso en Arduino del bus I2C 7.4.2 Uso en Arduino del bus SPI 7.5 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO. 7.6 PUERTOS Y REGISTROS. 7.7 INTERRUPCIONES 7.8 APLICACIONES CON LAS LIBRERÍAS DEL IDE DE ARDUINO 7.9 APLICACIÓN ESCUDO ETHERNET ARDUINO. CONEXIÓN A INTERNET. 7.9.1 Conceptos de redes 7.9.2 Conexión de Arduino a Internet 7.10 ARDUINO EN LA INDUSTRIA. CAPÍTULO 8. HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN ELECTRÓNICA CON ARDUINO 8.1 INICIACIÓN A LA SIMULACIÓN ELECTRÓNICA 8.2 PROGRAMAS PARA LA SIMULACIÓN DE CIRCUITOS 8.3 HERRAMIENTA PARA EL DISEÑO DE PROTOTIPOS CON ARDUINO. FRITZING 8.4 SIMULACIÓN CON PROTEUS. 8.5 HERRAMIENTA LIBRE DE SIMULACIÓN ON-LINE PARA ARDUINO.123D CIRCUITS. CAPÍTULO 9. BIBLIOGRAFÍA ÍNDICE ALFABÉTICO