1. Arduino, quando un aperitivo
avvicina elettronica ed informatica
Filippo Matteo Riggio
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

2. Sommario
1. Introduzione
2. Storia
3. Arduino in profondità
4. Semplicità
5. Il nostro progetto
6. Arduino e il mobile
7. Conclusioni

3. Introduzione

4. La mia esigenza – Perchè ho scelto Arduino.
Il problema
Ogni esigenza nasce sempre da un bisogno, un problema.
Nel mio caso è il desiderio di non creare solamente prodotti virtuali, ma ottenere qualcosa di
più tangibile.
L'aspetto peggiore del lavoro di un programmatore è proprio quello di non creare qualcosa di
materiale e tangibile, che possa dimostrare le sue vere capacità a persone che non sono
dell'ambiente IT.
Fino a qualche anno fa non esisteva la possibilità di programmare ad alto livello alcun tipo di
hardware in modo semplice.
Arduino dà questa possibilità: un programmatore può creare dispositivi e programmarli.
Filippo Matteo Riggio 4
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

5. L'esigenza di Massimo Banzi
Massimo Banzi è un ex docente dell'Interaction Design Institute
di Ivrea, istituto in cui i designer devono apprendere basi di
elettronica per poter creare prototipi interattivi.
Il problema
La piattaforma che veniva utilizzata per creare questi prototipi
(Basic Stamp) aveva una serie di difetti, i principali:
- il costo elevato
- il funzionamento solo con pc Windows
Filippo Matteo Riggio 5
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

6. Che cos'è Arduino?
Arduino è una piccola scheda elettronica che permette di programmare
facilmente un microcontrollore (“processore”).
Per farlo ci viene in supporto un ambiente di sviluppo(IDE) creato ad hoc.
Ogni software creato si chiama sketch.
Ogni sketch viene caricato sulla scheda tramite l’IDE ed un cavo USB.
Il progetto è completamente open-source.
Filippo Matteo Riggio 6
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

7. Storia

8. Un po' di storia.
2001 Olivetti e Telecom avviano un master biennale all’istituto di Interaction Design.
Filippo Matteo Riggio 8
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

9. Un po' di storia.
2001 Olivetti e Telecom avviano un master biennale all’istituto di Interaction Design.
1° semestre
Banzi crea Programma 2003 che usa il linguaggio JAL.
2002
Filippo Matteo Riggio 9
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

10. Un po' di storia.
2001 Olivetti e Telecom avviano un master biennale all’istituto di Interaction Design.
1° semestre
Banzi crea Programma 2003 che usa il linguaggio JAL.
2002
2° semestre Banzi contatta Bill Verplank e Casey Reas.
2002 Quest’ultimo consiglia Processing come linguaggio.
Filippo Matteo Riggio 10
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

11. Un po' di storia.
2001 Olivetti e Telecom avviano un master biennale all’istituto di Interaction Design.
1° semestre
Banzi crea Programma 2003 che usa il linguaggio JAL.
2002
2° semestre Banzi contatta Bill Verplank e Casey Reas.
2002 Quest’ultimo consiglia Processing come linguaggio.
2003 H.Barragan crea Wiring, un derivato da Processing e dal C. Costo ancora alto (70/80 €).
Filippo Matteo Riggio 11
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

12. Un po' di storia.
2001 Olivetti e Telecom avviano un master biennale all’istituto di Interaction Design.
1° semestre
Banzi crea Programma 2003 che usa il linguaggio JAL.
2002
2° semestre Banzi contatta Bill Verplank e Casey Reas.
2002 Quest’ultimo consiglia Processing come linguaggio.
2003 H.Barragan crea Wiring, un derivato da Processing e dal C. Costo ancora alto (70/80 €).
2003/04 Gianluca Martino testa la piattaforma sugli studenti con risultati soddisfacenti.
Filippo Matteo Riggio 12
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

13. Un po' di storia.
La scheda dovrà costare circa 20 euro.
Entrano nel team David Cuartielles e David Mellis.
01-05/2005
Massimo decide che è ora di dare un nome vero e proprio alla piattaforma:
Arduino, il nome del bar dove il team si riuniva a fare l’aperitivo dopo il lavoro.
Filippo Matteo Riggio 13
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

14. Un po' di storia.
La scheda dovrà costare circa 20 euro.
Entrano nel team David Cuartielles e David Mellis.
01-05/2005
Massimo decide che è ora di dare un nome vero e proprio alla piattaforma:
Arduino, il nome del bar dove il team si riuniva a fare l’aperitivo dopo il lavoro.
06/2005 Nel team anche Tom Igoe, che porta Arduino negli States.
Filippo Matteo Riggio 14
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

15. Un po' di storia.
La scheda dovrà costare circa 20 euro.
Entrano nel team David Cuartielles e David Mellis.
01-05/2005
Massimo decide che è ora di dare un nome vero e proprio alla piattaforma:
Arduino, il nome del bar dove il team si riuniva a fare l’aperitivo dopo il lavoro.
06/2005 Nel team anche Tom Igoe, che porta Arduino negli States.
11/2005 Primo workshop a Londra e nascita della community.
Filippo Matteo Riggio 15
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

16. Un po' di storia.
La scheda dovrà costare circa 20 euro.
Entrano nel team David Cuartielles e David Mellis.
01-05/2005
Massimo decide che è ora di dare un nome vero e proprio alla piattaforma:
Arduino, il nome del bar dove il team si riuniva a fare l’aperitivo dopo il lavoro.
06/2005 Nel team anche Tom Igoe, che porta Arduino negli States.
11/2005 Primo workshop a Londra e nascita della community.
10/2008 Più di 50.000 copie di Arduino vendute.
Filippo Matteo Riggio 16
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

17. Arduino in profondità

18. Caratteristiche tecniche
Microcontrollore
ATMega (168 o 328) a 16Mhz
Alimentazione
USB (5 volt) o spinotto da 12V
6 Pin per l'alimentazione
Input/Output
14 pin digitali
6 pin analogici
FTDI USB Chip / ICSP Header
Debug LED (13) / Data Trasfer LED (RX+TX)
Memoria
16 KB (ATmega168) o 32 KB (ATmega328)
dei quali 2 KB usati per il bootloader
Filippo Matteo Riggio 18
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

19. Modelli di Arduino
Arduino in questi anni è stato migliorato. Sono uscite nuove versioni sempre basate sul progetto originale.
Arduino UNO Lilypad Arduino MEGA Arduino MINI
Arduino BT Arduino Ethernet Arduino FIO Arduino Nano
Filippo Matteo Riggio 19
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

20. Estensioni di Arduino
Oltre ai vari modelli della scheda, esistono dei “plugin” detti shield, che permettono di rendere
Arduino veramente poliedrico.
Arduino Wireless Shield con SD Arduino Wireless Shield senza SD
Arduino Ethernet Shield Arduino Motor Shield Arduino Proto Shield
Filippo Matteo Riggio 20
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

21. Semplicità

22. Sensori ed Attuatori
I sensori sono piccoli componenti elettronici che misurano grandezze naturali
(temperatura, suono, luminosità,ecc.) per trasformarlo in un segnale elettrico
interpretabile da Arduino.
Ad esempio i sensori semplici variano la propria resistenza elettrica al variare del
fenomeno fisico (aumento di temperatura, di luminosità, ecc.).
All'opposto dei sensori esistono gli attuatori.
Gli attuatori ricevuto un segnale elettrico, lo tramutano in un fenomeno fisico:
un semplice LED, un motore elettrico, ecc.
Sensore di temperatura LM35 Fotoresistenza LEDs
Filippo Matteo Riggio 22
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

23. Ambiente di sviluppo
L'IDE è dispobibile per MacOS, Windows e Linux.
Sul sito www.arduino.cc trovate anche i driver.
E' importante ricordarsi di impostare, dal menù
Tools, il modello della propria scheda e su quale porta
è attualmente connessa.
Dopo aver scritto lo sketch, l'IDE crea un eseguibile
per il processore AVR ed esegue l’upload.
Utile in fase di debug, lo strumento Serial Monitor,
che permette di andare a leggere lo stream della porta.
Filippo Matteo Riggio 23
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

24. Fritzing!
Fritzing è un software free per la
progettazione di schemi elettronici,
dalla breadboard al circuito stampato.
Questo software nasce con lo stesso spirito
di Arduino, fornendo ulteriori servizi online
come la community e la realizzazione del
circuito vero e proprio.
E’ rivolto soprattutto ai “non-ingegneri”, che
generalmente utilizzano software come
AutoCAD per il disegno di circuiti e prototipi.
Potete scaricarlo da http://fritzing.org/
Filippo Matteo Riggio 24
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

25. Uno sketch di esempio
Il codice per uno sketch è molto semplice, si basa su 2 funzioni principali:
setup() e loop().
#define LEDPIN 13
void setup() {
pinMode(LEDPIN, OUTPUT); // inizializzo il pin in
// modalità OUTPUT
}
void loop() {
digitalWrite(LEDPIN, HIGH); // accendo il led
delay(1000); // aspetto un secondo
digitalWrite(LEDPIN, LOW); // spengo il led
delay(1000); // aspetto un secondo
}
Filippo Matteo Riggio 25
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

26. Un semplice esempio
Un esempio della semplicità di Arduino è il display LCD.
Oltre ad Arduino, abbiamo bisogno di:
- display LCD compatibile con i driver Hitachi HD44780
- potenziometro da 10 kOhm
- breadboard e cavetti
Come funziona l'LCD?
L'LCD ha un suo microcontrollore interno che associa
ad un intero passatogli un carattere da stampare,
carattere che è una matrice di 5x8 pixel
(variabile da LCD a LCD).
Oltre al microcontrollore interno, l'LCD è dotato di alcuni
registri per la gestione di scrittura/lettura, istruzioni in coda, ecc.
Filippo Matteo Riggio 26
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

27. Un semplice esempio (codice)
La semplicità di Arduino è il suo vero punto di forza.
Con poche righe di codice riusciamo a stampare su un display LCD del testo.
// includiamo la libreria, con l'IDE basta andare su Sketch > Import > Library
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // istanziamo l'oggetto lcd
void setup() {
lcd.begin(16, 2); // imposto il numero di caratteri e righe
lcd.print("hello, world!"); // Stampo una stringa di prova
}
void loop() {
lcd.setCursor(0, 1); // cursore al carattere 0 della seconda riga
lcd.print(millis()/1000); // numero di secondi dall'inizio del ciclo
}
Filippo Matteo Riggio 27
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

28. Altre funzioni
pinMode(idPin, {INPUT || OUTPUT}); // imposta la modalità in cui deve essere un pin
Serial.begin(valore); // istanzia una trasmissione seriale
// di n bit al secondo
int sensorValue = digitalRead(idPin); // legge un valore da un pin digitale (restituisce LOW
|| HIGH)
int sensorValue = analogRead(A0); // legge un valore da un pin analogico,
// convertito da Arduino in un decimale tra 0 e 1023
digitalWrite(idPin, valore); // scrive un valore (HIGH e LOW) sui pin digitali
Serial.println(sensorValue, DEC); // scrive sulla porta seriale un valore
unsigned long currentMillis = millis(); // la funzione millis restituisce il tempo trascorso
// dall'inizio dell'esecuzione del programma
Filippo Matteo Riggio 28
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

29. Il nostro progetto

30. Intesys Talk
Da circa un anno Intesys porta avanti un'iniziativa interna: i talk.
I talk sono un occasione per favorire la condivisione della conoscenza all’interno
di Intesys, stimolando il confronto libero e motivante tra i dipendenti.
Ogni settimana viene presentato un argomento inerente o meno al settore IT.
I dipendenti possono decidere se partecipare o meno (essendo in orario
extra-lavorativo), in base all’interesse che hanno rispetto all’argomento.
Alcuni di questi talk hanno avuto molta risonanza a livello interno.
Sono state adottate parecchie tecnologie e sono nate idee da sviluppare
come Arduino meeting room.
Filippo Matteo Riggio 30
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

31. Arduino Meeting Room
Dopo il talk, vista la facilità di sviluppo di progetti elettronici, si è deciso di creare
qualcosa che prevedeva Arduino.
Pur essendo un progetto extra-lavorativo, si è deciso di sviluppare un dispositivo che
fornisse qualche beneficio aziendale.
Una delle esigenze aziendali prevedeva la necessità di venire a conoscenza della
presenza o meno di persone nelle sale riunioni.
Le funzionalità da sviluppare quindi erano :
- percepire la presenza di persone in una stanza;
- comunicare questo dato agli altri dispositivi;
- segnalare visivamente questo dato sia sul dispositivo che sull’intranet aziendale.
Filippo Matteo Riggio 31
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

32. Arduino Meeting Room
La presenza delle persone all’interno della
stanza viene verificata tramite un
sensore audio (microfono), amplificato
e passato ad arduino.
La comunicazione agli altri dispositivi e
all’intranet interna viene fatta tramite un
ethernet shield.
La visualizzazione visiva invece viene
fatta tramite dei led RGB.
Trovate codice e schema su github: http://github.com/gariggio/arduino/
Filippo Matteo Riggio 32
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

33. Arduino Meeting Room – Comunicazione
#include <Ethernet.h>
#include <Udp.h>
char inBuffer[UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE]; // Buffer dei pacchetti in arrivo
void setup(){
// Start Ethernet and UDP
Ethernet.begin(mac_address, ip_address); // il server si mette in waiting di connessioni
Udp.begin(port); // inizializza la libreria ethernet UDP e le impostazioni di rete
// [other code]
}
void loop(){
int packetSize = Udp.available(); // controlla se ci sono connessioni da client
if (packetSize) {
// il pacchetto viene scritto sul buffer (limitato nelle dimensioni)
// mentre vengono restituiti IP e porta del mittente.
Udp.readPacket(inBuffer, UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE, remoteIp, remotePort);
}
// [other code]
}
Filippo Matteo Riggio 33
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

34. Altri progetti sviluppati con Arduino
Serratura RGB Microfono Rilevatore di gas Gameboy Dj Controller
etilometro
Sismografo Drone aereo Controller per Pianoforte ad Wandering Tank
barche ed aerei. acqua
Filippo Matteo Riggio 34
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

35. Arduino e il mobile

36. Arduino e il mobile
Negli ultimi anni sono nate alcune interfaccie
capaci di connettere Arduino con gli
smartphone più diffusi.
Nel maggio 2011, Google ha presentato
ADK (Android Open Accessory Development Kit),
un kit di sviluppo per far comunicare lo
smartphone Android con Arduino tramite USB e Bluetooth.
Per iOS non sono state rilasciate librerie ufficiali, ma ne esistono molte free.
Il connubio tra Arduino e il mondo mobile ha fatto si che molti sviluppatori si divertissero
con la domotica, creando impianti di climatizzazione, risparmio energetico, cancelli, ecc.;
controllabili tramite lo smartphone e Arduino. Un esempio è Giarduino.
Filippo Matteo Riggio 36
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

37. Giarduino
Giarduino è un dispositivo che permette di gestire il
proprio giardino tramite smartphone o tablet.
Permette di conoscere temperatura, umidità e
luminosità in tempo reale ovunque ci si trovi.
Con una valvola elettrica è possibile gestire
anche l'impianto di irrigazione.
Schemi di costruzione e codice sono reperibili online su GitHub.
Esiste inoltre un servizio online che permette, tramite un codice univoco, di usare il proprio
giarduino.
Filippo Matteo Riggio 37
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

38. Conclusioni

39. Conclusioni
Arduino è un “ponte” tra elettronici ed informatici, che si è imposto per via del suo punto di
forza, la semplicità.
E’ ormai una pietra miliare in quello che è il movimento dei makers e secondo me è la svolta di
quello che è una volta era un mondo chiuso, come quello elettronico.
Con Arduino siamo passati dal software open-source all’hardware open-source.
Lo consiglio a tutti quelli che hanno avuto idee e non riuscivano a svilupparle a causa di
conoscenze che non riuscivano a coprire questi 2 ambiti.
Filippo Matteo Riggio 39
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

40. E per il futuro?

41. Gli atomi sono i nuovi bit.
Internet era solo l’inizio.
La collaborazione di massa, il crowdsourcing e i contenuti
creati dagli utenti hanno cominciato ad avere un ruolo fondamentale
anche nel mondo reale, fatto di atomi.
Una novità interessante è MakerBot, una stampante 3D
dal basso costo.
E’ nata anche Raspberry PI, un piccolo computer,
facilmente programmabile, che sta spopolando nelle scuole elementari inglesi.
Siamo ormai nell’era del Garage 2.0, dove milioni di
potenziali “inventori della domenica” stanno per diventare
l’industria del futuro.
Filippo Matteo Riggio 41
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

42. Risorse
Online
http://www.arduino.cc il sito ufficiale dove si trova quasi tutto sull’argomento
http://scuola.arduino.cc ottimi articoli e corsi dal livello base a quello avanzato
http://arduino.cc/forum/ il forum della community
http://arduino.cc/playground la wiki, contenente molte voci relative a librerie, hardware e interfaccie particolari
Ebook
Arduino Cookbook O’Reilly un ottimo manuale, abbastanza completo sull'argomento
30 Arduino Projects for the Evil Genius un buon libro, con esempi e progetti interessanti
Riviste
Wired ogni mese lo stesso Massimo Banzi propone un’idea da mettere in pratica
IoProgrammo ogni mese pubblica piccoli progetti e spunti interessanti
Software
Fritzing Alpha un software free per la creazione degli schemi elettrici/elettronici (http://fritzing.org)
Minibloq un software free che permette di programmare Arduino tramite interfaccia grafica
(http://blog.minibloq.org/)
Filippo Matteo Riggio 42
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.

43. Grazie per l’attenzione
Filippo Matteo Riggio
filippo.riggio@intesys.it – Intesys S.r.l.