# Arduino

Na informática, o Arduino é uma série de microcomputadores de placa única com componentes integrados. Série de plataformas programáveis de prototipagem eletrônica (para testes e projetos eletrônicos) de placa única e hardware livre (código aberto), que permite aos usuários criar objetos eletrônicos interativos e independentes, usando o microcontrolador Atmel AVR ou ARM com suporte de entrada/saída embutido, A plataforma foi criada em 2005 na Itália, com o objetivo de criar ferramentas de baixo custo, acessíveis, flexíveis, independentes e de fácil uso para principiantes, amadores e profissionais, com foco especial naqueles que não têm acesso a controladores sofisticados e ferramentas complexas. Esta plataforma é atualmente fabricada pela companhia italiana Smart Projects e também pela companhia estadunidense SparkFun Electronics.
O microcomputador trabalha com uma linguagem de programação padrão, essencialmente C/C++ (com origem na linguaguem Wiring).
Uma típica placa Arduino é composta por um microcontrolador, algumas linhas de E/S digital e analógica, além de uma interface serial ou USB, para interligar-se ao computador/smartphone hospedeiro, usado para programá-la e interagi-la em tempo real. A interface do hospedeiro é simples, podendo ser escrita em várias linguagens. A mais popular é a Processing, mas outras que podem comunicar-se com a conexão serial são: Max/MSP, Pure Data, SuperCollider, ActionScript e Java.
O microcontrolador do Arduino é programado para produzir sinais elétricos que controlam os sensores e atuadores conectados, que podem realizar várias tarefas, como por exemplo automação residencial (controle de aparelhos). Algumas versões da placa não possui recurso de rede integrado, sendo comum combinar um ou mais Arduinos deste modo, usando extensões chamadas shields.
O nome Arduino vem de um bar na comuna italiana de Ivrea, onde alguns dos fundadores do projeto costumavam se reunir. O bar foi nomeado após Arduíno de Ivrea, que foi o marquês de Ivrea e rei da Itália de 1002 à 1014.
Em 2010 foi realizado um documentário sobre a plataforma chamado Arduino: The Documentary.

## História

A plataforma iniciou em 2005 na cidade italiana de Ivrea (Itália) com os pesquisadores David Cuartielles, David Mellis, Gianluca Martino, Massimo Banzi e, Tom Igoe. Inicialmente projetada com o intuito de interagir em projetos escolares de forma a ter um orçamento menor que outros sistemas de prototipagem disponíveis naquela época. O sucesso foi sinalizado com o obtenção de uma menção honrosa na categoria Comunidades Digitais em 2006 na premiação Prix Ars Electronica, além da marca de mais de 50 mil placas vendidas até outubro de 2008.
Atualmente, o seu hardware é feito através de um microcontrolador Atmel AVR, sendo que este não é um requisito formal e pode ser estendido se tanto ele quanto a ferramenta alternativa suportarem a linguagem arduino e forem aceites pelo seu projeto. Considerando esta característica, muitos projetos paralelos inspiram-se em cópias modificadas com placas de expansões, e acabam recebendo os seus próprios nomes

## Componentes básicos

A placa Arduino é composta basicamente pelos seguintes componentes:
* Microcontrolador, que realiza o controle das operações e instruções dadas à placa;
* Clock, controlado pelo cristal oscilador, geralmente é de 16 MHz, fornecer um ritmo para as atividades do microcontrolador;
* Módulo de comunicação com um computador, composto por uma entrada USB e um microcontrolador dedicado, uma ponte para upload de um código para o Arduino;
* Conector de alimentação;
* Conectores para sensores, esses fazem ou leitura analógica ou leitura digital.

### Hardware

A sua placa consiste num microcontrolador Atmel AVR de 8 bits, com componentes complementares para facilitar a programação e incorporação em outros circuitos. Um importante aspecto é a maneira padrão como os conectores são expostos, permitindo o CPU ser interligado a outros módulos expansivos, conhecidos como shields. Os Arduinos originais utilizam a série de chips megaAVR, especialmente os ATmega8, ATmega168, ATmega328 e a ATmega1280; porém muitos outros processadores foram utilizados por clones deles.
A grande maioria de placas inclui um regulador linear de 5 volts e um oscilador de cristal de 16 MHz (podendo haver variantes com um ressonador cerâmico), embora alguns esquemas como o LilyPad usem até 8 MHz e dispensem um regulador de tensão embutido, por terem uma forma específica de restrições de fator. Além de ser microcontrolador, o componente também é pré-programado com um bootloader, o que simplifica o carregamento de programas para o chip de memória flash embutido, em comparação com outros aparelhos que geralmente demandam um chip programador externo.
Conceptualmente, quando o seu software é utilizado, ele monta todas as placas sobre uma programação de conexão serial RS-232, mas a forma de implementação no hardware varia em cada versão. As suas placas de serie contêm um simples circuito inversor para converter entre os sinais dos níveis RS-232 e TTL. Atualmente, existem alguns métodos diferentes para realizar a transmissão dos dados, como por placas programáveis via USB, adicionadas através de um chip adaptador USB-para-Serial, como o FTDI FT232. Algumas variantes, como o Arduino Mini e o não oficial Boarduino, usam um módulo, cabo adaptador USB, bluetooth ou outros métodos. Nestes casos, são usados com ferramentas microcontroladoras ao invés do Arduino IDE, utilizando assim a programação padrão AVR ISP.
A maioria dos pinos de E/S dos microcontroladores são para uso de outros circuitos. A versão Diecimila, que substituiu a Duemilanove, por exemplo, disponibiliza 14 pinos digitais, 6 das quais podem produzir sinais MLP, além de 6 entradas analógicas. Estes estão disponíveis em cima da placa, através de conectores fêmeas de 0,1 polegadas (ou 0,25 centímetros).
O modelo Nano, Boarduino e placas compatíveis com estas, fornecem conectores machos na parte de baixo da placa, para serem conectados em protoboards.

### Software

O Arduino IDE é uma aplicação multiplataforma escrita em Java derivada dos projetos Processing e Wiring. É esquematizado para introduzir a programação para artistas e para pessoas não familiarizadas com o desenvolvimento de software. Inclui um editor de código com recursos de realce de sintaxe, parênteses correspondentes e identação automática, sendo capaz de compilar e carregar programas para a placa com um único clique. Com isso não há a necessidade de editar Makefiles ou rodar programas em ambientes de linha de comando.
Tendo uma biblioteca chamada "Wiring", ele possui a capacidade de programar em C/C++. Isto permite criar com facilidade muitas operações de entrada e saída, tendo que definir apenas duas funções no pedido para fazer um programa funcional:
* setup – Inserida no início, na qual pode ser usada para inicializar configuração, e
* loop – Chamada para repetir um bloco de comandos ou esperar até que seja desligada.
Habitualmente, o primeiro programa que é executado tem a simples função de piscar um LED. No ambiente de desenvolvimento, o utilizador escreve um programa exemplo como este:
O código acima não seria visto pelo compilador como um programa válido, então, quando o utilizador tentar carregá-lo para a placa, uma cópia do código é escrita para um arquivo temporário com um cabeçalho extra incluído no topo, e uma simples função principal como mostrada abaixo:
"WProgram.h" é um recurso para referenciar a biblioteca Wiring, e a função main( ) apenas faz três chamadas distintas: init( ), definida em sua própria biblioteca, setup( ) e loop( ), sendo as duas últimas configuradas pelo usuário.
O Arduino IDE usa o Conjunto de ferramentas GNU e o AVR Libc para compilar os programas, para depois, com o avrdude, enviar os programas para a placa.

## Aplicações

A principal finalidade do Arduino num sistema é facilitar a prototipagem, implementação ou emulação do controle de sistemas interativos, a nível doméstico, comercial ou móvel, da mesma forma que o CLP controla sistemas de funcionamento industriais. Com ele é possível enviar ou receber informações de basicamente qualquer sistema eletrônico, como identificar a aproximação de uma pessoa e variar a intensidade da luz do ambiente conforme a sua chegada. Ou abrir as janelas de um escritório de acordo com a intensidade da luz do sol e temperatura ambiente.
Os campos de atuação para o controle de sistemas são imensos, podendo ter aplicações na área de impressão 3D, robótica, engenharia de transportes, engenharia agronômica, musical. ou até mesmo em ambiente escolar, para o desenvolvimento de experimentos otimizando assim a aprendizagem dos alunos tanto na área de física quanto de química.

## Hardware oficial

O Arduino original é fabricado pela companhia italiana Smart Projects, porém a estadunidense SparkFun Electronics também possui algumas marcas comerciais sob a mesma licença.
Foram produzidas comercialmente 13 versões do dispositivo:
| Modelo | Descrição / tipo de conexão ao hospedeiro | Controlador | Pinos | Clock | Memórias |
| Serial Arduino | Serial DB9 para programação | ATmega8 | Pinos com PWM: 3; Digitais I/O: 14; De I/O: 20; Analógicos: 6. | 8 ou 16 MHz | Flash: 8KB; RAM:1K SRAM; ROM: 512 Bytes EEPROM. |
| Arduino Extreme | USB para programação. Usa muito mais componentes em SMD (montagem em superfície) | ATmega8/L | | | |
| Arduino Mini | Versão em miniatura do Arduino utilizando montagem superficial | ATmega168 | Digitais 14 Pinos com PWM 6 Pinos Analógicos 4 | | |
| Arduino Nano | Versão menor que o Arduino Mini, energizado por USB e conectado por montagem superficial | ATmega168/328 | | | |
| LilyPad Arduino | Projeto minimalista para aplicações portáteis, utilizando montagem superficial | ATmega168 | | | |
| Arduino NG | USB para programação | ATmega8 | | | |
| Arduino NG plus (Rev. C) | USB para programação. Com duas pequenas ilhas de solda perto de “GND”. Pino “13” com resistência de 1000 ohms | ATmega168 | Pinos com PWM: 3; Digitais:14; De I/O: 20; Analógicos: 6. | 8 ou 16 MHz | Flash: 16KB; RAM: 1K SRAM; ROM: 512 Bytes EEPROM |
| Arduino BT | interface bluetooth para comunicação | ATmega168 | | | |
| Arduino Diecimila | Interface USB. Reiniciado pelo computador. Usa regulador de tensão de baixa queda que reduz a tensão de entrada quando alimentado por uma fonte externa. | Atmega168 em um pacote DIL28 (foto) | Pinos com PWM: 3; Digitais: 14; De I/O: 20; Analógicos: 6 | 16 MHz | Flash:16KB; RAM:1K SRAM; ROM: 512 Bytes EEPROM |
| Arduino Duemilanove | Duemilanove significa "2009" em italiano. É energizado via USB/DC, com alternação automática | Atmega168 (Atmega328 para a versão mais nova) | | | |
| Arduino Due | Este modelo usa um microcontrolador ARM | Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3 | | | |
| Arduino Leonardo | Similar ao Arduino Uno, porém possui 12 portas analógicas e 20 digitais. Tem conector micro USB que emula dispositivos USB. | ATmega32u4 | Pinos com PWM:7; De I/O: 20; Digitais:14; Analógicos: 12 | 16 MHz | Flash: 32KB; RAM: 2,5KB SRAM; ROM: 1KB EEPROM |
| Arduino Mega | Montagem superficial. Para projetos que requerem mais pinos de Entrada/Saída, mais memória de programação e mais RAM. Espaço maior para o seu sketch | ATmega1280 para E/S adicionais e memória | Pinos com PWM: 15; De I/O: 70; Digitais: 54; Analógicos: 16 | | Flash: 256KB; RAM: 8K SRAM; ROM: 4K EEPROM |
| Arduino UnoGenuino | Utiliza Atmega8U2 para driver conversor Serial-USB, ao invés do FTDI. "Uno" significa "Um" em italiano. Esta versão é considerada a versão 1.0 do projeto, sendo que as placas que sucederem a esta serão referenciadas. LED integrado. | ATmega328 | Pinos com PWM: 6; I/O: 20; Digitais:14; Analógicos: 6 | 16 MHz | Flash: 32KB; RAM: 2K SRAM; ROM: 1K EEPROM |
| Arduino BT | Bluetooth 2.1, com módulo Bluetooth 2.1 WT11i-A-AI4 | ATmega168 ATmega328P | Pinos com PWM: 6; De I/O: 20; Digitais: 14; Analógicos: 6 | 16 MHz | Flash: 16KB ou 32KB; RAM:1KB ou 2KB SRAM; ROM: 512B ou 1KB EEPROM |
| Arduino Nano | Padrão Arduino UNO | ATmega168 ATmega328P | Pinos com PWM: 6; De I/O: 22; Digitais: 14; Analógicos: 6 | 16 MHz | Flash: 16KB* ou 32KB; RAM: 1KB* ou 2KB SRAM; ROM: 512B* ou 1KB EEPROM |
| Arduino Nano 33 IoT | Microcontrolador USB integrado. Wi-Fi 802.11b/g/n de 2.4 GHz. Bluetooth v4.2 LE. Wifi e blueetooth usando o chip NINA W102 ESP32 Sensor de movimento. *Giroscópio | ARM Cortex-M0 + SAMD21 32bits | Pinos com PWM: 5; De I/O: 22; Digitais: 14; Analógicos: 8 | 48 MHz | Flash: 256KB; RAM: 32KB SRAM. |
| Arduino Pico | | ATmega32u4 | Pinos com PWM: 8; De I/O: 20; Digitais: 14; Analógicos: 6 | 16 MHz | Flash: 32KB; RAM: 2,5KB SRAM; ROM: 1KB EEPROM |

### Licenças de hardware e software

Os projetos e esquemas de hardwares são distribuídos sob a licença Creative Commons Attribution Share-Alike 2.5, e estão disponíveis em sua página oficial. Arquivos de layout e produção para algumas versões também estão hospedadas. A código fonte para o IDE e a biblioteca de funções da placa são disponibilizadas sob a licença GPLv2 e hospedadas pelo projeto Google Code.

### Acessórios

O Arduino e seus clones fazem uso de shields (escudos, em inglês): placas de circuito impresso normalmente fixadas no topo do aparelho através de uma conexão alimentada por pinos-conectores. São expansões que disponibilizam várias funções específicas, desde a manipulação de motores até sistemas de rede sem fio.
Exemplos:
* O Arduino Ethernet Shield
* O XBee Shield
* Liquidware TouchShield
* Shields Extensores
* Liquidware InputShield
Nota: as especificações são apresentadas em língua inglesa.

## Clones

O documento de política oficial enfatiza que o projeto é aberto para a incorporação de trabalhos paralelos no produto original, e apesar de o hardware e software serem projetados sob licenças copyleft, os desenvolvedores vem expressando um desejo de que o nome "Arduino" (ou derivados dele) seja exclusivo para o produto oficial, e não seja usado para trabalhos de terceiros sem autorização.
Devido a isso, um grupo de utilizadores criou um projeto alternativo, baseado na versão Diecimila, chamado de Freeduino, sendo que o nome não possui nenhum uso de direito autoral, e é livre para ser usado para qualquer fim.
Alguns produtos compatíveis não oficiais que obtiveram êxito em lançamentos, possuem a terminação duino como forma de se referenciar ao dispositivo da qual derivaram.

### Modelos clone

As placas a seguir são quase ou totalmente compatíveis tanto com o hardware quanto com o software do Arduino, incluindo serem capazes de aceitarem placas derivadas do mesmo.
| Modelo | Descrição |
| BlackBoard | Placa brasileira fabricada pela RoboCore. Utiliza o ATmega328 e é compatível com todos os shields feitos para Arduino UNO R3 e versões anteriores a ele. |
| Freeduino SB | Fabricado e vendido como mini-kit pela Solarbotics Ltd. |
| Freeduino MaxSerial | Placa com porta padrão serial DB9, fabricado e vendido em pacote ou em partes pela Fundamental Logic. |
| Freeduino Through-Hole | Superfície montada, fabricada e vendida como um pacote pela NKC Electronics. |
| Illuminato | Utiliza ATMega645 ao invés de um ATMega168. Disponibiliza 64k de flash, 4K de RAM e 32 pinos gerais de E/S. O Hardware e firmware são código aberto. Projetada para ter uma aparência esbelta e tem 10 LEDs que podem ser controlados usando uma instrução "oculta" . é desenvolvida pela Liquidware. |
| metaboard | Projetada para ter pouca complexidade e baixo preço. O hardware e firmware são código aberto. É desenvolvida pela Metalab, um hackerspace em Viena. |
| Seeeduino | Derivada da Diecimila. |
| eJackino | Pacote da CQ no Japão. Similar ao Seeeduino, podendo utilizar placa universais como os shields. Na parte de trás, há uma "estação Akihabara" de seda, parecido com o do Arduino. |
| Wiseduino | Placa microcontroladora, incluindo um relógio de tempo real (RTC) DS1307, com bateria reserva, um chip EEPROM 24LC256 e um conector para adaptadores XBee. |
| Brasuíno | Baseada no arduino Uno, mas redesenhada com o software livre KiCAD. Mantém compatibilidade com o Arduino Uno original, com algumas melhorias. O hardware é licenciado como GPL. Desenvolvida, fabricada e comercializada pela Holoscópio, do Brasil. |
| Funduino | Um clone com o objetivo de ser mais barato, mantém compatibilidade com o Arduino Uno original sem muitas melhorias. |
| Marminino | Um clone Cearense de baixo custo com trilhas largas e espaçadas, utiliza um ATMEGA 328 e tem objetivo de ser custo mínimo. |
| MBZ Pro Wifi | Placa standalone brasileira, com suporte ao módulo Wifi ESP-01, conexão para RTC e área de prototipagem para soldar componentes e módulos. |

### Clones com bootloaders compatíveis

As placas a seguir são compatíveis com o software do Arduino mas não aceitam shields. Elas possuem diferentes conectores para energia e E/S, tais como uma série de pinos do lado de baixo da placa, facilitando assim o uso com ProtoBoards, ou para conexões mais específicas.
| Modelo | Descrição | Chip Controlador |
| Alevino | Módulo compacto, fabricado no Brasil pela Circuitar, com pinagem compatível com Arduino Nano e interface USB externa. Faz parte do sistema Nanoshields. | ATmega328P |
| Oak Micros om328p | Arduino Duemilanove compactado até um dispositivo que seja capaz de ser prototificada (36mm x 18mm), que pode ser inserida em um soquete padrão de 600mil e 28 pinos. Capacidade de USB e 6 LEDs embutidos | ATmega328p |
| Boarduino | Um clone de baixo-custo da Diecimila feito para prototipagem, produzida pela Adafruit | ATmega328P |
| Bare Bones Board (BBB) (BBB) e Really Bare Bones Board (RBBB) | Compacto e de baixo-custo, próprio para prototipagem. Feito pela Modern Device | ATmega168/328P |
| iDuino | Placa USB para prototipagem, produzida e vendida como um pacote pela Fundamental Logic | ATmega/168/328 |
| Sanguino | Clone de fonte livre do arduino. Possui 64K de flash, 4K de RAM, 32 pinos de E/S gerais, um pino 40 DIP. É desenvolvido com o intuito de ser utilizado pelo Projeto RepRap | ATmega644P |
| LEDuino | Placa reforçada com I²C, decodificador DCC e uma interface CAN-bus. Produzida utilizando montagem superficial vendida pronta pela Siliconrailway. | NC |
| Stickduino | Placa de baixo-custo, similar a um pen drive | ATmega168 |
| Roboduino | Projetado para robótica. Todas as suas conexões são distribuídas para que os sensores e servos possam facilmente serem anexados. Entradas adicionais para energia e comunicação serial também estão disponíveis. Desenvolvida pela Curious Inventor, L.L.C. | NC |
| Wireless Widget | Compacto (35 mm x 70 mm), Baixa voltagem, bateria de energia igual ao do Arduino, e rede sem fio capaz de alcançar até 120 metros de distância. Projetado para ser tanto portátil quanto a baixo custo, para aplicações RSSF | ATmega168V/328P |
| ZB1 | Placa que inclui Zigbee rádio (XBee). Podendo ser energizado via USB, adaptador de parede ou uma fonte de bateria externa. Projetado para baixo custo em aplicações RSSF | ATmega168 |
| NB1A | Inclui uma bateria reserva para relógio de tempo real e quatro canais DAC, sendo que a maioria dos clones de Arduino precisam de um shield para obter esta função | ATmega328 |
| NB2A | Inclui uma bateria reserva para relógio de tempo real e dois canais DAC. Possui o mesmo chip controlador do Sanguino, porém com memória adicional, linhas de E/S e um segundo UART | ATmega644P |

### Placas sem ATmega

As seguintes placas aceitam placas extensoras para Arduino mas não utilizam os microcontroladores da ATmega . Sendo assim, eles são incompatíveis com o programa original, entretanto, por causa de terem os requerimentos para funcionar os shields, podem trabalhar com outras IDEs.
| Modelo | Descrição |
| Colduino | Sistema desenvolvido pela BRTOS baseada em arquitetura Freescale Coldfire V1 |
| ARMmitePRO | Placa baseada em ARM, programável em BASIC ou C. Fabricada pela Coridium |
| Cortino | Sistema desenvolvido para ARM 32-bit, com um microprocessador Cortex M3 |
| Pinguino | Placa baseada num microcontrolador PIC, com suporte USB nativo e programável pelo programa oficial mais um IDE construída em Python |