Cos’è Arduino e come funziona: tutto quello che devi sapere

Strumento versatile e ricercato da milioni di studenti e professionisti del mondo tech, la piattaforma hardware Arduino ha numerose feature interessanti per realizzare misurazioni, automatismi e tanto altro. Oggi su MisterGadget.Tech ti parliamo di come nasce e ti forniamo qualche spunto su cosa puoi realizzare con le soluzioni Arduino.

Arduino ha rivoluzionato il mondo dell’elettronica e della programmazione, diventando uno degli strumenti più versatili e accessibili per hobbisti, studenti e professionisti. Grazie alla sua semplicità d’uso e alla vasta comunità di sviluppatori, chiunque può avvicinarsi al mondo della prototipazione elettronica e realizzare progetti unici, dai sistemi di automazione domestica ai robot.

“Ho sempre avuto l’idea del fai-da-te della tecnologia e all’epoca ho voluto realizzare uno strumento che fosse accessibile, per dare davvero a tutti la possibilità di costruire gli strumenti digitali che ci circondano”, dice Massimo Banzi, uno dei fondatori di Arduino, intervenuto al Festival dell’Ingegneria organizzato lo scorso weekend dal Politecnico di Milano.

Come nasce l’idea dietro Arduino

Creata nel 2005 da alcuni membri dell’Interaction Design Institute di Ivrea, l’idea Arduino nasce come uno strumento versatile per la prototipazione rapida. Il nome della scheda si ispira al bar di Ivrea frequentato dai fondatori, che a sua volta rende omaggio ad Arduino d’Ivrea, re d’Italia nel 1002. Con il nome si intende genericamente l’ecosistema formato da supporti fisici, basati fondamentalmente su un circuito stampato, ed una parte software. Alla parte fisica si integra un microcontrollore con dei pin connessi alle porte I/O, un regolatore di tensione e, quando necessario, un’interfaccia USB che permette la comunicazione con il computer utilizzato per programmare.

A questo hardware viene affiancato un ambiente di sviluppo integrato (IDE) multipiattaforma disponibile per Linux, Mac e Windows. Questo software permette anche ai novizi di lavorare, in quanto i programmi sono scritti in un linguaggio di programmazione semplice e intuitivo – derivato da Wiring – che semplifica la sintassi e le strutture dati di C++. Arduino IDE è liberamente scaricabile e in quanto Open Source è interamente disponibile come codice sorgente su GitHub. I programmi eseguibili dai componenti vengono chiamati sketch.

I principali modelli e componenti di Arduino

Esistono vari modelli di Arduino, ognuno progettato per soddisfare diverse esigenze progettuali. Tra i più popolari troviamo:

• Arduino Uno: La versione più utilizzata, ideale per i principianti.
• Arduino Nano: Una versione più compatta, perfetta per progetti con limiti di spazio.
• Arduino Mega: Offre più ingressi e uscite digitali, adatto a progetti complessi. Ogni modello ha caratteristiche specifiche, come numero di pin, capacità di memoria e potenza, che influenzano le scelte dei progettisti.

Per sviluppare progetti con Arduino, è essenziale comprendere l’uso di vari componenti come sensori, che permettono alla scheda di “percepire” l’ambiente (es. sensori di temperatura, luminosità). Attuatori, dispositivi che consentono alla scheda di agire sull’ambiente (es. motori, LED). Moduli di comunicazione, cioè componenti come i moduli Wi-Fi o Bluetooth, per collegare il progetto a una rete o a dispositivi esterni.

Perchè è così diffuso?

Uno dei motivi principali per cui Arduino è così diffuso è la sua enorme community online. Forum, tutorial e repository di codice open-source aiutano chiunque si stia approcciando a questo mondo, a trovare soluzioni e ispirazioni. Molti progetti disponibili online possono essere utilizzati come punto di partenza.

Nel 2020 una startup chiamata The Blue Box ha vinto il premio Dyson per l’innovazione grazie al suo progetto di un sensore capace di riconoscere il tumore al seno, partendo dall’analisi delle urine. “Una ragazza alle superiori si è chiesta se un cane è in grado di riconoscere un tumore al seno da un campione di urina in base agli odori, perché non può farlo Arduino? Ha sviluppato un sensore e funziona”. Dice Banzi. Oggi l’idea permette lo screening di massa a basso costo.

Arduino vs Raspberry Pi: le differenze

Spesso confrontato con Raspberry Pi, ci sono differenze sostanziali tra le due piattaforme, poiché si basano su hardware profondamente diversi. Le schede Arduino utilizzano microcontrollori, mentre Raspberry Pi è basato su un SoC (System on Chip), che integra un microprocessore, un controllore grafico e la RAM necessari per eseguire un sistema operativo come Raspbian, una versione leggera di Debian.

Nel caso di Arduino, il programma viene memorizzato nella memoria flash, il che significa che non si perde quando l’alimentazione viene interrotta. Raspberry Pi, invece, carica il sistema operativo in RAM, permettendo l’esecuzione multitasking di diversi programmi. L’architettura a microcontrollore di Arduino offre un controllo preciso sui tempi di esecuzione, ideale per applicazioni che richiedono tempistiche critiche, come la gestione dei motori nelle stampanti 3D. Al contrario, Raspberry Pi sfrutta il sistema operativo per gestire compiti più complessi, come la creazione di un server web o la gestione di sistemi di automazione domestica.

Arduino è particolarmente adatto al collegamento con sensori e attuatori, grazie alle numerose librerie sviluppate dalla community, mentre Raspberry Pi, pur avendo un hardware aggiuntivo più limitato, permette lo sviluppo di progetti più complessi grazie alla sua architettura simile a quella di un computer.

Le due architetture possono essere utilizzate in modo complementare: ad esempio, Arduino può gestire l’hardware di una stampante 3D, mentre Raspberry Pi ne controlla le funzioni tramite un’interfaccia web accessibile via Internet o rete locale.