Arduino IDE: guida completa per iniziare a programmare Arduino

Cos’è Arduino IDE?

Arduino IDE è l’ambiente di sviluppo utilizzato per scrivere, compilare e caricare programmi sulle schede Arduino e su numerose altre board compatibili.

IDE significa Integrated Development Environment, cioè ambiente di sviluppo integrato. In pratica raccoglie in un’unica applicazione gli strumenti necessari per creare il software che verrà eseguito dal microcontrollore.

Il linguaggio utilizzato nell’ambiente Arduino è basato principalmente su C e C++, con un insieme di funzioni e librerie che semplificano notevolmente la programmazione dei microcontrollori.

Scaricare e installare Arduino IDE

Arduino IDE è disponibile per i principali sistemi operativi desktop. Per iniziare è consigliabile scaricare la versione più recente di Arduino IDE 2 dal sito ufficiale.

Conoscere l’interfaccia di Arduino IDE

Arduino IDE mette a disposizione un editor per scrivere il codice e una serie di strumenti per gestire board, librerie, compilazione, upload e comunicazione seriale.

Installare e selezionare la scheda Arduino

Prima di caricare un programma dobbiamo indicare ad Arduino IDE quale scheda stiamo utilizzando.

Arduino IDE utilizza dei pacchetti software chiamati core o piattaforme, che contengono tutto ciò che serve per compilare il programma per una determinata famiglia di microcontrollori.

Quando colleghi una scheda Arduino supportata, l’IDE può riconoscerla automaticamente in molti casi. Se il relativo pacchetto non è ancora installato, sarà necessario installarlo tramite il Boards Manager.

Selezionare board e porta

Dopo aver collegato Arduino al computer dobbiamo assicurarci che nell’IDE siano selezionate la scheda corretta e la relativa porta.

Su Windows la porta seriale viene normalmente identificata come una porta COM, ad esempio COM3, COM4 oppure COM5.

Cos’è uno sketch Arduino?

Un programma scritto per Arduino viene tradizionalmente chiamato sketch.

Lo sketch contiene le istruzioni che il microcontrollore dovrà eseguire dopo l’accensione o il reset della scheda.

Un progetto può essere estremamente semplice, come far lampeggiare un LED, oppure molto più complesso e gestire sensori, display, motori, comunicazioni Wi-Fi, Bluetooth o altre periferiche.

Le funzioni setup() e loop()

Uno sketch Arduino di base contiene normalmente due funzioni fondamentali: setup() e loop().

setup()

La funzione setup() viene eseguita all’avvio dello sketch ed è normalmente utilizzata per configurare pin, periferiche e comunicazioni.

loop()

Dopo aver completato setup(), Arduino esegue continuamente la funzione loop().

void setup() {
  // Istruzioni eseguite all'avvio
}

void loop() {
  // Istruzioni ripetute continuamente
}

Il classico esempio Blink

Uno dei primi programmi utilizzati per imparare Arduino è Blink, che accende e spegne periodicamente il LED integrato sulla scheda.

void setup() {
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  delay(1000);

  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  delay(1000);
}

Questo semplice programma permette già di comprendere la struttura fondamentale di uno sketch Arduino.

Verifica, compilazione e upload

Prima che il programma possa essere eseguito dal microcontrollore, il codice dello sketch deve essere trasformato in istruzioni adatte alla piattaforma utilizzata.

Verifica

Il comando di verifica compila lo sketch e controlla la presenza di errori che impedirebbero la creazione del programma.

Upload

Il comando Upload esegue la compilazione e successivamente trasferisce il programma sulla memoria della scheda.

Installare e utilizzare le librerie Arduino

Le librerie sono raccolte di codice già sviluppato che semplificano l’utilizzo di sensori, display, moduli di comunicazione e moltissimi altri dispositivi.

Invece di scrivere da zero tutto il codice necessario per controllare un componente, possiamo utilizzare una libreria che mette a disposizione funzioni già pronte.

Nel codice le librerie vengono normalmente richiamate tramite la direttiva #include.

#include <NomeLibreria.h>

Gli esempi integrati nell’IDE

Arduino IDE include numerosi sketch di esempio che rappresentano uno dei modi migliori per imparare a utilizzare le funzioni fondamentali della piattaforma.

Tra gli esempi disponibili possiamo trovare programmi dedicati a:

• ingressi e uscite digitali;
• lettura degli ingressi analogici;
• comunicazione seriale;
• gestione di pulsanti e LED;
• utilizzo delle librerie installate;
• comunicazione con periferiche e sensori.

Monitor Seriale

Il Monitor Seriale permette di visualizzare sul computer i dati inviati dalla scheda Arduino attraverso la comunicazione seriale.

È uno degli strumenti più importanti durante lo sviluppo perché permette di osservare valori provenienti da sensori, messaggi di stato e informazioni utili per individuare problemi nel codice.

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  Serial.println("Arduino funziona!");
  delay(1000);
}

In questo esempio Arduino inizializza la comunicazione seriale a 9600 baud e invia un messaggio ogni secondo.

Plotter Seriale

Il Plotter Seriale permette di rappresentare graficamente i valori inviati da Arduino attraverso la porta seriale.

È particolarmente utile quando vogliamo osservare nel tempo grandezze come temperatura, luminosità, pressione, distanza oppure il valore di un ingresso analogico.

Arduino IDE non carica lo sketch: cosa controllare

Se la compilazione funziona ma l’upload fallisce, il problema non è necessariamente nel codice. Prima di modificare lo sketch conviene controllare alcuni elementi fondamentali.