Arduino® – praktische Mikrocontroller für individuelle Schalt- und Steueraufgaben

Wenn dann noch von Mikrocontroller, Projekt, Plattform, Sketches, Shields und Sensoren gesprochen wird, ist die Verwirrung perfekt. Aus diesem Grund wollen wir einfach und anschaulich erklären, was ein Arduino-Mikrocontroller ist. Zudem möchten wir aufzeigen, welche scheinbar grenzenlosen Möglichkeiten beim Einsatz zur Verfügung stehen. Und das Beste: Es ist alles weit weniger kompliziert, als es sich im ersten Moment anhört.

Ein Arduino besteht grundsätzlich aus zwei Komponenten. Einmal die Hardware, also das Arduino-Board, und einer Software (Arduino-IDE), mit deren Hilfe das individuelle Schalt- oder Steuerprogramm (Sketch) erstellt wird. Da die Arduino-Boards als auch die Arduino Software als "Open Source Systeme" quelloffen sind, können anwendende Personen beides individuell an ihre Bedürfnisse anpassen.

Der Name Arduino bezeichnet nicht ein bestimmtes Board oder einen bestimmten Controller. Vielmehr bezeichnet Arduino eine komplette Produktfamilie bzw. die Marke. Anhand des Arduino Uno Bords  möchten wir zunächst den Aufbau etwas näher erläutern.

Ein Controller mit diversen Ein- und Ausgängen ist im Prinzip bei jedem Arduino-Board vorhanden. Je nachdem, welcher Controller verwendet wird, gibt es eine grössere oder kleinere Anzahl an Aus- und Eingängen bzw. Anschlussmöglichkeiten. Zudem sind die Platinen der Arduino-Boards so aufgebaut, dass über die Steckbuchsen (Header) noch Ergänzungsplatinen (Shields) aufgesteckt werden können. Dadurch wird ein stapelbares System erreicht, das ohne grossen Verdrahtungsaufwand aufgebaut werden kann.

Bei den einzelnen Typen gibt es zudem noch unterschiedliche Versionen, die sich in der Bauausführung bzw. in der Ausstattung unterscheiden. So gibt es zum Beispiel den Arduino Uno in einer SMD-Ausführung oder mit WiFi-Modul. Aber auch bei dem Micro und Nano gibt es unterschiedliche Exemplare mit abweichenden technischen Daten.

Mit unserem einfachen Programmierbeispiel haben wir versucht, das unglaubliche Potential von programmierbaren Microcontrollern aufzuzeigen. Um der scheinbar grenzenlosen Anwendungsvielfalt gerecht zu werden, gibt es die Arduino-Boards in den unterschiedlichsten Ausführungen mit einer Vielzahl von Anschlussmöglichkeiten. Aufsteckbare Zusatzmodule (Shields) mit Sensoren oder für die Motorsteuerung bzw. ein Ethernet Shield erweitern im Nu die Funktionen. Ohne aufwändige Verkabelung ergibt sich so ein stapelbares Entwicklerboard bzw. eine kompakte Steuerung. Damit erfüllt die Hardware alle Voraussetzungen für eine zielgerichtete und trotzdem flexible Entwicklungsumgebung.

Genauso einfach und flexibel ist auch die Software zur Programmierung gehalten. Wie am gezeigten Beispiel zu erkennen ist, reichen einige Zeilen aus, um ein individuell einstellbares Lauflicht mit 10 LEDs zu erstellen. Die Herausforderung liegt dabei in der Erstellung des Programmcodes (Sketch). Deshalb bieten bereits viele Schulen Programmier-Kurse an, damit aus den Schülerinnen und Schülern von heute die entwickelnden Fachleute von morgen werden.

Mittlerweile haben auch die Verantwortlichen in den Firmen das Potential erkannt und setzen verstärkt Arduino-Boards für Steuerungslösungen ein. Der grosse Vorteil liegt darin, dass junge Leute ihre bereits in den Schulen erworbenen Vorkenntnisse bezüglich Anwendung und Programmierung unverzüglich in anstehende Projekte einbringen können.  

Aber auch quereinsteigende Elektronik-Fans sollten sich nicht abschrecken lassen, die ersten Erfahrungen mit programmierbaren Controllern zu machen. Dafür sind Starter-Kits bestens geeignet. Im Internet finden sich zudem unzählige Anregungen für Projekte, die mit Arduinos oder kompatiblen Boards gelöst werden. Und in der Arduino-Community, mit mehr als 28 Millionen teilnehmenden Menschen, tummeln sich reichlich kompetente Personen, die bei speziellen Fragen zur Arduino Software, Boards und Sensoren gerne weiterhelfen.