Arduino, o controlador que tem mais chamado a atenção e o interesse das pessoas que estão envolvidas nas áreas de tecnologia, e com isso, surpreendendo a sociedade com os seus novos feitos e facilitando suas vidas, deixando elas bem mais práticas!

A ideia da criação da placa Arduino, veio com o objetivo de oferecer e criar ferramentas acessíveis à todos os públicos, com  baixo custo e flexibilidade de utilização, podendo ser utilizado em qualquer lugar e por qualquer pessoa.

O projeto iniciou-se na cidade de Ivrea, Itália, em 2005, 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, pela Prix Ars Electronica, além da marca de mais de 50.000 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. Como exemplo nos dias de hoje temos o ESP-8266 e microcontroladores do fabricante STM que são programados utilizando a IDE (do inglês Integrated Development Environment ou Ambiente de Desenvolvimento Integrado) do Arduino.

Open source hardware – Oque é ?       

Open source hardware – Marca

Se você já fez algum projeto ou utilizou uma placa Arduino para fazer alguma coisa você já fez uso desta coisa chamada de open source hardware.  Mas o que seria exatamente isso? Muito bem o termo open source significa – fonte aberta ou o segredo do negocio está liberado, você pode copiar a vontade, pode modificar a vontade, e quem criou não ira te processar por direitos autorais. Estamos falando aqui sobre eletrônica e Arduino e afins, mas isso também se aplica a outras áreas como musica, softwares, construções etc. podemos citar como exemplo o Linux que é um sistema operacional open source e você pode muito bem instalar ele em seu computador e utilizar sem pagar um centavo se quer.

O universo do open source hardware é muito presente na maneira como aprendemos e buscamos conhecimento em eletrônica  através de revistas, sites, blogs como este. Quando reaproveitamos um projeto e modificamos uma parte ou melhoramos alguma coisa ou definimos um novo uso para tal projeto… imagine o seguinte: temos um sistema de regador de uma horta onde temos uma válvula solenoide que abre a passagem de água para a irrigação da horta, podemos aproveitar este circuito eletrônico de acionamento para acionar uma válvula pneumática em uma maquina, (é claro que o software não será aproveitado), mas o que estou querendo dizer é que evoluções são feitas reaproveitando ou fazendo pequenas melhorias em um sistema ou produto.

E no aprendizado é comum observarmos como trabalham os técnicos mais experientes que nós e copiarmos seus métodos e suas idéias (fazemos isso até sem perceber) quando, por exemplo, entendemos a forma como faz para resolver um problema. Hoje o conhecimento esta muito acessível e muito fácil de obter, com a ajuda da internet em uma pesquisa rápida você pode obter idéias e métodos de para se realizar algum projeto de eletrônica ou até já encontrá-lo pronto que alguém já o tenha criado e disponibilizou economizando seu tempo de estudo e desenvolvimento. Grupos de Facebook é outra grande fonte de informação sendo que existem participantes de diversos níveis que se orgulham em compartilhar projetos ou sanar duvidas de amigos. Antigamente era mais comum o uso de revistas tais como saber eletrônica,  eletrônica total  , mecatrônica, entre outras onde lá encontrávamos textos explicativos sobre componentes, tecnologias, projetos etc. No nosso blog temos como missão compartilhar conhecimentos e incentivar a pratica da eletrônica principalmente ao que possa tornar nossos dias aqui neste planeta melhor.

Mas o que o Arduino tem a ver com tudo isso?

O Arduino é uma plataforma de prototipagem rápida e isso significa que através das placas de Arduino e seus Shields e breakouts podemos reduzir o tempo de implementação de um protótipo ou seja podemos testar o resultado final de um produto sem gastar dinheiro e tempo na produção de um produto que não sabemos se terá aceitação das pessoas ou do mercado em geral. Outro porem que se revelou, é que se tornou divertido usar Arduino em projetos de robótica e automação residencial, internet das coisas, impressoras 3d (sem falar em projetos artísticos e musicais)etc. Tudo isso tem atraído e fascinado cada vez mais pessoas, fazendo até com que movimentos makers e DIY (do inglês do it yourself ou faça você mesmo) ganhassem força, comunidades em redes sociais criadas para discutir projetos, idéias etc.

Tipos de Arduino mais conhecidos.

Existem hoje no mercado vários tipos de Arduino, algumas características em cada um são marcantes e melhor se aplicam a cada caso. Por exemplo, o Arduino Mega é um tipo de Arduino dotado de varias portas de entrada e saída, seu Microcontrolador é o ATmega2560, ele é indicado para ser usado em aplicações maiores por possuir boa memória e pinos de entrada e saída. Outro exemplo é o Arduino Lilipad, este é baseado no Microcontrolador ATmega328P e indicado para aplicações werables (vestíveis), sua construção visa facilitar a interligação com sensores e outros dispositivos através de linha condutiva.

Arduino original VS Clone.

Como já dissemos o Arduino é uma plataforma open source hardware ou hardware livre, então é comum existir no mercado placas clone idênticas as originais. Portanto você não precisa se apegar muito na ideia de obter uma placa original. As placas clone possuem a mesma qualidade e com preços bem inferiores das originais.

Conceitos iniciais de programação para Arduino

Autor: Luís Fernando Chavier

Neste tutorial vamos apresentar os conceitos básicos de programação necessários para começar a utilizar o Arduino, e também outros tipos de de sistemas embarcados semelhantes. Para conhecer o que é possível construir com esses sistemas, veja a nossa seção de projetos. Se quiser aprender mais sobre Arduino e sistemas embarcados, explore a nossa seção de tutoriais.

Se você está usando o Arduino pela primeira vez, não deixe de ver nossos tutoriais de como configurar o Arduino para Windows ou Mac.

Aqui nós vamos explicar os conceitos de programação desde o início, e você não precisa saber nada sobre Arduino ou programação de computadores para começar. Se você já tem experiência prévia com programação, este tutorial talvez não acrescente muito ao seu conhecimento.

Nós vamos aprender como funciona um programa simples, fazendo nele algumas modificações ao longo do tutorial. Se você tiver acesso a um Arduino, você pode usá-lo ao longo do tutorial para praticar os conceitos aprendidos, tornando a experiência muito mais legal. Você só precisa de um Arduino, original ou compatível, e mais nada. Então vamos lá.

Este tutorial é dividido nas seguintes partes:

• Introdução

• Computador

• Programa de Computador

• Linguagem de Programação

• Algoritmo (Programa)

• Variável

  • Tipo de Dado

  • Atribuição

• Operador

• Função

  • Chamada de Função

  • Valor de Retorno

  • Parâmetros

• Comentários

• Estruturas de Controle

  • While

  • For

  • If

  • If-Else

• Bibliotecas

• Conclusão

Introdução

O objetivo deste tutorial é apresentar, de uma forma simples e rápida, o básico de programação para que você possa começar a utilizar o Arduino em seus projetos, sem ter que ler muitos livros ou artigos sobre programação. O tema "desenvolvimento de software" como um todo é muito abrangente, então vamos focar apenas nos conceitos que são importantes para Arduino e sistemas embarcados em geral.

Existem muitas outras coisas para se aprender na parte de software que não vamos abordar aqui. No final do artigo nós colocamos links que você pode seguir para aprender conceitos mais avançados ou conceitos de software que não são muito utilizados na programação de sistemas embarcados.

Vamos começar explicando como funciona um computador (lembre-se que o Arduino é, no fundo, um computador).

Computador

Um computador é, de forma simplificada, uma máquina que processa instruções. Essas instruções são processadas no "cérebro" do computador, que se chama microprocessador. Todo computador possui pelo menos um microprocessador. O Arduino, por exemplo, nada mais é do que um computador muito pequeno, e ele utiliza um microprocessador do modelo ATmega. Alguns microprocessadores, como o ATmega, também são chamados de microcontroladores.

Programa de Computador

Um programa de computador, ou software, é uma sequência de instruções que são enviadas para o computador. Cada tipo de microprocessador (cérebro) entende um conjunto de instruções diferente, ou seja, o seu próprio "idioma". Também chamamos esse idioma de linguagem de máquina.

As linguagens de máquina são, no fundo, as únicas linguagens que os computadores conseguem entender, só que elas são muito difíceis para os seres humanos entenderem. É por isso nós usamos uma coisa chamada linguagem de programação.

No caso de sistemas como o Arduino (os chamados sistemas embarcados), o software que roda no microprocessador é também chamado de firmware.

Linguagem de Programação

Nós seres humanos precisamos converter as nossas idéias para uma forma que os computadores consigam processar, ou seja, a linguagem de máquina. Os computadores de hoje (ainda) não conseguem entender a linguagem natural que nós usamos no dia a dia, então precisamos de um outro "idioma" especial para instruir o computador a fazer as tarefas que desejamos. Esse "idioma" é uma linguagem de programação, e na verdade existem muitas delas.

Essas linguagens de programação também são chamadas de linguagens de programação de alto nível. A linguagem de programação utilizada no Arduino é a linguagem C++ (com pequenas modificações), que é uma linguagem muito tradicional e conhecida. Essa é a linguagem que utilizaremos ao longo deste tutorial.

Para converter um programa escrito em uma linguagem de alto nível para linguagem de máquina, nós utilizamos uma coisa chamada compilador. A ação de converter um programa para linguagem de máquina é chamada compilar. Para compilar um programa, normalmente se utiliza um ambiente de desenvolvimento (ou IDE, do inglês Integrated Development Environment), que é um aplicativo de computador que possui um compilador integrado, onde você pode escrever o seu programa e compilá-lo. No caso do Arduino, esse ambiente de desenvolvimento é o Arduino IDE.

O texto contendo o programa em uma linguagem de programação de alto nível também é conhecido como o código fonte do programa.

Algoritmo (Programa)

Um algoritmo, ou simplesmente programa, é uma forma de dizer para um computador o que ele deve fazer, de uma forma que nós humanos conseguimos entender facilmente. Os algoritmos normalmente são escritos em linguagens de programação de alto nível. Isso se aplica a praticamente qualquer computador, inclusive o Arduino, onde um algoritmo também é conhecido como sketch. Para simplificar, a partir de agora nós vamos nos referir aos algoritmos, programas ou sketches simplesmente como "programas".

Um programa é composto de uma sequência de comandos, normalmente escritos em um arquivo de texto. Para este tutorial, vamos usar como base os comandos do programa mais simples do Arduino, o Blink, que simplesmente acende e apaga um LED, e vamos destrinchá-lo ao longo do tutorial. Veja abaixo o código fonte do Blink:

int led = 13;

void setup() {

  pinMode(led, OUTPUT);

}

void loop() {

  digitalWrite(led, HIGH);

  delay(1000);

  digitalWrite(led, LOW);

  delay(1000);

}

Variável

Uma variável é um recurso utizado para armazenar dados em um programa de computador. Todo computador possui algum tipo de memória, e uma variável representa uma região da memória usada para armazenar uma determinada informação. Essa informação pode ser, por exemplo, um número, um caractere ou uma sequência de texto. Para podermos usar uma variável em um programa Arduino, nós precisamos fazer uma declaração de variável, como por exemplo:

int led;

Nesse caso estamos declarando uma variável do tipo int chamada led. Em seguida nós falaremos mais sobre o tipo de dado de uma variável.

Tipo de Dado

O tipo de dado de uma variável significa, como o próprio nome diz, o tipo de informação que se pode armazenar naquela variável. Em muitas linguagens de programação, como C++, é obrigatório definir o tipo de dado no momento da declaração da variável, como vimos na declaração da variável led acima. No caso dos módulos Arduino que usam processador ATmega, os tipos mais comuns de dados que utilizamos são:

• boolean: valor verdadeiro (true) ou falso (false)

• char: um caractere

• byte: um byte, ou sequência de 8 bits

• int: número inteiro de 16 bits com sinal (-32768 a 32767)

• unsigned int: número inteiro de 16 bits sem sinal (0 a 65535)

• long: número inteiro de 16 bits com sinal (-2147483648 a 2147483647)

• unsigned long: número inteiro de 16 bits sem sinal (0 a 4294967295)

• float: número real de precisão simples (ponto flutuante)

• double: número real de precisão dupla (ponto flutuante)

• string: sequência de caracteres

• void: tipo vazio (não tem tipo)

Para conhecer todos os tipos de dado suportados pelo Arduino, veja a seção "Data Types" nessa página.

Atribuição

Atribuir um valor a uma variável significa armazenar o valor nela para usar posteriormente. O comando de atribuição em C++ é o =. Para atribuírmos o valor 13 à variável led que criamos acima, fazemos assim:

led = 13;

Quando se armazena um valor em uma variável logo na sua inicialização, chamamos isso de inicialização de variável. Assim, no nosso programa de exemplo temos:

int led = 13;

O objetivo dessa linha de código é dizer que o pino 13 do Arduino será utilizado para acender o LED, e armazenar essa informação para usar depois ao longo do programa.

Os valores fixos usados no programa, como o valor 13 acima, são chamados de constantes, pois, diferentemente das variáveis, o seu valor não muda.

Operador

Um operador é um conjunto de um ou mais caracteres que serve para operar sobre uma ou mais variáveis ou constantes. Um exemplo muito simples de operador é o operador de adição, o +. Digamos que queremos somar dois números e atribuir a uma variável x. Para isso, fazemos o seguinte:

x = 2 + 3;

Após executar o comando acima, a variável x irá conter o valor 5.

Cada linguagem de programação possui um conjunto de operadores diferente. Alguns dos operadores mais comuns na linguagem C++ são:

• Operadores aritméticos:

  • +: adição ("mais")

  • -: subtração ("menos")

  • *: multiplicação ("vezes")

  • /: divisão ("dividido por")

• Operadores lógicos:

  • &&: conjunção ("e")

  • ||: disjunção ("ou")

  • ==: igualdade ("igual a")

  • !=: desigualdade ("diferente de")

  • !: negação ("não")

  • >: "maior que"

  • <: "menor que"

  • >=: "maior ou igual a"

  • <=: "menor ou igual a"

• Operadores de atribuição:

  • =: atribui um valor a uma variável, como vimos acima.

Ao longo do desenvolvimento dos seus projetos, aos poucos você se familiarizará com todos esses operadores. Para uma lista completa, veja essa página da Wikipedia.

Função

Uma função é, em linhas gerais, uma sequência de comandos que pode ser reutilizada várias vezes ao longo de um programa. Para criar uma função e dizer o que ela faz, nós precisamos fazer uma declaração de função. Veja como uma função é declarada no nosso programa de exemplo:

void setup() {                

  pinMode(led, OUTPUT);     

}

Aqui estamos declarando uma função com o nome setup(). O que ela faz é executar os comandos de uma outra função pinMode(). A ação de executar os comandos de função previamente declarada é denominada chamada de função. Nós não precisamos declarar a função pinMode() porque ela já é declarada automaticamente no caso do Arduino.

Chamada de Função

Chamar uma função significa executar os comandos que foram definidos na sua declaração. Uma vez declarada, uma função pode ser chamada várias vezes no mesmo programa para que seus comandos sejam executados novamente. Para chamarmos a nossa função setup(), por exemplo, nós usaríamos o seguinte comando:

setup();

No entanto, no caso do Arduino, nós não precisamos chamar a função setup(), porque ela é chamada automaticamente. Quando compilamos um programa no Arduino IDE, ele chama a função setup() uma vez e depois chama a função loop() repetidamente até que o Arduino seja desligado ou reiniciado.

Valor de Retorno

A palavra chave que vem antes do nome da função na declaração define o tipo do valor de retorno da função. Toda vez que uma função é chamada, ela é executada e devolve ou retorna um determinado valor - esse é o valor de retorno, ou simplesmente retorno da função. O valor de retorno precisa ter um tipo, que pode ser qualquer um dos tipos de dados citados anteriormente. No caso da nossa função setup(), o tipo de retorno é void, o que significa que a função não retorna nada.

Para exemplificar, vamos criar uma função que retorna alguma coisa, por exemplo um número inteiro. Para retornar um valor, nós utilizamos o comando return:

int f() {

  return 1;

}

Quando chamada, a função f() acima retorna sempre o valor 1. Você pode usar o valor de retorno de uma função para atribuí-lo a uma variável. Por exemplo:

x = f();

Após declarar a função f() e chamar o comando de atribuição acima, a variável x irá conter o valor 1.

Parâmetros

Um outro recurso importante de uma função são os parâmetros. Eles servem para enviar algum dado para a função quando ela é chamada. Vamos criar por exemplo uma função que soma dois números:

int soma(int a, int b) {

  return a + b;

}

Aqui acabamos definir uma função chamada soma(), que aceita dois números inteiros como parâmetros. Nós precisamos dar um nome para esses parâmetros, e nesse caso escolhemos a e b. Esses parâmetros funcionam como variável que você pode usar dentro da função. Sempre que chamarmos a função soma(), precisamos fornecer esses dois números. O comando return a + b; simplesmente retorna a função com a soma dos dois números. Vamos então somar 2 + 3 e atribuir o resultado para uma variável x:

x = soma(2, 3);

Após a chamada acima, a variável x irá conter o valor 5.

Comentários

Um comentário é um trecho de texto no seu programa que serve apenas para explicar (documentar) o código, sem executar nenhum tipo de comando no programa. Muitas vezes, os comentários são usados também para desabilitar comandos no código. Nesse caso, dizemos que o código foi comentado. 

Na linguagem C++, um comentário pode ser escrito de duas formas:

• Comentário de linha: inicia-se com os caracteres //, tornando todo o resto da linha atual um comentário.

• Comentário de bloco: inicia-se com os caracteres /* e termina com os caracteres */. Todo o texto entre o início e o término se torna um comentário, podendo ser composto de várias linhas.

Para facilitar a visualização, os ambientes de desenvolvimento geralmente mostram os comentários em uma cor diferente. No caso do Arduino IDE, por exemplo, os comentários são exibidos na cor cinza. Vamos então explicar o que o programa de exemplo faz, inserindo nele vários comentários explicativos:

/*

Programação para Arduino - Primeiros Passos

Programa de exemplo: Blink

*/

/* 

Declaração da variável "led"

Indica que o LED está conectado no pino digital 13 do Arduino (D13).

*/

int led = 13;

/*

Declaração da função setup()

Esta função é chamada apenas uma vez, quando o Arduino é ligado ou reiniciado.

*/

void setup() {

  // Chama a função pinMode() que configura um pino como entrada ou saída

  pinMode(led, OUTPUT); // Configura o pino do LED como saída

}

/*

Declaração da função loop()

Após a função setup() ser chamada, a função loop() é chamada repetidamente até

o Arduino ser desligado.

*/

void loop() {

  // Todas as linhas a seguir são chamadas de função com passagem de parâmetros

  // As funções são executadas em sequência para fazer o LED acender e apagar

  digitalWrite(led, HIGH); // Atribui nível lógico alto ao pino do LED, acendendo-o

  delay(1000);             // Espera 1000 milissegundos (um segundo)

  digitalWrite(led, LOW);  // Atribui nível lógico baixo ao pino do LED, apagando-o

  delay(1000);             // Espera 1000 milissegundos (um segundo)

  // Após terminar a função loop(), ela é executada novamente repetidas vezes,

  // e assim o LED continua piscando.

}

Estruturas de Controle

Estruturas de controle são blocos de instruções que alteram o fluxo de execução do código de um programa. Com elas é possível fazer coisas como executar comandos diferentes de acordo com uma condição ou repetir uma série de comandos várias vezes, por exemplo.

A seguir nós veremos algumas das estruturas de controle mais comuns usadas nas linguagens de programação em geral. Vamos também modificar o nosso programa de teste para exemplificar melhor como essas estruturas funcionam.

While

O while é uma estrutura que executa um conjunto de comandos repetidas vezes enquanto uma determinada condição for verdadeira. While em inglês quer dizer "enquanto", e pronuncia-se "uái-ou". Ele segue o seguinte formato:

while(condição) {

    ...

}

Vamos então fazer uma modificação no nosso programa para exemplificar melhor como o while funciona. O nosso objetivo agora é fazer o LED piscar três vezes, depois esperar cinco segundos, piscar mais três vezes e assim por diante. Nós vamos mudar o conteúdo da função loop() para o seguinte:

  // Variável para contar o número de vezes que o LED piscou

  int i = 0;

  // Pisca o LED três vezes

  while(i < 3) {

    digitalWrite(led, HIGH); // Atribui nível lógico alto ao pino do LED, acendendo-o

    delay(1000);             // Espera 1000 milissegundos (um segundo)

    digitalWrite(led, LOW);  // Atribui nível lógico baixo ao pino do LED, apagando-o

    delay(1000);             // Espera 1000 milissegundos (um segundo)

    i = i + 1;               // Aumenta o número de vezes que o LED piscou

  }

  delay(5000);               // Espera 5 segundos para piscar o LED de novo

Primeiro nós declaramos uma variável i. Essa variável vai contar quantas vezes o LED já piscou desde o início do programa ou desde a última pausa de cinco segundos. Nós vamos inicializar essa variável com zero porque no início da função loop() o LED ainda não piscou nenhuma vez sob essas condições.

Em seguida nós inserimos o comando while, que deve ser seguido de uma condição definida entre parênteses. Enquanto essa condição for verdadeira, todo o bloco de comandos entre os caracteres { e } é executado repetidamente. No caso do nosso programa, enquanto o número de "piscadas" do LED (representado pela variável i) for menor do que três, nós continuamos a executar os comandos que fazem o LED piscar. Isso é representado pela expressão i < 3 dentro dos parênteses.

Entre os caracteres { e } nós colocamos o código que faz o LED piscar, como anteriormente, mas não podemos nos esquecer de somar 1 à variável que conta o número de "piscadas". Isso é feito na seguinte linha de código:

    i = i + 1;               // Aumenta o número de vezes que o LED piscou

Veja que após executar todos os comandos entre { e }, sempre teremos na variável i o número de vezes que o LED piscou desde o início da função loop(). Vamos percorrer a sequência de passos executada cada vez que a função loop() é chamada:

1. Atribuímos 0 à variável i: o LED ainda não piscou nenhuma vez.

2. Comparamos se i < 3: como 0 é menor do que 3, executamos os comandos entre { e }:

   1. Executamos os comandos para acender e apagar o LED.

   2. Somamos 1 à variável i, tornando-a 1: sabemos que o LED piscou uma vez.

3. Voltamos ao início do while e comparamos se i < 3: como 1 é menor do que 3, executamos os comandos entre { e } novamente:

   1. Executamos os comandos para acender e apagar o LED.

   2. Somamos 1 à variável i, tornando-a 2: sabemos que o LED piscou duas vezes.

4. Voltamos ao início do while e comparamos se i < 3: como 2 é menor do que 3, executamos os comandos entre { e } novamente:

   1. Executamos os comandos para acender e apagar o LED.

   2. Somamos 1 à variável i, tornando-a 3: sabemos que o LED piscou três vezes.

5. Voltamos ao início do while e comparamos se i < 3: como 3 não é menor do que 3, não executamos mais os comandos entre { e } e prosseguimos à próxima instrução.

6. Esperamos cinco segundos por meio da chamada delay(5000).

Após esses passos, chegamos ao final da função loop(), e como já sabemos, ela é chamada novamente pelo sistema do Arduino. Isso reinicia o ciclo, executando os passos acima indefinidamente.

Rode o programa modificado com as instruções acima no seu Arduino e tente variar o número de "piscadas" e o número 

For

Agora que nós já aprendemos o comando while, fica muito fácil aprender o comando for, pois ele é quase a mesma coisa. Vamos modificar o conteúdo da função loop() como fizemos acima, porém usando o for no lugar do while:

  // Variável para contar o número de vezes que o LED piscou

  int i;

  // Pisca o LED três vezes

  for(i = 0; i < 3; i++) {

    digitalWrite(led, HIGH); // Atribui nível lógico alto ao pino do LED, acendendo-o

    delay(1000);             // Espera 1000 milissegundos (um segundo)

    digitalWrite(led, LOW);  // Atribui nível lógico baixo ao pino do LED, apagando-o

    delay(1000);             // Espera 1000 milissegundos (um segundo)

  }

  delay(5000);               // Espera 5 segundos para piscar o LED de novo

A primeira modificação que fizemos foi declarar a variável i sem inicializá-la com o valor 0. Nós podemos fazer isso porque o comando for fará isso para a gente. Ele segue o seguinte formato:

for(inicialização; condição; finalização) {

    ...

}

Vamos descrever cada item separadamente:

• Condição: é uma expressão verificada repetidamente, de forma idêntica à condição entre parênteses do while. Enquanto ela for verdadeira, os comandos entre { e } continuam sendo executados.

• Inicialização: é um comando executado apenas uma vez no início do comando for.

• Finalização: é um comando executado repetidas vezes ao final de cada execução dos comandos entre { e }.

Podemos então verificar que o for nada mais é do que um while acrescido de um comando de inicialização e um comando de finalização. Para o nosso programa de teste, esses comandos são, respectivamente:

• i = 0: inicializa a contagem do número de "piscadas".

• i++: soma 1 à variável i ao final da execução dos comandos entre { e }; nesse caso ele é equivalente ao comando i = i + 1. O operador ++ é chamado de operador de incremento, e é muito usado na linguagem C++.

Se executarmos o programa acima no Arduino, veremos que o resultado é o mesmo que obtivemos com o programa que fizamos anteriormente utilizando o while.

If

O if é uma das estruturas mais básicas de programação em geral. If significa "se" em inglês, e é exatamente isso que ele faz: ele verifica uma expressão e, apenas se ela for verdadeira, executa um conjunto de comandos. Em linguagem natural, ele executa uma lógica do tipo: "se isso for verdadeiro, então faça aquilo"

Para ilustrar, vamos modificar o nosso programa de exemplo para que ele faça a mesma coisa que fizemos com o while e o for acima, porém vamos fazer isso usando um if, que segue o seguinte formato:

if(condição) {

    ...

}

A lógica é muito simples: sempre que a condição vor verdadeira, os comandos entre { e } são executados, caso contrário o programa prossegue sem executá-los. Vamos ver então como fica a função loop():

// Variável para contar o número de vezes que o LED piscou

int i = 0;

void loop() {

  digitalWrite(led, HIGH); // Atribui nível lógico alto ao pino do LED, acendendo-o

  delay(1000);             // Espera 1000 milissegundos (um segundo)

  digitalWrite(led, LOW);  // Atribui nível lógico baixo ao pino do LED, apagando-o

  delay(1000);             // Espera 1000 milissegundos (um segundo)

  i++;                     // Incrementa o número de "piscadas"

  if(i == 3) {

    delay(5000);           // Espera 5 segundos para piscar o LED de novo  

    i = 0;                 // Reinicia o contador de número de "piscadas"

  }

}

Aqui a lógica é um pouco diferente: nós vamos manter a função loop() piscando o LED como no programa original, porém vamos inserir uma espera adicional de 5 segundos após cada 3 piscadas. Para isso, criamos uma variável i fora da função loop(); ela precisa ser declarada de fora da função para poder reter o seu valor entre cada execução da função loop(). Chamamos isso de variável global. Quando a variável é declarada dentro do corpo da função, ela não retém o valor etnre cada execução, sendo reiniciada a cada vez que a função é re-executada. Chamamos isso de variável local.

Nós usaremos então essa variável global i para contar, novamente, o número de vezes que o LED acendeu e apagou. Na declaração da variável, nós a inicializamos com o valor 0 para indicar que o LED não acendeu nenhuma vez ainda. A função loop() então começa a ser executada, acendendo e apagando o LED. Para contar o número de vezes que o LED piscou, nós adicionamos a seguinte linha de código:

  i++;                     // Incrementa o número de "piscadas"

Em seguida utilizamos o if para verificar se acabamos de acender o LED pela terceira vez. Para isso, usamos a expressão i == 3 na condição do ìf. Se essa expressão for verdadeira, isso que dizer que o LED já acendeu 3 vezes, então inserimos uma pausa adicional de 5 segundos com a chamada delay(5000) e reiniciamos a contagem do número de "piscadas" novamente com o seguinte comando:

    i = 0;                 // Reinicia o contador de número de "piscadas"

A partir daí a função loop() continua sendo chamada e o ciclo se inicia novamente.

If-Else

O if-else, também conhecido como if-then-else, pode ser visto como uma extensão do comando if. Else em inglês significa "caso contrário", e ele faz exatamente o que o nome diz: "se isso for verdadeiro, então faça aquilo, caso contrário, faça outra coisa". Ele segue o seguinte formato:

if(condição) {

   ...

} else {

   ...

}

Para exemplificar, vamos usar o programa do for que mostramos acima, mas vamos dessa vez fazer o LED acender e apagar quatro vezes antes de dar uma pausa de cinco segundos. Depois vamos fazer com que na terceira de cada uma dessas quatro "piscadas", o LED acenda por um período mais curto. Dentro da função loop(), teremos o seguinte:

  // Variável para contar o número de vezes que o LED piscou

  int i;

  // Pisca o LED três vezes

  for(i = 0; i < 3; i++) {

    if(i == 2) {

      digitalWrite(led, HIGH); // Atribui nível lógico alto ao pino do LED, acendendo-o

      delay(200);              // Espera 200 milissegundos (um segundo)

      digitalWrite(led, LOW);  // Atribui nível lógico baixo ao pino do LED, apagando-o

      delay(1800);             // Espera 1800 milissegundos (um segundo)

    } else {

      digitalWrite(led, HIGH); // Atribui nível lógico alto ao pino do LED, acendendo-o

      delay(1000);             // Espera 1000 milissegundos (um segundo)

      digitalWrite(led, LOW);  // Atribui nível lógico baixo ao pino do LED, apagando-o

      delay(1000);             // Espera 1000 milissegundos (um segundo)

    }

  }

  delay(5000);               // Espera 5 segundos para piscar o LED de novo

Aqui o que fazemos é, toda vez que vamos acender o LED, verificar se é a terceira vez que isso acontece, por meio do comando if com a condição i == 2. Se essa expressão for verdadeira, isso quer dizer que já acendemos o LED duas vezes e estamos prestes a acendê-lo pela terceira vez; nesse caso mudamos o tempo que o LED fica acaso para um valor menor, de 0,2 segundo (uma redução de 0,8 segundo) e o tempo que ele fica apagado para um valor maior, de 1,8 segundos (aumento de 0,8 segundo).

Mas e se essa não for a terceira vez que o LED está sendo acionado? É aí que entra o else: se a condição do if for verdadeira, o bloco de comandos entre { e } logo após o if é executado, caso contrário, o bloco entre { e } após o else é executado. Isso quer dizer que para a primeira, segunda e quarta "piscadas" será usado o tempo padrão de um segundo.

Bibliotecas

As coisas que aprendemos nas seções anteriores são importantes para implementar a lógica do seu programa no Arduino, mas normalmente você vai querer fazer mais coisas além de apenas acender um LED. Quando se faz tarefas mais complexas ou se utiliza algum outro circuito conectado ao seu Arduino, um recurso muito importante são as bibliotecas.

Uma biblioteca é basicamente composta de código fonte adicional que você adiciona ao seu projeto por meio do comando include. Vejamos como adicionar, por exemplo, uma biblioteca para controle de um display de cristal liquido (LCD):

#include <LiquidCrystal.h>

Uma biblioteca do Arduino se apresenta normalmente como uma ou mais classes que possuem funções, os métodos, para acionar dispositivos, configurá-los ou executar alguma outra tarefa. Continuando com o exemplo do display de cristal líquido, para usá-lo no seu programa, primeiro é preciso inicializá-lo. O que fazemos nesse caso é criar um objeto para acessar o LCD (tecnicamente isso se chama instanciar um objeto). Vejamos como isso é feito:

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

Quando fazemos isso, lcd se torna um objeto da classe LiquidCrystal. Isso é o equivalente a criar uma variável do tipo LiquidCrystal. Os parâmetros que são passados entre parênteses servem para inicializar a configuração desse objeto, e nesse caso correspondem aos números dos pinos que foram utilizados para conectar o LCD ao Arduino.

Quase sempre as bibliotecas de Arduino possuem um método begin(), que serve para fazer a configuração inicial do dispositivo que está sendo controlado. Para chamar a função begin() do objeto lcd que criamos, fazemos o seguinte:

  lcd.begin(16, 2);

Normalmente esse método begin() é chamado de dentro da função setup(), ou seja, durante a inicialização do programa. Os parâmetros do método begin(), nesse caso, correspondem ao número de colunas e o número de linhas do LCD, respectivamente.

Feitos esses passos, já podemos escrever texto no LCD. Fazemos isso usando o método print() do objeto lcd, sempre que precisarmos ao longo do programa:

  lcd.print("Oi!");

O método print() é apenas um dos vários métodos disponíveis na blblioteca LiquidCrystal. Para saber todos os métodos fornecidos por uma determinada biblioteca, é preciso consultar a documentação fornecida com ela.

Este é o processo básico de utilização de bibliotecas no Arduino. Para mais informações, leia a documentação fornecida com a biblioteca que você está usando.

Classes, objetos e métodos são conceitos de programação orientada a objetos. Não vamos explicar tudo em detalhes aqui, mas se você quiser aprender mais sobre isso, siga os links relacionados no final da página.

Conclusão

Neste tutorial nós vimos os conceitos básicos de programação necessários para programar um Arduino ou mesmo outras plataformas de hardware embarcado. Mas isso é só o começo, e ainda há muitas coisas a se aprender, tanto na parte de hardware quanto na parte de software. Segue então uma lista para outros artigos e tutoriais interessantes para que você possa aprender conceitos mais avançados e expandir as suas possibilidades:

• Programação em C

  • Instalando o ambiente de desenvolvimento (PUC-RS)

  • Introdução à programação C (PUC-RS)

  • Curso de Programação em C (Unicamp)

  • C Programming (em inglês)

• Programação orientada a objetos em C++

  • C++ como uma linguagem de programação orientada a objetos (Unicamp)

  • Entendendo C++ - versão original em inglês aqui

• Escrevendo bibliotecas para o Arduino (em inglês)

A linguagem de programação do Arduino pode ser dividida em três partes principais: estruturas, valores (variáveis e constantes) e funções. 

Funções

Para controlar a placa Arduino e realizar computações.

Entradas e Saídas Digitais

digitalRead() 

digitalWrite() 

pinMode() 

Entradas e Saídas Analógicas

analogRead() 

analogReference() 

analogWrite() 

Apenas Zero, Due e Família MKR

analogReadResolution() 

analogWriteResolution() 

Entradas e Saídas Avançadas

noTone() 

pulseIn() 

pulseInLong() 

shiftIn() 

shiftOut() 

tone() 

Funções Temporizadoras

delay() 

delayMicroseconds() 

micros() 

millis() 

Funções Matemáticas

abs() 

constrain() 

map() 

max() 

min() 

pow() 

sq() 

sqrt() 

Funções Trigonométricas

cos() 

sin() 

tan() 

Caracteres

isAlpha() 

isAlphaNumeric() 

isAscii() 

isControl() 

isDigit() 

isGraph() 

isHexadecimalDigit() 

isLowerCase() 

isPrintable() 

isPunct() 

isSpace() 

isUpperCase() 

isWhitespace() 

Números Aleatórios

random() 

randomSeed() 

Bits e Bytes

bit() 

bitClear() 

bitRead() 

bitSet() 

bitWrite() 

highByte() 

lowByte() 

Interrupções Externas

attachInterrupt() 

detachInterrupt() 

Interrupções

interrupts() 

noInterrupts() 

Comunicação

Serial 

Stream 

USB

Keyboard 

Mouse 

Variáveis

Tipos de dados e constantes da linguagem Arduino.

Constantes

Constantes 

Constantes Inteiras 

Constantes de Ponto Flutuante 

Conversão

byte() 

char() 

float() 

int() 

long() 

word() 

Tipos de Dados

String() 

bool 

boolean 

byte 

char 

double 

float 

int 

long 

short 

string 

unsigned char 

unsigned int 

unsigned long 

vetor 

void 

word 

Escopo de Variáveis e Qualificadores

const 

escopo 

static 

volatile 

Utilitários

PROGMEM 

sizeof() 

Estruturas

Os elementos da linguagem Arduino (C++).

Sketch

loop() 

setup() 

Estruturas de Controle

break 

continue 

do...while 

else 

for 

goto 

if 

return 

switch...case 

while 

Outros Elementos da Sintaxe

#define (define) 

#include (include) 

/* */ (comentário em bloco) 

// (comentário) 

; (ponto e vírgula) 

{} (chaves) 

Operadores Aritméticos

% (resto) 

* (multiplicação) 

+ (adição) 

- (subtração) 

/ (divisão) 

= (operador de atribuição) 

Operadores de Comparação

!= (diferente de) 

< (menor que) 

<= (menor que ou igual a) 

== (igual a) 

> (maior que) 

>= (maior que ou igual a) 

Operadores Boleanos

! (NÃO lógico) 

&& (E lógico) 

|| (OU lógico) 

Operadores para Ponteiros

& (referência) 

* (desreferência) 

Operadores Bitwise

& (E) 

<< (deslocamento à esquerda) 

>> (deslocamento à direita) 

^ (OU EXCLUSIVO) 

| (OU) 

~ (NÃO) 

Operadores de Atribuição Composta

&= (atribuição por e) 

*= (atribuição por multiplicação) 

++ (incremento) 

+= (atribuição por adição) 

-- (decremento) 

/= (atribuição por divisão) 

^= (atribuição por ou exclusivo) 

|= (atribuição por ou)