Flip & Click: la convivenza tra Arduino e Python

Flip&Click è una scheda di prototipazione della MikroElektronika con una doppia personalità legata ad Arduino e a Python. La MikroElektronika si sta affermando di anno in anno nel mercato dell'elettronica con le schede di sviluppo e le Click board mikroBUS facili da usare e programmare. Flip&Click è espandibile fino a quattro mini-schede Click mikroBUS, ogni socket mikroBUS è composto da due collettori femmina 1x8 con la possibilità di essere alimentato con 5 V o 3.3 V. Ci sono vari pin per la comunicazione SPI, UART e I2C; ed altri per interrupt, PWM e I/O.  Le dimensioni della Click board sono perfettamente adatte per essere montata anche su una breadboard. La MikroElektronika dispone di circa 160 schede Click, tra cui sensori, moduli GPS e Wireless, Relè, driver motori e tanti altri. In questo articolo presenteremo la Flip&Click dotata di eccellenti caratteristiche che riscuoterà un enorme successo tra i progettisti e gli hobbisti nel campo dell'elettronica. Per la sua doppia possibilità di impiego, il suo utilizzo risulta molto comodo ed elegante. Conosceremo anche Alcohol Click, prodotto dalla stessa azienda, un sensore a semiconduttore capace di monitorare la presenza di alcool.

Flip & Click

Il Flip & Click è assolutamente fantastico, due distinti mondi presenti in uno solo. Tanta potenza in soli 73 mm. x 73 mm. e 30 gr. di peso. Da un lato è presente il Cortex AT91SAM3X8E (il medesimo di Arduino Due) con ARM a 32 bit, pienamente compatibile con l'IDE di Arduino e la relativa piedinatura, come visibile in figura 1, è la stessa di Arduino Uno. Dall'altro lato ben 4 slot adibite ad ospitare altrettante schede di Click, da scegliere tra le centinaia disponibili sul mercato, come evidenziato in figura 2. Le combinazioni di soluzione diventano molto varie e di numero estremamente alto. Scompare, pertanto, il divario tra mikroElektronika e Arduino e le applicazioni possibili aumentano all'infinito.

 

 

Figura 1: Il Flip & Click dal lato MCU.

Figura 1: Il Flip & Click dal lato MCU.

 

Figura 2: Il Flip & Click dal lato degli slot.

Figura 2: Il Flip & Click dal lato degli slot.

E' davvero molto semplice sviluppare applicazioni e anche i principianti possono creare prototipi in poco tempo e con tanta facilità. E' possibile innestare fino a quattro schede Click sulla board, combinando opportunamente le più disparate per ottenere infinite soluzioni di funzionamento. Le oltre 160 schede di espansione consentono di ottenere più di 659.000.000 combinazioni diverse. Grazie al mikroBus (vedi figura 3) vengono scongiurati i pericoli di "collisioni" di segnale. Infatti esso ha lo scopo di permettere ed agevolare il collegamento e le espansioni tra le schede Click. Le connessioni vengono, così, realizzate in modo estremamente facile, comodo e veloce.

 

Figura 3: mikroBus.

Figura 3: MikroBus.

E' possibile utilizzare, quindi, sensori, attuatori, display e molto altro per dar luce a qualsiasi idea per ogni esigenza di automazione, controllo e sviluppo.

Come si vede dalla figura 1, il Flip & Click è dotato delle seguenti caratteristiche:

  • MCU AT91 SAM3X8E;
  • Connettore SPI;
  • Oscillatore al quarzo di 12 MHz;
  • Oscillatore al quarzo da 32,768 MHz;
  • LED di segnale;
  • Piena compatibilità con l'IDE di Arduino;
  • Connettore c.c. (da 7 a 20 V);
  • Porte micro-USB;
  • Può funzionare come un host USB oppure un dispositivo USB;
  • Alimentatore USB da 5 V.

La confezione contiene, tra le altre cose, un opuscolo che spiega e mostra le caratteristiche salienti della scheda. E' presente anche un modulo con il quale, se si vuole, si può partecipare alla comunità Libstock.

Programmazione

Essendo un cugino di Arduino, il Flip & Click si programma esattamente allo stesso modo. Occorre, infatti, installare e scaricare l'ultima versione dell'IDE di Arduino (ricordiamo che si tratta di un prodotto gratuito e Open Source). Tutti gli utenti possono utilizzare il prodotto, in quanto il software è disponibile per i sistemi operativi Windows, Linux e Mac. La programmazione può avvenire immediatamente, non appena il dispositivo viene collegato al PC. Esso è rilevato come Arduino Due. La mikroElektronika mette molti esempi utili che l'utente può consultare per farsi una idea di come le applicazione possono venire impostate. Per visionare tali esempi si può navigare su questo indirizzo.

Il lato Blu

Esaminiamo adesso i due lati della scheda, evidenziando le caratteristiche e le possibilità di impiego. Iniziamo dal lato blu, che ospita la MCU. Esso si comporta, in pratica, come un Arduino capace, anche, di ospitare molti suoi shields. Tutti i pin digitali lavorano a 3,3 Volt. Sono anche presenti alcuni pin SPI. Sulla scheda sono presenti quattro Led che indicano, rispettivamente: l'alimentazione elettrica, la programmazione in corso (ricezione e trasmissione) e l'ultimo è collegato alla MCU. Il resto delle particolarità può essere osservato in figura 1. Quattro utili distanziatori (a corredo) possono essere montati sulla scheda, creando il giusto spazio con altri eventuali dispositivi.

Il lato Bianco

Questo lato contiene quattro zoccoletti mikroBUS, contrassegnati con A, B, C e D (vedi figura 2) e disposti vicino ad altrettanti diodi Led. E' presente anche il tasto di reset. E' prevista una alimentazione di 3,3V e di 5V. Ogni zoccolo è dotato di un'utilissima serigrafia che ne evidenzia le funzioni dei pin degli add-on inseriti. Sono presenti due porte micro USB: una serve per la programmazione, l'altra è usata per la connessione della scheda ad altri dispositivi. Il Flip & Click può anche essere configurato come un host, oltre che come dispositivo.

Alcune considerazioni

Alcuni pin della scheda forniscono una corrente molto bassa (3-6 mA), a volte non adatta ad accendere nemmeno un diodo Led come, ad esempio, le linee SDA1 e SCL1. Occorre, pertanto, prestare parecchia attenzione a non superare i massimi limiti tollerabili, pena la distruzione dei circuiti. Ci sono, quindi, delle differenze con Arduino e alcuni progetti che funzionano bene con quest'ultimo potrebbero essere pericolose per il Flip & Click. I progettisti, in questo senso, dovrebbero documentarsi sui valori da non superare assolutamente. Le linee MISO, MOSI e SCK sono in comune con tutti gli slot di espansione e possono erogare più di 9 mA. Gli slot mikroBUS contrassegnati con le lettere C e D condividono le stesse linee RX e TX. Non è possibile, pertanto, disporre due dispositivi add-on su tali zoccoli, che utilizzano la comunicazione seriale. Si ricorda, inoltre, che il Flip & Click (F&C) è riconosciuto come Arduino Due e tutto ciò che funziona sul Due lavora correttamente anche sul F&C. Esistono piccoli problemi di incompatibilità, invece, sulle librerie ma vi sono, in rete, dei forum che hanno lo scopo di riorganizzarle al meglio.

Le Click Boards

Sensori, attuatori, audio, video, memorizzazione, display e molto altro, le Click Board sono piccoli moduli innestabili sui quattro slot mikroBUS. Con più di 160 moduli disponibili, l'utente può combinarli tra loro creando innumerevoli applicazioni di qualsiasi genere, in modo semplice e veloce. Ecco le categorie delle click boards che la MikroElektronika mette a disposizione, come visibile in figura 4:

  • Wireless;
  • Memorizzazione e memorie di massa;
  • Segnali analogici e digitali;
  • Interfacce;
  • Audio e voce;
  • Clock e temporizzazioni;
  • Sensori;
  • Varie;
  • Display;
  • Adattatori;
  • HMI;
  • Controllo di motori;
  • Alimentazione.

 

Figura 4: Alcuni click boards.

Figura 4: Alcuni moduli Click boards.

Gli innumerevoli esempi messi a disposizione del sito, nonché il materiale che si può reperire in rete, permettono un rapido utilizzo del Flip & Click. Non si tratta di un clone di Arduino ma la sua struttura è stata completamente ridisegnata. Benché esso sia uno stretto parente di Arduino, non è affiliato con Arduino LCC. Il supporto tecnico ufficiale che raccoglie e risponde a qualsiasi domanda è quello della MikroElektronika Helpdesk.

Anteprima dei progetti

Nel proseguo di questi articoli saranno presentati alcuni progetti interessanti ed utili:

  • Progetto Master Demo Chef;
  • Progetto Alcohol Level Tester;
  • Progetto Weather Station.

Per ognuno di loro diamo qui una rapidissima perlustrazione, approfondendo in futuro le trattazioni.

Master Demo Chef

Questo progetto (vedi figura 5) ha lo scopo di permettere una perfetta cottura dei cibi. Si basa sui seguenti add-on, visibili in figura 6:

  • Flip and Click;
  • Rotary B Click;
  • Thermo Click;
  • OLED W Click;
  • RTC2 Click.

Il Rotary B Click contiene un encoder incrementale a 15 impulsi circondato da 16 diodi Led blu. Il Thermo Click è dotato di una termocoppia (MAX31855K) e riesce a misurare temperature comprese tra -270°C and 1372°C, un intervallo davvero notevole. OLED W Click è una matrice di ben 96x39 diodi Led bianchi. E' basato sul controller SSD1306 che riesce a pilotare tutti i punti luminosi. RTC2 Click fornisce un orologio in tempo reale (RTC) con bassi consumi.

 

Figura 5: Progetto Master Demo Chef

Figura 5: Progetto Master Demo Chef

 

Figura 6: Ciò che occorre per il Master Demo Chef.

Figura 6: Moduli Click per il Master Demo Chef.

Alcohol Level Tester

Questo progetto, visibile in figura 7, ha lo scopo di misurare la quantità d'alcool e visualizzare i risultati su una matrice di Led.

 

Figura 7: Il progetto Alcohol Level Tester.

Figura 7: Il progetto Alcohol Level Tester.

Il funzionamento è basato sul potente Alcohol Click, visibile in figura 8, contenente un sensore a semiconduttore MQ-3 per la misura della quantità di alcool. La zona del sensore sensibile al gas è composta da biossido di Stagno e presenta una bassa conduttività in aria pulita. In presenza di gas, la conduttività aumenta consentendo l'attivazione di allarmi e segnalazioni sonore o luminose. Il dispositivo è molto sensibile e riesce a rilevare concentrazioni di alcool comprese tra 0.04 e 4 mg/l. E' possibile calibrare la sua sensibilità utilizzando un potenziometro e i risultati sono trasmessi attraverso il canale OUT del mikroBUS. Funziona con una tensione di 5V.

Figura 8: Alcohol Click.

Figura 8: Alcohol Click.

Weather Station

Questo interessante progetto (vedi figura 9) serve per l'analisi e la predizione delle condizioni metereologiche, grazie anche al rilevamento dei tuoni.

 

Figura 9: Weather Station.

Figura 9: Weather Station.

Il progetto prevede i seguenti componenti, come visibile in figura 10:

  • Flip and Click;
  • Weather Click;
  • OLED W Click;
  • Thunder Click;
  • Ambient Light Click.

Il Weather Click monta il dispositivo della Bosh BME280. Il suo sensore può rilevare l'umidità, la pressione atmosferica e la temperatura. Risulta estremamente stabile e consuma, come le altre schede, poca corrente. Con esso è possibile realizzare in toto una completa stazione metereologica in casa. Comunica i dati tramite le interfacce I2C e SPI.  OLED W Click è una matrice di ben 96x39 diodi Led bianchi. E' basato sul controller SSD1306 che riesce a pilotare tutti i punti luminosi. Il Thunder Click è un interessantissimo add-on che rileva i fulmini vicini e pericolosi. Riesce a stimare anche la distanza del centro del temporale e fornisce una misurazione del rumore. Funziona con una tensione di 3,3V o 5V con protocollo SPI. Infine, Ambient Light Click, corredato di fotodiodo, misura efficacemente e facilmente la luce ambientale. I tempi di risposta sono molto rapidi e il livello luminoso è inviato attraverso un segnale digitale o analogico. Tramite un ponticello è possibile selezionare la tensione di alimentazione tra 3,3V e 5V.

 

Figura 10: Occorrente per la stazione meteo.

Figura 10: Moduli Click per la stazione meteo.

 

Conclusioni

Il Flip & Click è versatile, affidabile, leggero e semplice da utilizzare. Può, in pratica, risolvere qualsiasi tipo di problematica, in qualsiasi ambito, anche quello della domotica. Man mano che si procede nelle creazioni di progetti, la voglia di approfondire e creare aumenta sempre di più e in poco tempo si vorrebbero possedere tutte le Click Boards prodotte dalla MikroElektronika, il cui costo singolo non è particolarmente elevato. Siamo sicuri che nei prossimi mesi tale prodotto sarà onnipresente e la comunità interessata e appassionata aumenterà a dismisura. Consigliamo vivamente di provarlo!

 

 

4 Commenti

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 14 settembre 2016
  2. French 16 settembre 2016
  3. French 16 settembre 2016

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