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Arduino y Matlab

ARDUINO UNO + MATLAB


INTRODUCCIÓN


Aunque este blog está dedicado a las aplicaciones de ingeniería mecatrónica utilizando
Plataformas Libres, para empezar se ha incluido en la temática, la interconexión de la
tarjeta Arduino UNO R3, para ser manejada desde el entorno Matlab, por ser este uno
de los más utilizados en el ámbito académico. Más adelante, conforme vaya
investigando y experimentando, expondré la forma de hacer conexión de Arduino con
otros entornos o lenguajes. Actualmente, además de Matlab, me encuentro
experimentando con JAVA y Python.
Aunque ya existen muchos sitios donde se orienta acerca del trabajo de interconexión
entre Arduino y diferentes entornos de programación, incluyendo los aquí mencionados,
el objetivo de este blog, es servir de apoyo académico al contenido y desarrollo temático
de las asignaturas relacionadas con la ingeniería mecatrónica para los estudiantes de la
carrera en la Universidad de Boyacá. Es decir, el contenido está orientado de acuerdo
con los lineamientos de las asignaturas y políticas del proyecto educativo del programa,
de tal forma que pueda contener en un mismo espacio virtual, todo lo necesario para que
los estudiantes, puedan llevar a cabo sus proyectos y aprendizaje con la visión que la
institución viene buscando.
He encontrado en la página de Mathworks, dedicada al soporte para Arduino, un
paquete que contiene entre otros, un "sketch" escrito por Gianpiero Campa(Siga este
enlace), que es otra alternativa al estándar Firmata que también permite conectar la
tarjeta a diferentes entornos y lenguajes. La ventaja que he encontrado en este "Sketch"
respecto a "Firmata" está en que es posible configurar velocidades superiores a los
57600Kbps.
Sin embargo, aunque el contenido está dirigido principalmente a los estudiantes del
programa de Ingeniería Mecatrónica de la U. de Boyacá, puede resultar útil para otros
interesados.




INSTALANDO LA TARJETA CON INTERFAZ A MATLAB

Para conectar la tarjeta Arduino UNO, como si fuera una tarjeta de interface o de transferencia
de datos, con el IDE MATLAB, siga los siguientes pasos:

1. Descarge el archivo “ArduinoIO.zip”. También está disponible en esta carpeta de
Google Docs, que comparto con ustedes.
2. Descomprimir el archivo en la carpeta deseada en el equipo. Preferiblemente en
carpeta Matlab, que está en “Mis Documentos”. De esta forma, los M-files, quedan
disponibles inmediatamente, en el directorio corriente del entorno de Matlab.
3. Asumiendo que ya tiene instalado el IDE ARDUINO, abra desde este entorno, el
archivo “adiosrv.pde” que está dentro de la carpeta “adiosrv” , que a su vez está dentro
de la carpeta “pde” , una de las que se descomprimió.
4. Cargue en la tarjeta, este programa. Este sketch, contiene el código necesario para
que la tarjeta Arduino “escuche” los comandos ejecutados desde Matlab, ejecute
instrucciones, interactúe con dispositivos conectados a la tarjeta y transfiera datos
desde sensores y dispositivos, hacia Matlab.
5. Una vez cargado el programa en la tarjeta Arduino, es recomendable cerrar el IDE
ARDUINO, para que Matlab pueda acceder al puerto serial que se abre cuando se
conecta la tarjeta.
6. Abrir el programa Matlab.
7. En la carpeta del “Current Directory”, debe estar el m-file “install_arduino”. Ejecutar
para que se realice la comunicación. Asegúrese que la tarjeta Arduino esté conectada y
activa.
8. Verifique el puerto COM utilizado por la tarjeta para la configuración de la misma. El
número de puerto se puede consultar accediendo a: Mi
PC/Propiedades/Hardware/Administrador de Dispositivos. En esta ventana, ubique los
puertos COM disponibles (COM & LPT), expanda el menú para ver en que puerto COM
está conectado Arduino UNO R3.

CONFIGURACIÓN DE LOS PINES DE LA TARJETA DESDE MATLAB

Para interactuar con la tarjeta, desde el entorno de Matlab; primero se debe crear un objeto
para acceder a la información de puerto de comunicación a la que está conectada la tarjeta. Se
hace con la línea de comando, de la siguiente forma:
cIO = arduino(„COM3‟)
Entre paréntesis, figura el puerto serial al que se conectó la Arduino, como se indica en el paso
8. de la sección anterior. En este ejemplo “COM3”, pero puede ser cualquier otro valor.
Al ejecutar la línea anterior en la ventana de comandos, se inicia una conexión y aparecerá en
pantalla, texto informativo sobre la configuración de entradas, salidas y estado actual de los
pines.
Los pines de la tarjeta o borneras de conexión, que permiten conectar el sistema a dispositivos
externos, pueden configurarse como entradas o como salidas y a su vez, en forma digital o
análoga.

CONFIGURACIÓN DE LOS PINES

El procedimiento del objeto “cIO” para configurar los pines como entradas o como salidas es
“pinMode”. A continuación los ejemplos:
cIO.pinMode(13, „OUTPUT‟)
Este comando, configura el pin 13 de la tarjeta Arduino, como salida digital.

cIO.pinMode(10, „INPUT‟)
Configura el pin 10, como entrada digital.

cIO.pinMode(11)
Muestra el estado, de entrada o salida del pin 11

cIO.pinMode
Muestra el listado del estado de cada uno de los pines.

LECTURA DE ENTRADA DIGITAL

Si un pin ha sido configurado como entrada, el comando para leerlo es:
cIO.digitalRead(10)
que permite leer el estado alto “1” o bajo “0” del pin 10.

val = cIO.digitalRead(10)
Asigna el valor booleano presente en la entrada pin 10, a la variable “val”.

ESCRITURA DIGITAL DE SALIDA

Si un pin ha sido configurado como salida, para colocar un estado alto “1” o bajo “0” en dicha
salida, se usa el comando:
cIO.digitalWrite(13, 1)
Pone en alto el pin 13.

cIO.digitalWrite(13, 0)
Pone el pin 13 en estado bajo.

LECTURA DE ENTRADA ANÁLOGA

Las entradas análogas, son pines de la tarjeta Arduino, que pueden recibir voltajes en un rango
de 0 a 5 voltios. Útiles cuando se requiere un sensor que represente el valor de una variable
análoga, como por ejemplo: la temperatura. Suministran un valor entero entre 0 y 1023,
proporcional al valor de voltaje de la entrada análoga. El comando para leer es:
cIO.analogRead(5)
Muestra el valor presente en la entrada análoga 5, como un número entero entre 0 y 1023.

lect = cIO.analogRead(1)
Asigna el valor entero presente en la entrada análoga 1, a la variable “lect”, como un número
entero entre 0 y 1023

ESCRITURA EN SALIDA ANÁLOGA

Para asignar un valor análogo a un pin de salida, se sigue el siguiente formato:
cIO.analogWrite(3, 200)
El primer argumento de la función o método, es el pin análogo (Sólo se pueden usar los pines
3, 5, 6, 9, 10, 11) y el segundo argumento, un valor de 0 a 255, proporcional al voltaje de salida
presente en ese pin.