Arduino, açık kaynak kodlu yazılım ve donanıma sahip bir mikrodenetleyici platformudur. Arduino ile sensörlerden gelen verileri okuyabilir ve bu girdilere göre elektronik cihazları kontrol edebilir, örneğin LED’leri yakıp söndürebilir ya da motoru çalıştırabiliriz. Bu platform, üzerinde mikroçip bulunan bir kart ve bu kartı programlamamızı sağlayan bir programlama dilinden oluşur.

Arduino kartın farklı modelleri var. Bunlar arasında maliyetinin düşük olması ve kod örneklerinin fazlalığı gibi avantajlarından dolayı Arduino UNO kart en yaygın kullanılanlardan biri. Daha fazla pin sayısına ya da daha küçük boyuta ihtiyaç duyulduğunda (örneğin giyilebilir teknolojilerde kullanmak için) farklı Arduino modelleri seçilebilir.

Arduino yu tanıyalım…

Arduino Uno R3 Kartı 14 dijital pine sahiptir ve bu pinlerin 6 sı Pulse-Width Modulaton(PWM) tekniği için kullanılabilir. PWM için kullanılan pinler Arduino Uno kartında pin numaralarının üstünde bulunan işaret ile belirtilmektedir.  dijital pin haricinde 6 adet analog giriş pinine sahiptir. Bunlar dışında 1 adet 5 volt bir adet 3.3 volt çıkış pini, 3 adet gnd(ground) pini, 1 reset pini, 1 adet Analog Referans(AREF) pini, 1 adet güç giriş pini ve Serial programlama pinleri vardır. Arduino unuda Serial programla pinleri dışındaki pinler dişi pinlerdir ve Uno kartının  sağ ve sol taraflarında bulunmaktadır, serial programlama pinleri ise erkektir ve kartın arka kesminde yer alır.

Not: Arduino Uno R3 versiyonu ile reset butonu USB girişinin yan tarafına alınarak daha kolay ulaşılması sağlanmıştır.

Arduino Uno R2 pin şeması

Pinler ve ATmega 328 dışında Arduino Uno normal USB girişine ve adaptör girişine sahiptir. USB girişi sayesinde bilgisayara bağlayıp kolay bir şekilde kod atabilir yada bilgisayar ile haberleşmesini sağlarız. Adaptör girişi ise adaptör yada pil sayesinde arduino için gereken gücü almamızı sağlar ancak usb ile bilgisayara bağlıyken yada başka kaynaktan güç alırken bu girişi kullanmak zorunda değiliz.

Arduino Uno 3 adet led barındırır bunlardan ikisi RX ve TX ledleridir ve seri haberleşme akışı sırasında çalışırlar diğer led ise 13. pine bağlıdır bu sayede led uyarısı istediğimiz durumlarda harici led bağlamadan bu ledi kullanabiliriz.

Arduino Uno Güç özellikleri

Arduino Uno USB yada harici bir güç kaynağı ile çalıştırılabilir, eğer USB dışında bir kaynak kullanıyorsak direk şehir hattına bağlamak AC -> DC adaptör, uygun aralığa ayarlanmış güç kaynağı yada uygun aralıktaki pil kullanılmalıdır. Arduino Uno her ne kadar 6-20 volt arası çalış sada 7-12 volt arasındaki bir güç kaynağı ile çalıştırılması önerilmektedir. Voltaj Giriş Pini(VIN) sayesinde harici güç kaynağı jumper yada kablo yardımıyla Arduino Unoya bağlanır(7-12 volt).
Arduino Uno güç almak dışında sizin projelerinizde kullanmanız için 5 ve 3.3 DC güç çıkış pinleri bulundurmaktadır. Bu pinler sayesinde en fazla 50 mA e kadar sisteme güç aktarımında bulunulabilir. Ayrıca IOREF ile I/O çıkış, AREF ile Analog giriş voltajları referans alınabilir.
Arduino bağladığınız bir ürünün diğer ucunu Arduino Uno üzerindeki GND pinine bağlamayı unutmayın.

   Arduino Uno Hafızası

Arduino Uno barındırdığı ATmega 328 sayesinde 32 Kb lık bir hafızaya sahiptir ancak bunun 0.5 Kb lık kısmı Arduino bootloaderı tarafından kullanılmaktadır. Ayrıca Arduino Uno 2 Kb RAM ve 1 Kb EEPROM  barındırır

  Arduino Uno Haberleşme ve Bağlantı özellikleri

Arduino Uno sahip olduğu ATmega 328 sayesinde 0.(RX) ve 1.(TX) pinleri sayesinde seri haberleşme yapabilmektedir, ayrıca sahip olduğu USB bağlantı sayesinde doğrudan USB bağlantısında bulunabilir. Bu bağlantılar ARduino Uno kartımıza kod atmak dışında sensörlerden ölçtüğümüz verileri Arduino IDE içinde bulunan “serial monitor” sayesinde görebilirken yine bu araç sayesinde Arduino Unoya anlık komutlar verebiliriz.

  Arduino Uno Otomatik Kapatma (Koruma)

Arduino Uno kendini korumak için 500 mA den fazla akım çektiğinde kendini kapatıp açar eğer bu sırada bilgisayara bağlıysa bağlantıyı keser.

  Arduino Uno Fiziksel Özellikleri

6.85 cm uzunluğundaki Arduino Uno 5.33 cm genişliğe sahiptir. Arduino Uno pinleri arasındaki mesafe 2.54 mm iken 7. ve 8. dijital pin arasındaki mesafe ise 4.05 mm dir. Ayrıca USB ve güç jakları ile header çıkıntıları üst taraftadır ve altında sadece lihimler vardır.

Arduino Uno Çeşitleri

Arduino Uno 4 farklı versiyona sahiptir bunlar r1, r2, r3 dışında SMD modelleridir. SMD modellerinde ATmega 328 dahilidir ve diğer modellerin aksine çıkartılamaz. Arduino Uno r1 ilk arduino kartıdır, R2 ise DFU modu için 10 K lık bir direnç eklenmiştir eğer Arduino Uno R1 kullanıcısı iseniz DFU modu için kartınıza direnç bağlamanız gerekir. Arduino Uno en köklü değişimi R3 ile almıştır, AREF pininin yanına 2 adet yeni pin eklenmiştir (SDA ve SCL), Reset devresi daha güçlü hale getirilerek olumsuz durum riski azaltılması amaçlanmış ayrıca  ATmega 8U2 çipi ATmega 16U2 olarak değiştirilmiştir.

Arduino UNO üzerindeki elemanları tanıyalım

Arduino Uno R3 pin şeması

Tüm Arduino modelleri güç kaynağına ihtiyaç duyar.
Arduino gücünü USB (1) üzerinden veya güç kaynağı bağlantı noktasından (2) sağlar.

1 – Arduinonun USB girişi

Buradan Arduinomuzu 5V ile besleyebileceğimiz gibi seri giriş çıkış ile verileri anlık olarak izleyebilir, kontrol edebilir ve diğer donanımlarla seri olarak haberleştirebilir siniz. Aynı zamanda Arduino ya yazmış olduğumuz programı yüklediğimiz kısımdır.
USB portu üzerinde resetlenebilir poli sigortası mevcuttur. 500mA in üzerinde bir akım çekildiğinde otomatik olarak kendini kapatmaktadır.

2 – Ekstra güç kaynağı bağlantı konnektörü

Buradan ekstra güç kaynaklarından beslemek için kullanılan porttur. USB den 5V la besleyebileceğiniz gibi buradan da 7-12V arasındaki bir değere sahip güç kaynağınızla besleyebilirsiniz. Aslında Arduinonun hayatta kama limiti buradan beslemek için 6-20V arasında ama 7-12V un altı ve üstü Arduinonuz için sağlıklı olmayacaktır. Altındaki değerlerde düzgün çalışmaya bileceği gibi üzerindeki değerlerde ise fazla ısınıp Arduinonuzun yanmasına neden olucaktır. Şanslıysanız önce regülatör yanar ama muhtemelen ondan önce işlemcimiz yanacaktır

3 – GND ( Ground – Toprak)

Toprak hattıdır. Uygulamalarda kullanılan tüm negatif kısım birbirine bağlanmalıdır. Örneğin elektronik devrenizde kullandığınız güç kaynağınızla arduinonuzu beslediğiniz kaynağınız farklıysa negatiflerini birbirine bağlamak zorundasınız yoksa düzgün çalışmayacaktır.

4 – 5 Volt kaynağı

Bu portu devremizde kullanacağınız 5V kaynağı olarak kullanabileceğiniz gibi Arduinonuzu USB portundan olduğu gibi 5V ile besleyebilirsiniz ancak burada herhangi bir regülatör yoktur ve maksimum çıkış akımı 40mA dir!. O yüzden burasını kullanırken dikkatli olmalısınız yoksa Arduinoya zarar verebilirsiniz.

5 – 3.3 Volt kaynağı

Arduino üzerindeki regülatör sayesinde devremizde ki 3.3 volt beslemesi gereken yerlerde kullanabileceğiniz gerilim besleme portudur. Bu porttan maksimum 50mA lik akım çekebilirsiniz. Üzerinde çekeceğiniz değerler portu yakabileceği gibi başka hasarlarda verebilir

6 – Analog Girişler

Analog giriş pinleridir. Başlarında A harfi (A0, A1 gibi) vardır. Bu pinler sensörler ile iletişim kurmamızı sağlar. 0-5V aralığındaki girişleri Arduinoya vererek bu değerleri programınızda kullanabilirsiniz. Örneğin potansiyometre bağlayıp ayarlı gerilimler vererek dijtal pinlerin çıkışlarını bu değerlerle orantılı şekilde kullanabilirsiniz. Arduino Analog çıkış veremez. Bu yüzden sadece giriş olarak kullanılabilmektedir. Analog çıkışı PWM ile simüle edebilirsiniz.

7/8 – Dijital Giriş çıkışlar ( PWM giriş çıkışları )

Arduino UNO da 14 adet dijital giriş çıkış vardır. Bu pinlere 5V vererek pinin veya sensörün aktif olduğunu programınıza söyleyebileceğiniz gibi her pinden 5V çıkışıda aktif edebilirsiniz. Ayrıca ~ işaretli pinlerden PWM (Pulse Width Modulation) çıkışı alabilirsiniz. Böylece diğer pinler gibi sadece 5V yerine 0-5V aralığında istediğini voltaj çıkışını bu pinlerden alabilirsiniz.
ÖNEMLİ ! Arduinonun maksimum çıkış voltajı 200mA dir. Yani 20mA değerinde 10 LED i tüm parlaklığında çalıştırırsanız Arduionuzu zorlarsınız. 10 ledi geçerek 200mA i geçerseniz Arduinonuzun pinlerini veya Arduinonun kenisini yakarsınız
Digital pin : Arduino UNO ‘da 13 adet digital pin vardır. Bu pinleri digital giriş ve çıkış için kullanırız.
PWM pin : “~” işareti gördüğünüz digital pinlerden analog çıkış alabileceğimizi belirtir.

9 – AREF

Analog referans pinidir. Arduino regülatörü 1023 adıma sahiptir. Örneğin; 3 voltluk bir gerilim için 3V/1023 = 0.00293V hassasiyetine sahip gerilim adımı elde edebiliriz. Hassas uygulamalarda işimize yarayacak bir pindir.

10 – Reset Butonu

Arduino kararsız çalışmaya başlarsa veya herhangi bir durumda programın baştan başlaması için bu butonu kullanabilirsiniz.

11 – Güç Göstergesi

Arduinomuzun çalışıp çalışmadığını bu led sayesinde anlarız. Güç bağlantısı olduğu halde bu led yanmıyorsa ters giden bir şeyler vardır. Devreyi kontrol etmenizde fayda var.

12 – TX ve RX Ledleri

İşlemciye yazılım yüklerken bu ledlerin yanıp söndüğünü göreceksiniz. Seri iletişimi ifade eder.
TX verici RX ise alıcıdır.

13 – İşlemci

ATMEL firmasının ATmega328P işlemcisini görüyoruz. Yazdığımız programlar bu işlemciye gönderilir.

14 – Regülatör

Devreye zarar verebilecek gerilim değerlerinden korur.Ekstra güç kaynağınızdan konnektöre (2 nolu) verdiğiniz 7-12 V u 5V a dönüştüren regülatördür

RESET Pini

Bu pin sayesinde Arduinomuzun enerjisini kesip yeniden takmak yerine LOW sinyali verildiğinde Arduinonun resetlenmesini sağlayabilirsiniz. Ayrıca gerekli yerlerde bunu yazılan programın bi parçası haline getirebilirsiniz.

Vin

7-12V arsındaki ekstra güç kaynağınızla bu porttanda arduinonuzu besleyebilirsiniz. Ancak tabiki bu pinden yüksek voltajlı güç çıkışı alamazsınız. 9V luk pilleri direkt burdan bağlayabilirsiniz.

IOREF

Kullanılan Board a özgü mikroişlemcinin çalışma referans voltajının alındığı porttur. Örneğin Uno 5V verirken DUE 3,3V verebilir. Uygun shieldler veya donanımlar bu pindeki referans değerine göre uygun çalışma ve işleme gerilimlerini seçebilirler.

ATmega işlemcisi için ICSP – I²C portu

İki Arduinoyu veya Arduinoya bağlı birçok shieldi veya sensörü bu porta bağlayarak daha az pin kullanıp haberleşmesini sağlayabilirsiniz. Açılımı Inter Integrated Circuit tir ve kısa mesafeli senkron haberleşme protokolüdür

USB arayüzü için ICSP – SPI

Açılımı Serial Peripheral Interface tir. Birden çok cihazı buraya bağlayarak iletişim için kullanmak istediğinizi seçebilir ve adresleme yapabilirsiniz. Buna aynı zamanda I2C de denmektedir. Master Slave haberleşmesi yapılmaktadır.

Arduino üzerindeki pinleride yukarıdaki gibi SPI portu olarak kullanabilirsiniz