Módulo 1: Introdução ao Arduino IDE e Fundamentos de Programação¶

Bem-vindo ao Módulo 1 do curso "Programação em Arduino: Conceitos Fundamentais sem Hardware". Neste módulo, você será introduzido ao ambiente de desenvolvimento Arduino IDE e aos fundamentos da programação em C/C++ no contexto do Arduino. O foco será na compreensão da estrutura básica de um sketch (programa Arduino) e nos conceitos iniciais de variáveis e tipos de dados.

Objetivos do Módulo¶

Instalar e configurar o Arduino IDE.
Compreender a estrutura básica de um sketch Arduino.
Familiarizar-se com as funções setup() e loop().
Escrever e executar o primeiro programa "Hello, World!" usando o Monitor Serial.
Entender a declaração e inicialização de variáveis.
Conhecer os tipos de dados primitivos em Arduino: int, float, char, boolean.

1. Introdução ao Arduino IDE¶

1.1 O que é o Arduino IDE?¶

O Arduino IDE (Integrated Development Environment) é um ambiente de desenvolvimento integrado que permite escrever, compilar e enviar código para placas Arduino. Ele fornece uma interface simples e intuitiva para programar microcontroladores usando uma linguagem baseada em C/C++.

1.2 Instalação do Arduino IDE¶

Passos para instalar o Arduino IDE:

Download:¶

Acesse o site oficial: https://www.arduino.cc/en/software
Escolha a versão compatível com o seu sistema operacional (Windows, macOS, Linux).

Instalação:¶

Execute o arquivo baixado e siga as instruções de instalação padrão.
Aceite os termos de licença e selecione os componentes que deseja instalar.

Primeira Execução:¶

Abra o Arduino IDE após a instalação para verificar se está funcionando corretamente.

Nota: Para este curso, não é necessário ter uma placa Arduino conectada ao computador, pois utilizaremos o Monitor Serial e simuladores quando necessário.

2. Estrutura Básica de um Sketch Arduino¶

Um sketch é o nome dado a um programa escrito para o Arduino. Todo sketch possui uma estrutura básica composta pelas funções setup() e loop().

2.1 Função `setup()`¶

void setup() {
  // Código a ser executado uma vez no início
}

Propósito: A função setup() é chamada uma vez quando o programa inicia. É usada para inicializar variáveis, configurar pinos e iniciar bibliotecas.

2.2 Função `loop()`¶

void loop() {
  // Código a ser executado continuamente
}

Propósito: Após a execução da setup(), a função loop() é chamada repetidamente em um ciclo infinito. É onde o código principal do programa é executado, permitindo que ele responda a eventos e execute tarefas contínuas.

2.3 Exemplo de Estrutura Básica¶

void setup() {
  // Inicializações
}

void loop() {
  // Código principal
}

3. Primeiro Programa: "Hello, World!" no Monitor Serial¶

Vamos escrever um programa simples que imprime "Hello, World!" no Monitor Serial do Arduino IDE.

3.1 O que é o Monitor Serial?¶

O Monitor Serial é uma ferramenta integrada no Arduino IDE que permite enviar e receber dados pela porta serial. Ele é útil para depuração e interação com o programa em execução.

3.2 Escrevendo o Programa¶

Passo 1: Abra o Arduino IDE e crie um novo sketch.

Passo 2: Digite o seguinte código:

void setup() {
  Serial.begin(9600); // Inicia a comunicação serial a 9600 bps
}

void loop() {
  Serial.println("Hello, World!"); // Imprime "Hello, World!" no Monitor Serial
  delay(1000); // Aguarda 1 segundo
}

Explicação do Código:

Serial.begin(9600); inicia a comunicação serial na taxa de 9600 bits por segundo (bps).
Serial.println("Hello, World!"); envia a string "Hello, World!" seguida de uma nova linha para o Monitor Serial.
delay(1000); pausa a execução por 1000 milissegundos (1 segundo).

Passo 3: Compilar e Executar

Compilar: Clique no botão de verificação (✔) para compilar o código e verificar se há erros.
Executar: Como não estamos usando hardware físico, podemos simular a execução ou simplesmente entender que o código enviaria "Hello, World!" ao Monitor Serial a cada segundo.

Passo 4: Abrir o Monitor Serial

No Arduino IDE, clique em Ferramentas > Monitor Serial ou pressione Ctrl + Shift + M.
Configure a taxa de transmissão para 9600 baud (deve corresponder ao valor definido em Serial.begin()).

Resultado Esperado:

Hello, World!
Hello, World!
Hello, World!
...

A mensagem será repetida a cada segundo.

4. Variáveis e Tipos de Dados¶

Variáveis são espaços na memória do microcontrolador que armazenam valores que podem ser alterados durante a execução do programa. Em Arduino, as variáveis devem ser declaradas com um tipo de dado específico.

4.1 Declaração e Inicialização de Variáveis¶

Declaração: Informar ao compilador o nome e o tipo da variável.

int numero; // Declara uma variável inteira chamada 'numero'

Inicialização: Atribuir um valor inicial à variável.

numero = 10; // Atribui o valor 10 à variável 'numero'

Declaração e Inicialização Simultânea:

int numero = 10; // Declara e inicializa 'numero' com 10

4.2 Tipos de Dados Primitivos¶

4.2.1 `int` (Inteiro)¶

Descrição: Armazena números inteiros, positivos ou negativos, sem decimais.
Tamanho: Geralmente 16 bits no Arduino Uno (varia conforme a placa).
Intervalo: De -32.768 a 32.767 (para 16 bits).
Exemplo:

int idade = 25;

4.2.2 `float` (Ponto Flutuante)¶

Descrição: Armazena números com casas decimais.
Tamanho: 32 bits.
Precisão: Aproximadamente 6 a 7 dígitos significativos.
Exemplo:

float temperatura = 36.5;

4.2.3 `char` (Caractere)¶

Descrição: Armazena um único caractere ou pequenos números inteiros.
Tamanho: 8 bits.
Intervalo: De -128 a 127.
Exemplo:

char letra = 'A';

4.2.4 `boolean` (Booleano)¶

Descrição: Armazena valores lógicos true (verdadeiro) ou false (falso).
Tamanho: 8 bits (apesar de usar apenas 1 bit).
Exemplo:

boolean estado = true;

4.3 Exemplo Prático: Usando Variáveis¶

Vamos criar um programa que declara diferentes tipos de variáveis e as imprime no Monitor Serial.

Código:

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  int numero = 42;
  float pi = 3.1416;
  char caractere = 'C';
  boolean verdade = true;

  Serial.print("Número inteiro: ");
  Serial.println(numero);

  Serial.print("Número float: ");
  Serial.println(pi);

  Serial.print("Caractere: ");
  Serial.println(caractere);

  Serial.print("Valor booleano: ");
  Serial.println(verdade);
}

void loop() {
  // Não há código no loop
}

Explicação do Código:

Serial.print() vs. Serial.println():
Serial.print() envia o dado sem pular para a próxima linha.
Serial.println() envia o dado e adiciona uma nova linha.
As variáveis são declaradas e inicializadas dentro da função setup().

Resultado Esperado no Monitor Serial:

Número inteiro: 42
Número float: 3.14
Caractere: C
Valor booleano: 1

Observação:

O valor booleano true é impresso como 1, e false seria 0.
O número float pode ser arredondado dependendo da configuração.

5. Exercícios Práticos¶

Exercício 1: Modificar o "Hello, World!"¶

Tarefa: Altere o programa "Hello, World!" para que ele peça ao usuário um nome (via Monitor Serial) e então exiba "Hello, [Nome]!".

Dicas:

Use Serial.readString() para ler a entrada do usuário.
Lembre-se de configurar o Monitor Serial para enviar nova linha ou retorno de carro após a entrada.

Código Exemplo:

String nome; // Declara uma variável do tipo String

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Digite seu nome:");

  // Aguarda até que haja dados disponíveis
  while (Serial.available() == 0) {
    // Aguarda o usuário digitar
  }

  nome = Serial.readString(); // Lê a string digitada
  Serial.print("Hello, ");
  Serial.print(nome);
}

void loop() {
  // Código vazio
}

Exercício 2: Calculadora Simples¶

Tarefa: Escreva um programa que solicite dois números inteiros ao usuário e exiba a soma, subtração, multiplicação e divisão desses números.