Arduino recap: una settimana di annunci e presentazioni

Arduino spinge sul pedale dell’innovazione presentando nuove board per l’Internet of Things ed un approccio semplificato alla programmazione FPGA. Senza dimenticare la vocazione alla didattica e con un occhio di riguardo al mondo dell’industria.

Quello di maggio è stato un mese particolarmente intenso per il team di Arduino, che ha scelto due eventi – l’Arduino Day 2018 di Milano e la Maker Faire Bay Area, in California – per presentare una serie di nuovi prodotti e alcune interessanti, iniziative. Non accadeva da tempo che giungessero così tante nuove proposte da Arduino: segno che – risolti i problemi societari e di copyright – tutte le energie e le risorse sono ora indirizzare esclusivamente allo sviluppo di nuovi prodotti ed a supportare la crescita della community i cui utenti sono in continuo aumento – come ha sottolineato Massimo Banzi – parlando di un incremento mensile del 7% delle registrazioni sulla piattaforma Create.

La manifestazione di Milano si è svolta presso il Vodafone Village Theatre, nella sede Vodafone, società con cui Arduino ha stretto un rapporto di collaborazione per la sperimentazione di sistemi per l’Internet of Things mediante la rete cellulare e la tecnologia NB-IoT e Cat. M1.

E proprio l’Internet delle Cose, in tutte i suoi aspetti, è uno dei temi al centro dell’interesse di Arduino, con una strategia volta ad offrire supporto hardware e software per tutte le tecnologie coinvolte: NB-IoT, Sigfox, LoRa, Bluetooth, Wi-Fi. L’IoT è stato anche al centro di un interessante panel durante il pomeriggio dell’Arduino Day che ha visto, tra gli altri, la partecipazione di Zach Shelby di ARM.

E per il mondo IoT e della connettività wireless sono pensate le board presentate durante l’evento di Milano.

MKR NB 1500 e MKR WiFi 1010

Nel formato MKR, che è diventato ormai uno standard per le board IoT (e non solo), Arduino presenta le schede MKR WiFi 1010 e MKR NB 1500.

La board MKR WiFi 1010, a basso consumo energetico, è stata progettata non solo per velocizzare e semplificare la prototipazione di applicazioni IoT basate su WiFi, ma anche per essere incorporata in applicazioni IoT di produzione che richiedono connettività WiFi. La scheda è un’evoluzione dell’Arduino MKR1000 esistente, ma ora utilizza un modulo basato su ESP32 prodotto da u-blox. Questo elemento chiave offre capacità di comunicazione WiFi e Bluetooth a 2,4 GHz, oltre a prestazioni RF e di alimentazione all’avanguardia: ESP32 è un dispositivo particolarmente flessibile con potenza d’uscita regolabile e prestazioni ottimizzate per quanto riguarda portata, velocità e consumi energetici. Come ha illustrato Fabio Violante – CEO di Arduino – durante l’intervista che ci ha concesso, questo modulo verrà utilizzato su tutte le board Arduino munite di connettività WiFi e verrà dotato di un firmware open source scritto appositamente dal team di Arduino in modo da evitare qualsiasi problema col vendor, un firmware che facilita la programmazione, l’aggiornamento, o eventuali debug relativi alla sicurezza.

Completamente compatibile con il cloud IT di Arduino, MKR 1010 consente una facile migrazione dalle altre schede Arduino; altra caratteristica significativa sono i due processori autonomi programmabili, il primo basato su tecnologia ARM, il secondo su un IC dual-core Espressif; in questo modo è possibile distribuire il carico di lavoro su un processore o sull’altro. Un’altra importante caratteristica è l’integrazione di un modulo di autenticazione sicuro – l’ECC508 di Microchip – che utilizza l’autenticazione crittografica TLS (Transport Layer Security).

La seconda board – MKR NB 1500 – utilizza il nuovo standard NB-IoT (narrowband IoT) a bassa potenza, in grado di funzionare su reti cellulari / LTE. La combinazione tra la semplicità d’utilizzo dell’ecosistema Arduino e la board MKR NB 1500 rappresenta la scelta ottimale per applicazioni di monitoraggio e controllo in aree remote. Progettato per un impiego globale, la board supporta attualmente le reti AT & T, T-Mobile USA, Telstra, Verizon su Cat M1 / ​​NB1 nonché le bande 2, 3, 4, 5, 8, 12, 13, 20 e 28.

La tecnologia di comunicazione NB-IoT utilizza le reti cellulari LTE esistenti e offre comunicazioni significativamente più veloci rispetto alle reti IoT alternative come LoRa e Sigfox, offrendo anche un basso consumo energetico. Inoltre, rispetto alla connettività cellulare GSM o 3G, i tempi di attivazione e le connessioni sono molto più veloci, il che consente un ulteriore risparmio energetico.

È importante sottolineare la completa compatibilità dei nuovi prodotti con le schede Arduino Uno, Mega e MKR esistenti. Comune è anche il form factor (MKR) così come la vasta gamma di interfacce disponibili, tra cui I2S, I2C, UART e SPI. Entrambe le schede funzionano anche a 3,3 V e offrono numerose opzioni di Input/Output tra cui 22 I/O digitali (12 con PWM) e sette ingressi analogici.

“Le nuove schede offrono opzioni di comunicazione in grado di soddisfare i casi d’uso più esigenti, offrendo agli utenti una delle più ampie possibilità d’impiego sul mercato dei prodotti certificati“, ha dichiarato Massimo Banzi.

“NB-IoT e CAT M1 stanno gradualmente diventando una realtà in molti paesi del mondo. Con MKR NB 1500 abbiamo voluto creare una tecnologia versatile per democratizzare l’accesso alle nuove reti, consentendo ai nostri clienti di approfittare di questa grande opportunità fin dall’inizio“, ha affermato Fabio Violante. “Crediamo fortemente che la scheda MKR NB 1500 abbia tutti gli ingredienti per diventare il prodotto ideale per molti casi d’uso professionale“.

“Per quanto riguarda MKR 1010, abbiamo avuto l’opportunità di imparare molto dai vari prodotti WiFi con cui abbiamo avuto a che fare nel corso degli anni. Sulla base dei feedback dei clienti abbiamo pensato che fosse giunto il momento di rilasciare una nuova scheda di grande affidabilità adatta a una grande varietà di casi d’uso, difficili da supportare con altri prodotti,”, ha aggiunto Fabio Violante. “L’altro aspetto interessante riguarda il firmware della sezione WiFi che essendo sviluppato da noi è completamente open-source, quindi aperto ai miglioramenti e contributi da parte della community.”

Sia MKR WiFi 1010 che MKR NB 1500 saranno disponibili a breve, a partire da giugno 2018.

Sempre a proposito di connettività per il mondo IoT, segnaliamo che Arduino ha iniziato da poco la distribuzione della board MKR WAN 1300, che combina le funzionalità della scheda MKR Zero con la tecnologia wireless LoRa di Semtech, una tecnologia particolarmente adatta al mondo dell’Internet of Things e che offre grande portata con consumi ridotti.

La scheda che utilizza la tecnologia Sigfox (MKR FOX 1200) è invece già disponibile da tempo, con un prezzo comprensivo di due anni di abbonamento al servizio Sigfox.

MKR Vidor 4000 e ARDUINO UNO WiFi rev.2

In occasione della Maker Faire, il team di Arduino ha presentato altre due nuove board che arricchiscono l’offerta in ambito IoT: MKR Vidor 4000 e Uno WiFi Rev 2.

In particolare, MKR Vidor 4000 rappresenta il primo approccio di Arduino al mondo dei chip programmabili FPGA, dispositivi che ricoprono un ruolo fondamentale nelle tecnologie più avanzate (5G, guida autonoma, elaborazione video, codec, server, supercalcolatori, ecc.) ma che, da sempre, risultano piuttosto complessi da programmare.

In passato ci hanno provato in molti a semplificare la programmazione degli FPGA, con scarso successo: per questo motivo siamo veramente curiosi di vedere se Arduino riuscirà nell’intento di rendere molto più user-friendly questa tecnologia, così come ha fatto coi microcontrollori.

Nel dettaglio, MKR Vidor 4000 (Banzi sostiene che il nome Vidor derivi da quello di un paesino veneto ma… non ne siamo così sicuri), è una board con form factor MKR dotata di un microcontrollore SAM D21, un modulo Wi-Fi Nina W102 u-blox e un chip crittografico ECC508 per la connessione sicura wireless.  La scheda dispone di 8 Mbyte SDRAM, 2 Mbyte QSPI Flash (1MB per le applicazioni utente), connettore Micro HDMI, connettore per camera MIPI, WiFi, Bluetooth e soluzione MiniPCI Express con 25 pin programmabili dall’utente.

La sezione FPGA (un chip Cyclone 10 di Altera, Casa recentemente acquisita da Intel) contiene 16K di elementi logici, embedded RAM da 504 Kbit e 56 moltiplicatori HW 18×18 bit per l’esecuzione veloce di algoritmi DSP; ciascun pin può essere commutato a oltre 150 MHz e può essere configurato per funzioni come UART, (Q) SPI, PWM, encoder in quadratura, I2C, I2S, DAC Sigma Delta, ecc. La sezione FPGA può essere utilizzata anche per operazioni DSP ad alta velocità e per l’elaborazione audio e video.

La presentazione di Massimo Banzi e l’intervista a Fabio Violante sono state l’occasione per approfondire quali strumenti intenda offrire Arduino per semplificare la programmazione e l’utilizzo della sezione FPGA di MKR  Vidor 4000. “Si tratta sicuramente del prodotto più importante dal punto di vista dell’innovazione, un prodotto che è il punto di arrivo di tanti anni di ricerca,” spiega Violante “L’idea è quella di democratizzare un mondo, quello dei chip FPGA, che è molto complesso e molto sofisticato. La scheda – nel formato MKR  che stiamo adottando per tutti i nostri prodotti IoT – combina la compatibilità con le librerie del SAMD21 che utilizziamo su tutta la famiglia “maker”, con l’Intel Cyclone 10 e con la sezione WiFi e Bluetooth che fa capo al modulo ESP32 di u-blox. Una delle cose più importanti di questo prodotto è la presenza di una serie di connettori in grado di risolvere problemi interessanti, quale l’ingresso MIPI per le telecamere compatibili con Raspberry Pi e l’uscita Micro HMDI che consente di collegare un monitor ma che può essere riprogrammata per pilotare un display. Tuttavia l’aspetto più importante di questo nuovo prodotto è la filosofia che sta alla base e che vuole rendere semplice l’impiego degli FPGA”.

Prosegue Violante “Per fare questo abbiamo creato un primo modello di programmazione che verrà adottato al lancio del prodotto, verso la fine di giugno, che prevede la disponibilità di una serie di IP predefinite, una serie di blocchi funzionali che risolvono molte necessità; qui, alla Maker Faire, abbiamo esposta una demo in cui la sezione FPGA viene utilizzata per fare Object Tracking. Ci saranno IP di vario tipo, filtri FIR, FFT, PWM ed altri ancora che renderanno, da subito, questa board un sistema molto versatile. Successivamente rilasceremo un ambiente di sviluppo visuale – all’interno del framework Create – dove gli utenti spostando semplicemente dei blocchi che rappresentano le IP potranno realizzare il processo desiderato e realizzare le periferiche necessarie. Il tutto senza utilizzare i tradizionali linguaggi come Verilog o VHDL. Risulterà semplice, ad esempio, creare tre porte USB, che potranno essere localizzate su qualsiasi pin della scheda; la board prevede anche un connettore  MiniPCI Express che può essere completamente riprogrammato. Attualmente stiamo lavorando sulle interfacce utente del tool per renderle quanto più possibile Arduino-style, semplificando alcuni processi ancora un po’ farraginosi. In ogni caso tutto il ciclo è già stato testato e siamo confidenti nel successo di questa iniziativa.”

Per quanto riguarda la board UNO WiFi Rev.2 – sviluppata insieme a Microchip – il team di Arduino ha cercato di sfruttare la migliore tecnologia disponibile per quanto riguarda il micro AVR unitamente all’impiego della connettività WiFi e BLE basata sul nuovo modulo ESP32 di u-blox.

Spiega Violante: “L’idea è creare un prodotto che sia ideale per fare prototipazione sfruttando l’ecosistema di shield che esistono nel formato tradizionale. In più abbiamo previsto un sensore inerziale da utilizzare in ambiente didattico per realizzare dei dispositivi sensibili al movimento; una scheda che va a completare una famiglia fornendo una connettività particolarmente robusta”.

L’ATmega4809 – il micro utilizzato – dispone di 6KB di RAM, 48KB di Flash, tre UART, Core Independent Peripherals (CIP) e un ADC integrato ad alta velocità. In combinazione con il chip crittografico ECC608 di Microchip sulla scheda Uno, il microcontrollore fornisce anche la sicurezza basata su hardware per il collegamento di progetti al cloud, inclusi AWS e Google.

Il modulo WiFi integra lo stack TCP/IP necessario alla connessione di rete e all’impiego come acces point; La funzionalità OTA (over-the-air) programming, consente di trasferire in modalità wireless sia gli sketch di Arduino che di modificare il firmware della sezione WiFi.

I nuovi shield MKR: MEM, 485, CAN, ETH

Tornando all’evento di Milano, l’Arduino Day ha anche rappresentato l’occasione per la presentazione di quattro nuovi shield MKR che espandono le possibilità di impiego delle board con tale form factor: MKR MEM; MKR 485; MKR CAN; MKR ETH.

MKR MEM consente di aggiungere una memoria Flash da 2Mbyte all’applicazione, con la possibilità di sfruttare anche la capacità di una microSD esterna ed effettuare l’aggiornamento OTA (Over The Air).

MKR 485 permette di collegare l’applicazione a qualsiasi sistema industriale che utilizza il protocollo RS-485, rendendo possibile mettere in rete anche i macchinari più anzianotti, sistemi di riscaldamento, ecc.

MKR CAN consente all’ecosistema per automotive CAN di connettersi al mondo Arduino. Questo Shield semplifica il collegamento delle schede MKR con le autovetture intelligenti del futuro ma anche con diversi tipi di sensori, motori e display in ambito industriale.

MKR ETH permette di aggiungere una connessione cablata Ethernet alle board Arduino MKR. Ciò è particolarmente importante per i progetti che devono essere installati in ambienti industriali ad elevato rumore elettromagnetico o nelle applicazioni con speciali requisiti di sicurezza.

Understandable for Beginners, Fast for Professionals

Tutti questi prodotti hanno in comune la possibilità di supportare applicazioni in ambito industriale, portando in questo mondo la semplicità dell’ecosistema Arduino. Non più solo prodotti per maker e designer e per realizzare semplici prototipi, dunque, ma una grande opportunità per chi opera nel mondo dell’industria e delle telecomunicazioni di accelerare lo sviluppo di applicazioni di tipo professionale grazie ad Arduino.

Una tecnologia sintetizzata dal motto “Understandable for Beginners, Fast for Professionals”, ovvero una tecnologia che risulta facilmente comprensibile dai Principianti e che velocizza il lavoro dei Professionisti.

Per dare la possibilità di realizzare soluzioni ingegnerizzate in piccole serie con i prodotti Arduino, è stata presentata l’iniziativa “Panini”, mentre un programma di Design Licensing (Arduino Design Licensing) verrà lanciato in autunno.

Altri prodotti e applicazioni

Tra gli altri prodotti presentati a Mlano, la board MKR Connector Carrier che consente di connettere facilmente all’ecosistema Arduino le numerosissime schedine Grove che comprendono sensori, attuatori, display, eccetera.

Il team di Arduino, sempre attento al mondo Educational, durante l’evento di Milano ha lanciato l’Arduino Engineering Kit, il primo prodotto rilasciato in collaborazione con MathWorks, che rafforza la presenza di Arduino a livello universitario nei campi dell’ingegneria, dell’IoT e della robotica.

Il kit è costituito da tre progetti basati su Arduino che consentiranno agli studenti di realizzare moderni dispositivi elettronici; gli studenti e gli insegnanti avranno accesso ad una piattaforma di e-learning dedicata e ad altri materiali didattici. Il kit include anche una licenza individuale di un anno per MATLAB e Simulink, pacchetti software che sono la base di strumenti standard per lo sviluppo di algoritmi, la modellazione di sistemi e la simulazione.

Il kit, alloggiato in una cassetta plastica, comprende una scheda Arduino MKR1000 e un set completo di componenti elettrici e meccanici necessari per assemblare una Self-Balancing Moto, un Rover autonomo dotato di carrello elevatore e un Drawing robot in grado di disegnare su una lavagna.

“Abbiamo progettato l’Arduino Engineering Kit pensando al modo in cui avremmo voluto imparare meccatronica, algoritmi di controllo, macchine a stati e sensori complessi quando eravamo studenti di Ingegneria: in un modo divertente e stimolante,” ha affermato David Cuartielles, co-fondatore di Arduino e Arduino Education CTO. “Si tratta di attività pratiche basate su concetti teorici precisi. Ma ancora più importante, dopo aver terminato i materiali di base, il kit offre la flessibilità di sperimentare in altre direzioni, mettendo alla prova la creatività ingegneristica degli studenti.”

Massimo Banzi ha anche ricordato Project Hub – Arduino Create, la piattaforma online integrata che consente a Makers e Professionisti di scrivere codice, accedere a contenuti, configurare schede e condividere progetti.

Design Challange

Sono sempre più stretti i rapporti tra Arduino e il mondo della distribuzione: in occasione dell’evento di Milano sono stati annunciati due Concorsi, uno con Arrow Electronics e l’altro con Farnell element14.

Arduino Challenge, Powered by Arrow and Indiegogo: mette in palio premi per 50.000 dollari per progetti IoT basati su Arduino. Il concorso inizia il 12 maggio e termina il 31 agosto 2018. Qui tutti i dettagli.

Design For A Cause – Design Challenge element14: in questo caso si tratta di progettare, utilizzando una board MKR1000, un sistema che sia di aiuto per le persone che vivono con disabilità fisiche o mentali. Qui tutti i dettagli.

Sempre a proposito di Concorsi a premi, ricordiamo che è in corso il Contest Arduino/Distrelec: Automation & Robotics Contest, per la realizzazione di nuove soluzioni in ambito Industry 4.0 al fine di rendere il mondo industriale più veloce, economico, flessibile ed efficiente. Qui i dettagli del Contest.

La manifestazione di Milano si è conclusa con le date dei prossimi appuntamenti; l’Arduino Developers online Summit è previsto per il 19 giugno 2018 mentre l’appuntamento per i collaboratori di Arduino è in programma per l’11 Ottobre a Roma, prima dell’inizio della Maker Faire Rome.

In questo video l’intervista a Fabio Violante, CEO di Arduino.