Manual do Maker: Por onde começar?

Colocando finalmente em prática, em 2021, um velho projeto, criar um canal [Vídeo+Texto] de ensino para guiar os [iniciantes|aspirantes] a Maker na sua jornada de projetos. Pois bem:

Criar gadgets, robôs ou mesmo brincar no mundo da automação é sem dúvida algo que desperta a curiosidade de muitas pessoas, mas se aventurar nesse mundo nem sempre é algo tão claro quanto pode ser. E a primeira questão sem dúvidas é, por onde começar.

Mundo Maker - Imagem da Internet

A resposta é simples, com o equipamento básico necessário, seja de aprendizado ou de prototipação, segue a lista:

1. Vontade de aprender e paciência;
2. Um computador [Desktop|Laptop] - O SO (Sistema Operacional) pode ser o da sua preferência, [Windows|OSX|Linux];
3. Um Microcontrolador ou um Microprocessador;

Veja que os dois primeiros itens são fáceis ou pelo menos de fácil compreensão, então, é do ítem número 3 que iremos tratar aqui.

A primeira distinção que deve ser feita é sobre o que são:

• Microcontroladores - É um pequeno computador (SoC) num único circuito integrado o qual contém um núcleo de processador, memória e periféricos programáveis de entrada e saída. A memória de programação pode ser RAM, NOR flash ou PROM a qual, muitas vezes, é incluída no chip. Os microcontroladores são concebidos para aplicações embarcadas, em contraste com os microprocessadores utilizados em computadores pessoais ou outras aplicações de uso geral. (Wikipedia)
• Microprocessadores - Geralmente chamado apenas de processador, é um circuito integrado que realiza as funções de cálculo e tomada de decisão de um computador. Todos os computadores e equipamentos eletrônicos baseiam-se nele para executar suas funções, podemos dizer que o processador é o cérebro do computador por realizar todas estas funções. (Wikipedia)

Feita essa distinção, é hora de conhecer e escolher a sua placa. Tudo vai depender do que exatamente o que você deseja realizar, que pode variar de colocar leds para piscar até construir um drone capaz de realizar reconhecimento facial.

As opções de placas no mercado são das mais variadas possíveis, mas as mais populares são as placas microcontroladas da família Arduino e os da família NodeMCU.

Placa de prototipação Arduino Uno

Para a primeira família, a do Arduino, existem as placas mais tradicionais, baseadas em uma arquitetura AVR, com microcontroladores da Atmel:

Características	Arduino Uno	Arduino Nano	Arduino Mega
Núcleos	1	1	1
Microcontrolador	ATMega328	ATMega328	ATMega1280
Arquitetura	8 bits	8 bits	8 bits
Frequência do Clock	16 MHz	16 MHz	16 MHz
Pinos analógicos (Entrada)	8	8	16
Pinos analógivos (Saída)	0	0	0
Pinos digitais (Entrada e Saída)	22	22	54
Variação do sinal analógico	0 a 5 V	0 a 5 V	0 a 5 V
Memória RAM	2 Kb	2 Kb	8 Kb
Memória Flash	32 Kb	32 Kb	256 Kb
Memória EPROM	1 Kb	1 Kb	4 Kb
Resolução do sinal analógico	10 bit / 4.88 mV	10 bit / 4.88 mV	10 bit / 4.88 mV

Existem muitas outras placas além das tradicionais Uno, Nano e Mega, e é possível notar que elas possuem características semelhantes (Não se preocupe em entender exatamente o que cada característica representa no momento).

Há também placas da família Arduino com microcontroladores baseados em arquiteturas ARM, o destaque aqui fica para o Arduino Due:

Características	Arduino Due
Núcleos	1
Microcontrolador	AT91SAM3X8E
Arquitetura	32 bits
Frequência do Clock	84 MHz
Pinos analógicos (Entrada)	12
Pinos analógivos (Saída)	2
Pinos digitais (Entrada e Saída)	54
Variação do sinal analógico	0 a 3.3 V
Memória RAM	96 Kb
Memória Flash	512 Kb
Memória EPROM	0 Kb
Resolução do sinal analógico	12 bit / 0.806 mV

Como observado, é uma placa bem mais poderosa que suas irmãs, agora vamos para a família NodeMCU:

Placa de Prototipação NodeMCU V3

Neste conjunto as placas se diferem basicamente pelas caracteristicas do seu microcontrolador, sendo o ESP8266 e o ESP32 os mais populares:

Características	NodeMCU V3	NodeMCU ESP32
Núcleos	1	2
Microcontrolador	ESP8266	ESP32
Arquitetura	32 bits	32 bits
Frequência do Clock	80 MHz	160 MHz
Pinos analógicos (Entrada)	1	15
Pinos analógivos (Saída)	0	0
Pinos digitais (Entrada e Saída)	17	36
Variação do sinal analógico	0 a 3.3 V	0 a 3.3 V
Memória RAM	64 Kb	520 Kb
Memória Flash	4 Mb	4 Mb
Memória EPROM	512 bytes	0 Kb
Resolução do sinal analógico	10 bit	12 bit

Apresentadas as opções, resta agora expor as pequenas particularidades para a decisão final:

• Placas que trabalham em uma voltagem mais baixa consomem menos energia e também tem vantagem ao descarregar de baterias, por exemplo, um Arduino Uno ligado a uma bateria de 9V, ao ponto que esta descarregue abaixo de 5V faria com que a sistema desligasse, ao passo que em um NodeMCU ESP32 a bateria teria que descarregar abaixo de 3.3V;
• As placas com os microcontroladores ESP são munidas de muitos pinos digitais e analógicos (ESP32) e também de mais de uma interface SPI, I2C, I2S, UART, quando a maioria dos ATmega possuem apenas uma de cada;
• O preço, mesmo da placa com o ESP32, é significamente menor que das placas mais comuns da família Arduino;

Por fim, o mais importante dos detalhes, a facilidade para se programar as placas. E neste ponto, as placas da família Arduino ainda levam vantagem. Mesmo com muitos anos de aprimoramento, iniciado em 2016 por um funcionário da própria ESPRESSIF (Fabricante dos ESP), e de praticamente todas as bibliotecas desenvolvidas para o Arduino já serem compatíveis com os ESPs, o tamanho da comunidade que desenvolve e evangeliza utilizando o Arcuino, ainda é muito maior, a quantidade de Shields (Gadgets para simplesmente acoplar no Arduino) é também um fator que facilita muito a vida de quem está iniciando na área.

Sendo assim, recomendo e iniciaremos nossa jornada utilizando as famosas placas da família Arduino, pelo menos na parte inicial dessa odisseia.

Certamente passaremos pela família NodeMCU e não pararemos por ai, avançaremos com aplicações ainda mais complexas e novos personagens entrarão em cena, como:

Microcomputador Raspberry Pi 3

Características	Raspberry Pi 3
Núcleos	4
Microcontrolador	ARMv8 Cortex-A53
Arquitetura	64 bits
Frequência do Clock	1.2 GHz
Pinos analógicos (Entrada)	0
Pinos analógivos (Saída)	0
Pinos digitais (Entrada e Saída)	27
Variação do sinal analógico	0 V
Memória RAM	1 Gb
Memória Flash	(Cartão SD)
Memória EPROM	0 Kb
Resolução do sinal analógico	0 bit

E também o:

Microcomputador Beagle Bone Black

Características	Beagle Bone Black
Núcleos	2
Microcontrolador	ARMv8 AM335x Cortex-A8
Arquitetura	32 bits
Frequência do Clock	1 GHz
Pinos analógicos (Entrada)	7
Pinos analógivos (Saída)	0
Pinos digitais (Entrada e Saída)	66
Variação do sinal analógico	0 a 3.3 V
Memória RAM	512 Mb
Memória Flash	(Cartão Micro SD)
Memória EPROM	0 Kb
Resolução do sinal analógico	12 bit

Estas duas últimas placas, o Raspberry PI e o Beagle Bone Black, já se enquadram na categoria de microcomputadores, eles possuem microprocessadores e rodam Sistemas Operacionais, como uma computador convencional, e também possuem irmãs com diferentes configurações.

No entanto, não se assuste, no final das contas é apenas um exercício de conhecimento e compreensão do que está e do que deve ser feito. Sendo assim, fique atento as novas postagens, seja em texto ou vídeo, iniciaremos com eletrônica e programação básica.