Arduino ist der Name einer weitverbreiteten Baureihe von Mikrocontroller-Boards, die ursprünglich als preisgünstige Lernplattform für Mikrocomputer-Einsteiger:innen entwickelt wurden. Inzwischen kommen Arduinos aber auch in vielen anderen Bereichen zum Einsatz – vom Prototypenbau in der Industrie bis zur Gebäudevernetzung. Seit der Vorstellung des Arduinos im Jahr 2010 wurden mehr als 10 Millionen offizielle Boards verkauft – dazu kommt eine unbekannte Anzahl von Nachbauten.
Das Arduino-Board gibt es inzwischen in vielen unterschiedlichen Versionen, die vom daumennagelgroßen Arduino Beetle bis zum Arduino Esplora in der Größe eines Brillenetuis reichen. Die wohl bekannteste Variante ist der Arduino Uno. Mit seinen vielen Anschlüssen, die über Buchsenleisten herausgeführt werden, eignet er sich ideal für den Prototypenbau. Dennoch ist er klein genug, um ihn beispielsweise als Steuercontroller in anderen Geräten zu verbauen – etwa in einem Lernroboter oder einer Überwachungskamera.
Zur Arduino-Plattform gehören auch eine kostenlose Entwicklungsumgebung namens Arduino IDE sowie ein optionales und kostenpflichtiges Cloud-Angebot namens Arduino Cloud. Auf dem Zubehörmarkt gibt es eine breite Palette von Sensoren, Aktoren und Erweiterungsplatinen, die den Arduino zu einem vielfältigen Werkzeug für unterschiedliche Einsatzgebiete machen – vom Temperaturwächter über Spannungsmesser und Bodenfeuchtesensoren bis zur kompletten Gerätesteuerung für 3D-Drucker.
Kompakter Mikrocontroller
Während Arbeitsplatz-Computer und Server üblicherweise eine große Hauptplatine mit einem Mikroprozessor und einer darum herum angeordneten Peripherie besitzen, verwenden Arduinos einen sogenannten Mikrocontroller. Bei einem Mikrocontroller sind der Arbeitsspeicher und viele Ein- und Ausgabefunktionen direkt im Chip verbaut. Dadurch ist ein Mikrocontroller-Board deutlich kleiner als die Hauptplatine eines klassischen Computers.
Die meisten gängigen Mikrocontroller basieren auf älteren Mikroprozessoren aus den 1980er- oder 1990er-Jahren. Bei den Arduinos sind überwiegend kostengünstige Mikrocontroller aus der ATmega-Baureihe des Herstellers Atmel verbaut, den inzwischen der Halbleiterhersteller Microchip übernommen hat.
Diese Mikrocontroller kommen bei Weitem nicht an die Leistungsfähigkeit heutiger Prozessoren heran, sind dafür aber äußerst günstig, kompakt und energiesparend. Aus diesen Gründen kommen Arduinos häufig dort zum Einsatz, wo der Platz beschränkt ist oder wo anstelle einer Netzsteckdose nur Batteriestrom verfügbar ist. Bei aktivierter Schlaffunktionen kann ein Arduino Pro Mini seinen Stromverbrauch auf 1 Milliampere absenken. Ein moderner Kleincomputer mit Mikroprozessor verbraucht auch im Ruhemodus ein Vielfaches davon.
Außerdem sind Mikrocontroller gerade aufgrund ihrer vergleichsweise einfachen Hard- und Software-Architektur gut für sogenannte Echtzeitaufgaben geeignet. Im Unterschied zu modernen Computern werden sie nicht durch Middleware oder Webbrowser und Gerätetreiber ausgebremst und führen nur sehr simple Programmschleifen aus. Deshalb können sie beispielsweise ihre Eingänge immer genau zu einem auf den Sekundenbruchteil genau festgelegten Zeitpunkt abfragen. Das ist für viele Steuerungs- und Regelungsaufgaben wichtig.
