¿Cómo fluye la corriente por este circuito Arduino?

Question

Debo admitir que soy bastante ignorante en todo lo relacionado con la electricidad, así que me hice con un Arduino con la intención de llenar este vacío en mi educación, y también de aprender más sobre la física que hay detrás de la programación y hacer cosas de bajo nivel, pero no he encontrado una introducción teórica adecuada sobre lo que ocurre exactamente dentro del dispositivo. Sólo puedo encontrar enchufe-cosas-como-esto tutoriales de tipo.

Así, por ejemplo, aquí hay un diagrama de la protoboard del tutorial del LED parpadeante (pdf)

Me parece que el cable conectado al pin de 5v está conectado al + pines de la protoboard... que no están conectados a nada. No hay nada más en la + columna.

Entonces, ¿no es un circuito abierto? ¿Qué es exactamente eso? + -- 5v ¿haciendo la conexión?

Esa conexión no está dibujada en el diagrama esquemático.

Tampoco me queda claro cómo se conectan los pines dentro del propio arduino.

Sé que esta es una pregunta básica de "búscalo en Google", pero probablemente debido a que no tengo el vocabulario para hacerlo no he sido capaz de encontrar una descripción del flujo de corriente en un Arduino.

Answer 1

Tienes razón, el cable de 5V no está conectado al circuito.

Probablemente se dejó allí sólo porque otros experimentos para esa serie de tutoriales lo requieren, pero no es necesario para que este circuito funcione.

Answer 2

Para saber cómo se conectan las cosas en el propio Arduino hay que echar un vistazo al esquema. Este es el de Arduino Uno. En la parte inferior derecha puedes ver cómo se conectan las E/S de la placa al microcontrolador:

Así que siguiendo la línea desde el pin 13 se va a PB5 del microcontrolador. Eso significa el bit 5 del puerto B. Si pones ese pin en salida y lo pones en alto estás suministrando 5 V al circuito del LED. La resistencia en serie limitará la corriente a unos 5 mA, que es un valor correcto para el microcontrolador.

Así que, como los 5 V vienen del pin de E/S del Arduino, el cable de 5 V en la protoboard no es necesario.

Answer 3

En general, el esquema que has suministrado utiliza esencialmente un esquema del tipo "diagrama de bloques", en el que las cosas se abstraen para facilitar la implementación. En este caso, el Arduino está representado como un bloque, y se asume que todas sus funciones funcionan como están documentadas.

El Arduino es una placa de desarrollo basada en un microprocesador Atmel AVR. En general, un microprocesador no está "cableado" de una sola manera internamente, está diseñado para manejar muchas tareas diferentes. Para poder implementar tantas cosas diferentes, el "cableado" interno cambia constantemente dentro de la MCU según la tarea que esté procesando en ese momento (¡gracias, transistores!).

Compárelo con las implementaciones hardware de la lógica (FPGAs), donde se "programan" una vez para implementar una función específica, y luego el "cableado" interior permanece constante.

Digo "cableado" entre comillas porque incluso los diagramas de nivel lógico (puertas AND y OR, etc.) siguen siendo abstracciones de lo que reside físicamente dentro del procesador. Las puertas lógicas pueden estar hechas de diferentes diseños de circuitos de transistores.

La razón de toda la abstracción es que sería totalmente asínico (y tan imposible, que no puedo describirlo con palabras) ocuparse del nivel inferior. Así que una vez diseñado y abstraído el nivel más bajo, se puede utilizar el siguiente nivel con la certeza de que hará lo que se dice. Si se repite el ciclo, se pasa de los transistores y las puertas lógicas a la programación de alto nivel y las interfaces gráficas.

Estoy dando vueltas a tu pregunta, principalmente porque no podría decirte cómo la corriente fluye a través del Arduino. Para un razonamiento más sólido del por qué, busca en Circuitos Integrados, VLSI (Very Large-Scale Integration) y temas relacionados que seguro que aparecen en tu búsqueda.