Разное

Характеристики ардуино уно: схема платы, пины, подключение, питание, память

Содержание

Arduino UNO

5V

8-bit

16 MHz

AVR

Arduino/Genuino Uno — это устройство на основе микроконтроллера ATmega328 (datasheet). В его состав входит все необходимое для удобной работы с микроконтроллером: 14 цифровых входов/выходов (из них 6 могут использоваться в качестве ШИМ-выходов), 6 аналоговых входов, кварцевый резонатор на 16 МГц, разъем USB, разъем питания, разъем для внутрисхемного программирования (ICSP) и кнопка сброса. Для начала работы с уcтройством достаточно просто подать питание от AC/DC-адаптера или батарейки, либо подключить его к компьютеру посредством USB-кабеля.

«Uno» (в переводе с итальянского — «один») назван по случаю предстоящего выпуска Arduino IDE 1.0. Совместно с Arduino IDE 1.0 данные устройства будут базовыми версиями Ардуино. Uno — эталонная модель платформы Arduino и является последней в серии USB-плат.

Технические характеристики
Микроконтроллер ATmega328P
Рабочее напряжение 5 В
Входное напряжение (рекомендованное) 7-12 В
Входное напряжение (предельное) 6-20 В
Цифровых входов / выходов 14 (6 из которых с поддержкой ШИМ)
ШИМ входов / выходов 6
Аналоговых входов / выходов 6
Максимальный ток одного вывода 20 мА
Максимальный выходной ток вывода 3.3В 50 мА
Flash-память 32 Кбайт (0.5 Кбайт из которых выделены под bootloader)
Энергозависимая память (SRAM) 2 Кбайт
Энергонезависимая память (EEPROM) 1 Кбайт
Частота процессора 16 МГц
Встроенный светодиод на 13 порту
Длина 68.6 мм
Ширина 53.4 мм
Вес 25 г
Документация
Программирование

Arduino Mini программируется с помощью программного обеспечения Arduino IDE (скачать).

ATmega328 в Arduino Uno выпускается с прошитым загрузчиком, позволяющим загружать в микроконтроллер новые программы без необходимости использования внешнего программатора. Взаимодействие с ним осуществляется по оригинальному протоколу STK500 (описание, заголовочные файлы C).

Тем не менее, микроконтроллер ATmega328 можно прошить и через разъем для внутрисхемного программирования ICSP (In-Circuit Serial Programming), не обращая внимания на загрузчик; информацию о распиновке разъема ICSP для прошивки Mini через загрузчик смотри на соответствующей странице. Инструкции по использованию внешнего программатора для прошивки контроллера смотри здесь.

Исходный код прошивки микроконтроллера ATmega16U2 (или 8U2 на платах версии R1 и R2) находится в свободном доступе. Прошивка ATmega16U2/8U2 включает в себя DFU-загрузчик (Device Firmware Update), позволяющий обновлять прошивку микроконтроллера. Для активации режима DFU необходимо:

  • На платах версии R1: замкнуть перемычку на обратной стороне платы (возле изображения Италии), после чего сбросить 8U2.
  • На платах версий R2 и выше — для упрощения перехода в режим DFU присутствует резистор, подтягивающий к земле линию HWB микроконтроллера 8U2/16U2.

После перехода в DFU-режим для загрузки новой прошивки можно использовать программное обеспечение Atmel’s FLIP (для Windows) или DFU programmer (для Mac OS X и Linux). Альтернативный вариант — прошить микроконтроллер через разъем для внутрисхемного программирования ISP с помощью внешнего программатора, однако в этом случае DFU-загрузчик затрется. Для получения более подробной информации смотри эти инструкции, составленные пользователями официального портала.

Защита USB

В Arduino Uno встроен самовосстанавливающийся предохранитель (автомат), защищающий порт USB компьютера от токов короткого замыкания и сверх токов. Хотя практически все компьютеры имеют подобную защиту, тем не менее, данный предохранитель обеспечивает дополнительный барьер. Предохранитель срабатывает при прохождении тока более 500 мА через USB порт и размыкает цепь до тех пока нормальные значения токов не будут восстановлены.

Отличия

В отличие от всех предыдущих плат Arduino, Uno в качестве преобразователя интерфейсов USB-UART использует микроконтроллер ATmega16U2 (ATmega8U2 до версии R2) вместо микросхемы FTDI.

Питание

Arduino Uno может быть запитан от USB либо от внешнего источника питания — тип источника выбирается автоматически.

В качестве внешнего источника питания (не USB) может использоваться сетевой AC/DC-адаптер или аккумулятор/батарея. Штекер адаптера (диаметр — 2.1мм, центральный контакт — положительный) необходимо вставить в соответствующий разъем питания на плате. В случае питания от аккумулятора/батареи, ее провода необходимо подсоединить к выводам Gnd и Vin разъема POWER.

Напряжение внешнего источника питания может быть в пределах от 6 до 20 В. Однако, уменьшение напряжения питания ниже 7В приводит к уменьшению напряжения на выводе 5V, что может стать причиной нестабильной работы устройства. Использование напряжения больше 12В может приводить к перегреву стабилизатора напряжения и выходу платы из строя. С учетом этого, рекомендуется использовать источник питания с напряжением в диапазоне от 7 до 12В.

Ниже перечислены выводы питания, расположенные на плате:

  • VIN. Напряжение, поступающее в Arduino непосредственно от внешнего источника питания (не связано с 5В от USB или другим стабилизированным напряжением). Через этот вывод можно как подавать внешнее питание, так и потреблять ток, когда устройство запитано от внешнего адаптера.
  • 5V. На вывод поступает напряжение 5В от стабилизатора напряжения на плате, вне независимости от того, как запитано устройство: от адаптера (7 — 12В), от USB (5В) или через вывод VIN (7 — 12В). Запитывать устройство через выводы 5V или 3V3 не рекомендуется, поскольку в этом случае не используется стабилизатор напряжения, что может привести к выходу платы из строя.
  • 3V3. 3.3В, поступающие от стабилизатора напряжения на плате. Максимальный ток, потребляемый от этого вывода, составляет 50 мА.
  • GND. Выводы земли.
  • IOREF. Этот вывод предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера Arduino. В зависимости от напряжения, считанного с вывода IOREF, плата расширения может переключиться на соответствующий источник питания либо задействовать преобразователи уровней, что позволит ей работать как с 5В, так и с 3.3В-устройствами.
Память

Микроконтроллер ATmega328 располагает 32 Кбайт флэш памяти, из которых 0.5 Кбайт используется для хранения загрузчика, а также 2 Кбайт ОЗУ (SRAM) и 1 Кбайт EEPROM.(которая читается и записывается с помощью библиотеки EEPROM).

Ввод / вывод

Смотрите также соответствие выводов Arduino и ATmega328. Распиновка для микроконтроллеров ATmega8, 168 и 328 идентична.

С использованием функций pinMode(), digitalWrite() и digitalRead() каждый из 14 цифровых выводов может работать в качестве входа или выхода. Уровень напряжения на выводах ограничен 5В. Рекомендуемый ток 20 мА. Максимальный ток, который может отдавать или потреблять один вывод, составляет 40 мА. Все выводы сопряжены с внутренними подтягивающими резисторами (по умолчанию отключенными) номиналом 20-50 кОм.

Помимо этого, некоторые выводы Arduino Uno могут выполнять дополнительные функции:

  • Последовательный интерфейс: выводы 0 (RX) и 1 (TX). Используются для получения (RX) и передачи (TX) данных по последовательному интерфейсу. Эти выводы соединены с соответствующими выводами микросхемы ATmega8U2, выполняющей роль преобразователя USB-UART.
  • Внешние прерывания: выводы 2 и 3. Могут служить источниками прерываний, возникающих при фронте, спаде или при низком уровне сигнала на этих выводах. Для получения дополнительной информации смотри функцию attachInterrupt().
  • ШИМ: выводы 3, 5, 6, 9, 10 и 11. С помощью функции analogWrite() могут выводить 8-битные аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала.
  • Интерфейс SPI: выводы 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). С применением библиотеки SPI данные выводы могут осуществлять связь по интерфейсу SPI.
  • Светодиод: Встроенный светодиод, подсоединенный к выводу 13. При отправке значения HIGH светодиод включается, при отправке LOW — выключается.
  • TWI: вывод A4 или SDA и вывод A5 или SCL. С использованием библиотеки Wire данные выводы могут осуществлять связь по интерфейсу TWI.

В Arduino Uno есть 6 аналоговых входов (A0 — A5), каждый из которых может представить аналоговое напряжение в виде 10-битного числа (1024 различных значения). По умолчанию, измерение напряжения осуществляется относительно диапазона от 0 до 5 В. Тем не менее, верхнюю границу этого диапазона можно изменить, используя вывод AREF и функцию analogReference().

Помимо перечисленных на плате существует еще несколько выводов:

  • AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Может задействоваться функцией analogReference().
  • Reset. Формирование низкого уровня (LOW) на этом выводе приведет к перезагрузке микроконтроллера. Обычно этот вывод служит для функционирования кнопки сброса на платах расширения
Связь

Arduino Uno предоставляет ряд возможностей для осуществления связи с компьютером, еще одним Arduino или другими микроконтроллерами. В ATmega328 имеется приемопередатчик UART TTL (5В), позволяющий осуществлять последовательную связь посредством цифровых выводов 0 (RX) и 1 (TX). Микроконтроллер ATmega16U2 на плате обеспечивает связь этого приемопередатчика с USB-портом компьютера, и при подключении к ПК позволяет Arduino определяться как виртуальный COM-порт. Прошивка микросхемы 16U2 использует стандартные драйвера USB-COM, поэтому установка внешних драйверов не требуется. На платформе Windows необходим только соответствующий .inf-файл. В пакет программного обеспечения Arduino входит специальная программа, позволяющая считывать и отправлять на Arduino простые текстовые данные. При передаче данных через микросхему-преобразователь USB-UART во время USB-соединения с компьютером, на плате будут мигать светодиоды RX и TX. (При последовательной передаче данных посредством выводов 0 и 1, без использования USB-преобразователя, данные светодиоды не задействуются).

Библиотека SoftwareSerial позволяет реализовать последовательную связь на любых цифровых выводах Arduino Uno.

В микроконтроллере ATmega328 также реализована поддержка последовательных интерфейсов I2C (TWI) и SPI. В программное обеспечение Arduino IDE входит библиотека Wire, позволяющая упростить работу с шиной I2C. Для получения более подробной информации смотрите документацию. Для работы с интерфейсом SPI используйте библиотеку SPI.

Автоматический (программный) сброс

Чтобы каждый раз перед загрузкой программы не требовалось нажимать кнопку сброса, Arduino Uno спроектирован таким образом, который позволяет осуществлять его сброс программно с подключенного компьютера. Один из выводов ATmega8U2/16U2, участвующий в управлении потоком данных (DTR), соединен с выводом RESET микроконтроллера ATmega328 через конденсатор номиналом 100 нФ. Когда на линии DTR появляется ноль, вывод RESET также переходит в низкий уровень на время, достаточное для перезагрузки микроконтроллера. Данная особенность используется для того, чтобы можно было прошивать микроконтроллер всего одним нажатием кнопки в среде программирования Arduino IDE. Такая архитектура позволяет уменьшить таймаут загрузчика, поскольку процесс прошивки всегда синхронизирован со спадом сигнала на линии DTR.

Однако эта система может приводить и к другим последствиям. При подключении Uno к компьютерам, работающем на Mac OS X или Linux, его микроконтроллер будет сбрасываться при каждом соединении программного обеспечения с платой. После сброса на Arduino Uno активизируется загрузчик на время около полсекунды. Несмотря на то, что загрузчик запрограммирован игнорировать посторонние данные (т.е. все данные, не касающиеся процесса прошивки новой программы), он может перехватить несколько первых байт данных из посылки, отправляемой плате сразу после установки соединения. Соответственно, если в программе, работающей на Arduino, предусмотрено получение от компьютера каких-либо настроек или других данных при первом запуске, убедитесь, что программное обеспечение, с которым взаимодействует Arduino, осуществляет отправку спустя секунду после установки соединения.

На плате Uno существует дорожка (отмеченная как «RESET-EN»), разомкнув которую, можно отключить автоматический сброс микроконтроллера. Для повторного восстановления функции автоматического сброса необходимо спаять между собой выводы, расположенные по краям этой дорожки. Автоматический сброс также можно выключить, подключив резистор номиналом 110 Ом между выводом RESET и 5В.

Для получения более подробной информации смотри соответствующую ветку форума на официальном сайте.

Ревизии
  • Относительно 1.0: добавлены выводы SDA и SCL (возле вывода AREF), а также два новых вывода, расположенных возле вывода RESET. Первый — IOREF — позволяет платам расширения подстраиваться под рабочее напряжение Arduino. Данный вывод предусмотрен для совместимости плат расширения как с 5В Arduino на базе микроконтроллеров AVR, так и с 3.3В платами Arduino Due. Второй вывод ни к чему не подсоединен и зарезервирован для будущих целей.
  • Улучшена помехоустойчивость цепи сброса.
  • Микроконтроллер ATmega8U2 заменен на ATmega16U2.

распиновка, схема подключения и программирование [Амперка / Вики]

Arduino Uno WiFi — оригинальная итальянская Arduino Uno с модулем Wi-Fi.

[NEW] На сегодняшний день на смену ей пришла более новая версия платы: Arduino Uno WiFi Rev2 c модулем Wi-Fi и Bluetooth.

На Arduino Uno WiFi предусмотрено всё для удобной работы с микроконтроллером: 14 цифровых входов/выходов (6 из них могут использоваться в качестве ШИМ-выходов), 6 аналоговых входов, разъём USB, разъём питания, разъём для внутрисхемного программирования (ICSP) и кнопка сброса микроконтроллера.

Изюминка платы — модуль WiFi ESP8266, который позволяет ей обмениваться информацией с другими модулями по беспроводным сетям стандартов 802.11 b/g/n.

ESP8266 позволяет прошивать плату без использования USB-кабеля в режиме OTA (Firmware Over The Air — «микропрограммы по воздуху»).

Видеообзор платы

Подключение и настройка

Для начало работы с платой Arduino Uno WiFi в операционной системе Windows скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino IDE.

Что-то пошло не так?

Настройка модуля WiFi

Прошивка Arduino по WiFi

Arduino Uno WiFi имеет в своём запасе ещё один приятный бонус — возможность загружать скетчи без использование USB-шнура в режиме OTA (Firmware Over The Air). Рассмотрим подробнее как это сделать.

  1. Отключите плату Arduino от ПК и подключите к другому источнику питания — например, к блоку питания или Power Shield.
  2. Запустите Arduino IDE
  3. Сообщите Arduino IDE с какой платой будем работать. Для этого перейдите в меню: и выберите плату «Arduino Uno WiFi».
  4. Теперь необходимо сообщить Arduino IDE номер COM-порта, который соответствует подключённой плате.

Для этого необходимо войти в меню: и выбирать нужный порт.

Так как мы прошиваем Arduino по WiFi, плата определиться как удалённое устройство с IP-адресом

Загрузка скетча

Среда настроена, плата подключена. Можно переходить к загрузке скетча.
Arduino IDE содержит большой список готовых примеров, в которых можно подсмотреть решение какой-либо задачи. Выберем среди примеров мигание светодиодом — скетч «Blink».
Прошейте плату нажав на иконку загрузки программы.
После загрузки светодиод начнёт мигать раз в секунду. Это значит, что всё получилось.

Теперь можно переходить к примерам использования.

Примеры использования

Web-сервер

Поднимем простой web-сервер, который будет отображать страницу с текущими значениями аналоговых входов.

web-server.ino
/*
Пример простого web-сервера, работающего на Arduino Uno WiFi. 
Сервер показывает значения на аналоговых входах и обновляет информацию каждые две секунды.
Обратитесь к серверу по адресу http://<IP>/arduino/webserver/
 
Обратите внимание: пример работает только с Arduino Uno WiFi Developer Edition.
*/
 
#include <Wire.h>
#include <UnoWiFiDevEd.h>
 
void setup() {
 Wifi.begin();
 Wifi.println("Web Server is up"); // Выводим сообщение о старте сервера в wifi-консоль
}
void loop() {
 
 while(Wifi.available()){
 process(Wifi);
 }
 delay(50);
}
 
void process(WifiData client) {
 String command = client.readStringUntil('/');
 
 if (command == "webserver") {
 WebServer(client);
 }
}
void WebServer(WifiData client) {
 client.println("HTTP/1.1 200 OK");
 client.println("Content-Type: text/html");
 client.println("Connection: close");
 client.println("Refresh: 2"); // Заголовок, который задаёт период обновления страницы в секундах
 client.println();
 client.println("<html>"); // Формируем страницу
 client.println("<head> <title>UNO WIFI Web-server</title> </head>");
 client.print("<body><h3>Пример вывода значений с аналоговых пинов</h3>");
 client.print("<ul>");
 
 for(int analogChannel = 0; analogChannel < 4; analogChannel++) {
 int sensorReading = analogRead(analogChannel);
 client.print("<li> на аналоговом входе ");
 client.print(analogChannel);
 client.print(": <em>");
 client.print(sensorReading);
 client.print("</em></li>");
 }
 
 client.println("</ul></body></html>");
 client.print(DELIMITER); // Не забудьте закрыть соединение!
}

Элементы платы

Микроконтроллер ATmega328P

Сердцем платформы Arduino Uno WiFi является 8-битный микроконтроллер семейства AVR — ATmega328P.

Микроконтроллер ATmega16U2

Микроконтроллер ATmega16U2 обеспечивает связь микроконтроллера ATmega328P с USB-портом компьютера. При подключении к ПК Arduino Uno WiFi определяется как виртуальный COM-порт. Прошивка микросхемы 16U2 использует стандартные драйвера USB-COM, поэтому установка внешних драйверов не требуется.

Пины питания

  • VIN: Напряжение от внешнего источника питания (не связано с 5 В от USB или другим стабилизированным напряжением). Через этот вывод можно как подавать внешнее питание, так и потреблять ток, если к устройству подключён внешний адаптер.

  • 5V: На вывод поступает напряжение 5 В от стабилизатора платы. Данный стабилизатор обеспечивает питание микроконтроллера ATmega328. Запитывать устройство через вывод 5V не рекомендуется — в этом случае не используется стабилизатор напряжения, что может привести к выходу платы из строя.

  • 3.3V: 3,3 В от стабилизатора платы. Максимальный ток вывода — 1 А.

  • GND: Выводы земли.

  • IOREF: Вывод предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера. В зависимости от напряжения, плата расширения может переключиться на соответствующий источник питания либо задействовать преобразователи уровней, что позволит ей работать как с 5 В, так и с 3,3 В устройствами.

Порты ввода/вывода

  • Цифровые входы/выходы: пины 013
    Логический уровень единицы — 5 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 40 мА. К контактам подключены подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.

  • ШИМ: пины 3,5,6,9,10 и 11
    Позволяют выводить 8-битные аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала.

  • АЦП: пины A0A5
    6 аналоговых входов, каждый из которых может представить аналоговое напряжение в виде 10-битного числа (1024 значений). Разрядность АЦП — 10 бит.

  • TWI/I²C: пины SDA и SCL
    Для общения с периферией по синхронному протоколу, через 2 провода. Для работы — используйте библиотеку Wire.

  • SPI: пины 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK).
    Через эти пины осуществляется связь по интерфейсу SPI. Для работы — используйте библиотеку SPI.

  • UART: пины 0(RX) и 1(TX)
    Эти выводы соединены с соответствующими выводами микроконтроллера ATmega16U2, выполняющей роль преобразователя USB-UART. Используется для коммуникации платы Arduino с компьютером или другими устройствами через класс Serial.

Светодиодная индикация

Имя светодиода Назначение
ON Индикатор питания на плате.
L Светодиод вывода 13. При отправке значения HIGH светодиод включается, при отправке LOW – выключается.
WIFI Мигает при поиске и обмена данными с WiFi сетями
RX и TX Мигают при обмене данными между Arduino Uno WiFi и ПК.

Разъём USB Type-B

Разъём USB Type-B предназначен для прошивки платформы Arduino Uno WiFi с помощью компьютера.

Разъём для внешнего питания

Разъём для подключения внешнего питания от 7 В до 12 В.

Регулятор напряжения 5 В

Когда плата подключена к внешнему источнику питания, напряжение проходит через стабилизатор MPM3610. Выход стабилизатора соединён с пином 5V. Максимальный выходной ток составляет 1 А.

Регулятор напряжения 3,3 В

Стабилизатор MPM3810GQB-33 с выходом 3,3 вольта. Обеспечивает питание модуля WiFi ESP8266 и выведен на пин 3,3V. Максимальный выходной ток составляет 1 А.

ICSP-разъём для ATmega328P

ICSP-разъём предназначен для внутрисхемного программирования микроконтроллера ATmega328P.
С использованием библиотеки SPI данные выводы могут осуществлять связь с платами расширения по интерфейсу SPI. Линии SPI выведены на 6-контактный разъём, а также продублированы на цифровых пинах 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO) и 13(SCK).

ICSP-разъём для ATmega16U2

ICSP-разъём предназначен для внутрисхемного программирования микроконтроллера ATmega16U2.

Распиновка

Принципиальная схема

Характеристики

  • Микроконтроллер: ATmega328

  • Модуль WiFi: ESP8266

  • Тактовая частота: 16 МГц

  • Напряжение логических уровней: 5 В

  • Входное напряжение питания: 7–12 В

  • Портов ввода-вывода общего назначения: 20

  • Максимальный ток с пина ввода-вывода: 40 мА

  • Максимальный выходной ток пина 3.3V: 50 мА

  • Максимальный выходной ток пина 5V: 800 мА

  • Портов с поддержкой ШИМ: 6

  • Портов, подключённых к АЦП: 6

  • Разрядность АЦП: 10 бит

  • Flash-память: 32 КБ

  • EEPROM-память: 1 КБ

  • Оперативная память: 2 КБ

  • Габариты: 69×53 мм

Ресурсы

распиновка, схема подключения и программирование [Амперка / Вики]

Arduino Uno Wi-Fi Rev 2 — платформа для разработки с 8-битным микроконтроллером ATmega4809 и беспроводным модулем U-blox NINA-W102 с технологиями Wi-Fi и Bluetooth.

Подключение и настройка

Шаг 1

Шаг 2

Элементы платы

Микроконтроллер ATmega4809

Сердцем платформы является 8-битный микроконтроллер семейства megaAVR — ATmega4809 с тактовой частотой до 20 МГц. Контроллер предоставляет 48 КБ Flash-памяти для хранения прошивки, 6 КБ оперативной памяти SRAM и 256 байт энергонезависимой памяти EEPROM для хранения данных.

На плате Arduino Uno Wi-Fi частота контроллера установлена на 16 МГц.

Микроконтроллер ATmega32U4

Микроконтроллер ATmega32U4, с прошивкой USB-UART преобразователя, обеспечивает связь контроллера ATmega4809 с USB-портом компьютера. При подключении к ПК Arduino Uno Wi-Fi определяется как виртуальный COM-порт.

Беспроводной модуль NINA-W102

За беспроводную связь отвечает модуль U-blox NINA-W102 со встроенным чипом ESP32 для обмена данными по воздуху в диапазоне 2,4 ГГц по Wi-Fi и Bluetooth. Регулировка выходной мощности обеспечивает оптимальное соотношение между дальностью связи, скоростью передачи данных и энергопотреблением.

IMU-сенсор

IMU-сенсор на 6 степеней свободы включает в себя акселерометр и компас. Сборка выполнена на чипе LSM6DS3 по технологии (англ. System-in-Package — система в корпусе), где акселерометр и гироскоп лежат методом бутерброда в пластиковом корпусе.

USB порт

Разъём USB предназначен для прошивки платформы Arduino Uno Wi-Fi Rev 2 с помощью компьютера.

Светодиодная индикация

Имя светодиода Назначение
ON Информационный индикатор питания
RX и TX Мигают при обмене данными между Arduino и ПК
L Пользовательский светодиод на 25 пине микроконтроллера, в отличии от 13 пина на других платформах Arduino. Используйте определение LED_BUILTIN для работы со светодиодом. При задании значения высокого уровня светодиод включается, при низком – выключается.

Регулятор напряжения на 5 вольт

Импульсный понижающий регулятор напряжения MPM3610 обеспечивает питание микроконтроллера ATmega4809 и другой логики платформы при подключении платформы через внешний разъём питания или пин Vin. Диапазон входного напряжения от 7 до 12 вольт. Выходное напряжение 5 вольт с максимальным выходным током 1,2 ампера.

Регулятор напряжения на 3,3 вольта

Линейный понижающий регулятор напряжения NX1117CE33Z обеспечивает питание беспроводного модуля NINA-W102 и IMU-сенсора LSM6DS3. На регулятор поступает напряжение с линии 5V. Выходное напряжение 3,3 вольта с максимальным выходным током 1 ампер.

Кнопка RESET

Аналог кнопки RESET обычного компьютера: служит для сброса микроконтроллера.

Распиновка

Пины питания

  • VIN Пин для подключения внешнего источника напряжения в диапазоне от 5 до 18 вольт.

  • 5V Пин от стабилизатора напряжения с выходом 5 вольт и максимальных током 1,2 А. Регулятор обеспечивает питание микроконтроллера ATmega4809 и другой вспомогательной логики платы.
  • 3V3 Пин от стабилизатора напряжения с выходом 3,3 вольта и максимальных током 1 А. Регулятор обеспечивает питание беспроводного модуля NINA-W102 и IMU-сенсора LSM6DS3.
  • GND Выводы земли.

  • IOREF Контакт предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера. В зависимости от напряжения, плата расширения может переключиться на соответствующий источник питания либо задействовать преобразователи уровней.

  • AREF Пин для подключения внешнего опорного напряжения АЦП относительно которого происходят аналоговые измерения при использовании функции analogReference() с параметром «EXTERNAL».

Порты ввода/вывода

  • Цифровые входы/выходы 20 пинов: 013 и A0A5
    Логический уровень единицы — 5 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 40 мА. К контактам подключены подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.

  • ШИМ 5 пинов: 3, 5, 6, 9 и 10
    Позволяет выводить аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала. Разрядность ШИМ не меняется и установлена в 8 бит.

  • АЦП 6 пинов: A0A5
    Позволяет представить аналоговое напряжение в виде цифровом виде. Разрядность АЦП не меняется и установлена в 8 бит.

  • TWI/I²C пины 20(SDA) и 21(SCL)
    Для общения с периферией по интерфейсу «I²C». Для работы используйте библиотеку Wire.
  • SPI пины 32(MOSI), 33(MISO), 34(SCK) и 22(SS)
    Для общения с периферией по интерфейсу «SPI». Для работы — используйте библиотеку SPI.
  • UART/Serial

    • Serial пины: 26(RX) и 27(TX)
      Выводы шины соединены с соответствующими выводами микроконтроллера ATmega32U4 с прошивкой USB-UART преобразователя.
    • Serial2 пины: 23(RX) и 24(TX)
      Используется для общение с беспроводным модем NINA-W102

Принципиальная и монтажная схемы

Габаритный чертёж

Характеристики

Общие

  • Чипы: ATmega4809, U-blox NINA-W102 и LSM6DS3

  • Пинов ввода-вывода всего: 20

  • Напряжение логических уровней: 5 В

  • Максимальный ток с пина или на пин: 40 мА

  • Максимальный выходной ток пина 5V: 1,2 A

  • Максимальный выходной ток пина 3V3: 1 A

  • Входное напряжение через пин Vin: 7–12 В

  • Габариты платы: 69×53 мм

  • Габариты платы c учётом разъёмов: 75×53 мм

Микроконтроллер

  • Чип: Microchip ATmega4809

  • Ядро: 8-битный megaAVR

  • Тактовая частота: 16 МГц

  • Flash-память: 48 КБ

  • SRAM-память: 6 КБ

  • EEPROM-память: 256 Б

  • Контактов с АЦП: 6

  • Разрядность АЦП: 10 бит

  • Контактов с ШИМ: 5

  • Разрядность ШИМ: 8 бит

  • Пинов с прерываниями: 20

  • Аппаратных интерфейсов SPI: 1

  • Аппаратных интерфейсов I2C / TWI: 1

  • Аппаратных интерфейсов UART / Serial: 3

Беспроводной модуль

  • Чип: NINA-W102 на ESP32

  • Тактовая частота: до 240 МГц

  • Частота беспроводной передачи: 2,4 ГГц

  • Стандарт Wi-Fi: 802.11b/g/n

  • Стандарт Bluetooth: BLE v4.2 BR/EDR

  • Flash-память: 16 Мбит

  • ROM-память: 448 КБ

  • SRAM-память: 520 КБ

IMU-сенсор

  • Чип: LSM6DSM (акселерометр и гироскоп в одном модуле)

  • Выходной интерфейс: SPI

  • Диапазон измерения

  • Частота обновления

    • акселерометра: 1,6…6664 Гц

    • гироскопа: 12,5…6664 Гц

Ресурсы

Arduino UNO R3 описание платы — Arduino Mania

Кто-то из Вас задавался вопросом, — из чего состоит Ардуино? По сути, на плате находится большое количество радиоэлементов, а не только микроконтроллер. Если интересно, то прошу проследовать под кат, для подробного Ардуино описания.

Для примера взята плата Arduino UNO R3, описание которой видно на картинке выше. Итак, приступим.

 

Элементы Ардуино:

 

  • USB Plug – разъем для подключения устройств USB;
  • Analog Reference Pin – для определения опорного напряжения АЦП
  • Digital Ground — земля
  • Digital I/O Pins (2-13) – цифровые выводы
  • Serial OUT (TX) – порт приема, передачи данных по COM
  • Serial IN (RX) — порт приема, передачи данных по COM
  • Reset Button – кнопка перезагрузки МК
  • In-Circuit Serial Programmer (ISCP) – через эти контакты можно перепрошить Ардуино
  • ATmega328 Microcontroller – собственно сам чип Ардуинки, он же микроконтроллер, процессор, мозг и т.д.
  • Analog In Pins (0-5) – аналоговые входы
  • Voltage In – вход используется для подачи питания от внешнего источника
  • Ground Pins — земля
  • 5 Volt Power Pin – питание 5 Вольт
  • 3 Volt Power Pin – питание 3,3 Вольт
  • Reset Pin – вход для перезагрузки
  • External Power Supply – разъем для подключения внешнего источника питания

На этом описание Ардуино не заканчивается, далее поговорим, для чего нужны все эти замечательные элементы устройства. Разберем по каждому элементу (группе элементов) в частности.

 

Подробное описание элементов платы Ардуино

 

USB Plug

Стандартный разъем USB. Используется для подключения к компьютеру через соответствующий кабель, по которому к плате подходит питание, и происходит обмен данными по параллельному порту с промежуточным преобразованием USB-COM. На борту четыре контакта: RX, TX, +5, GND. Более старые версии Ардуино подключались непосредственно к Com порту.

Чуть не забыл. Через USB можно организовать подключение между двумя устройствами Arduino.

Analog Reference

Описание вывода AREF – тема отдельной статьи. Попробую в двух словах объяснить, что это и зачем нужно. На Вывод AREF подается рабочее напряжение, АЦП преобразует его и сопоставляет соответствие максимальных значений, например 4,8В = 1023. Отсюда следует, что значение напряжения 2,5В = 512.

После проведенного измерения АЦП более точно проводит равенство напряжения цифровому значению. По умолчанию напряжение ровно 5В.

Например, если на входе аналогового ввода имеем 2,5В при опорном напряжении 2,5В, АЦП проведет равенство 4В = 1023 и 1В = 127. А вот при опорном напряжении 5В, получим равенство 5В = 1023; 2,5 = 511; 1,25В = 127.

Digital Ground

Тут вроде все понятно, дополнительный вывод земли для удобства подключения датчиков, сенсоров к плате.

Digital I/Pins (2-13)

Технические характеристики цифровых выводов Arduino UNO R3:

  • Рабочее напряжения — 
  • Цифровое значение – от 0 до 1023
  • Нагрузочный резистор — 20-50 кОм
  • Рабочий ток – 40мА
  • Режим работы: вход/выход

Не стоит забывать о том, что некоторые из этих 14 выводов имеют особые функции:

  • 0 и 1 – используются для передачи данных по последовательной шине.
  • 2 и 3 – применяются для организации внешних прерываний
  • 3, 5, 6, 9, 10, 11 – выводы для ШИМ (широтно – импульсная модуляция)
  • 10 – 13 – могут быть использованы для организации связи SPI
  • 13 – встроенный LED (светодиод) – демонстрацию работы с этим портом можно посмотреть в этом уроке для начинающих

Serial OUT (TX) и Serial IN (RX)

Назначение этих выводов я уже оговорил в пункте выше.

Reset Button

Кнопка перезагрузки позволяет запустить рабочий цикл программы заново. На практике применяется очень редко, ее можно заменить обычным снятием напряжения с источника питания.

Уже перечислено более половины функциональных элементов платы, но на этом Arduino описание платы не заканчивается.

In-Circuit Serial Programmer (ISCP)

Arduino может выступать в роли ISP программатора, при помощи которого возможно, к примеру, изменить bootloader в другой похожей плате, или перепрошить загрузчик — bootloader в новую микросхему ATmega328 (серии ATmega).

На рисунке изображена распиновка и схема подключения по ISCP

ATmega328 Microcontroller

ATmega – это сердце микроконтроллера. ATmega в Arduino это как процессор Intel в системном блоке ПК. Характеристики чипа:

  • Рабочее напряжение: 
  • Входное напряжение (рекомендуемое): 7-12 В
  • Входное напряжение (предельное): 6-20 В
  • Цифровые Входы/Выходы: 14 (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ)
  • Аналоговые входы: 6
  • Постоянный ток через вход/выход: 40 мА
  • Постоянный ток для вывода 3,3 В: 50 мА
  • Флеш-память: 32 Кб (ATmega328) из которых 0.5 Кб используются для загрузчика
  • ОЗУ: 2 Кб (ATmega328)
  • EEPROM: 1 Кб (ATmega328)
  • Тактовая частота: 16 МГц

Глядя на схему можно понять принцип работы всей платы Ардуино, и провести взаимосвязи

Analog In Pins (0-5)

На вход аналоговых ПИНов можно подавать напряжение от 0 до 5В. Затем в АЦП Ардуино происходит преобразование сигнала в цифровой. Цена деления составляет 4,9мВ, а это примерно 0,1%. Такой точности измерения хватает в большинстве проектов. В цифровом диапазоне можно провести равенство 0В= 05В=1023 .

Voltage In – вход используется для подачи питания от внешнего источника

Контакт используется тогда, когда нет возможности запитать плату через USB – разъем. Рабочее напряжение по этому выводу 9В (рекомендуемое).

  • По заявлениям разработчиков диапазон колеблется от 7 до 12В.
  • При 5В, на выводе 5V может получиться напряжение ниже 5В.
  • При подаче напряжения 12В есть вероятность перегрева регулятора напряжения и как следствие выхода из строя платы Ардуино.

Ground Pins

Иногда бывает удобно подключать дополнительные устройства, имея землю рядом с пином.

5 Volt Power Pin и 3.3 Volt Power Pin

Выводы питания с платы 5V и 3V3, используется для запитки подключаемых устройств к ардуино. Стоит отметить, что максимальное потребление тока, выводом 3V3, составляет 50мА.

Reset Pin

При подаче напряжения на вывод Reset плата работает по такому же принципу, если нажать кнопку Reset (перезагрузка, сброс платы).

External Power Supply

Разъем для подключения внешнего источника питания к плате Ардуино. Часто в проектах удобен тем, что позволяет подать питание на плату с использованием блока питания от какого-нибудь устройства (стационарный телефон, весы, свич и др.). Тут главное смотреть на характеристики, чтобы не промахнуться с вольтажом, иначе можно сжечь плату.

Параметры блока питания Ардуино:

  • Напряжение: 7-12В
  • Ток: 5А

Вот так выглядит внешний источник питания для подключения по разъему External Power Supply

Ну, вот и все. Описание платы Arduino UNO R3 подошло к концу. Конечно, все функциональные элементы платформы были рассмотрены лишь в общих чертах. Для того, чтобы рассмотреть все в деталях, привести примеры эффективного использования, придется написать не один десяток, да что там, не одну сотню статей. Именно для этого сайт и предназначен, со временем на сайте будет раскрыт весь функционал Ардунио.

Метки: Метки Arduino UNO R3 обзор

Урок 2. Что такое Arduino Uno

Начинаем наш второй урок. В этом уроке мы рассмотрим все части Arduino. Arduino, по сути, — это крошечный компьютер, который может подключаться к электрическим цепям и к которому можно подключать огромное количество датчиков и сенсоров. Большинство проектов начинающих (и не только) электронщиков основаны на плате Arduino Uno.

Arduino Uno работает на чипе Atmega 328P и это самый большой чип на плате (см. изображение ниже). Этот чип способен выполнять программы, хранящиеся в его (очень ограниченной) памяти.

  1. Кнопка сброса
  2. USB соединение
  3. Питание платы
  4. Чип Atmel
  5. Земля
  6. Цифровые пины (входы/выходы)
  7. Подключение питания
  8. Аналоговые пины

Мы можем загружать программы на чип через USB (2) с помощью Arduino IDE. Порт USB также обеспечивает питание платы Arduino. В качестве альтернативы, мы могли бы запитать запрограммированную плату с помощью разъема питания, в этом случае нам не нужно USB-соединение.

Arduino имеет несколько рядов контактов, к которым мы можем подключить провода (см. изображение выше). Контакты питания также отмечены на рисунке выше. Arduino имеет напряжение 3,3 В или 5 В. В этом курсе мы будем использовать источник питания 5 В, но вы можете найти некоторые микросхемы или компоненты, для работы которых требуется напряжение 3,3 В. На Arduino вы также найдете несколько контактов с надписью «GND», это заземляющие контакты. Электрический ток всегда течет от некоторого положительного напряжения на землю, поэтому эти выводы важны и полезны для замыкания цепей, мы будем их часто использовать.

Выводы, помеченные символом ~, могут имитировать аналоговый выход

Arduino имеет 14 цифровых выводов, обозначенных 0-13 (см. изображение выше), которые подключаются к цепям для их включения или выключения, или для кнопок и других цепей с двумя состояниями (кнопка имеет два состояния, потому что она либо нажата, либо не нажата). Эти контакты могут действовать как входы или выходы, то есть они могут управлять цепью или получать данные от неё.

Рядом с разъемами питания находятся контакты аналогового входа с маркировкой A0-A5. Эти контакты используются для аналоговых измерений датчиков или других компонентов. Аналоговые входы особенно хороши для измерений с диапазоном возможных значений.

Например, аналоговый входной вывод позволит нам измерить величину изгиба датчика изгиба или величину, на которую повернут циферблат.

Давайте ниже пройдемся по всем компонентам, которые составляют плату Arduino, и какова каждая из их функций:

  1. Кнопка сброса (Reset Button) — это перезапустит любой код, который загружен на плату Arduino
  2. AREF или Analog Reference — используется для установки внешнего опорного напряжения
  3. Штырь заземления (GND, земля) — на Arduino есть несколько штырей заземления, и все они работают одинаково
  4. Цифровые входы/выходы — контакты 0-13 могут использоваться для цифрового ввода или вывода
  5. ШИМ (PWM) — выводы, помеченные символом (~), могут имитировать аналоговый выход
  6. USB-соединение — используется для включения питания Arduino и загрузки эскизов
  7. TX / RX — светодиоды индикации передачи и приема данных
  8. Микроконтроллер ATmega — это мозг и место хранения программ
  9. Светодиодный индикатор питания — этот светодиод загорается каждый раз, когда плата подключена к источнику питания
  10. Регулятор напряжения — контролирует количество напряжения, поступающего на плату Arduino
  11. Разъем питания платы (DC Power Jack) — разъем питания постоянного тока, используется для питания вашего Arduino с помощью блока питания
  12. 3,3 В контакт — этот контакт обеспечивает 3,3 вольт питания для ваших проектов
  13. Штырь 5 В — этот штырь подает 5 В на ваши проекты
  14. Штыри заземления — на Arduino есть несколько штырей заземления и все они работают одинаково
  15. Аналоговые контакты — эти контакты могут считывать сигнал с аналогового датчика и преобразовывать его в цифровой

Вы можете использовать аналоговый вход для измерения цифрового компонента (например, кнопки) или даже действовать как цифровой выход. По факту, это в принципе цифровые выводы с дополнительными возможностями.

Питание Arduino

Arduino Uno нуждается в источнике питания для работы и может питаться различными способами.

Вы можете делать то, что делает большинство людей, и подключать плату напрямую к компьютеру через USB-кабель. Если вы хотите, чтобы ваш проект был мобильным, рассмотрите возможность использования аккумуляторной батареи на 9 В. Последний способ заключается в использовании источника питания 9 В переменного тока.

Обзор Arduino UNO R3 (DCcduino, Ch440G) – RobotChip

DCcduino Uno R3 — это клон одной из последних версий Arduino Uno R3 со встроенным чипом Ch440H.  Конечно есть небольшие отличия по сравнению с оригинальной платой, но это не слишком заметно технически, а особенно не заметно в программной части.

Технические параметры

Общие сведения о DCcduino

Модель микроконтроллера этой платы такая же, как на оригинальной плате (Atmega328), единственная разница, в типе корпуса у оригинальной DIP, у клона SMD. Так же, на плате дополнительно предусмотрены ряд отверстий под 4x GND, 2x 5 V, 2x 3,3 В, 1x RX / TX, 1x SCL / SDA, так же отверстия под CTS, DSR, RI, DCD и конечно дублирующие отверстия портов ввода вывода. На рисунке, можно посмотреть все перечисленные контакты, кроме того, в комплекте поставляются два разъема.

На плате, вместо стандартной микросхемы Atmega16u2 используемый в оригинальной плате Arduino UNO R3, используется микросхема USB-UART, на чипе Ch440G.
На данный момент, все чаще встречается микросхема Ch440G и она хорошо зарекомендовала себя в различных устройств, так же, в операционных систем Windows 8 и выше (а так же в Linux), уже установлен драйвера, в ручном режиме придется устанавливать только тех у кого Windows XP / 7, драйвер можно скачать в конце статьи.
Для установки драйвера в Windows XP / 7, необходимо распаковать скачанный архив, перейти в папку Ch441SER и откройте файл setup.exe.

Для визуального отображения работы устройства на плате установлены светодиоды:

►  ON – индикатор питания
►  RX – индикатор передачи данных
►  TX – индикатор передачи данных
►   L

Принципиальная схема Arduino Uno R3 (DCcduino, Ch440G) показана на рисунке.

Ссылки
  Скачать драйвер для Ch441 / Ch440 — Для всех Windows
  Скачать драйвер для Ch441 / Ch440 — LINUX
  Скачать драйвер для Ch441 / Ch440 — MAC
  Документация на микросхему Ch440G

Купить на Aliexpress
  Контроллер Arduino UNO R3 на Ch440G
  Контроллер Arduino UNO R3 на Atmega16U2

Купить в Самаре и области
  Контроллер Arduino UNO R3 на Ch440G
  Контроллер Arduino UNO R3 на Atmega16U2

Аппаратная часть платформы Arduino | Аппаратная платформа Arduino

Существует несколько версий платформ Arduino. Последняя версия Leonardo базируется на микроконтроллере ATmega32u4. Uno, как и предыдущая версия Duemilanove построены на микроконтроллере Atmel ATmega328 (техническое описание). Старые версии платформы Diecimila и первая рабочая Duemilanoves были разработаны на основе Atmel ATmega168 (техническое описание), более ранние версии использовали ATmega8 (техническое описание). Arduino Mega2560, в свою очередь, построена на микроконтроллере ATmega2560 (техническое описание).

Примечание: На всю документацию Arduino распространяется лицензия ShareAlike 3.0 Creative Commons Attribution. Обратитесь к странице «Вы хотите собрать Arduino?» (англ) за более подробной информацией по разработке собственной платформы. 

Версии платформы Arduino:

Ниже представлены основные версии плат Arduino:

  • Due  — новая плата на базе ARM микропроцессора 32bit Cortex-M3 ARM SAM3U4E. 
  • Leonardo — последняя версия платформы Arduno на ATmega32u4 микроконтроллере . Отличается разъемом microUSB, по размерам совпадает с UNO.
  • Yun (описание на англ.) — новая плата, с встроенной поддержкой WiFi на базе ATmega32u4 and the Atheros AR9331
  • Micro — новое компактное решение на базе ATmega32u4. 
  • Uno — самая популяраня версия базовой платформы Arduino USB. Uno имеет стандартный порт USB. Arduino Uno во многом схожа с Duemilanove, но имеет новый чип ATMega8U2 для последовательного подключения по USB и новую, более удобную маркировку вход/выходов. Платформа может быть дополнена платами расширения, например, пользовательскими платами с различными функциями.
  • Arduino Ethernet — контроллер со встроенной поддержкой работы по сети и с опциональной возможностью питания по сети  с помощью модуля POE (Power over Ethernet).
  • Duemilanove — является предпоследней версией базовой платформы Arduino USB. Подключение Duemilanove производится стандартным кабелем USB. После подключения она готова к использованию. Платформа может быть дополнена платами расширения, например, пользовательскими платами с различными функциями.
  • Diecimila — предыдущая версия базовой платформы Arduino USB.
  • Nano — это компактная платформа, используемая как макет. Nano подключается к компьютеру при помощи кабеля USB Mini-B.
  • Mega ADK — версия платы Mega 2560 с поддрежкой USB host интерфейса для связи с телефонами на Android и другими устройствами с USB интерфейсом.
  • Mega2560 – новая версия платы серии Mega. Построена на базе Atmega2560 и с использованием чипа ATMega8U2 для последовательного соединения по USB порту.
  • Mega – предыдущая версия серии Mega на базе Atmega1280.
  • Arduino BT платформа с модулем Bluetooth для беспроводной связи и программирования. Совместима с платами расширения Arduino.
  • LilyPad– платформа, пурпурного цвета, разработанная для переноски, может зашиваться  в ткань.
  • Fio – платформа разработана для беспроводных применений. Fio содержит разъем для радио XBee, разъем для батареи LiPo и встроенную схему подзарядки.
  • Mini – самая маленькая платформа Arduino. Прекрасно работает как макетная модель, или, в проектах, где пространство является критическим параметром. Платформа подключается к компьютеру при помощи адаптера Mini USB.
  • Адаптер Mini USB – плата, конвертирующая подключение USB в линии 5 В, GND, TX и RX для соединения с платформой Arduino Mini или другими микроконтроллерами.
  • Pro – платформа, разработанная для опытных пользователей, может являться частью большего проекта. Она дешевле, чем Diecimila и может питаться от аккумуляторной батареи, но в тоже время требует дополнительной сборки и компонентов.
  • Pro Mini – как и платформа Pro разработана для опытных пользователей, которым требуется низкая цена, меньшие размеры и дополнительная функциональность.
  • Serial – базовая платформа с интерфейсом RS232 для связи и программирования. Плата легко собирается даже начинающими пользователями. (включает схемы и файлы CAD)
  • Serial Single Sided – платформа разработана для ручной сборки. Она обладает чуть большим размером, чем Diecimila, но совместима с платами расширения Arduino.
  • USB Serial Light Адаптер — адаптер, позволяющий подключать платы Arduino к компьютеру для обмена данными и заливки скетчей. Удобен для программирования таких плат, как Arduino Mini, Arduino Ethernet и других, не имеющих своего разъема USB
Платы расширения

Платы расширения, устанавливаемыми на платформы, являются платы, расширяющие функциональность Arduino для управления различными устройствами, получения данных и т.д.

  • Плата расширения WiFi используется для соединения с беспроводными сетями стандарта 802.11 b/g.
  • Плата расширения Xbee Shield обеспечивает при помощи модуля Maxstream Xbee Zigbee беспроводную связь нескольким устройствам Arduino в радиусе до 35 метров (в помещении) и до 90 метров (вне помещения).
  • Плата расширения Motor Shield обеспечивает управление двигателями постоянного тока и чтение датчиков положения.
  • Плата расширения Ethernet Shield обеспечивает подключение к интернету.
Рекомендуемые аппаратные средства других разработчиков

Испытанные и понравившиеся устройства других разработчиков, совместимые с программой Arduino:

Платформа Boarduino от Adafruit Industries. Предназначена для использования с кабелем FTDI USB-to-TTL-Serial или другим адаптером USB-to-serial.  Доступна в виде пустой печатной платы или в комплекте.

Другие сопутствующие устройства

Проверьте список сопутствующего оборудования, составленный пользователями на площадке разработок.

Функции

и приложения реального времени

Автор: admin

Плата Arduino Uno

Arduino — это одноплатный микроконтроллер, предназначенный для повышения доступности приложений, которые представляют собой интерактивные объекты и их окружение. Аппаратные функции с аппаратной платой с открытым исходным кодом, разработанной на основе 8-битного микроконтроллера Atmel AVR или 32-битного Atmel ARM. Современные модели состоят из интерфейса USB, 6 контактов аналогового ввода и 14 контактов цифрового ввода / вывода, что позволяет пользователю подключать различные платы расширения.

Плата Arduino Uno представляет собой микроконтроллер на базе ATmega328. Он имеет 14 цифровых входов / выходов, 6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ, керамический резонатор на 16 МГц, разъем ICSP, USB-соединение, 6 аналоговых входов, разъем питания и кнопку сброса. Он содержит всю необходимую поддержку, необходимую для микроконтроллера. Для начала их просто подключают к компьютеру с помощью USB-кабеля, адаптера переменного тока в постоянный или аккумуляторной батареи. Плата Arduino Uno отличается от всех других плат, и они не будут использовать в себе микросхему драйвера FTDI USB-to-serial.Он представлен Atmega16U2 (Atmega8U2 до версии R2), запрограммированным как преобразователь USB-to-serial.

Arduino Uno с цифровым вводом / выводом

Существуют различные типы плат Arduino, многие из которых были сторонними совместимыми версиями. Наиболее официальными доступными версиями являются Arduino Uno R3 и Arduino Nano V3. Оба они работают на 8-битном микроконтроллере Atmel ATmega328P с частотой 16 МГц и 32 КБ флэш-памяти, 14 цифровых входов / выходов и шесть аналоговых входов / выходов, и 32 КБ не будут звучать так, как если бы они работали под Windows.Проекты Arduino могут быть автономными или могут взаимодействовать с программным обеспечением при запуске на компьютере. Например, Вспышка, Обработка, Макс / MSP). Плата синхронизируется керамическим резонатором на 16 МГц и имеет USB-разъем для питания и связи. Вы можете легко добавить карту памяти Micro SD / SD для более крупных задач.

Характеристики платы Arduino Uno:

  • Это простой интерфейс USB. Это позволяет взаимодействовать с USB, поскольку это похоже на последовательное устройство.
  • Чип на плате подключается прямо к USB-порту и поддерживает ваш компьютер в качестве виртуального последовательного порта.Преимущество этой настройки заключается в том, что последовательная связь — это чрезвычайно простой протокол, проверенный временем, а USB обеспечивает соединение с современными компьютерами и делает его удобным.
  • Мозг микроконтроллера, которым является микросхема ATmega328, легко найти. Он имеет больше аппаратных функций, таких как таймеры, внешние и внутренние прерывания, выводы ШИМ и несколько режимов сна.
  • Это проект с открытым исходным кодом, и преимуществом открытого исходного кода является то, что он имеет большое сообщество людей, использующих его и устраняющих неисправности.Это упрощает помощь в отладке проектов.
  • Это тактовая частота 16 МГц, которая достаточно быстра для большинства приложений и не увеличивает скорость микроконтроллера.
  • Внутри него очень удобно управлять питанием и есть встроенная функция регулирования напряжения. Его также можно запитать напрямую от USB-порта без какого-либо внешнего питания. Вы можете подключить внешний источник питания до 12 В, и это регулирует его как до 5 В, так и 3,3 В.
  • 13 цифровых контактов и 6 аналоговых контактов.Этот вид контактов позволяет подключать оборудование к плате Arduino Uno извне. Эти контакты используются в качестве ключа для расширения вычислительных возможностей Arduino Uno в реальном мире. Просто подключите свои электронные устройства и датчики к гнездам, соответствующим каждому из этих контактов, и все готово.
  • Имеет разъем ICSP для обхода порта USB и непосредственного взаимодействия с Arduino как последовательным устройством. Этот порт необходим для перезагрузки вашего чипа, если он поврежден и больше не может использоваться на вашем компьютере.
  • Он имеет 32 КБ флэш-памяти для хранения вашего кода.
  • Встроенный светодиод прикреплен к цифровому выводу 13, чтобы ускорить отладку кода и облегчить процесс отладки.
  • Наконец, у него есть кнопка для сброса программы на чипе.

Arduino была создана в 2005 году двумя итальянскими инженерами Дэвидом Куартиельесом и Массимо Банци с целью помочь студентам научиться программировать микроконтроллер Arduino uno и улучшить свои навыки работы с электроникой и использовать ее в реальный мир.

Микроконтроллер Arduino uno может определять окружающую среду, получая входные данные от различных датчиков, и может влиять на окружающую среду, управляя освещением, двигателями и другими исполнительными механизмами. Микроконтроллер программируется с использованием языка программирования Arduino (на основе Wiring) и среды разработки Arduino (на основе Processing).

ATmega168 / 328-Arduino Pin Mapping:

ATmega168-328Arduino Pin Mapping

Программирование:

  • Интегрированная среда разработки Arduino (IDE) — это кроссплатформенное приложение, написанное на Java и созданное на основе IDE. для языка программирования Processing и проектов проводки
  • Плата Arduino Uno может быть запрограммирована с помощью программного обеспечения Arduino.
  • Выберите «Arduino Uno» в меню «Инструменты»> «Плата» (в соответствии с микроконтроллером на вашей плате).
  • ATmega328 на Arduino Uno поставляется с предварительно записанным загрузчиком, который позволяет загружать в него новый код без использования внешнего аппаратного программатора. Он взаимодействует с использованием оригинального протокола STK500.
  • Вы также можете обойти загрузчик и запрограммировать микроконтроллер через заголовок ICSP (внутрисхемное последовательное программирование).
  • Доступен исходный код микропрограммы ATmega16U2 (или 8U2 на платах rev1 и rev2).

Схема выводов Arduino Uno

В ATmega16U2 / 8U2 загружен загрузчик DFU, который можно активировать: ), а затем сбросить 8U2.

  • На платах Rev2 или более поздних версий: есть резистор, который соединяет линию 8U2 / 16U2 HWB с землей, что упрощает переход в режим DFU.
  • Затем вы можете использовать программное обеспечение Atmel FLIP (Windows) или программатор DFU (Mac OS X и Linux) для загрузки новой прошивки.Или вы можете использовать заголовок ISP с внешним программатором (перезаписав загрузчик DFU).

    Стартовый комплект Arduino Uno

    Микроконтроллер ATmega328
    Рабочее напряжение 5 В
    Входное напряжение (рекомендуемое) 7-12 В
    Входное напряжение (пределы) 6-20 В
    Контакты цифрового ввода / вывода 14 (из которых 6 обеспечивают выход ШИМ)
    Аналоговый вход Контакты 6
    Постоянный ток на контакт ввода / вывода 40 мА
    Постоянный ток для 3.Вывод 3V 50 мА Флэш-память
    32 КБ (ATmega328), из которых 0,5 КБ используется загрузчиком
    SRAM 2 КБ (ATmega328)
    EEPROM 1 КБ (ATmega328)
    Тактовая частота 16 МГц

    Приложения реального времени платы Arduino Uno

    Система домашней автоматизации на базе Arduino

    Проект разработан с использованием платы Arduino uno для разработки системы домашней автоматизации с Bluetooth, которая дистанционно управляется и управляется смартфоном на ОС Android.Дома становятся умнее и благоустроеннее с использованием таких передовых технологий. Современные дома постепенно увеличивают способ проектирования, переходя на централизованную систему управления с дистанционно управляемыми переключателями вместо обычных переключателей.

    Домашняя автоматизация на базе Arduino

    Для этого модуль Bluetooth подключается к плате Arduino Uno на стороне приемника, а на стороне передатчика приложение графического интерфейса пользователя на сотовом телефоне отправляет команды включения / выключения на приемник, к которому подключены нагрузки.Прикоснувшись к указанному месту в графическом интерфейсе пользователя, лампы используются, поскольку нагрузки в этом проекте могут быть включены / выключены удаленно с помощью этой технологии. Нагрузки управляются с помощью платы Arduino Uno через тиристоры с использованием симисторов и OPTO-изоляторов.

    Автоматическое управление яркостью уличных фонарей на основе Arduino

    Поскольку интенсивность не может контролироваться с помощью разрядных ламп высокой интенсивности (HID), экономия энергии в уличных фонарях с этими лампами невозможна, так как плотность на дорогах уменьшается по сравнению с часами пиковой нагрузки. ночи до раннего утра.

    Автоматическая регулировка яркости на основе Arduino

    Таким образом, эта система решает эту проблему, управляя интенсивностью светодиодных фонарей на улице, постепенно снижая интенсивность путем управления напряжением, подаваемым на эти лампы. Эта система использует плату Arduino для генерации импульсов ШИМ, и она запрограммирована таким образом, что она постепенно снижает напряжение, подаваемое на эти лампы, до поздней ночи и полностью отключается утром.

    Таким образом, плата разработки Arduino может определять окружающую среду, получая входные данные от различных датчиков, и воздействовать на нее, управляя двигателями, освещением и другими исполнительными механизмами.Микроконтроллер на плате программируется с использованием языка программирования Arduino. Спасибо за внимание к этой статье и проясните сомнения по поводу проектов Arduino, комментируя ниже.

    Фото:

    .

    Введение в Arduino Uno — инженерные проекты

    Привет, друзья! Надеюсь, у вас все хорошо. Я вернулся, чтобы дать вам ежедневную дозу полезной информации. Сегодня я собираюсь раскрыть подробности введения в Arduino Uno . Это плата микроконтроллера, разработанная Arduino.cc и основанная на Atmega328. Электронные устройства становятся компактными, гибкими и дешевыми, способными выполнять больше функций по сравнению с их предшественниками, которые занимали больше места и оказались дорогостоящими из-за возможности выполнять меньше функций.Специалисты всегда стремятся внедрять инновации в области автоматизации, требующие минимальных усилий и обеспечивающие максимальную отдачу. Микроконтроллер был введен в электронную промышленность с целью облегчения наших задач, которые связаны даже с удаленным подключением к автоматизации любым способом. Микроконтроллеры широко используются во встроенных системах и позволяют устройствам работать в соответствии с нашими потребностями и требованиями. Мы уже обсуждали такие контроллеры, как 8051, Atmega16, Atmega328 и PIC16F877. Arduino Uno — очень ценное дополнение к электронике, которое состоит из интерфейса USB, 14 цифровых контактов ввода / вывода, 6 аналоговых контактов и микроконтроллера Atmega328.Он также поддерживает последовательную связь с использованием контактов Tx и Rx. Вы также должны взглянуть на эту UNO для новичков. На рынке представлено много версий плат Arduino, таких как Arduino Uno, Arduino Due, Arduino Leonardo, Arduino Mega, однако наиболее распространенными версиями являются Arduino Uno и Arduino Mega. Если вы планируете создать проект, связанный с цифровой электроникой, встроенными системами, робототехникой или Интернетом вещей, то использование Arduino Uno будет лучшим, простым и наиболее экономичным вариантом. Это платформа с открытым исходным кодом, что означает, что платы и программное обеспечение легко доступны, и любой может модифицировать и оптимизировать платы для улучшения функциональности.Программное обеспечение, используемое для устройств Arduino, называется IDE (интегрированная среда разработки), которое можно использовать бесплатно, и для его изучения требуются некоторые базовые навыки. Его можно программировать на языках C и C ++. Некоторые путаются между микроконтроллером и Arduino . В то время как первый — это всего лишь системный 40-контактный чип, который поставляется со встроенным микропроцессором, а позже — это плата, которая поставляется с микроконтроллером в основании платы, загрузчиком и обеспечивает легкий доступ к контактам ввода-вывода и позволяет загружать или записывать программы очень легко.Люди с нетехническим образованием могут легко получить практический опыт работы с Arduino, в то время как изучение микроконтроллера требует определенных знаний и навыков. Тем не менее, мы можем сказать, что каждый Arduino в основном является микроконтроллером, но не каждый микроконтроллер является Arduino. чтобы охватить все, что связано с Arduino Uno, чтобы вы получили четкое представление о том, что он делает, его основных функциях, работе и всем, что вам нужно знать. Давайте начнем.

    Введение в Arduino Uno

    • Arduino Uno — это плата микроконтроллера, разработанная Arduino.cc — электронная платформа с открытым исходным кодом, в основном основанная на микроконтроллере AVR Atmega328.
    • Первый проект Arduino был запущен в Interaction Design Institute Ivrea в 2003 году Дэвидом Куартьелесом и Массимо Банци с намерением предоставить студентам и профессионалам дешевый и гибкий способ управления рядом устройств в реальном мире.
    • Текущая версия Arduino Uno поставляется с интерфейсом USB, 6 аналоговыми входными контактами, 14 цифровыми портами ввода-вывода, которые используются для подключения к внешним электронным схемам.Из 14 портов ввода / вывода 6 контактов можно использовать для вывода ШИМ.
    • Позволяет разработчикам контролировать и определять внешние электронные устройства в реальном мире.
    • Вы можете загрузить техническое описание Arduino UNO, нажав кнопку ниже:

    Загрузить техническое описание Arduino UNO

    • Эта плата поставляется со всеми функциями, необходимыми для работы контроллера, и может быть напрямую подключена к компьютеру через USB-кабель, который используется для передачи кода на контроллер с помощью программного обеспечения IDE (интегрированная среда разработки), в основном разработанного для программирования Arduino.IDE в равной степени совместима с системами Windows, MAC или Linux, однако предпочтительнее использовать Windows. В IDE используются такие языки программирования, как C и C ++.
    • Помимо USB, для питания платы также может использоваться аккумулятор или адаптер переменного тока в постоянный. Платы
    • Arduino Uno очень похожи на другие платы семейства Arduino с точки зрения использования и функциональности, однако платы Uno не поставляются с микросхемой драйвера FTDI USB to Serial.
    • Доступно множество версий плат Uno, однако наиболее официальными версиями являются Arduino Nano V3 и Arduino Uno, которые поставляются с 8-битным микроконтроллером AVR Atmel Atmega328 с объемом оперативной памяти 32 КБ.
    • Когда характер и функциональность задачи усложняются, SD-карта Mirco может быть добавлена ​​в платы, чтобы они могли хранить больше информации.

    Особенности платы Arduino Uno

    • Arduino Uno поставляется с интерфейсом USB, т.е. на плату добавлен порт USB для развития последовательной связи с компьютером.
    • Микроконтроллер Atmega328 размещен на плате, которая имеет ряд функций, таких как таймеры, счетчики, прерывания, ШИМ, ЦП, контакты ввода-вывода, и основанный на тактовой частоте 16 МГц, что помогает производить большую частоту и количество инструкций за цикл.
    • Это платформа с открытым исходным кодом, где каждый может модифицировать и оптимизировать плату в зависимости от количества инструкций и задач, которые он хочет выполнить.
    • Эта плата имеет встроенную функцию регулирования, которая поддерживает контроль напряжения, когда устройство подключено к внешнему устройству.
    • На плату добавлен вывод сброса, который сбрасывает всю плату и выполняет запущенную программу на начальном этапе. Этот вывод полезен, когда плата зависает посреди запущенной программы; нажатие на этот штифт очистит все в программе и запустит программу с самого начала.
    • На плате имеется 14 цифровых и 6 аналоговых контактов ввода / вывода, что позволяет осуществлять внешнее соединение с любой схемой с платой. Эти контакты обеспечивают гибкость и простоту использования внешних устройств, которые могут быть подключены через эти контакты. Для подключения устройств к плате не требуется жесткого и быстрого интерфейса. Просто подключите внешнее устройство к контактам платы, которые расположены на плате в виде разъема.
    • 6 аналоговых контактов имеют маркировку от A0 до A5 и имеют разрешение 10 бит.Эти выводы измеряют напряжение от 0 до 5 В, однако их можно настроить на высокий диапазон с помощью функции analogReference () и вывода AREF.
    • 13 КБ флэш-памяти используется для хранения количества инструкций в виде кода.
    • Для включения платы требуется всего 5 В, что может быть достигнуто напрямую с помощью USB-порта или внешнего адаптера, однако она может поддерживать внешний источник питания до 12 В, который можно регулировать, и ограничивать до 5 В или 3,3 В. по требованию проекта.

    Распиновка Arduino Uno

    Arduino Uno основана на микроконтроллере AVR под названием Atmega328.Этот контроллер поставляется с 2 КБ SRAM, 32 КБ флэш-памяти, 1 КБ EEPROM. Плата Arduino имеет 14 цифровых контактов и 6 аналоговых контактов. Для выборки этих выводов используется встроенный АЦП. На плате установлен кварцевый генератор с частотой 16 МГц. На следующем рисунке показана распиновка платы Arduino Uno.

    Описание штифта

    На плате размещено несколько цифровых и аналоговых контактов ввода / вывода, которые работают от 5 В. Эти контакты имеют стандартные рабочие характеристики в диапазоне от 20 мА до 40 мА. В плате используются внутренние подтягивающие резисторы, ограничивающие ток, превышающий заданные условия эксплуатации.Однако слишком большое увеличение тока делает эти резисторы бесполезными и повреждает устройство. светодиод. Arduino Uno поставляется со встроенным светодиодом, который подключается через вывод 13. Предоставление ВЫСОКОГО значения на вывод включит его, а НИЗКОЕ — выключит. Вин. Это входное напряжение, подаваемое на плату Arduino. Оно отличается от 5 В, подаваемого через порт USB. Этот вывод используется для подачи напряжения. Если напряжение подается через разъем питания, к нему можно получить доступ через этот контакт. 5В. Эта плата позволяет регулировать напряжение. Вывод 5V используется для обеспечения выходного регулируемого напряжения. Плата получает питание тремя способами: USB, вывод Vin платы или разъем питания постоянного тока. USB поддерживает напряжение около 5 В, а Vin и разъем питания поддерживают диапазоны напряжения от 7 В до 20 В. Рекомендуется эксплуатировать плату на 5В. Важно отметить, что, если напряжение подается через контакты 5 В или 3,3 В, они приводят к обходу регулирования напряжения, что может повредить плату, если напряжение выйдет за пределы допустимого. GND. Это контакты заземления. На плате предусмотрено несколько контактов заземления, которые можно использовать в соответствии с требованиями. Сброс. Этот вывод встроен в плату и сбрасывает программу, запущенную на плате. Вместо физического сброса платы в IDE есть функция сброса платы посредством программирования. IOREF. Этот вывод является очень полезным для обеспечения опорного напряжения к плате. Экран используется для считывания напряжения на этом выводе, который затем выбирает правильный источник питания. ШИМ. PWM обеспечивается 3,5,6,9,10,11 контактов. Эти контакты настроены для обеспечения 8-битного выходного ШИМ. SPI. Он известен как последовательный периферийный интерфейс. Четыре контакта 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) обеспечивают связь по SPI с помощью библиотеки SPI. AREF. Это называется аналоговым заданием. Этот штырь используется для обеспечения опорного напряжения на аналоговые входы. TWI. Это называется двухпроводным интерфейсом. Доступ к TWI осуществляется через Wire Library.Для этого используются штифты A4 и A5. Последовательная связь. Последовательная связь осуществляется через два контакта, называемых контактом 0 (Rx) и контактом 1 (Tx). Контакт RX используется для приема данных, а контакт Tx используется для передачи данных. Внешние прерывания. Контакты 2 и 3 используются для предоставления внешних прерываний. Прерывание вызывается предоставлением LOW или изменением значения.

    Связь и программирование

    Arduino Uno имеет возможность взаимодействия с другими платами Arduino, микроконтроллерами и компьютером.Atmega328, размещенный на плате, обеспечивает последовательную связь с использованием таких контактов, как Rx и Tx. Atmega16U2, встроенный в плату, обеспечивает канал для последовательной связи с использованием драйверов USB com. Серийный монитор предоставляется в программном обеспечении IDE, которое используется для отправки или получения текстовых данных с платы. Если светодиоды, размещенные на контактах Rx и Tx, будут мигать, они указывают на передачу данных. Arduino Uno программируется с помощью программного обеспечения Arduino, которое представляет собой кроссплатформенное приложение под названием IDE, написанное на Java.Микроконтроллер AVR Atmega328, расположенный на базе, поставляется со встроенным загрузчиком, который освобождает вас от использования отдельного записывающего устройства для загрузки программы на плату.

    Приложения

    Arduino Uno имеет широкий спектр приложений. Все больше людей используют платы Arduino для разработки датчиков и инструментов, которые используются в научных исследованиях. Ниже приведены некоторые основные области применения платы.

    • Встроенная система
    • Система безопасности и защиты
    • Цифровая электроника и робототехника
    • Счетчик парковок
    • Весы
    • Таймер обратного отсчета светофора
    • Медицинский прибор
    • Аварийный световой сигнал для железных дорог
    • Домашняя автоматизация
    • Промышленная автоматизация

    На рынке доступно множество других микроконтроллеров, которые более мощные и дешевые по сравнению с платой Arduino.Итак, почему вы предпочитаете Arduino Uno? На самом деле, Arduino поставляется с большим сообществом, которое развивает и делится знаниями с широким кругом аудитории. Доступна быстрая поддержка по техническим аспектам любого электронного проекта. Когда вы выбираете плату Arduino над другими контроллерами, вам не нужно размещать дополнительные периферийные устройства и устройства, поскольку большинство функций легко доступны на плате, что делает ваш проект экономичным по своей природе и свободным от большого количества технических знаний. сегодня.Надеюсь, у вас есть много информации о плате Arduino Uno. Однако, если вы не уверены или у вас есть какие-либо вопросы, вы можете обратиться ко мне в разделе комментариев ниже. Я хотел бы помочь вам, насколько мне известно. Держите ваши отзывы и предложения; они помогают нам предоставлять вам качественную работу, которая соответствует вашим потребностям и требованиям. Спасибо, что прочитали статью. . .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *