Ардуино уно программирование – Аrduino для начинающих. Пошаговое руководство.

Для начала надо настроить нашу плату, которая будет выступать в роли программатора. Для этого подключим ее к USB компьютера и перейдем в Arduino IDE. В примерах уже есть готовый скетч, написанный специально для этой цели.

Выбираем этот скетч и прошиваем. Теперь мы готовы подключать Arduino Pro Mini. Подключаем следующим образом:

Arduino Nano -> Arduino Pro Mini

• +5v -> Vcc
• GND -> GND
• D10 -> RST
• D11 -> D11
• D12 -> D12
• D13 -> D13

У меня это выглядит так:

Далее нам нужно выставить в меню «Инструменты» нашу прошиваемую плату и тип программатора «Arduino as ISP»:

Теперь мы можем прошить нашу Arduino Pro Mini. Откройте или напишите нужную вам прошивку. Будьте внимательны! Стандартная кнопка загрузки скетча нам не подходит. По умолчанию она заливает прошивку без использования программатора. Таким образом мы прошьем микроконтроллер, который должен выступать в качестве программатора. Чтобы этого не произошло нужно перейти в меню Скетч >> Загрузить через программатор.

Готово!

Прошивка Arduino Pro Mini с помощью специального программатора

Купить специальный программатор можно здесь. Стоит он меньше одного доллара. Если вы часто используете ардуино про мини, то этот программатор сильно упростит и ускорит прошивку.

Для преобразования USB-to-Serial используется микросхема Ch440. Что бы она определялась компьютером правильно необходимо установить специальный драйвер. Скачать и установить драйвер Ch440

Прошить ардуино с помощью программатора очень просто. Нужно подключить программатор к Arduino Pro Mini следующим образом:

Arduino Программатор

• Vcc Vcc
• GND GND
• RX1 TXD
• TX0 RXD

Подключаем программатор к компьютеру и проверяем, что он не требует драйверов. Если же он определяется как «неопознанное устройство» скачайте и установите драйвер. Его легко найти, набрав в поисковике «*модель вашего программатора* драйвер». Например «CP2102 драйвер». Далее запускаем Arduino IDE. Выбираете модель вашей платы. Потом переходим в меню Инструменты -> Программатор и выбираете ваш программатор. Далее открываете нужный вам скетч и загружаете его с помощью пункта в меню Скетч -> Загрузить через программатор.

Если ваш программатор не поддерживает программный сброс, то вам придется вручную нажать кнопку перезагрузки на вашей Arduino Pro Mini в момент компиляции скетча. Это нужно сделать сразу как только в Arduino IDE появится строка, что скетч скомпилирован.

Вот и все. Мы успешно прошили Arduino Pro Mini с помощью программатора.

all-arduino.ru

прошивка с помощью Arduino и Arduino IDE [Амперка / Вики]

В этой статье, будет показан переход от программирования Arduino к программированию «сырого» микроконтроллера ATtiny84 с использованием привычных для Arduino скетчей.

Нам понадобится

Начинаем с простого скетча

Собирать мы будем устройство с потенциометром и светодиодом. В зависимости от угла поворота потенциометра будет изменяться яркость светодиода. Подключаем к Arduino ледующим образом: светодиод подключаем к цифровому пину №6 (поскольку на нем есть возможность генерации ШИМ-сигнала, за счет которого будет регулироваться яркость светодиода), а потенциометр — к аналоговому пину №0. Скетч содержит следующий код:

pwm-adc.ino

// Номер пина для светодиода
int ledPin = 6;   
 
// Номер аналогового пина   
int analogPin = A0;   
 
// В эту переменную считываем значение с аналогового входа
int val = 0;         
 
void setup()
{
  // Настраиваем пин светодиода на выход
  pinMode(ledPin, OUTPUT);   
}
 
 
 
void loop()
{
  // Считываем значение
  val = analogRead(analogPin);   
 
  // val содержит значение из диапазона 0..1023, а диапазон значений для analogWrite
  // 0..255. Для этого делим значение на 4
  analogWrite(ledPin, val / 4);  
}

Скетчи на ATtiny84

Итак, у нас Arduino Uno. Как же нам запрограммировать нашу «тиньку»? Для этого используется такое устройство, как программатор. Он необходим для того, чтобы залить в контроллер прошивку. Мы можем превратить в него нашу Arduino. И делается это элементарно, путем заливки скетча ArduinoISP.

Делаем программатор и собираем схему

Открываем соответствующий скетч «Файл → Примеры → ArduinoISP» и заливаем его. Все, превращение завершено. Теперь необходимо правильно собрать схему, чтобы прошить «тиньку». Обратимся к коду скетча, который был только что залит. Даже не к коду, а к комментарию перед ним.

ArduinoISP.ino

// This sketch turns the Arduino into a AVRISP
// using the following arduino pins:
//
// pin name:    not-mega:         mega(1280 and 2560)
// slave reset: 10:               53 
// MOSI:        11:               51 
// MISO:        12:               50 
// SCK:         13:               52 
//
// Put an LED (with resistor) on the following pins:
// 9: Heartbeat   - shows the programmer is running
// 8: Error       - Lights up if something goes wrong (use red if that makes sense)

// 7: Programming - In communication with the slave

Сначала подключим светодиоды таким образом, как описано в комментарии, не забывая резисторы. После сборки схемы и подачи питания, светодиод, подключенный к пину 9 «Heartbeat» будет моргать, обозначая нормальное функционирование. Если этого не произошло, то ищите ошибки в подключении.

Теперь надо подключить пины 10-13 к ATtiny. Чтобы узнать распиновку последней, обратимся к даташиту, который можно скачать с сайта Atmel, производителя этих контроллеров. На второй странице расположена картинка, описывающая распиновку. Основываясь на даташите и комментарии из скетча, можем составить следующую таблицу подключения:

Теперь подключим светодиод и переменный резистор. Резистор необходимо подключить в пину №6 (PA7), поскольку этот пин может быть входом для аналого-цифрового преобразователя, а светодиод — к любому другому, например, к 10 (PA3).

О нумерации пинов

На сайте Arduino можно найти карту пинов. Она выглядит следующим образом:

Для используемой нами ATtiny84 нумерация будет аналогична. В библиотеке Arduino-tiny, о которой речь пойдёт далее, можно найти следующую таблицу соответствия:

// ATMEL ATTINY84 / ARDUINO
//
//                           +-\/-+
//                     VCC  1|    |14  GND
//             (D  0)  PB0  2|    |13  AREF (D 10)
//             (D  1)  PB1  3|    |12  PA1  (D  9) 
//                     PB3  4|    |11  PA2  (D  8) 
//  PWM  INT0  (D  2)  PB2  5|    |10  PA3  (D  7) 
//  PWM        (D  3)  PA7  6|    |9   PA4  (D  6) 
//  PWM        (D  4)  PA6  7|    |8   PA5  (D  5)        PWM
//                           +----+

В соответсвии с назначением каждой ножки контроллера, аналоговые пины (те, у которых есть вход АЦП) нумеруются в скетче по каналу АЦП. Напримем, пин сфизическим номером 11 может быть входом для второго канала АЦП (ADC2), поэтому в скетче он будет называться A2.

Теперь необходимо научить среду программирования Arduino понимать тот факт, что мы используем другой контроллер.

Учим среду разработки

Первым делом необходимо скачать библиотеку arduino-tiny, содержащую в себе все необходимое. Далее заходим в настройки Arduino и смотрим расположение папки со скетчами. Переходим в эту папку и создаем там новую с названием «hardware». А в ней еще одну, «tiny». Копируем содержимое скачанного ранее архива в эту папку. И последнее действие — переименовываем файл «Prospective Boards.txt» в «boards.txt». Теперь перезагружем среду разработки и идем в меню «Сервис → Плата». Можно видеть, то добавилось много новых пунктов.

Программируем ATtiny84

Выбираем в качестве нужного устройства «Сервис → Плата → ATtiny84 @ 8 MHz (internal oscillator; BOD disabled)» поскольку у нас нету внешнего кварца, который задает частоту работы контроллера. В качестве программатора выберем — «Сервис → Программатор → Arduino as ISP».

В качестве кода берем уже написанный нами код для светодиода и подстроечного резистора и изменяем там номера пинов.

attiny.ino

// Номер пина для светодиода
int ledPin = 2;   
 
// Номер аналогового пина   
int analogPin = A2;   
 
// В эту переменную считываем значение с аналогового входа
int val = 0;         
 
void setup()
{ 
  // Настраиваем пин светодиода на выход
  pinMode(ledPin, OUTPUT);   
}
 
void loop()
{ 
  // Считываем значение
  val = analogRead(analogPin);   
 
  // val содержит значение из диапазона 0..1023, а диапазон значений для analogWrite
  // 0..255. Для этого делим val на 4
  analogWrite(ledPin, val/4);  
}

Результат

Мы получили устройство, аналогичное тому, что могло бы быть сделано на Arduino, но использовали для него дешёвый и компактный микроконтроллер.

Так вы можете сгрузить некоторые обязанности в вашем большом проекте на отдельные микроконтроллеры, комбинировать их, заменять и делать много интересных, компактных вещей.

wiki.amperka.ru

Arduino Uno: характеристики, распиновка, питание платы

Arduino Uno R3 – самая популярная плата, построенная на базе процессора ATmega328. В зависимости от конкретной модели платы этой линейки используются различные микроконтроллеры, на момент написания статьи самой распространённой является версия именно R3.

Реклама

Плату используют для обучения, разработки, создания рабочих макетов устройств. Ардуино, по своей сути, – это AVR микроконтроллер с возможностью упрощенного программирования и разработки. Это достигнуто с помощью специально подготовленного загрузчика, прошитого в память МК, и фирменной среды разработки.

Размеры Уно

Размеры платы представлены на схеме ниже. Общие размеры Уно составляют 53,4 мм на 68,6 мм.

Реклама

Характеристики

В основе платы лежит процессор ATmega 328. Кроме него на плате находится модуль USB для связи с компьютером и прошивки. Этот модуль называется «USB-TTL преобразователь». На фирменных платах Arduino Uno для этой целей используется дополнительный микроконтроллер ATmega16U2.

Особенность этого чипа заключается в аппаратной поддержке USB, что позволяет организовывать связь без дополнительных преобразователей. В то время как ATmega328 не поддерживает такой функции, поэтому 16u2 выступает в роли преобразователя данных из USB в последовательный порт для МК AVR. В него залита программа для выполнения этой задачи.

Однако так происходит не всегда: в более мелких платах, таких как Arduino Nano, используют преобразователи уровней на базе различных микросхем, например FT232, CP21XX, Ch440g и подобных. Это решение является более дешевым и не требует прошивки дополнительного связывающего контроллера, как описано выше.

Внимание! Не всё так однозначно с DCcduino UNO r3 на ch440g. В ней как раз и использован более дешевый, чем в оригинале, вариант преобразователя USB-TTL.

На плате есть выход 3.3 В, он нужен для подключения периферии и некоторых датчиков, его пропускная способность по току равна 50 мА.

ATmega328 работает на частоте 16 МГц. Она фиксирована кварцевым резонатором, который вы можете, по желанию, заменить, тем самым ускорив работу Uno r3.

Важно! После замены кварцевого резонатора функции, связанные со временем, такие как Delay, не будут соответствовать введенным значениям. Это функция задержки времени, по умолчанию её аргументом является требуемое время задержки в мс. Функция прописана в библиотеках Ардуино, с учетом стандартной тактовой частоты в 16 МГц. Поэтому после замены кварца заданное время не будет соответствовать написанному. Для этого нужно либо подбирать опытным путем и устанавливать зависимости, либо править файлы библиотек.

Память Ардуино Уно

Микроконтроллер Arduino Uno содержит 32 кб флэш-памяти, из которой пользователю доступно 31.5 кб, потому как 0.5 занимает загрузчик.

• ОЗУ – 2 кб памяти.
• EEPROM – 1 кб памяти.

Как осуществляется питание платы?

Чтобы включить плату, нужно на неё подать питание либо от USB порта, можно прямо от ПК, либо от внешнего источника питания – от 7 до 15 Вольт. На плате установлен линейный стабилизатор, типа L7805, или же LDO. Он нужен для того, чтобы на микроконтроллер подавалось стабилизированное напряжение 5 В.

При этом приоритетно выбирается внешний источник питания, а не ЮСБ-порт. Внешнее питание подключается к выводу с пометкой «Vin» в разделе Power на плате.

Расположение выводов, распиновка

Разработчики платы Arduino очень удобно и логично расположили выводы платы. Дело в том, что при разработке на «чистых» МК АВР приходилось обращаться к выводу порта, для этого нужно было запомнить название каждой ножки на чипе. Здесь это гораздо проще. На самой плате указано название каждого из пинов. Удобства добавляет и то, что пины разбиты на 3 группы:

1. Digital – блок цифровых пинов.
2. Analog – блок аналоговых пинов.
3. Power – блок пинов, которые связаны с питанием и работой микросхемы.

При этом в разделе Digital пины, которые могут выдавать ШИМ-сигнал (PWM), помечены тильдой «~». Для служебных целей и проверки работоспособности контроллера на плате установлен светодиод, который подключен к 13-му выводу, а из среды разработки Arduino IDE к нему можно обращаться через встроенную директиву LED_BUILTIN. Такие схемы расположения пинов называются «Arduino UNO pinout», при этом, вместо UNO, может быть указано название другой платы, которая вас интересует.

Описание пинов платы

Микроконтроллер имеет 14 цифровых пинов, они могут быть использованы, как вход или выход. Из них 6 могут выдавать ШИМ-сигнал. Они нужны для регулировки мощности в нагрузке и других функций.

Вызов ШИМ-сигнала осуществляется через команду AnalogWrite (номер ножки, значение от 0 до 255). Для работы с аналоговыми датчиками присутствует 6 аналоговых входов/выходов.

Их тоже можно использовать, как цифровые.

Аналоговый сигнал обрабатывается 10 битным аналогово-цифровым преобразователем (АЦП), а при чтении микроконтроллер выдаёт численное значение от 0 до 1024. Это равно максимальному значению, которое можно записать в 10 битах. Каждый из выводов способен выдать постоянный ток до 40 мА.

Принципиальная схема платы выглядит так (нажмите для увеличения):

Микроконтроллер ATMega 328

Как мы написали выше, ATmega328 работает на частоте 16 МГц. Распиновка микроконтроллера ниже (нажмите на изображение для увеличения):

Работа в комплексе с другими системами

Самое первое, с чем вы можете познакомиться, даже без приобретения дополнительных устройств для разработки – это связь по последовательному порту. Он активируется по команде Serial.begin (скорость, например 9600). Подробно о каждой команде вы можете прочитать в обучающем разделе на официальном сайте проекта Arduino.ru. Вы можете обмениваться с компьютером информацией. Плата, в зависимости от программного кода, может вам присылать данные, а вы их, через монитор портов в Arduino IDE, можете читать.

Кроме последовательного порта, в ардуино UNO реализована поддержка таких интерфейсов:

Через них можно осуществлять «общение» между несколькими платами, а также подключать разную периферию: датчики и дисплеи.

Платы расширения

В магазинах, специализирующихся на робототехнике и микроконтроллерах, можно встретить слово “шилд”. Это специальная плата, которая напоминает Arduino Uno. Совпадает она с ней не только по форме, но и по количеству выводов.

Шилд устанавливается в клеммные колодки, при этом часть их них задействуется под функции шилда, а другая часть остаётся свободной для использования в проекте. В результате вы можете получить такой себе многоэтажный «бутерброд» из плат, которые реализуют множество функций.

Одним из самых популярных является Arduino Ethernet Shield. Он нужен для связи с Ардуино по обычному сетевому кабелю, витой паре. На нём расположен разъём rj45.

С подобным шилдом можно управлять вашим микроконтроллером по сети через веб-интерфейс, а также считывать параметры с датчиков, не отрываясь от компьютера. Существуют проекты с использованием такого комплекта в домашнем облачном хранилище, с ограничением по скорости, всё-таки Атмега328 слабовата для таких задач, и для этого лучше подойдут одноплатные компьютеры типа Raspberry pi.

Как преодолеть аппаратные ограничения

Большинство распространённых плат имеют аналогичные характеристики, среди них:

• Uno;
• Nano;
• Pro mini;
• и подобные.

Но с развитием ваших навыков разработки в этой среде появляется проблема нехватки мощности и быстродействия этой платформы. Первым шагом для преодоления ограничений является использование языка C AVR.

С его помощью вы ускорите на порядок скорость обращения к портам, частоту ШИМ и размер кода. Если вам и этого недостаточно, то вы можете воспользоваться мощными моделями с аналогичным подходом к разработке. Для этого подойдёт плата Arduino Mega2560. Еще более мощная – модель Due. В противном случае вам стоит ознакомиться с разновидностями одноплатных компьютеров и STM микроконтроллеров.

Ардуино Uno R3 – отличная плата для большинства проектов, которая служит для изучения устройств цифровой электроники.

Реклама

arduinoplus.ru