Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Arduino Nano | Аппаратная платформа Arduino

 

Общие сведения

Платформа Nano, построенная на микроконтроллере ATmega328 (Arduino Nano 3.0) или ATmega168 (Arduino Nano 2.x), имеет небольшие размеры и может использоваться в лабораторных работах. Она имеет схожую с Arduino Duemilanove функциональность, однако отличается сборкой. Отличие заключается в отсутствии силового разъема постоянного тока и работе через кабель Mini-B USB. Nano разработана и продается компанией Gravitech.

Принципиальные схемы и исходные данные

Arduino Nano 3.0 (ATmega328): схемы и файлы Eagle.

Arduino Nano 2.3 (ATmega168): руководство (pdf) и файлы Eagle. Примечание: т.к. свободная версия файлов Eagle не позволяет работать более чем с двумя слоями, а данная версия схем Nano содержит четыре слоя, то схемы публикуются не трассированными.

Краткие характеристики

Микроконтроллер

Atmel ATmega168 или ATmega328

Рабочее напряжение (логическая уровень)

5 В

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

8

Постоянный ток через вход/выход

40 мА

Флеш-память

16 Кб (ATmega168) или 32 Кб (ATmega328) при этом 2 Кб используются для загрузчика

ОЗУ

1 Кб (ATmega168) или 2 Кб (ATmega328)

EEPROM

512 байт (ATmega168) или 1 Кб (ATmega328)

Тактовая частота

16 МГц

Размеры

1. 85 см x 4.2 см

Питание:

Arduino Nano может получать питание через подключение Mini-B USB, или от нерегулируемого 6-20 В (вывод 30), или регулируемого 5 В (вывод 27), внешнего источника питания. Автоматически выбирается источник с самым высоким напряжением.

Микросхема FTDI FT232RL получает питание, только если сама платформа запитана от USB. Таким образом при работе от внешнего источника (не USB), будет отсутствовать напряжение 3.3 В, генерируемое микросхемой FTDI, при этом светодиоды RX и TX мигаю только при наличие сигнала высокого уровня на выводах 0 и 1.

Память

Микроконтроллер ATmega168 имеет 16 кБ флеш-памяти для хранения кода программы, а микроконтроллер ATmega328, в свою очередь, имеет 32 кБ (в обоих случаях 2 кБ используется для хранения загрузчика). ATmega168 имеет 1 кБ ОЗУ и 512 байт EEPROM (которая читается и записывается с помощью библиотеки EEPROM), а ATmega328 – 2 кБ ОЗУ и 1 Кб EEPROM.

Входы и Выходы

Каждый из 14 цифровых выводов Nano, используя функции pinMode(), digitalWrite(), и digitalRead(), может настраиваться как вход или выход. Выводы работают при напряжении 5 В. Каждый вывод имеет нагрузочный резистор (стандартно отключен) 20-50 кОм и может пропускать до 40 мА. Некоторые выводы имеют особые функции:

  • Последовательная шина: 0 (RX) и 1 (TX). Выводы используются для получения (RX) и передачи (TX) данных TTL. Данные выводы подключены к соответствующим выводам микросхемы последовательной шины FTDI USB-to-TTL.
  • Внешнее прерывание: 2 и 3. Данные выводы могут быть сконфигурированы на вызов прерывания либо на младшем значении, либо на переднем или заднем фронте, или при изменении значения. Подробная информация находится в описании функции attachInterrupt().
  • ШИМ: 3, 5, 6, 9, 10, и 11. Любой из выводов обеспечивает ШИМ с разрешением 8 бит при помощи функции analogWrite().
  • SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Посредством данных выводов осуществляется связь SPI, которая, хотя и поддерживается аппаратной частью, не включена в язык Arduino.
  • LED: 13. Встроенный светодиод, подключенный к цифровому выводу 13. Если значение на выводе имеет высокий потенциал, то светодиод горит. 

На платформе Nano установлены 8 аналоговых входов, каждый разрешением 10 бит (т.е. может принимать 1024 различных значения). Стандартно выводы имеют диапазон измерения до 5 В относительно земли, тем не менее имеется возможность изменить верхний предел посредством функции analogReference(). Некоторые выводы имеют дополнительные функции:

  • I2C: A4 (SDA) и A5 (SCL). Посредством выводов осуществляется связь I2C (TWI). Для создания используется библиотека Wire (информация на сайте Wiring).

Дополнительная пара выводов платформы:

  • AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Используется с функцией analogReference().
  • Reset. Низкий уровень сигнала на выводе перезагружает микроконтроллер. Обычно применяется для подключения кнопки перезагрузки на плате расширения, закрывающей доступ к кнопке на самой плате Arduino.

Обратите внимание на соединение между выводами Arduino и портами ATmega168.

Связь

На платформе Arduino Nano установлено несколько устройств для осуществления связи с компьютером, другими устройствами Arduino или микроконтроллерами. ATmega168 и ATmega328 поддерживают последовательный интерфейс UART TTL (5 В), осуществляемый выводами 0 (RX) и 1 (TX). Установленная на плате микросхема FTDI FT232RL направляет данный интерфейс через USB, а драйверы FTDI (включены в программу Arduino) предоставляют виртуальный COM порт программе на компьютере. Мониторинг последовательной шины (Serial Monitor) программы Arduino позволяет посылать и получать текстовые данные при подключении к платформе. Светодиоды RX и TX на платформе будут мигать при передаче данных через микросхему FTDI или USB подключение (но не при использовании последовательной передачи через выводы 0 и 1). 

Библиотекой SoftwareSerial возможно создать последовательную передачу данных через любой из цифровых выводов Nano.

ATmega168 и ATmega328 поддерживают интерфейсы I2C (TWI) и SPI. В Arduino включена библиотека Wire для удобства использования шины I2C. Более подробная информация находится в документации. Для использования интерфейса SPI обратитесь к техническим данным микроконтроллеров ATmega168 и ATmega328.

Программирование

Платформа программируется посредством ПО Arduino. Из меню Tools > Board выбирается «Arduino Diecimila, Duemilanove или Nano w/ ATmega168» или «Arduino Duemilanove или Nano w/ ATmega328» (согласно установленному микроконтроллеру). Подробная информация находится в справочнике и инструкциях.

Микроконтроллеры ATmega168 и ATmega328 поставляются с записанным загрузчиком, облегчающим запись новых программ без использования внешних программаторов. Связь осуществляется оригинальным протоколом STK500.

Имеется возможность не использовать загрузчик и запрограммировать микроконтроллер через выводы блока ICSP (внутрисхемное программирование). Подробная информация находится в данной инструкции.

Автоматическая (программная) перезагрузка

Nano разработана таким образом, чтобы перед записью нового кода перезагрузка осуществлялась самой программой, а не нажатием кнопки на платформе. Одна из линий FT232RL, управляющих потоком данных (DTR), подключена к выводу перезагрузки микроконтроллеров ATmega168 или ATmega328 через конденсатор 100 нФ. Активация данной линии, т.е. подача сигнала низкого уровня, перезагружает микроконтроллер. Программа Arduino, используя данную функцию, загружает код одним нажатием кнопки Upload в самой среде программирования. Подача сигнала низкого уровня по линии DTR скоординирована с началом записи кода, что сокращает таймаут загрузчика.

Функция имеет еще одно применение. Перезагрузка Nano происходит каждый раз при подключении к программе Arduino на компьютере с ОС Mac X или Linux (через USB). Следующие полсекунды после перезагрузки работает загрузчик. Во время программирования происходит задержка нескольких первых байтов кода во избежание получения платформой некорректных данных (всех, кроме кода новой программы). Если производится разовая отладка скетча, записанного в платформу, или ввод каких-либо других данных при первом запуске, необходимо убедиться, что программа на компьютере ожидает в течение секунды перед передачей данных.

 

Nano Rev3 Ch440 - R2INO

Контроллер NANO v.3 относится к классу основных модулей конструктора семейства Arduino. Устройство содержит центральный микроконтроллер. NANO предназначен для инженеров разработчиков электроники, студентов, радиолюбителей и всех тех, кто любит увлекательные путешествия в мире кибернетики. Собранные системы из конструктора Arduino оценивают окружающую среду, получая данные от различных датчиков, влияют на окружающее пространство посредством светодиодов, динамиков и двигателей. Arduino NANO способны функционировать автономно или в комплексе с персональным компьютером и другими приборами, подключенными к NANO с помощью стандартных интерфейсов. Главный компонентом, ради которого создан модуль NANO v.3 это микроконтроллер ATmega328 фирмы Atmel. Микроконтроллер под управлением записанной в него программы управляет работой подсоединенной к модулю периферии и обрабатывает информацию, получаемую от датчиков и из интерфейсов. Arduino NANO v.3 создан фирмой Gravitech.

Характеристики
Напряжение питания
рекомендуемое 7,3 B
предельное 6–20 B

Тактовая частота 16 МГц
Размер памяти
для программ, тип флеш 32 Кбайт, где 2 Кбайт занимает загрузчик
ОЗУ 2 Кбайт
длительное сохранение данных происходит в EEPROM 1 Кбайт
Максимальный ток через вывод 40 мА

 

Размеры модуля и позиции контактов.


Особенности
Модуль соединяется с питанием тремя способами: соединитель Mini-USB B, проводом от блока питания 6–20 B на контакт 30 или от стабилизатора 5 В на контакт 27. Автоматически используется источник с наибольшим напряжением. Центральный модуль конструктора NANO v.3 похож на другой более мощный модуль Arduino Duemilanove. Существует ряд различий, например, нет гнезда питания, а вместо этого питание от USB.

Индикация
NANO v.3 содержит синий индикатор включения.
Индикаторы RX и ТХ функционируют только при связи через USB. Микросхема USB связи FTDI FT232RL включена только при питании от USB.

Есть светодиод, соединенный с контактом 13, его включает логическая единица.

Обмен информацией

 

Микросхема FT232RL интерфейса USB находится снизу платы.

Arduino Nano связывается с приборами не только через USB, но и используя интерфейсы UART (контакты RX и ТХ ), I2C и SPI. Трансляция через USB обеспечивает микросхема FTDI FT232RL, обрабатывающая сигналы UART от МК. Драйверы FTDI из программы Arduino создают виртуальный COM порт ПК.

Контакты и сигналы 

Расположение контактов и их функции.

14 цифровых двунаправленных контактов. Они имеют резисторы подтягивания к питанию, программно отключенные изначально.
Внешнее прерывание подается на входы 2 и 3. Они конфигурируются на разные логические уровни и фронты импульса для обнаружения сигнала прерывания. Программная процедура attachInterrupt().
Контакты ШИМ: 3, 5, 6, 9, 10, 11. Выходы работают с дискретностью 8 бит под управлением программной процедуры analogWrite().
Интерфейсы
SPI: 10 – SS, 11 – MOSI, 12 – MISO, 13 – SCK.

I2C: 4 – SDA, 5 – SCL.
 8 входов АЦП c дискретностью 10 бит. По умолчанию предел измерения 5 B. Предел меняется посредством процедуры analogReference() используя образцовый потенциал с контакта REF или внутренние образцовые потенциалы МК.
RST уровень 0 вызывает перезагрузку МК.

Программирование
Используя специальное программное обеспечение на ПК, в модуль вносится программа. В меню Arduino найти Tools > Board, затем Nano w/ ATmega328 или Diecimila, Duemilanove. В памяти программ микроконтроллера хранится загрузчик, позволяющий вносить программы без программатора. На плате соединитель из шести штырей это интерфейс ICSP. Благодаря соединителю можно запрограммировать МК при помощи программатора в режиме внутрисхемного программирования без загрузчика.
При записи программы требуется сброс Arduino NANO v.3. Это осуществляется не с помощью кнопки, а программным путем. Сброс происходит благодаря электрической цепи из линии FT232RL, управляющей данными DTR, проложенной к выводу МК через конденсатор. Низкий потенциал на линии сбрасывает МК. Программа Arduino, используя это, вносит код при нажатии изображения кнопки Upload на компьютере в специальной программе. Подача низкого потенциала по линии DTR связана с началом записи кода для сокращения паузы загрузки.
Процедурой SoftwareSerial можно наладить обмен через любой из цифровых контактов. Подпрограмма Wire применяется для использования интерфейса I2C.

Установка и применение
Кроме пайки контактов модуля есть другой способ подключения. В конструкторе Arduino есть макетные платы, позволяющие вести монтаж путем установки в отверстия пружинящих контактов. Также в конструктор Arduino входят много модулей, имеющих разъем специально для установки Arduino NANO v. 3.
Применяется для изучения и освоения МК ATmega328. С использованием модуля Arduino NANO v.3, обладающим малыми размерами и массой построено множество квадрокоптеров, колесных роботов и прочих представителей малой робототехники.

С чего начать? Видео-уроки

Ссылки на официальный сайт:

Домашняя страница платформы Nano
Техническое описание
PinOut Diagram
Электрическая схема
Описание программного интерфейса

Arduino Nano datasheet

В данный момент существуют две версии Arduino Nano,   на микроконтроллере ATmega328 (Arduino Nano 3.0) и ATmega168 (Arduino Nano 2.x).   

Принципиальная схема

Arduino Nano 3.0 (ATmega328)


Характеристика

Микроконтроллер

ATmega328

Рабочее напряжение (логическая уровень)

5 В

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

8

Постоянный ток через вход/выход

40 мА

Флеш-память

32 Кб (ATmega328) 2 Кб используются для загрузчика

ОЗУ

2 Кб (ATmega328)

EEPROM

1 Кб (ATmega328)

Тактовая частота

16 МГц

Размеры

1. 85 см x 4.2 см

 

Принципиальная схема

Arduino Nano 2.3 (ATmega168)


Характеристика

Микроконтроллер

Atmel ATmega168

Рабочее напряжение (логическая уровень)

5 В

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

8

Постоянный ток через вход/выход

40 мА

Флеш-память

16 Кб (ATmega168) 2 Кб используются для загрузчика

ОЗУ

1 Кб (ATmega168)

EEPROM

512 байт (ATmega168)

Тактовая частота

16 МГц

Размеры

1. 85 см x 4.2 см

 

Дополнительные файлы

Отладочная плата для Arduino Nano / Хабр

На данный момент плата используется как учебная, тестер модулей с интернет- магазинов для различных микроконтроллеров (МК) и для создания законченных конструкций с минимальным изменением топологии печатной платы. В общем достаточно универсальная. Как всегда универсальность- это компромисс, который считаю был достигнут.
Блок- схема

Что имеется на плате: одно место используется для E01-ML01DP5 2,4ГГц или LoRa-01 433MГц. Одновременно их можно подключить используя вариант «на проводках». Еще SIM800L+ конвертер уровней 5<-> 2.7 В для него, LCD ST7735S 128x128 или 128x160, MCP23017/ MCP23S17- расширитель на 16 портов с широкими возможностями конфигурирования направления, прерываний и с вариантами шин IIC (TWI) и SPI, часы на DS3231+ 24С32 (можно заменить на FM24C32 или FM24C64), гнездо под микро- SD с конвертером уровней 5<->3,3В на LVC125A «Catalex v1. 0», стабилизатор AMS1117 на 3.3В для плат Аrduino Nano без оного, зажимы KF141R-2.54 питания 4В для SIM800, 5В- питание от стабилизированного напряжения и зажимы для напряжения 7- 9В, зажимы для питания дополнительных модулей на 5 и 3.3В и 16 зажимов расширителя портов, 2- для ADC и 4- для портов от самой Аrduino Nano. Каждый порт имеет свой «общий» зажим соединённый с минусом. DIP- переключатели DS1040-XXX (ВДМ-1-ХХ) выбора адреса MCP23х17 и выводов прерываний МК от различных источников.

Вот такой вид со всеми модулями расширения

Зажимы XS3V3 и XS5V на фотографии не видны, но они есть в последней версии.

Печатная плата

Рисовалась в Sprint Layout для изготовления методом ЛУТ, со стороны деталей используется 37 перемычек, несколько из них устанавливаются по мере надобности. Сначала сверловка плат выполнялась вручную. С помощью Anet A6 с минимальной доработкой получилось добиться приемлемого качества автоматического сверления. Процесс изготовления печатной платы до запаянной занял примерно сутки. Ширина зазора между дорожками в некоторых местах 0,2 мм и 0,3 мм и более в остальных. Ширина дорожек 0,5 мм минимум, в основном 0,7 и 0,8 мм.

Компоновка элементов исходя из размеров фольгированного стеклотекстолита FR-4 продаваемого в интернет- магазинах 100х150 мм. На модули запаиваются не квадратные шпильки 0,8 мм в «родном» исполнении, а занимающие меньшую площадь круглые, диаметром 0,5 мм. Они не мешают проходить проволочным перемычкам между ними со стороны деталей, легче провести дорожку между их площадками для пайки и сразу же дают возможность снять и запаять проверенный- настроенный модуль в рабочую плату.

Принципиальная схема
Описание схемы Перемычка J1 используется для подключения стабилизатора 3.3 В установленного на плате Arduino Nano к другим потребителям, в случае использования внешнего U1 она не требуется. J2 и J3 дают 2 варианта подключения цепи сброса GSM модуля, через конвертер уровня и напрямую соответственно. J4 обходит ключ ШИМ- управления яркостью ST7735 на транзисторе VT1. J5- подключает вход ADC6 для контроля напряжения питания GSM модуля SIM800L. J6 подключает вывод опорного напряжения к 3.3 В. С1 и R3- внешняя цепь сброса. D1- защита от ошибочной смены полярности при использовании БП с напряжением выше требуемых 5 В. Входные цепи 16- ти портов расширителя и 4 от платы С0- С4 служат для подавления помех для защиты от повреждений и ложных сигналов. Туда входят, на примере 1- го входа расширителя XS1, R4, 5, 6, 68, C36, стабилитрон D7. Для защиты аналоговых входов служит сборка PRTR5V0U2X.

Далее DIP- переключатели:

SW1- подключает сигнал прерывания от порта А расширителя (вывод ITA) на вектор прерываний 0 (D2 Nano)
SW2- подключает сигнал прерывания от порта B расширителя (вывод ITB) на вектор прерываний 1 (D3 Nano)
SW3, 4, 5- выбор адреса расширителя если он с шиной IIC, А2, А1, А0 соответственно
SW6, 7, 8, 9- подключают шину расширителя если он с шиной SPI, MISO, SS, MOSI, SCK
SW10, 11- подключают шину IIC, SCL, SDA соответственно
SW12, 13- подключают сигнал прерывания от E01-ML01DP на 1 (D3) и 0 (D2) соответственно
SW14, 15- подключают сигнал прерывания от DS3231 на 1 (D3) и 0 (D2) соответственно


Некоторые нюансы Модуль LoRa-01 с шагом выводов 2 мм, предназначен для поверхностного монтажа, был распаян на переходной плате с конвертером уровней TXS0108 в корпусе TSSOP- 20 и антенным разъёмом IPX (U. FL).

Kонвертер «Catalex v1.0» c LVC125A для использования «из коробки» не пригоден, была произведена доработка. Оторван вывод 13 и припаян к выводу 8 или можно к SMD- резистору R1 что подключен к выводу 9, разницы в работе не замечено.

На фото со всеми модулями платы вверху виден разъём SМА с гайкой, накрученный на антенный выход. Так вот, между центральным выводом и корпусом разъёма припаяны параллельно 2 сопротивления SMD типоразмера 1206 по 100 Ом каждый, что даст в сумме 50 Ом и 0,5 Вт рассеиваемой мощности. Это служит эквивалентом антенны и позволит не сжечь транзистор выходного усилителя. При работе на передачу в постоянном режиме с мощностью даже 100 мВт без нагрузки грозит выходом из строя модуля, а ведь ещё бывают и 500 мВт. При экспериментах приём- передача стабильно работает в пределах стола при минимальном уровне мощности.


Концепция повторного использования предыдущих наработок подтвердила свою эффективность. Сокращение времени до получения рабочего устройства, стало возможно быстро и малозатратно удовлетворять дополнительные требования. Удобно настраивать несколько модулей за раз используя разъёмное соединение. Свойства важные в условиях дефицита ресурсов.

Были разработаны и изготовлены GSM/ радиосигнализация, система сбора и логирования информации, учёт времени работы технологического оборудования. В работе многоканальная гирлянда (скоро Новый год), электрические защиты электродвигателей, технический учёт расхода электроэнергии, управление отоплением и освещением промышленных объектов, технологическим оборудованием.

Замечания, предложения, конструктивная критика приветствуются и да, уже осваиваю STM32, SW4STM32, Куб, так что без холиваров пожалуйста.
Продолжение.

Arduino Nano

 Всем доброго времени суток. Arduino в последнее время стал очень популярен и у него появились платы которые завоевали особую популярность. Одна из таких плат является Arduino nano. Свое название она получила из-за своих размеров, функционал платы сравним с той же UNO, тут в качестве "мозга" atmega328p, но плата сделана очень компактна. Размеры ее по сравнению с Arduino Uno меньше как минимум в раза 3, к тому же данную плату можно с легкостью подключить в макетную за счет того что здесь гребенки контактов формата "папа". Собственно и вот несколько фото:

 

 Как видно на фото плата сделана в стиле минимализма. Сразу нужно уточнить что для подключения к компьютеру используется разъем mini-usb, почему не micro-usb трудно сказать, думаю этот вопрос к разработчикам. На верхнем слое платы находится кнопка сброса, 4 светодиода (UART, индикатор включения, и светодиод подключенный к 11 ноге микроконтроллера), сам микроконтроллер и разъем usb и программирования ISP.

 Рассмотрим ее характеристики:

Характеристики

микроконтроллерATmega328
архитектураAVR
Рабочее напряжение
Flash память

32 KB из них 2 KB

использует bootloader

SRAM память2 KB
Тактовая частота16 MHz
Аналоговых входов8 шт.
Память EEPROM1 KB
Цифровых входов-выходов22 шт из них 6 ШИМ

Максимальный ток на один 

цифровой выход

40 mA
Входное напряжение7-12 В
Энергопотребление19 мА
Размер платы18 x 45мм
 Вес

Преимуществом кроме размера будет наличие 8 аналоговых входов, это позволит подключить больше аналоговых датчиков по сравнению со всеми любимой Arduino Uno.

Схема arduino nano

 Схема данной платы не сложная и особых комментариев не требует. Здесь используется стабилизатор LM1117 5 Вольт, мозг всей схемы как ранее говорилось ATmega328. В качестве преобразователя usb-com(ttl) используется FT232RL, он сипользуется для связи платы с компьютером.

Монтажная плата Arduino nano

Вид сверху (источник wiki.amperka.ru):  Распиновка Arduino NanoНиже на фото изображена распиновка контактов Arduino nano (источник wiki. amperka.ru):

Плата-расширения Arduino nano

Для тех кому быстро нужно подключить много датчиков или собрать не сложную схемку может пригодиться плата-расширение. Выглядит она следующим образом:

 Плата хороша тем, что многие контакты дублируются, например вынесен отдельный разъем для uart + питание. Дублируются аналоговые и цифровые входы-выходы, к тому же возле каждого контакта рядом питание и земля. Это позволяет подключить много датчиков не думая как бы их запитать. Найти такую плату можно в магазинах Китая, например здесь.

 

Приобрести Arduino NANO можно в официальном магазине Arduino, если же хотим сэкономить можно найти на aliexpress. Стоит отметить что в китайской плате зачастую используют микросхему Ch440 вместо FT232RL, возможно в данном случае понадобиться установить драйвер. Я покупал плату у проверенного продавца здесь. Во вложении можно найти драйвер для платы.

Плата Arduino Uno R3: схема, описание, подключение устройств | АмперКО

Плата Arduino Uno  – центр большой империи Arduino, самое популярное и самое доступное устройство. В ее основе лежит чип ATmega – в последней ревизии Ардуино Уно R3 – это ATmega328 (хотя на рынке можно еще встретить варианты платы UNO с ATmega168). Большинство ардуинщиков начинают именно с платы UNO. В этой статье мы рассмотрим основные особенности, характеристики и устройство платы Arduino Uno ревизии R3, требования к питанию, возможности подключения внешних устройств, отличия от других плат (Mega, Nano).

Плата Arduino Uno

Контроллер Uno является самым подходящим вариантом для начала работы с платформой: она имеет удобный размер (не слишком большой, как у Mega и не такой маленький, как у Nano), достаточно доступна из-за массового выпуска всевозможных клонов, под нее написано огромное количество бесплатных уроков и скетчей.

Характеристики Arduino Uno

Изображения плат Ардуино Уно

Оригинальная плата выглядит следующим образом:

Многочисленные китайские варианты выглядят вот так:

Еще примеры плат:

Схема и распиновка платы

Ардуино – это открытая платформа. По сути, любой желающий может скачать схему с официального сайта или одного из популярных форумов, а затем собрать плату на основе контроллера ATmega. Необходимые электронные компоненты можно весьма не дорого купить во множестве интернет-магазинов.

Распиновка платы на базе ATMEGA 328

Принципиальная схема:

Описание элементов платы Arduino Uno R3

Распиновка микроконтроллера ATMega 328

Описание пинов Ардуино

Пины Ардуино используются для подключения внешних устройств и могут работать как в режиме входа (INPUT), так и в режиме выхода (OUTPUT).  К каждому входу может быть подключен встроенный резистор 20-50 кОм с помощью выполнения команды pinMode () в режиме INPUT_PULLUP. Допустимый ток на каждом из выходов – 20 мА, не более 40 мА в пике.
Для удобства работы некоторые пины совмещают в себе несколько функций:

  • Пины 0 и 1  – контакты UART (RХ и TX соответственно) .
  • Пины c 10 по 13 – контакты SPI (SS, MOSI, MISO и SCK соответственно)
  • Пины A4 и A5 – контакты I2C (SDA и SCL соответственно).

Цифровые пины платы Uno

Пины с номерами от 0 до 13 являются цифровыми. Это означает, что вы можете считывать и подавать на них только два вида сигналов: HIGH и LOW. С помощью ШИМ также можно использовать цифровые порты для управления мощностью подключенных устройств.

Аналоговые пины Arduino Uno

Аналоговые пины Arduino Uno предназначены для подключения аналоговых устройств и являются входами для встроенного аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который в ардуино уно десятиразрядный.

Дополнительные пины на плате

  • AREF – выдает опорное напряжения для встроенного АЦП. Может управляться функцией analogReference().
  • RESET – подача низкого сигнала на этом входе приведет к перезагрузке устройства.

Подключение устройств

Подключение любых устройств к плате осуществляется путем присоединения к контактам, расположенным на плате контроллера: одному из цифровых или аналоговых пинов или пинам питания. Простой светодиод можно присоединить, используя два контакта: землю (GND) и сигнальный (или контакт питания).

Самый простой датчик потребует задействовать минимум три контакта: два для питания, один для сигнала.

При любом варианте подключения внешнего устройства следует помнить, что использование платы в качестве источника питания возможно только в том случае, если устройство не потребляет больше разрешенного предельного тока контроллера.

Варианты питания Ардуино Уно

Рабочее напряжение платы Ардуино Уно – 5 В. На плате установлен стабилизатор напряжения, поэтому на вход можно подавать питание с разных источников. Кроме этого, плату можно запитывать с USB – устройств. Источник питания выбирается автоматически.

  • Питание от внешнего адаптера, рекомендуемое напряжение от 7 до 12 В. Максимальное напряжение 20 В, но значение выше 12 В с высокой долей вероятности быстро выведет плату из строя. Напряжение менее 7 В может привести к нестабильной работе, т.к. на входном каскаде может запросто теряться 1-2 В. Для подключения питания может использоваться встроенный разъем DC 2. 1 мм или напрямую вход VIN для подключения источника с помощью проводов.
  • Питание от USB-порта компьютера.
  • Подача 5 В напрямую на пин 5V. В этом случае обходится стороной входной стабилизатор  и даже малейшее превышение напряжения может привести к поломке устройства.

Пины питания

  • 5V – на этот пин ардуино подает 5 В, его можно использовать для питания внешних устройств.
  • 3.3V – на этот пин от внутреннего стабилизатора подается напряжение 3.3 В
  • GND – вывод земли.
  • VIN – пин для подачи внешнего напряжения.
  • IREF – пин для информирования внешних устройств о рабочем напряжении платы.

Память Arduino Uno R3

Плата Uno по умолчанию поддерживает три типа памяти:

  • Flash – память объемом 32 кБ. Это основное хранилище для команд. Когда вы прошиваете контроллер своим скетчем, он записывается именно сюда. 2кБ из данного пула памяти отводится на bootloader- программу, которая занимается инициализацией системы, загрузки через USB и запуска скетча.
  • Оперативная SRAM память объемом  2 кБ. Здесь по-умолчанию хранятся переменные и объекты, создаваемые в ходе работы программы. Память эта энерго-зависимая, при выключении питания все данные, разумеется, сотрутся.
  • Энергонезависимая память (EEPROM) объемом 1кБ. Здесь можно хранить данные, которые не сотрутся при выключении контроллера. Но процедура записи и считывания EEPROM требует использования дополнительной библиотеки, которая доступна в Arduino IDE по-умолчанию. Также нежно помнить об ограничении циклов перезаписи, присущих технологии EEPROM.

Некоторые модификации стандартной платы Uno могут поддерживать память с большими значениями, чем в стандартном варианте. Но следует понимать, что для работы с ними потребуются и дополнительные библиотеки.

Программирование для платы Uno

Для написания программ (скетчей) для контроллер Ардуино вам нужно установить среду программирования. Самым простым вариантом будет установка бесплатной Arduino IDE, скачать ее можно с официального сайта.

После установки IDE вам нужно убедиться, что выбрана нужная плата. Для этого у Arduino IDE в меню “Инструменты” и подпункте “Плата” следует выбрать нашу плату (Arduino/Genuino Uno). После выбора платы автоматически изменятся параметры сборки проекта и итоговый скетч будет скомпилирован в формат, который поддерживает плата. Подключив контроллер к компьютеру через USB, вы сможете в одно касание заливать на него вашу программу,используя команду “Загрузить”.

Сам скетч чаще всего представляет собой бесконечный цикл, в котором регулярно опрашиваются пины с присоединенными датчиками и с помощью специальных команд формируется управляющее воздействие на внешние устройства (они включаются или выключаются). У программиста Ардуино есть возможность подключить готовые библиотеки, как встроенные в IDE, так и доступные на многочисленных сайтах и форумах.

Написанная и скомпилированная программа загружается через USB-соединение (UART- Serial). Со стороны контролера за этот процесс отвечает bootloader.

Отличие от других плат

Сегодня на рынке можно встретить множество вариантов плат ардуино. Самыми популярными конкурентами Уно являются платы Nano и Mega. Первая пойдет для проектов, в которых важен размер.  Вторая – для проектов, где у схема довольно сложна и требуется множество выходов.

Отличия Arduino Uno от Arduino Nano

Современные платы Arduino Uno и Arduino Nano версии R3 имеют, как правило, на борту общий микроконтроллер: ATmega328. Ключевым отличием является размер платы и тип контактных площадок. Габариты Arduino Uno: 6,8 см x 5,3 см. Габариты Arduino Nano: 4,2 см x 1,85 см. В Arduino UNO используются коннекторы типа «мама», в Nano – «гребень» из ножек, причем у некоторых моделей контактные площадки вообще не припаяны.  Естественно, больший размер UNO по сравнению с Nano в некоторых случаях является преимуществом, а в некоторых – недостатком. С платой большого размера гораздо удобнее производить монтаж, но она неудобна в реальных проектах, т.к. сильно увеличивает габариты конечного устройства.

На платах Arduino Uno традиционно используется разъем TYPE-B (широко применяется также для подключения принтеров и МФУ). В некоторых случаях можно встретить вариант с разъемом Micro USB. В платах Arduino Nano стандартом является Mini или Micro USB.

Естественно, различия есть и в разъеме питания. В плате Uno есть встроенный разъем DC, в Nano ему просто не нашлось места.

Кроме аппаратных, существуют еще небольшие отличия в процессе загрузки скетча в плату. Перед загрузкой следует убедиться, что вы выбрали верную плату в меню «Инструменты-Плата».

Отличия от Arduino Mega

Плата Mega в полном соответствии со своим названием является на сегодняшний день самым большим по размеру и количеству пинов контроллеров Arduino. По сравнению с ней в Uno гораздо меньше пинов и памяти. Вот список основных отличий:

  • Плата Mega использует иной микроконтроллер: ATMega 2560. Но тактовая частота его равна 16МГц, так же как и в Уно.
  • В плате Mega большее количество цифровых пинов – 54 вместо 14 у платы Uno. И аналоговых – 16 / 6.
  • У платы Mega больше контактов, поддерживающих аппаратные прерывания: 6 против 2. Больше Serial портов – 4 против 1.
  • По объему памяти Uno тоже существенно уступает Megа. Flash -память 32/256, SRAM –  2/8, EEPROM – 4/1.

Исходя из всего этого можно сделать вывод, что для больших сложных проектов с программами большого размера и активным использованием различных коммуникационных портов лучше выбирать Mega. Но эти платы дороже Uno и занимают больше места, поэтому для небольших проектов, не использующих все дополнительные возможности Mega, вполне сойдет Uno – существенного прироста скорости при переходе на “старшего” брата вы не получите.

Краткие выводы

Arduino Uno – отличный вариант платы для создания  своих первых проектов и умных устройств. 14 цифровых и 6 аналоговых пинов позволяют подключать разнообразные датчики, светодиоды, двигатели и другие внешние устройства. USB-разъем поможет подключиться к компьютеру для перепрошивки скетча без дополнительных внешних устройств. Встроенный стабилизатор  позволяет использовать различные элементы питания с широким диапазоном напряжения, от 6-7 до 12-14 В. В Arduino Uno достаточно удобно реализована работа с популярными протоколами: UART, SPI, I2C. Есть даже встроенный светодиод, которым можно помигать в своем первом скетче. Чего еще желать начинающему ардуинщику?

Плата расширения Arduino Nano V3.0

Плата расширения ввода/вывода Arduino Nano Shield V3.0 для контроллеров Arduino Nano и Arduino Pro.

Как вы знаете контроллеры Arduino Nano и Arduino Pro очень маленькие. Это, конечно, их основное достоинство, позволяющее встраивать их в компактные проекты. Но для отладки они не очень удобны. Плата расширения для Arduino NANO V3.0 разработана для облегчения подключения и позволяет исправить этот недостаток.

  • Плата расширения Arduino Nano V3.0 является платой ввода/вывода. Можно встретить наименование Arduino Nano V3.0 Prototype Shield I/O Extension Board, где I/O это сокращение от In/Out (Ввод/Вывод).
  • С помощью платы расширения Arduino Nano Shield V3.0 облегчается подключение различных датчиков и исполнительных устройств.
  • В центре платы смонтированы разъёмы для установки контроллеров Arduino Nano и Arduino Pro, а сама плата имеет размеры, идентичные Arduino UNO.
  • По периметру также установлены разъёмы для подключения шилдов.
  • Кроме этого на плате есть дополнительные разъёмы, позволяющие подключить к любому выводу микроконтроллера устройство на гибком шлейфе с питанием и землёй.
  • Встроенный стабилизатор напряжения питания.
  • На плате расположены кнопка сброса и индикатор включения питания.
  • Технология изготовления обеспечивает работоспособность при токовой нагрузке вызываемой электродвигателями.

Характеристики
Питание: 12 – 7 В
Размеры: 57 x 10 x 54 мм

Подключение
Модуль имеет круглый соединитель для подключения питания.
На плате расположены группы контактов, содержащие контакты питания 5 В и сигналов.

Обеспечивается подключение периферии к питанию 5 В и следующим сигналам Arduino Nano:
- 14 цифровых входов-выходов с контактами питания
- 8 аналоговых входов с контактами питания
- Интерфейсы UART и I2C c контактами питания
- Вход опорного напряжения АЦП

Напряжение питания через диод D5 поступает на микросхему U1 стабилизатора напряжения LM1117 с выходным напряжением 5 В. Стабилизированное напряжение 5 В поступает на контакты соединителей для обеспечения питанием Arduino Nano и внешних устройств.

Для подключения различных устройств к линиям аналоговых и цифровых сигналов удобно использовать соединительные шлейфы.

Создайте свой собственный Arduino Nano (DIY - Arduino Nano): 9 шагов (с изображениями)

Подключите плату Arduino UNO к компьютеру. Запустите программу Arduino и из примеров выберите скетч « ArduinoISP » и загрузите его на плату Arduino UNO. Убедитесь, что вы выбрали правильное имя платы и последовательный порт. После загрузки скетча « ArduinoISP » подключите Arduino UNO (работа в качестве мастера) с Arduino Nano (работа в качестве цели) с помощью шины SPI.

----------------------------------------------- -------------------------------------------------- ---------

Подключения:

----------------------------- -------------------------------------------------- ---------------------------

Arduino UNO ------ Целевой AVR (Arduino Nano - ATMega328-AU)

---------------------------------------------- -------------------------------------------------- ----------

SS (контакт 10) ------ СБРОС (контакт 29)

MISO (контакт 11) ------ MISO (Контакт 16)

MOSI (Контакт 12) ------ MOSI (Контакт 15)

SCK (Контакт 13) ------ SCK (Контакт 17) 90 007

5V ------ VCC

GND ------ GND

--------------------- -------------------------------------------------- -----------------------------------

После подключения перейдите в программное обеспечение Arduino и

Выберите инструмент -----> Плата ------> Arduino Nano

Выберите инструмент -----> Порт ------> Выберите свой COM-порт Arduino UNO

Выберите Tool -----> Programmer ------> Arduino как ISP

После этого

Выберите Tool -----> Записать загрузчик

Подождите "Готово горящий загрузчик " сообщение .

Распиновка Arduino NANO | Руководства по микроконтроллерам

Arduino NANO - это уменьшенная, более удобная для макета версия Arduino UNO. Эта ссылка на схему распиновки Arduino NANO представляет собой удобное руководство по использованию этой платы:

Описание выводов Arduino NANO

Контакты Arduino NANO, как и UNO, делятся на цифровые, аналоговые и силовые. Однако у NANO есть еще два аналоговых контакта.В таблице ниже есть контакты со второстепенными функциями. Эти вторичные контакты в основном являются контактами связи, такими как I2C и SPI.

Цифровые выводы

Имя контакта

Описание

Вторичная функция

Описание

D0

Цифровой вывод 0

RX

Вывод для последовательного UART

D1

Цифровой вывод 1

TX

Вывод передачи для последовательного UART

D2

Цифровой вывод 2

INT0

Вывод прерывания 0

D3

Цифровой вывод 3

INT1

Вывод прерывания 1

D4

Цифровой контакт 4

D5

Цифровой вывод 5

D6

Цифровой вывод 6

D7

Цифровой вывод 7

D8

Цифровой контакт 8

D9

Цифровой вывод 9

D10

Цифровой вывод 10

SS

Вывод выбора ведомого устройства SPI

D11

Цифровой вывод 11

MOSI

SPI Master Out-Slave In

D12

Цифровой контакт 12

MISO

SPI Master In-Slave Out

D13

Цифровой вывод 13

SCK

Часы SPI

Аналоговые выводы

Имя контакта

Описание

Вторичная функция

Описание

A0

Аналоговый вывод 0

A1

Аналоговый вывод 1

A2

Аналоговый контакт 2

A3

Аналоговый контакт 3

A4

Аналоговый вывод 4

SDA

Вывод данных I2C

A5

Аналоговый вывод 5

SCL

Часы I2C

A6

Аналоговый контакт 6

SCL

A7

Аналоговый вывод 7

SCL

Выводы питания

Имя контакта

Описание

5 В

Источник 5 В (регулируемый)

3. 3 В

Источник 3,3 В

Земля

Земля

СБРОС

Сброс

Vin

Входное напряжение разъема постоянного тока

IOREF

Опорное напряжение ввода / вывода. Этот вывод подключен к 5 В для UNO

.

AREF

Опорное напряжение АЦП. Вставьте другое напряжение (только 0-5 В) для использования в качестве эталона для аналогового преобразования

Также обратите внимание, что контакты ATMega для каждого вывода Arduino также представлены на схеме выводов выше. Для получения подробной информации о том, как использовать эти контакты, см. Манипуляции с портами Arduino.

Принципиальная схема Arduino NANO

Arduino NANO изначально был разработан Gravitech и был включен в качестве одной из официальных плат Arduino. Вот его принципиальная схема:

NANO 33 BLE Загрузить

CircuitPython 6.2.0

Это последняя стабильная выпуск CircuitPython, который будет работать с NANO 33 BLE.

Начните здесь , если вы новичок в CircuitPython.

Примечания к выпуску 6.2.0

КИТАЙСКИЙ (ПИНЬИН) НИДЕРЛАНДСКИЙ ЯЗЫК АНГЛИЙСКИЙ (Великобритания) АНГЛИЙСКИЙ (США) ФИЛИПИНО ФРАНЦУЗСКИЙ НЕМЕЦКИЙ ИНДОНЕЗИЙСКИЙ ИТАЛЬЯНСКИЙ ЯПОНСКИЙ ПИРАТ (АНГЛИЙСКИЙ) ПОЛЬСКИЙ ПОРТУГАЛЬСКИЙ (БРАЗИЛИЙСКИЙ) ИСПАНСКИЙ ШВЕДСКИЙ

Доступны встроенные модули: _bleio, _pixelbuf, aesio, analogio, audiobusio, audiocore, audiomixer, audiomp3, audiopwmio, binascii, bitbangio, bitmaptools, board, busio, digitalio, displayio, errno, framebufferio, gamepad, json, math, микроконтроллер, negelop os, pulseio, pwmio, random, re, rgbmatrix, rotaryio, rtc, sdcardio, sharpdisplay, storage, struct, supervisor, terminalio, time, touchio, ulab, usb_hid, usb_midi, vectorio, сторожевой таймер

Прошлые выпуски

Все предыдущие выпуски перечислены на GitHub с примечаниями к выпуску, и доступны для загрузки с Amazon S3. Они удобны для тестирование, но в противном случае мы рекомендуем использовать последнюю стабильную релиз. Некоторые старые страницы выпусков GitHub содержат то же двоичные файлы для скачивания. Но мы перестали включать двоичные файлы в качестве ресурсов на страницах новых выпусков из-за большого количество файлов для каждого выпуска.

ПРОСМОТРЕТЬ GITHUB