Arduino Uno: описание, подключение, распиновка

Проверить плату Ардуино Другое

Описание

Arduino Uno – самый популярный продукт компании Arduino Software. Данное железо работает с помощью микроконтроллера ATMega328. Она выступает посредником между пользователем и микроконтроллером. 

На Arduino uno есть всего 20 выходов из которых 14 цифровых и 6 аналоговых. В ней два разъема: для USB и для подпитки платы. Также кварцевый генератор на 16 МГц. Ещё имеется ISCP, и кнопка перезагрузки.1 7

Для нормальной и стабильной работы плата подключается либо через USB, либо подключить к источнику питания от 7-12В.

Характеристики Arduino Uno:

  •       Микроконтроллер: ATmega328P
  •       Диапазон допустимого напряжения питания: 5-20 В
  •       Рекомендуемое напряжение питания: 7-12 В
  •       Количество цифровых вводов/выводов: 14
  •       ШИМ: 6 цифровых пинов могут быть использованы как выводы ШИМ
  •       Количество аналоговых выводов: 6
  •       Максимальная сила тока: 40 mAh с одного вывода и 500 mAh со всех выводов
  •       Flash память: 32 кб
  •       SRAM: 2 кб
  •       EEPROM: 1 кб
  •       Тактовая частота: 16 МГц

Элементы платы

  • МК ATMega328 – это сердце платформы Arduino Uno, 8-битный микроконтроллер на архитектуре AVR
  • МК ATMega16U2 – это дополнительный микроконтроллер он нужен поскольку микроконтроллер ATMega328 не содержит USB интерфейса и ATMega16U2 с прошивкой USB-UART помогает в прошивке и коммуникацией с ПК
  • Порт USB Type-B – нужен для прошивки и питания платы.
  • Разъём DC – это разъём питания для подключения внешнего источника напряжения от 7 В – 12 В
  • Понижающий регулятор 3V3
  • Понижающий регулятор 5V
  • Кнопка сброса – RESET
  • ICSP разъем ATMega328 – выполняет 2 функции3 8
  1. Используется для передачи сигнальных пинов интерфейса SPI при подключении шилдов.
  2. Предназначен для прошивки в микроконтроллер ATMeega328 через внешний программатор. Например Boatloader.
  • ICSP разъем ATMega16U2 – предназначен для прошивки микроконтроллера ATMega16U2 через внешний программатор.

Размеры у платы небольшие, а именно 69 мм x 53 мм. Разъёмы немного выступают за контур платы ( печатной ), но лишь на 2 мм.  

На этой плате всего 3 способа подключить питание: через Vin, от внешнего источника или просто с помощью USB кабеля. Плата имеет стабилизатор который встроен в платформу. Он помогает автоматически выбрать источник питания и дать нужных 5 В.

Подпитка от внешних источников идёт через USB вход.4 5

На плате существуют несколько выводов, которые могут запитывать датчики, сенсоры и прочее. Все эти выводы обозначены:

  • 5V – источник напряжения в 5 В. Создаст стабильное пятивольтовое подключение.
  • Vin – вход для питания из вне. Лучше давать не более 7 – 20 В, чтобы не перегрелось.
  • 3V3 – аналогично 5V, создает стабильное 3.3 В подключение.
  • GND – контакт для земли. GND – это всегда минус.

ATMega328 – это наш микроконтроллер, он имеет три вида памяти:

  • Flash – 31.5 Кб ( + 0.5 Кб съедает загрузчик)
  • SRAM или просто ОЗУ – 2 Кб
  • EEPROM – 1 Кб, её можно использовать только с помощью библиотеки EEPROM

Итак, ещё у Arduino Uno есть 14 цифровых контактов, он могут работать как на ввод, так и на вывод. Чтобы их реализовать существуют различные функции в коде программ:

  • pinMode() – называем  наш контакт
  • digitalRead() – здесь пишется либо HIGH, либо LOW, считывает значение
  • digitalWrite() – здесь также HIGH или LOW, записывает значение

Все выводы задают логическую единицу как напряжение в 5 В.

Подключение

Для  начала, просто скачиваем с интернета и устанавливаем Arduino IDE. Это программа, которая преобразовывает код на языке Arduino в язык программирования C++ и прошивает плату. Она незаменима для прошивки, но для программирования существуют лучшие аналоги.

Дальше просто подключаем нашу плату через USB кабель к нашему компьютеру. Программе нужно будет указать какую именно плату вы подключили. Переходим в Arduino IDE “Инструменты > Плата > ваша плата ( её название)”. Далее выбираем COM порт куда подключена плата “Инструменты > Порт > наш порт”.

Теперь всё готово к прошивке платы. Можно загрузить один из предложенных программой скетчей либо ввести код самому. Для начала можно просто загрузить готовый код и проверить нашу Arduino.

Для этого нужно открыть Arduino IDE и смотрим подключенные платы через вкладку “Инструменты”, ставим любой порт (кроме COM1) там же.

Запустим тестовую программу, в ней используется функция delay() для отсчета времени :

int led = 8;  //объявление переменной целого типа, содержащей номер порта к которому мы подключили второй провод

void setup()  //обязательная процедура setup, запускаемая в начале программы; объявление процедур начинается словом void

{

pinMode(led, OUTPUT); //объявление используемого порта, led — номер порта, второй аргумент — тип использования порта — на вход (INPUT) или на выход (OUTPUT)

}

void loop() //обязательная процедура loop, запускаемая циклично после процедуры setup

{

digitalWrite(led, HIGH); //эта команда используется для включения или выключения напряжения на цифровом порте; led — номер порта, второй аргумент — включение (HIGH) или выключение (LOW)

delay(2000); //эта команда используется для ожидания между действиями, аргумент — время ожидания в миллисекундах

digitalWrite(led, LOW);

delay(2000);

}

Также можно открыть “Файл – Примеры – Basic — Blink”  и у вас будет похожий код с аналогичной функцией моргания светодиода. Если всё работает как надо, значит подключение прошло успешно.

Распиновка

Пины питания.

Мы уже рассмотрели ранее некоторые пины питания, есть еще 2:

  • IOREF – этот пин даёт информацию о рабочем напряжении контроллера
  • AREF – подключает источник напряжения АЦП из вне на основании которого производятся аналоговые измерения5 2

Порты на ввод и вывод:

  • 20 основных пинов – для общего назначения. Принимает за единицу – 5В,а за ноль – 0В.
  • АЦП – 6 пинов, аналоговые пины, представляет напряжение в цифровом виде
  • ШИМ – 6 пинов, аналоговые пины, выводит напряжение в виде ШИМ-сигналов
  • I²C  —  для обмена данными между контроллером и сенсорами  с платами расширения, по интерфейсу  I²C 
  • SPI – то же что и I²C , но для SPI
  • UART – то же что и I²C , но для UART, не используйте во время прошивки отладки.

Цифровые пины платы UNO

Цифровой пин 0 0 RX
Цифровой пин 1 1 TX
Цифровой пин 2 2 Вход для прерываний
Цифровой пин 3 3 Вход для прерываний ШИМ
Цифровой пин 4 4
Цифровой пин 5 5 ШИМ
Цифровой пин 6 6 ШИМ
Цифровой пин 7 7
Цифровой пин 8 8
Цифровой пин 9 9 ШИМ
Цифровой пин 10 10 SPI (SS) ШИМ
Цифровой пин 11 11 SPI (MOSI) ШИМ
Цифровой пин 12 12 SPI (MISO)
Цифровой пин 13 13 SPI (SCK)

К выходу также подсоединен встроенный светодиод (есть в большинстве плат Arduino)

Аналоговые пины платы UNO

Аналоговый пин A0 A0 или 14
Аналоговый пин A1 A1 или 15
Аналоговый пин A2 A2 или 16
Аналоговый пин A3 A3 или 17
Аналоговый пин A4 A4 или 18 I2C (SCA)
Аналоговый пин A5 A5 или 19 I2C (SCL)

 

Отличие от других плат

Рассмотрим Arduino Uno и Arduino Nano

Их основным отличиями являются габариты ( габариты Arduino Uno: 6,8 см x 5,3 см, габариты Arduino Nano: 4,2 см x 1,85 см) и тип контактных площадок.

Разъёмы: Arduino Uno – USB Type-B, иногда Micro USB; Arduino Nano – Mini или Micro USB.

Разъём питания: Arduino Uno – DC; Arduino Nano – нет

Теперь сравнимArduino Uno и Arduino Mega

Количество пинов: Arduino Uno – 14 цифровых/ 6 аналоговых ; Arduino Mega – 54 цифровых/ 16 аналоговых

Память: По объему памяти Uno существенно уступает Megа. Flash -память 32/256, SRAM –  2/8, EEPROM – 4/1

В завершение хочу сказать, что плата Arduino Uno прекрасный вариант для создания своих первых проектов. Характеристики данной платы позволяют подключать датчики, светодиоды, двигатели и прочие внешние устройства. Она просто создана для того чтобы войти в мир Ардуино.

Оцените статью
Информация об Ардуино
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я принимаю политику конфиденциальности.