Что такое Arduino UNO. Какие существуют модели плат Arduino. Чем отличаются платы Arduino между собой. Как выбрать подходящую плату Arduino для проекта. Как начать работу с Arduino.
История создания и развитие платформы Arduino
Arduino — это открытая электронная платформа, основанная на простом в использовании аппаратном и программном обеспечении. Первый прототип платы Arduino был создан в 2003 году итальянским конструктором Массимо Банци. Устройство было названо в честь короля Ардуино.
С момента своего создания платформа Arduino прошла большой путь развития:
- 2003 год — создан первый прототип платы
- 2005 год — выпущена первая коммерческая версия Arduino
- 2008 год — появление модели Arduino Duemilanove
- 2010 год — выпуск популярной модели Arduino UNO
- 2012 год — выход Arduino Leonardo с новым микроконтроллером
- 2014 год — появление мощной платы Arduino Due
- 2017 год — выпуск Arduino MKR семейства плат
- 2020 год — выход Arduino Nano RP2040 Connect
За это время Arduino превратилась в целую экосистему совместимых плат, модулей расширения и программного обеспечения для разработки. Сегодня платформа Arduino широко используется как любителями, так и профессионалами для быстрого прототипирования и создания интерактивных электронных проектов.
Ключевые особенности платформы Arduino
Arduino обладает рядом важных преимуществ, которые сделали эту платформу столь популярной:
- Простота использования — не требуется глубоких знаний электроники
- Открытая архитектура — полностью открытое аппаратное и программное обеспечение
- Низкая стоимость — доступные цены на платы и компоненты
- Кроссплатформенность — работает в Windows, Mac OS и Linux
- Расширяемость — большой выбор совместимых модулей расширения
- Большое сообщество — множество обучающих материалов и проектов
Благодаря этим особенностям Arduino стала идеальной платформой для обучения основам электроники и программирования микроконтроллеров. С ее помощью можно быстро реализовывать различные интерактивные проекты — от простых светодиодных индикаторов до сложных систем автоматизации.
Обзор платы Arduino UNO
Arduino UNO — это одна из самых популярных и универсальных плат в линейке Arduino. Она отлично подходит как для начинающих, так и для более опытных разработчиков. Рассмотрим ключевые характеристики Arduino UNO:
- Микроконтроллер: ATmega328P
- Рабочее напряжение: 5В
- Входное напряжение: 7-12В
- Цифровые входы/выходы: 14 (6 из которых могут использоваться как ШИМ-выходы)
- Аналоговые входы: 6
- Flash-память: 32 КБ
- SRAM: 2 КБ
- EEPROM: 1 КБ
- Тактовая частота: 16 МГц
Arduino UNO имеет все необходимое для удобной работы — USB-порт для программирования и питания, разъем внешнего питания, кнопку сброса. Плата обладает достаточной функциональностью для реализации множества проектов, при этом оставаясь простой и понятной для новичков.
Сравнение Arduino UNO с другими популярными моделями
Кроме Arduino UNO существует множество других моделей плат Arduino. Рассмотрим, чем отличаются некоторые популярные платы:
Arduino Mega 2560
Отличия от UNO:
- Более мощный микроконтроллер ATmega2560
- 54 цифровых входа/выхода вместо 14
- 16 аналоговых входов вместо 6
- 256 КБ флэш-памяти вместо 32 КБ
- Больший размер платы
Arduino Nano
Отличия от UNO:
- Значительно меньший размер платы
- Отсутствие разъема внешнего питания
- Использование mini-USB вместо обычного USB
Arduino Leonardo
Отличия от UNO:
- Микроконтроллер ATmega32U4 со встроенным USB
- 20 цифровых входов/выходов вместо 14
- 7 из них могут использоваться как ШИМ-выходы
- 12 аналоговых входов вместо 6
При выборе платы Arduino важно учитывать требования конкретного проекта — количество необходимых входов/выходов, требуемую вычислительную мощность, размеры устройства и т.д.
Начало работы с Arduino UNO
Чтобы начать работу с Arduino UNO, потребуется выполнить несколько простых шагов:
- Установить Arduino IDE — интегрированную среду разработки
- Подключить плату к компьютеру через USB-кабель
- Выбрать в Arduino IDE используемую модель платы и порт подключения
- Написать простой скетч для проверки работоспособности (например, мигание светодиодом)
- Загрузить скетч на плату
После этого можно приступать к созданию более сложных проектов. Arduino IDE содержит множество примеров кода, которые помогут освоить основы программирования микроконтроллера.
Популярные проекты на базе Arduino UNO
Arduino UNO позволяет реализовать множество интересных проектов. Вот некоторые популярные идеи:
- Умный дом — управление освещением, климатом, безопасностью
- Метеостанция — измерение температуры, влажности, давления
- Робот-манипулятор — управление сервоприводами
- Музыкальный синтезатор — генерация звуковых сигналов
- Система полива растений — автоматическое управление насосом
- Игровая консоль — создание простых аркадных игр
Эти проекты демонстрируют широкие возможности применения Arduino UNO в различных областях — от домашней автоматизации до образовательных целей.
Преимущества и недостатки Arduino UNO
Как и любая технология, Arduino UNO имеет свои сильные и слабые стороны. Рассмотрим основные преимущества и недостатки этой платы:
Преимущества:
- Простота использования и программирования
- Большое сообщество и множество обучающих материалов
- Широкий выбор совместимых модулей расширения
- Невысокая стоимость платы и компонентов
- Достаточная функциональность для большинства проектов
Недостатки:
- Ограниченные вычислительные возможности для сложных задач
- Отсутствие встроенного Wi-Fi или Bluetooth модуля
- Невозможность работы с высоким напряжением без дополнительных модулей
- Относительно большие размеры платы для некоторых применений
Несмотря на некоторые ограничения, Arduino UNO остается отличным выбором для большинства любительских и образовательных проектов, а также для быстрого прототипирования.
сравнение плат – обзор 2022 года от Суперайс
В 2003 году был создан первый прототип устройства. Он лишь отдаленно напоминал современные платы микроконтроллеров. Устройство было названо в честь короля Ардуина, итальянским конструктором Массимо Банци. Развиваясь и совершенствуясь, «Arduino» быстро стало брендом аппаратно-программных средств, с помощью которых можно автоматизировать несложные системы.
В основе аппаратной платформы «Ардуино» лежит программируемый контроллер ввода и вывода. Его достоинством является – универсальность, модульность и не высокая цена. Выражаясь другими словами, «Arduino» — это миникомпьютер, который можно запрограммировать для выполнения определенных действий.
Материал обновлён 07.11.2022
Время чтения: 16 минут
В этой статье рассмотрим:
- Общие сведения
- Микроконтроллер
- «Принцип бутерброда»
- Интерфейсы передачи данных
- Преимущества платформы
- Сравнение различных плат
- Arduino UNO vs Mega
- Arduino Due
- Arduino Nano vs Pro mini
- Leonardo
- Arduino-совместимые платы
- Специализированные Arduino-платы
- Микроконтроллеры ESP
- Порядок работы с платой Arduino.
Первые шаги
- Подключение
- Программирование
- Документация
- Заключение: какую плату Arduino выбрать
- Сравнение плат Arduino в таблице
Первые шаги
Сравниваем контроллеры на базе Ардуино, подключаем и программируем
Arduino открывает широкие возможности по автоматизации различных устройств и процессов, также он идеален для всех тех, кто увлечен робототехникой и электроникой. При этом пользователю не обязательно быть программистом и обладать специальными знаниями, достаточно иметь желание и творческую идею. С помощью этой аппаратной платформы можно автоматизировать как элементарные процессы, так и создать сложные системы управления.
Общие сведения
Микроконтроллер
В основе любой платы лежит микроконтроллер (МК). Он содержит в себе процессор, оперативную (ОЗУ) и энергонезависимую памяти (ПЗУ), а также снабжен модулями, осуществляющими обмен аналоговыми и цифровыми сигналами.
Такие характеристики позволяют создавать компактные одноплатные устройства — микрокомпьютеры. Наличие множества контактов ввода/вывода позволяет легко подключать к плате самые разные устройства и механизмы: сенсоры, датчики, моторы и модули управления и обмена данными.
Большинство моделей конструируется на базе чипов ATmega. В первую очередь это связано с их невысокой ценой и невысокой производительностью, но достаточной для большинства проектов. Наибольшее распространение получили микроконтроллеры: ATMEGA328P, ATMEGA168P и ATMEGA2560.
Микроконтроллеры компании ATMEL (ATMEGA168P-AU, ATMEGA328P-PU и ATMEGA2560-16AU).Однако если требуется обработки большого массива данных или работа с графической информацией, в этом случае требуется большая производительность. Для таких проектов требуются платы с процессорами семейства Cortex-3М (AT91SAM3X8EA) или микроконтроллеры серии ESP.
«Принцип бутерброда»
Для подключения внешних устройств используются штыревые разъемы.
При этом все платы, одного модельного ряда, имеют стандартную последовательность расположения контактов, это позволяет создавать универсальные модули для упрощения сборки проектов. Фактически модули насаживаются друг на друга как в бутерброде. Такое свойство (модульность) является одним из основных преимуществ.
Интерфейсы передачи данных
Для обмена данными с периферией или другими платами используются такие протоколы как: UART, IIC (I2C) и SPI.
UART (Univsersal Asynchronos Reciever-Transmitter) – универсальный асинхронный протокол передачи данных. Для его отведено два контакта (обычно 0 и 1) маркируемых RX и TX, а также GND (земля). Протокол позволяет передавать данные со скоростями до 115200 бод, однако чаще используется стандартная скорость в 9600 бод. У плат Mega и Due присутствует три дополнительных аппаратных UART. Они располагаются на выводах с 14 по 19.
I2C (Inter-Integrated Circuit) – межсхемная шина последовательной передачи данных.
В протоколе задействовано два контакта SDA (Serial Data) и SCL (Serial Clock). В платах УНО под шину выделены контакты A4 и A5, а также пара контактов у USB разъема. У MEGA и DUE, под IIC, выделены контакты 20 (SDA) и 21 (SCL). Протокол поддерживает передачу данных со скоростью до 100 кГц, а также параллельное подключение до 127 устройств.
SPI (Serial Peripheral Interface) – последовательный интерфейс присоединения периферийных устройств. Это четырёхпроводной протокол передачи данных. В нем задействованы контакты MISO (Master In Slave Out), MOSI (Master Out Slave In), SCK (Serial Clock) и SS (Slave Select). При чем так как SPI не поддерживает адресацию, то подключить можно только одно устройство. Однако есть решения для аппаратной поддержки протокола и увеличения числа подключенных устройств. На SPI выделены контакты 10, 11, 12 и 13, на ArduinoMEGA и ArduinoDUE – с 50 по 53. Также контакты дублируются отдельной 6-пиновой колодкой разъема ICSP
Распиновка платы Arduino UNO.
Распиновка платы Arduino MEGA.USB (Universal Serial Bus) – универсальная последовательная шина подключения периферийных устройств. Обмен данными через USB используется во многих устройствах и Ардуино-платы не являются исключением. Через порт USB передается питание для самой платы, а также данные для ее прошивки. За работу протокола USB отвечает: в оригинальных платах – микроконтроллер ATmega16U2, а в неоригинальных – контроллеры серии Ch440.
Arduino-контроллеры могут иметь как классические USB Type-B разъем, так и другие его модификации: Mini, Micro и даже Type-C.
Ардуино Нано с разъемом MiniUSB (слева), а также Ардуино УНО с разъемом USB type-B (справа).Преимущества платформы
Ардуино-совместимые микрокомпьютеры обладают следующими преимуществами:
- невысокая цена;
- возможность самостоятельной сборки;
- универсальность и модульность;
- доступность для непрофессионального пользователя;
- большое количество информации в сети: обучающие ролики, обзоры, пошаговые инструкции;
- множество сообществ, где можно получить ответы на интересующие вопросы;
- наличие дополнительного оснащения (периферии): кнопки, датчики, индикаторы и дисплеи, а также другие устройства и аксессуары, обеспечивающие взаимодействие контроллера с окружающим миром;
- простой процесс разработки системы и ее отладки;
- множество универсальных стартовых наборов и роботизированных конструкторов.
Сравнение
Модельный ряд контроллеров очень разнообразен, но все же из их множества можно выделить пять классических: DUO, Mega, UNO, Nano, Micro, а также ряд специализированных. Давайте взглянем на их различия. А в качестве «эталона» будем отталкиваться от характеристик Ардуино УНО приведенных в таблице ниже.
| МК | Тактовая частота | Flash-память | ОЗУ | ПЗУ | Рабочее напряжение | Цифровые выходы | Выходы с ШИМ | Аналог. выходы | Размер |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ATmega328P | 16 МГц | 32 КБ | 2 КБ | 1 КБ | 5 В | 14 | 6 | 6 | 69х54 мм |
Arduino UNO R3 (ATMEGA16U2 + MEGA328P) имеет 14 цифровых входов/выходов, 6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ, а также есть 6 аналоговых выходов.
В данной плате применяется чип Atmega16U2, который позволяет превратить плату в любое USB-устройство: от мышки до внешнего диска.
Питание подается по USB или от внешнего источника питания, в качестве которого может использоваться аккумуляторная батарея или сетевой АС/DC-адаптер. Рекомендуется источник питания с напряжением в диапазоне 7-12 В. Объем флеш-памяти составляет 32 КБ.
Контроллер может быть присоединен к компьютеру, другой плате или к другому микроконтроллеру. Для этого он оснащен всем необходимым.
Обратите внимание, что запрещается превышать допустимые величины силы тока! Для одного любого вывода ток не должен быть более 40 мА. Ток для одной группы выводов не может быть более 100 мА. Ток для всего микроконтроллера не должен превышать 200 мА.
Arduino UNO или Mega
Если в классической УНО задействован микроконтроллер ATmega328P, то в Меге его старший брат – ATmega2560.
МК отличается увеличенной памятью: флэш-память – 256 КБ, ОЗУ – 8 КБ, ПЗУ – 4 КБ, а также существенно большим числом входов/выходов: 54 цифровых (из них 15 с ШИМ (широтно-импульсная модуляция)), а также 16 аналоговых. За счет большего числа контактов плата на 50% длиннее (102 х 54 мм).
Микроконтроллер включает в себя загрузчик, который облегчает установку новых программ без использования дополнительных программаторов. Работа с платой начинается с ее подключения к компьютеру посредством USB-кабеля, а, нажав на кнопку перезагрузки, вы сможете перезагрузить систему в случае непредвиденного сбоя.
Arduino Due
Due – это ТОП версия среди всей линейки классических плат. В этой модели используется микропроцессор SAM3X на основе ARM ядра Cortex-M3. Он имеет рабочую частоту в 84 МГц, флеш-память на 512 КБ и ОЗУ на 96 КБ. Плата имеет аналогичный Mega-версии размер и столько же цифровых пинов, 12 из которых могут использоваться как выходы с ШИМ.
Аналоговых контактов – 12 шт.
Отличительной характеристикой DUE является ее питание. Оно составляет всего 3,3 В, что требует особого внимания при подборе периферийных устройств. Размеры Due аналогичны УНО.
Плата Ардуино Due.Arduino Nano vs Pro mini
Нано и Про Мини – две компактные версии для разработки миниатюрных устройств. Их размеры и вес позволяют создавать компактные и автономные DIY устройства.
Ардуино Нано имеет размер 18 х 43 мм и аналогичные UNO характеристики по числу входов/выходов, а также объему памяти. Также существует версия Nano на базе ATMega168P. Она имеет аналогичные ATMega328P характеристики, но урезанную в 2 раза память. За счет меньшего объема памяти, платы на основе ATMega168 дешевле примерно на 30%.
На плате расположен стабилизатор 5 В и загрузчик, позволяющий платформе перепрошивать саму себя. Можно не использовать загрузчик, а запрограммировать микроконтроллер через ICSP-выводы.
Кнопкой RESET производится перезагрузка в случае непредвиденного сбоя. Плата подключается к компьютеру через miniUSB-кабель.
Arduino Pro Mini имеет еще более компактные размеры – 18 х 33 мм. Чтобы достичь этого, пришлось отказаться от контроллера шины USB. Поэтому для загрузки кода программы в Про Мини требуется внешний UART-контроллер (программатор). Pro mini питается через кабель FTDI или от источников питания через имеющиеся выходы (Vcc/RAW).
Платы микроконтроллеров: Nano (слева) и Pro Mini (справа).Leonardo
Leonardo внешне выглядит как классическая UNO. Но так ли это на самом деле? Чем отличается классическая Arduino UNO от Arduino Leonardo? Давайте разбираться в этом.
Во-первых, типом используемого микроконтроллера. На Леонардо установлен ATMEGA32U4. Его отличительной особенностью является наличие встроенного USB контроллера.
Во-вторых, у платы 20 цифровых входов / выходов, что на 6 больше, чем у классической УНО, а также на четыре больше аналоговых (12 входов / выходов).
В-третьих, полностью переработана схематика платы. Это связано и с меньшими размерами основного МК и с отказом от внешнего UART-контроллера.
В-четвертых, заменен USB вход с типа-А на более популярный MicroUSB.
В-пятых, Leonardo длиннее на 5 мм.
При всем при этом, расположение контактов аналогично, что позволяет использовать на Леонардо любые шилды, совместимые с Уно.
Программируемый контроллер Leonardo R3.Arduino-совместимые контроллеры
Аналоги Ардуино получили широкое распространение по всему миру. Их не стоит бояться или специально игнорировать. Основной причиной популярности таких устройств является цена. Она минимум в пять раз ниже чем у оригинального устройства. Причинами этого является:
- оптимизация электрической схемы;
- дешевое производство;
- низкая стоимость комплектующих;
- массовое поточное производство.
Часто не специалисту сложно различить оригинальную модель и аналог. Это и не удивительно – китайское производство находится на очень высоком уровне. Поэтому вы не столкнетесь с проблемами подключения, программирования или эксплуатации устройства. Даже расположение и последовательность пинов не отличается. Это позволяет, при необходимости, легко заменить оригинальную плату производителя на аналог и обратно.
Аналоги DUE и MEGA: платы DDcduino DUE 2012 R3 (слева), а также DDcduino MEGA2560 R3 (справа).Аналоги Pro mini и Nano: платы DDcduino Pro mini (слева) и DDcduino Nano V3.0 (справа).Платы LY-F2 (слева) и ZYduino UNO R3 (справа).Специализированные модели
Для управления роботизированными устройствами необходимы специальные модули-драйверы. Однако они существенно увеличивают габариты и перекрывают доступ к другим разъемам. Поэтому были разработаны специализированные контроллеры с выходами для подключения шаговых двигателей, например, серия UNO PRO.
Старшая модель этой серии также оснащена встроенным Bluetooth модулем для дистанционного управления.
Микроконтроллеры ESP
Микрокомпьютеры на базе ESP – следующий уровень проектирования устройств. Плата-контроллер строится на базе процессоров ESP8266 с частотой 80 МГц или ESP32 имеющей рабочие частоты от 80 до 240 МГц. Микрочипы ESP имеют встроенный модуль Bluetooth, увеличенную флеш-память, а также другой дополнительный функционал.
Программирование их может осуществляться аналогично Arduino-платам, через специализированную IDE. При этом, ряд моделей имеют типоразмер и распиновку, схожую с устройствами, построенными на базе чипов ATmega.
Платы-контроллеры на базе: ESP D1 UNO R3 (слева) и D1 R32 (справа).Порядок работы и первые шаги
Подключение Arduino
Управление и обмен данными с Ардуино осуществляется через последовательный (serial) порт, он же – разъем USB.
Контроллер подключается к компьютеру с помощью обычного USB-кабеля. При этом на нем загораются светодиодные индикаторы, свидетельствующие о подаче питания и начальном обмене данных.
Windows может сразу не обнаружить ваше устройство. В этом случае следует предварительно установить драйверы. Они могут идти в комплекте к плате (на компакт-диске) или же можно скачать их по первой попавшейся ссылке из поисковика. Также драйвер установится в процессе инсталляции среды программирования.
Программирование
Для программирования Ардуино-совместимого контроллера необходима интегрированная среда разработки (IDE – Integrated Development Environment). Чаще всего используется ArduinoIDE. Данная среда поддерживает множество как оригинальных, так и неоригинальных плат, является бесплатной, а также непрерывно совершенствуется разработчиками. Помимо ArduinoIDE, есть и другое программное обеспечение (ПО), например, Scratch, Snap4Arduino, XOD, Ardublock, mBlock, а также другие.
На данный момент актуальная версия среды ArduinoIDE – 2.0.0. Перед скачиванием можно выбрать операционную среду (Windows, Linux или macOS), а также ее разрядность. После того как файл будет скачен, запустите его и следуйте рекомендациям установщика.
Чтобы начать работать с платой «Arduino», при первом запуске программы, необходимо выбрать модель программируемого контролера, с которым будет производиться работа, например, «Arduino UNO». После этого можно начать написание проекта.
ArduinoIDE. Выбор модели платы.Среда программирования уже имеет базу типовых программ (скетчей) с подробным описанием работы. Для этого можно воспользоваться вкладкой «Примеры» и выбрать подходящий скетч. После выбора, то откроется программный код, который в случае необходимости можно проверить на ошибки, отредактировать или дополнить.
ArduinoIDE. Выбор скетча из базы примеров.
После проверки и компиляции программный код загружается на контроллер, на котором загораются светодиодные индикаторы, свидетельствующие об исправной работе платы.
Документация
Если нужно найти техническую документацию на программируемый контроллер, то это можно сделать на официальном сайте компании https://www.arduino.cc/. Для этого достаточно зайти во вкладку «Product» и выбрать нужную модель контроллера. На сайте документация представлена в полном объеме, включая электрические схемы, что позволяет разобраться, в функционировании контроллера, а также назначении тех или иных контактов.
Примеры решений и техническую помощь нужно искать на специализированных форумах. Найти их несложно через любую поисковую систему.
Какая Arduino лучше?
Можно точно сказать, что для начинающих конструкторов лучшим решением всегда будет плата Arduino UNO. Несмотря на то, что она считается одной из самых бюджетных, ее функционал достаточен для реализации большинства проектов. UNO входит во многие наборы конструкторов, позволяющих легко приступить к изучению принципов электроники и основ робототехники.
УНО абсолютно стандартная, а также одна из самых популярных плат, можно сказать, что она является «лицом» компании «Arduino».
Выбирая модель, прежде всего, следует обратить внимание на технические характеристики, а именно:
- на базе какого микроконтроллера создана плата. От этого будет зависеть скорость ее работы и производительность;
- номиналы входного и выходного напряжения платы влияют на возможность присоединения модулей;
- количество и вид входов/выходов на прямую влияет на количество присоединяемых устройств;
- объем флеш-памяти важен при написании больших программ и обработке массива данных;
- размер платы актуален при конструировании миниатюрных проектов.
Таблица сравнения плат Ардуино
Для большего удобства выбора мы свели основные характеристики контроллеров, предлагаемых нашей компанией, в единую таблицу. Надеемся, она поможет вам с выбором необходимого устройства.
| Наименование | Микроконтроллер | Рабочая частота | Флэш память | Объём ОЗУ | Объём ПЗУ | U раб | U пит | Цифровые входы/выходы |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DDcduino DUE 2012 R3 | AT91SAM3X8EA | 84 МГц | 512 КБ | 96 КБ | - | 3,3 В | 7-12 В | 54 |
| DDcduino MEGA2560 R3 | ATMEGA2560-16AU | 16 МГц | 256 КБ | 8 КБ | 4 КБ | 5 В | 6-20 В | 54 |
| UNO PRO M4 | ATMEGA328P | 16 МГц | 32 КБ | 2 КБ | 1 КБ | 3,3/5 В | 3-12 В | 14 |
| LY-F2 | ATmega328 | 16 МГц | 32 КБ | 2 КБ | 1 КБ | 5 В | 7-9 В | 14 |
| UNO PRO 2M | ATMEGA328P | 16 МГц | 32 КБ | 2 КБ | 1 КБ | 3,3/5 В | 3-12 В | 14 |
DDcduino Nano V3. 0
|
ATMEGA328P-AU | 16 МГц | 32 КБ | 2 КБ | 1 КБ | 5 В | 7-12 В | 14 |
| UNO R3 | ATmega328 | 16 МГц | 32 КБ | 2 КБ | 1 КБ | 5 В | 7-12 В | 14 |
| Leonardo R3 | ATMEGA32U4 | 16 МГц | 32 КБ | 2 КБ | 1 КБ | 5 В | 7-12 В | 20 |
Arduino Nano V3. 0
|
ATMEGA328P-AU | 16 МГц | 32 КБ | 2 КБ | 1 КБ | 5 В | 7-12 В | 14 |
| XTWduino UNO R3 | ATmega328 | 16 МГц | 32 КБ | 2 КБ | 1 КБ | 5 В | 5-9 В | 14 |
| DDcduino Pro mini | ATmega328P | 16 МГц | 16 КБ | 1 КБ | 0,5 КБ | 5 В | 5-12 В | 14 |
| Pro mini | ATMEGA168P | 16 МГц | 16 КБ | 1 КБ | 0,5 КБ | 5 В | 5-12 В | 14 |
Nano V3. 0
|
ATMEGA168P | 16 МГц | 16 КБ | 1 КБ | 0,5 КБ | 5 В | 5-12 В | 14 |
| ZYduino UNO R3 | ATmega328 | 16 МГц | 32 КБ | 2 КБ | 1 КБ | 5 В | 7-9 В | 14 |
Статьи о роботах » Плата Arduino Uno R3
В статье Вы найдете подробное описание одной из самых популярных плат Arduino Uno R3 на базе 8-битного микроконтроллера ATmega328 типа AVR фирмы Atmel.
Немного теории о платах Arduino.
Микроконтроллер (МК) — однокристальный компьютер, имеющий процессор, память (в т.
ч. энергонезависимую) и интерфейсы для ввода и вывода.
Любая плата Arduino – это печатная плата (вернее различные модификации) с общеизвестными стандартными габаритами и расположением выводов микроконтроллера. По сути Arduino является просто оберткой для МК ATmega, предоставляя собой стандартный форм-фактор, облегчающий физическое подключение дополнительных модулей.
Многие модели плат Arduino так же имеют элементы контроля напряжения питания и USB интерфейс, используемый одновременно и для питания и для связи с контроллером через последовательное соединение (USB-serial).
Кроме удобства подключения, работу с Arduino облегчает наличие готового открытого программного обеспечения для программирования контроллера — среды Arduino IDE. Это среда для разработки со встроенным компилятором и загрузчиком кода в МК, а так же набором библиотек, облегчающих написание некоторых операций.
Специальный загрузчик, заранее записанный в память МК, обеспечивает загрузку и выполнение загруженного кода (т.
н. скетчей, как называют программы в терминах Arduino), так что пользователю не нужно задумываться, как загружается и стартует его код. Достаточно написать скетч в среде разработки и нажать кнопку загрузки — код загрузится в память МК и запустится сразу, а так же будет стартовать автоматически при перезагрузке микроконтроллера.
Arduino UNO R3 на микроконтроллере ATmega328P
Плата Arduino UNO R3 — новая, очень популярная, плата на базе 8-битного микроконтроллера ATmega328 типа AVR фирмы Atmel.
Контроллер Arduino UNO R3 имеет 14 цифровых вход/выходов, 6 из которых поддерживают режим ШИМ, 6 аналоговых входов. Частота работы микропроцессора 16 MHz. Плата также имеет встроенный USB коннектор, вход для питания, коннектор ICSP и кнопку перезагрузки. Питание может осуществляться как через USB, так и внешним источником питания.
Для этой модели существует большое количество готовых для подключения (без паяльника) модулей и с ней удобно экспериментировать.
Достаточно подключить USB кабель к компьютеру и подать питание.
Внешний вид Arduino Uno R3
Чтобы увидеть, насколько Arduino является «оберткой» МК ATmega, можно изучить схему выводов ATmega328 в исполнении 28DIP и соотнести их описание с выводами Arduino.
Почти все выводы МК напрямую соединены с выводами Arduino. При чем, некоторые выводы одновременно и доступны для подключения и задействованы во внутренней схеме. Например, D0 и D1 одновременно являются RX и TX последовательного интерфейса, подключенного к USB-serial контроллеру, реализованному на отдельном МК ATmega16U (этот МК обслуживает только USB интерфейс и не имеет отношения к функционированию «основного» МК).
У Arduino Uno имеется USB интерфейс, который используются как для питания (5 В), так и для связи с компьютером, при этом на компьютере он распознается как асинхронный последовательный (COM) порт. Со стороны МК связь с компьютером так же выглядит как обмен данными через последовательный порт.
Так же имеется вход для внешнего питания 7-12 В. Регулятор напряжения всегда будет выводить напряжение на 5 В — рабочее напряжение Arduino Uno. Arduino автоматически переключает питание между USB портом и внешним источником питания, делая выбор в пользу внешнего, если он дает напряжение более 6,6 В.
ISCP для USB интерфейса предназначен для программирования контроллера USB интерфейса.
ISCP для «основного» МК используется для работы с программатором, через который можно совершать операции, недоступные через обычный последовательный интерфейс — запись загрузчика и изменение фьюзов (fuses), изменяющих поведение МК.
Выводы МК делятся на цифровые (D0-D13) и аналоговые (A0-A5) , хотя при написании программ используется «сквозная» нумерация выводов, т.е. вывод 13 = D13, а 14 = A0, 15 = A1 и т.д.
Цифровые выводы могут использоваться и как входы и как выходы (режим входа или выхода задается в программе), аналоговые используются как входы, с разрешением АЦП 10 бит (0-1023) и пределом измерений 5 В относительно земли или вывода AREF.
Выводы D0, D2 используются для передачи данных через асинхронный последовательный порт и подключены к USB-serial контроллеру. Внимание — эти выводы нельзя подключать напрямую к порту RS323! Эти выводы используют последовательный интерфейс ТТЛ, который несовместим с RS232 и требует преобразования.
Выводы D2, D3 могут использоваться для вызова внешних прерываний.
Выводы D3, D5, D6, D9, D10, и D11 связаны с внутренними счетчиками-таймерами МК и могут использоваться для вывода ШИМ-сигнала (Широтно-импульсная модуляция, PWM) и в качестве счетчиков внешних импульсов.
Выводы D10-D13 могут использоваться для работы с внешними устройствами по протоколу SPI, при чем D10 (SS) используется в случае, если МК является ведомым (slave).
Вывод D13 подключен к светодиоду «L» на плате, что никак не влияет на его использование, но может быть полезным для индикации чего-либо.
Два вывода I2C в верхнем (или «длинном») ряду — дублируют A4 и A5.
Они могут использоваться для работы с внешними устройствами по протоколу I2C, что является дополнительной функцией A4, A5.
Вывод Vin используется для подачи питания от внешнего источника, далее он проходит через регулятор напряжения.
Выводы GND, 5V, 3V3 — земля и регулируемое напряжение 5 В, 3,3 В.
Вывод IOREF — выдает рабочее напряжение, т.е. 5 В для Arduino Uno.
Таким образом, возможности ввода-вывода достаточно разнообразные. Через аналоговые входы можно измерять напряжение сигнала, для цифровых входов-выходов можно как считывать, так и выставлять состояние, в т.ч. генерировать ШИМ сигнал (обычно используется для управления двигателями или генерирования звука), а через целый ряд интерфейсов можно общаться с внешними устройствами: однопроводная шина на базе любого цифрового вывода, асинхронный последовательный порт, I2C, SPI.
При чем I2C и SPI позволяют одновременно подключать множество устройств на одну шину.
Большинство сенсоров для Arduino подключаются с помощью аналоговых входов, однопроводной шины или I2C.
Через SPI обычно работают устройства, требующие большой скорости передачи данных (Ethernet shield, Wi-Fi shield).
Очень полезно для экспериментов использовать платы расширения (Shield). Это платы с удобным дублированием всех выводов вместе с землей и питанием для подключения внешних устройств или платы для расширения функциональности контроллеров.
Платы расширения для Arduino =>>
Так же очень удобна макетная плата для быстрого подключения устройств и пассивных компонентов без пайки.
Макетные платы для Arduino =>>
Нельзя превышать допустимые величины силы тока!
Ток на любом отдельном выводе не должен превышать 40 мА.
Ток на любой группе выводов (D0-D4, D5-D13, A0-A5) не должен превышать 100 мА.
Ток на всем МК не должен превышать 200 мА.
ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА
- Главная
- Это не луна!
Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.
Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.
Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?
Стереокамера eYs3D — EX8036
27 в наличии SEN-14725
$350.00 280,00 долларов США
Избранное Любимый 10
Список желаний
Qwiic Влажность AHT20
В наличии SPX-16618
2
Избранное Любимый 2
Список желаний
MIKROE Temp&Hum 2 Click
Нет в наличии СЕН-19965
15,95 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
МИКРОЭ Вентилятор 3 Click
Нет в наличии ПРТ-20203
18,95 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
Enginursday: повышение эффективности за счет дизайна
21 мая 2020 г.
Краткий обзор тестового приспособления, предназначенного для повышения эффективности будущих разработок.
Избранное Любимый 2
Метка! Ты это!
9 сентября 2022 г.
SparkX возвращается с новой меткой NFC/RFID, FLIR Lepton Breakout V2 теперь доступен сам по себе, и у нас есть новый и лучший способ отсоединения кабеля с разъемом U.FL.
Избранное Любимый 0
Комплект micro:bot Руководство по экспериментам
20 февраля 2020 г.
Начните работу с moto:bit, несущей платой для micro:bit, позволяющей управлять двигателями, и создайте собственного робота, используя это руководство по экспериментам для набора micro:bot.
Избранное Любимый 5
- Электроника SparkFun®
- 6333 Dry Creek Parkway, Niwot, Colorado 80503
- Настольный сайт
- Ваш счет
- Авторизоваться
- регистр
Платы Arduino играют жизненно важную роль в создании различных проектов. Это делает электронику доступной для не инженеров, любителей и т. д.
Другими компонентами на плате являются кнопка сброса, кварцевый осциллятор 16 МГц, разъем ICSP и соединение micro USB.
Микросторона USB-кабеля должна быть подключена к порту программирования.
Он был разработан Лией Бючли. Он имеет 9 контактов цифрового ввода/вывода.
Первоначально Diecimila была разработана для обозначения 10000 поставленных плат Arduino. Здесь Diecimila означает 10 000 на итальянском языке.
Он основан на микроконтроллере SAM21 от ATmel. Плата состоит из 6 аналоговых входов, 14 цифровых входов/выходов, разъема USB, разъема питания и разъема ICSP (внутрисхемного последовательного программирования), контактов порта UART, разъема питания и кнопки AREF.
