Модуль Arduino UNO R3

Arduino Uno контролер побудований на ATmega328. Платформа має 14 цифрових вхід/виходів (6 з яких можуть використовуватися як виходи ШІМ), 6 аналогових входів, кварцовий генератор 16 МГц, USB-роз'єм, силовий роз'єм, роз'єм ICSP і кнопку перезавантаження. Для роботи необхідно підключити платформу до комп'ютера за допомогою кабелю USB, або подати живлення за допомогою адаптера AC/DC або батареї. "Uno" перекладається як один з італійської і розробники тим самим натякають на майбутній вихід Arduino 1.0. Нова плата стала флагманом лінійки плат Ардуїно.

Характеристики

Схема та вихідні дані

Принципова схема: arduino-duemilanove-schematic.pdf

Харчування< /h3>

Arduino Uno може отримувати живлення через підключення USB або від зовнішнього джерела живлення. Джерело живлення вибирається автоматично.

Зовнішнє живлення (не USB) може подаватися через перетворювач напруги AC/DC (блок живлення) або акумуляторною батареєю. Перетворювач напруги підключається за допомогою роз'єму 2.1 мм із центральним позитивним полюсом. Проводи від батареї підключаються до висновків Gnd і Vin роз'єму живлення. може працювати нестабільно. При використанні напруги вище 12 В регулятор напруги може перегрітися та пошкодити плату. Рекомендований діапазон від 7 до 12 В.

Висновки живлення:

• VIN. Вхід використовується для подачі живлення від зовнішнього джерела (без 5 В від роз'єму USB або іншого регульованого джерела живлення). Подача напруги живлення відбувається через висновок.
• 5V. Регульоване джерело напруги, що використовується для живлення мікроконтролера та компонентів на платі. Живлення може подаватися від виведення VIN через регулятор напруги або від роз'єму USB, або іншого регульованого джерела напруги 5 В.
• 3V3. Напруга на виведенні 3.3 В генерується вбудованим регулятором на платі. Максимальне споживання струму 50 мА. GND. Висновки заземлення.

Пам'ять

Мікроконтролер ATmega328 має 32 кБ флеш пам'яті, з яких 0.5 кБ використовується для зберігання завантажувача, а також 2 кБ ОЗУ (SRAM) та 1 Кб EEPROM.

Входи та Виходи

Кожен із 14 цифрових висновків Uno може налаштований як вхід або вихід, використовуючи функції pinMode(), digitalWrite(), і digitalRead(), . Висновки працюють при напрузі 5 В. Кожен висновок має резистор навантаження (за замовчуванням відключений) 20-50 кОм і може пропускати до 40 мА. Деякі висновки мають спеціальні функції:

• Послідовна шина: 0 (RX) і 1 (TX). Висновки використовуються для отримання (RX) та передачі (TX) даних TTL. Дані висновки підключені до відповідних висновків мікросхеми послідовної шини ATmega8U2 USB-to-TTL. або за зміни значення. Детальна інформація знаходиться в описі функції attachInterrupt().
• ШІМ: 3, 5, 6, 9, 10, та 11. Будь-який з висновків забезпечує ШІМ з роздільною здатністю 8 біт за допомогою функції analogWrite().
• SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). За допомогою цих висновків здійснюється зв'язок SPI, для чого використовується бібліотека SPI.
• LED: 13. Вбудований світлодіод, підключений до цифрового виводу 13. Якщо значення на виводі має високий потенціал, світлодіод горить.

На платформі Uno встановлено 6 аналогових входів (позначених як A0 .. A5), кожен роздільною здатністю 10 біт (тобто може набувати 1024 різних значень). Стандартно висновки мають діапазон вимірювання до 5 В щодо землі, проте є можливість змінити верхню межу за допомогою виведення AREF та функції analogReference(). Деякі висновки мають додаткові функції:

• I2C: 4 (SDA) та 5 (SCL). За допомогою висновків здійснюється зв'язок I2C (TWI), для створення якого використовується бібліотека Wire. Додаткова пара висновків платформи: AREF. Опорна напруга для аналогових входів. Використовується з функцією analogReference().
• Reset. Низький рівень сигналу на виводі перезавантажує мікроконтролер. Зазвичай використовується для підключення кнопки перезавантаження на платі розширення, що закриває доступ до кнопки на самій платі Arduino. Зверніть увагу на з'єднання між висновками Arduino і портами ATmega328. /h3>

  На платформі Arduino Uno встановлено кілька пристроїв для здійснення зв'язку з комп'ютером, іншими пристроями Arduino або мікроконтролерами. ATmega328 підтримують послідовний інтерфейс UART TTL (5), здійснюваний висновками 0 (RX) і 1 (TX). Встановлена на платі мікросхема ATmega8U2 спрямовує даний інтерфейс через USB, програми на боці комп'ютера спілкуються з платою через віртуальний COM порт. Прошивка ATmega8U2 використовує стандартні драйвери USB COM, ніяких сторонніх драйверів не потрібно, але на Windows для підключення знадобиться файл ArduinoUNO.inf. Моніторинг послідовної шини (Serial Monitor) програми Arduino дозволяє надсилати та отримувати текстові дані при підключенні до платформи. Світлодіоди RX і TX на платформі блимають під час передачі даних через мікросхему FTDI або USB підключення (але не при використанні послідовної передачі через висновки 0 і 1).

  Бібліотекою SoftwareSerial можна створити послідовну передачу даних через будь-який із цифрових висновків Uno.

  ATmega328 підтримує інтерфейси I2C (TWI) та SPI. У Arduino включено бібліотеку Wire для зручності використання шини I2C.

  Програмування

  Платформа програмується за допомогою Arduino. З меню Tools > Board вибирається «Arduino Uno» (відповідно до встановленого мікроконтролера). Детальна інформація знаходиться в довіднику та інструкціях.

  Мікроконтролер ATmega328 поставляється із записаним завантажувачем, що полегшує запис нових програм без використання зовнішніх програматорів. Зв'язок здійснюється оригінальним протоколом STK500.

  Є можливість не використовувати завантажувач та запрограмувати мікроконтролер через висновки ICSP (внутрішньосхемне програмування). Детальна інформація знаходиться в даній інструкції.

  Автоматична (програмна) перезавантаження

  Uno розроблена таким чином, щоб перед записом нового коду перезавантаження здійснювалося самою програмою Arduino на комп'ютері, а не натисканням кнопки на платформі . Одна з ліній DTR мікросхеми ATmega16U2, що управляють потоком даних (DTR), підключена до виведення перезавантаження мікроконтролера ATmega328 через 100 нФ конденсатор. Активація цієї лінії, тобто. подача сигналу низького рівня, що перезавантажує мікроконтролер. Програма Arduino, використовуючи цю функцію, завантажує код одним натисканням кнопки Upload у середовищі програмування. Подача сигналу низького рівня по лінії DTR скоординована з початком запису коду, що скорочує тайм завантажувача.

  Функція має ще одне застосування. Перезавантаження Uno відбувається щоразу при підключенні до програми Arduino на комп'ютері з ОС Mac X або Linux (через USB). Наступні півсекунди після перезавантаження працює завантажувач. Під час програмування відбувається затримка кількох перших байтів коду щоб уникнути отримання платформою некоректних даних (всіх, крім коду нової програми). Якщо відбувається одноразове налагодження скетчу, записаного в платформу, або введення будь-яких інших даних при першому запуску, необхідно переконатися, що програма на комп'ютері очікує протягом секунди перед передачею даних.

  На Uno є можливість відключити лінію автоматичної перезавантаження розривом відповідної лінії. Контакти мікросхеми з обох кінців лінії можуть бути з'єднані з метою відновлення. Лінія маркована "RESET-EN". Вимкнути автоматичне перезавантаження також можливо підключивши резистор 110 Ом між джерелом 5 В і даною лінією. струмів короткого замикання та надструмів. Хоча практично всі комп'ютери мають подібний захист, проте цей запобіжник забезпечує додатковий бар'єр. Запобіжник спрацьовують при проходженні струму більше 500 мА через USB порт і розмикає ланцюг до тих пір, поки нормальні значення струмів не будуть відновлені. см відповідно. Роз'єм USB та силовий роз'єм виходять за межі даних розмірів. Чотири отвори в платі дозволяють закріпити її на поверхні. Відстань між цифровими висновками 7 і 8 дорівнює 0,4 см, хоча між іншими висновками вона становить 0,25 см.