Arduino Leonardo: распиновка, схема подключения и программирование
Arduino Leonardo — платформа для разработки на базе микроконтроллера ATmega32U4. На плате предусмотрены: 20 цифровых входов/выходов (7 из них могут работать в качестве ШИМ-выходов, 12 — в качестве аналоговых входов), кварцевый резонатор на 16 МГц, разъём микро-USB, разъём питания, разъём для внутрисхемного программирования ICSP (In-Circuit Serial Programming) и кнопка сброса.
Отличие Arduino Leonardo от других плат в том, что его USB-контроллер встроен непосредственно в микроконтроллер ATmega32U4, исключая необходимость в дополнительном процессоре. При подключении к компьютеру Leonardo определяется HID-устройство (вроде клавиатуры или мыши) — сделать на основе Arduino Leonardo новый компьютерный манипулятор значительно проще, чем с другими платами.
Подключение и настройка
Для работы с платой Arduino Leonardo в операционной системе Windows скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino IDE.
Что-то пошло не так?
Элементы платы
Микроконтроллер ATmega32U4
Сердцем платформы Iskra Neo является 8-битный микроконтроллер семейства AVR — ATmega32U4. Он предоставляет в ваше распоряжение 32 КБ флеш-памяти для хранения прошивки, 2.5 КБ оперативной памяти SRAM и 1 КБ энергонезависимой памяти EEPROM для хранения данных. Этого вполне достаточно для решения множества задач вроде управления роботом, промышленной автоматикой, умным домом, световыми инсталляциями и т.д.
Пины питания
VIN: Напряжение от внешнего источника питания (не связано с 5 В от USB или другим стабилизированным напряжением). Через этот вывод можно как подавать внешнее питание, так и потреблять ток, когда устройство запитано от внешнего адаптера.
5V: На вывод поступает напряжение 5 В от стабилизатора платы. Стабилизатор обеспечивает питание микроконтроллера ATmega32U4. Питать устройство через вывод 5V не рекомендуется — в этом случае не используется стабилизатор напряжения, что может привести к выходу платы из строя.
3.3V: 3,3 В от стабилизатора напряжения платы. Максимальный ток — 50 мА.
GND: Выводы земли.
IOREF: Этот вывод предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера. В зависимости от напряжения, плата расширения может переключиться на соответствующий источник питания либо задействовать преобразователи уровней, что позволит ей работать как с 5 В, так и с 3,3 В устройствами.
Порты ввода/вывода
Цифровые входы/выходы: пины 0 – 13
Логический уровень единицы — 5 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 40 мА. К контактам подключены подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.
ШИМ: пины 3 , 5 , 6 , 9 , 10 , 11 и 13
Позволяют выводить 8-битные аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала.
АЦП: пины A0 – A5 , A6 – A11 (на цифровых пинах 4, 6, 8, 9, 10 и 12).
В Arduino Leonardo есть 12 аналоговых входов, каждый из которых может представить напряжение в виде 10-битного кода (1024 значений). Разрядность АЦП — 10 бит.
TWI/I²C: пины SDA и SCL
Для общения с периферией по синхронному протоколу, через 2 провода с использованием библиотеки Wire .
SPI: пины разъёма ICSP
Выводы позволяют осуществлять связь по интерфейсу SPI. Обратите внимание, что линии SPI выведены только на разъём ICSP и не соединены с выводами платы, как на Arduino Uno. Те SPI-платы расширения, у которых нет 6-контактного разъёма ICSP для подсоединения к Leonardo — работать не будут.
UART: пины 0(RX) и 1(TX)
Используется для коммутации платы Arduino с другими устройствами через класс Serial1 . Для связи Arduino Leonardo с компьютером через порт micro-USB, используйте класс Serial
Светодиодная индикация
| Имя светодиода | Назначение |
|---|---|
| RX и TX | Мигают при обмене данными между Arduino Leonardo и ПК. |
| L | Светодиод выводу 13 . При отправке значения HIGH светодиод включается, при отправке LOW – выключается. |
| ON | Индикатор питания Arduino Leonardo. |
Разъём micro-USB
Разъём micro-USB предназначен для прошивки платформы Arduino Leonardo с помощью компьютера.
Разъём для внешнего питания
Разъём для подключения внешнего питания от 7 В до 12 В.
ICSP-разъём
ICSP-разъем предназначен для внутрисхемного программирования микроконтроллера ATmega32U4. Также с применением библиотеки SPI данные выводы могут осуществлять связь по интерфейсу SPI. Обратите внимание линии SPI не продублированы на цифровых контактах, как например на Arduino Uno. Это означает, что если плата расширения использует SPI и не имеет снизу ICSP-разъёма ответного к этим штырькам на Arduino, она работать не будет.
Arduino Due: распиновка, схема подключения и программирование
Arduino Due — первая плата семейства Ардуино на основе 32-битного микроконтроллера Atmel SAM3X8E с ARM-процессором на базе ядра ARM Cortex-M3. Обладая тактовой частотой 84 МГц и 32-битной архитектурой, он позволяет выполнять большинство операций над целыми числами в 4 байта за один такт. На плате предусмотрено 54 цифровых вход/выхода (из них 12 можно задействовать под выходы ШИМ), 12 аналоговых входов, 4 UARTа (аппаратных последовательных порта), связь по USB с поддержкой OTG, 2 ЦАП (цифро-аналоговых преобразователя), 2 TWI, разъем питания, разъем SPI, разъем JTAG, кнопка сброса и кнопка стирания.
Подключение и настройка
Для работы с платформой Due в операционной системе Windows скачайте и установите интегрированную среду разработки Arduino IDE.
Добавление платформы
По умолчанию среда программирования настроена только на AVR-платы. Для работы с платформой Arduino Due добавьте в менеджере плат поддержку платформ на ядре ARM Cortex-M3.
Элементы платы
Микроконтроллер Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3
Сердцем платы Arduino Due является 32-битное ARM ядро AT91SAM3X8E с тактовой частотой 84 МГц, 512 КБ флеш-памяти и 96 ОЗУ, превосходящее по производительности обычные 8-битные микроконтроллеры.
Микроконтроллер ATmega16U2
Микроконтроллер ATmega16U2 создает порт программирования для связи микроконтроллера SAM3X с USB-портом компьютера . При подключении к ПК Arduino Due определяется как виртуальный COM-порт. Перепрошивка микросхемы 16U2 производится через ICSP разъём используя стандартные драйвера USB-COM.
Пины питания
VIN: Напряжение от внешнего источника питания (не связано с 5 В от USB или другим стабилизированным напряжением). Через этот вывод можно как подавать внешнее питание, так и потреблять ток, когда устройство запитано от внешнего адаптера.
5V: На вывод поступает напряжение 5 В от стабилизатора напряжения на плате, независимости от того, как запитано устройство: от адаптера (7–12 В), от USB (5 В) или через вывод VIN (7–12 В). Питать устройство через вывод 5V не рекомендуется — в этом случае не используется стабилизатор напряжения, что может привести к выходу платы из строя.
3.3V: 3,3 В от стабилизатора напряжения платы. Максимальный ток — 800 мА. Cтабилизатор также обеспечивает питание микроконтроллера SAM3X.
GND: Выводы земли.
IOREF: Этот вывод предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера. В зависимости от напряжения на нём, плата расширения может переключиться на соответствующий источник питания либо задействовать преобразователи уровней, что позволит ей работать как с 5 В, так и с 3,3 В устройствами.
Порты ввода/вывода
Внимание! В отличие от других Arduino, плата Due работает от 3,3 В. Максимальное напряжение, которое могут выдержать вход/выходы, составляет 3,3 В. Подав более высокое напряжение (например, 5 В) на выводы Arduino Due, можно вывести плату из строя.
Цифровые входы/выходы: пины 0 – 53
Логический уровень единицы — 3,3 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 3 или 15 мА в зависимости от вывода микроконтроллера, или ток входа — 6 или 9 мА. К контактам подключены подтягивающие резисторы 100 кОм, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.
ШИМ: пины 2 – 13
Позволяют выводить аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала. Разрешение ШИМ позволяет менять функция analogWriteResolution().
АЦП: пины A0 – A11
12 аналоговых входов, каждый из которых может представить аналоговое напряжение в виде 12-битного числа (4096 значений). По умолчанию выставлена разрядность — 10 бит, для совместимости с другими платами. Разрешение АЦП можно менять с помощью функции analogReadResolution(). Аналоговые входы платы производят измерения от 0 до максимального значения 3,3 В. Если подать на вход напряжения свыше 3,3 В — это вызовет повреждение кристалла SAM3X.
TWI/I²C: пины 20(SDA) , 21(SCL) и TWI 2/I²C 2: SDA1 и SCL1
Для общения с периферией по синхронному протоколу, через 2 провода. Для работы используйте библиотеку Wire .
SPI: Пины SPI выведены на центральный 6-контактный разъем, совместимый с Uno, Leonardo и Mega2560.
Для коммутации по интерфейсу SPI используйте библиотеку SPI .
UART: Serial: пины 0(RX) и 1(TX) ; Serial1: пины 19(RX1) и 18(TX1) ;Serial2: пины 17(RX2) и 16(TX2) ; Serial3: пины 15(RX3) и 14(TX3) .
Эти выводы используются для получения (RX) и передачи (TX) данных по последовательному интерфейсу. Выводы 0(RX) и 1(TX) соединены с соответствующими выводами микросхемы ATmega16U2 , выполняющей роль преобразователя USB-UART. Для связи Arduino Due с компьютером через порт программирования, используйте класс Serial.
DAC1/DAC2: На выводах ЦАП DAC1 и DAC2 доступны аналоговые выходы с 12-битным разрешением (4096 уровней) при помощи функции analogWrite(). Данные выводы можно использовать в качестве аудиовыхода, используя библиотеку Audio.
Светодиодная индикация
| Имя светодиода | Назначение |
|---|---|
| RX и TX | Мигают при обмене данными между Arduino Due и ПК. |
| L | Светодиод вывода 13 . При задании значения HIGH светодиод включается, при LOW – выключается. |
| ON | Наличие питания на Arduino Due. |
Разъём Programming USB
Разъём предназначен для прошивки платформы Arduino Due с помощью компьютера. Для использования этого порта выберите в Arduino IDE в качестве вашей платы «Arduino Due (Programming Port)». При этом также производится стирание предыдущей прошивки. Аппаратное стирание более надежно, чем «программное стирание», которое происходит на собственном USB порте, и будет работать даже при повреждении главного микропроцессора. В программное обеспечение Arduino входит монитор последовательной шины, который дает возможность компьютеру обмениваться простыми текстовыми сообщениями с платой подключенной через Programming USB посредством контроллера ATmega16U2.
Разъём Native USB
Чтобы использовать этот порт, выберите в Arduino IDE тип вашей платы «Arduino Due (Native USB Port)». Native USB port подключен к SAM3X, тем самым осуществляя последовательную связь (CDC) посредством USB обеспечивая подключение к монитору последовательной шины, или другим приложениям на вашем компьютере. Открытие и закрытие собственного порта при скорости передачи 1200 бит в секунду запускает процедуру «программного стирания»: флеш-память стирается и плата перезапускается с помощью загрузчика. Также это дает Due возможность эмулировать USB мышь или клавиатуру.
Native USB может также работать как USB хост для подключенных периферийных устройств: мыши, клавиатуры и прочего.
Разъём для внешнего питания
Разъём для подключения внешнего питания от 7 В до 12 В.
ICSP-разъём для ATmega2560
ICSP-разъём предназначен для внутрисхемного программирования микроконтроллера ATmega2560. Также с применением библиотеки SPI данные выводы могут осуществлять связь с платами расширения по интерфейсу SPI. Линии SPI выведены на 6-контактный разъём, а также продублированы на цифровых пинах 50(MISO) , 51(MOSI) , 52(SCK) и 53(SS) .
ICSP-разъём для ATmega16U2
ICSP-разъём для внутрисхемного программирования микроконтроллера ATmega16U2.
Распиновка
Принципиальная и монтажная схемы
Характеристики
Микроконтроллер: AT91SAM3X8E
Тактовая частота: 84 МГц
Напряжение логических уровней: 3,3 В
Входное напряжение питания: 7–12 В
Портов ввода-вывода общего назначения: 54
Максимальный ток с пина ввода-вывода: 3 или 15 мА (в зависимости от вывода)
Максимальный выходной ток пина 3.3V: 800 мА
Максимальный выходной ток пина 5V: 800 мА
Портов с поддержкой ШИМ: 12
Портов, подключённых к АЦП: 12
Разрядность АЦП: 12 бит
Flash-память: 512 КБ
Оперативная память: 96 КБ
Габариты: 101×53 мм
Ресурсы
Arduino Due в магазине.
Если не указано иное, содержимое этой вики предоставляется на условиях следующей лицензии: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International
Производные работы должны содержать ссылку на http://wiki.amperka.ru, как на первоисточник, непосредственно перед содержимым работы.
Вики работает на суперском движке DokuWiki.
продукты/arduino-due.txt · Последние изменения: 2022/04/19 13:24 — mik
Инструменты страницы
- Показать исходный текст
- История страницы
- Ссылки сюда
- Наверх
Arduino Uno: распиновка, схема подключения и программирование
Arduino Uno — флагманская платформа для разработки на языке программирования С++.
Uno выполнена на микроконтроллере ATmega328P с тактовой частотой 16 МГц. На плате предусмотрены 20 портов входа-выхода для подключения внешних устройств, например плат расширения или датчиков.
Видеообзор
Подключение и настройка
Шаг 1
Подключите плату к компьютеру по USB. Для коммуникации используйте кабель USB (A — B).
Шаг 2
Установите и настройте интегрированную среду разработки Arduino IDE.
Что-то пошло не так?
Пример работы
В качестве примера повторим первый эксперимент «Маячок» из набора Матрёшка. На плате уже есть встроенный пользовательский светодиод L , подключенный к 13 пину микроконтроллера.
void setup() { // Устанавливаем пин светодиода в режим выхода. // Используем определение LED_BUILTIN, // которое содержит в себе пин светодиода pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); } void loop() { // Включаем светодиод digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); // Ждём пол секунды delay(500); // Выключаем светодиод digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); // Ждём пол секунды delay(1000); }
После загрузки программы встроенный светодиод L начнёт мигать раз в секунду.
Это значит, всё получилось, и можно смело переходить к другим экспериментам на Ардуино.
Элементы платы
Микроконтроллер ATmega328P
Сердцем платформы Arduino Uno является 8-битный микроконтроллер фирмы Microchip — ATmega328P на архитектуре AVR с тактовой частотой 16 МГц. Контроллер обладает тремя видами памяти:
32 КБ Flash-памяти, из которых 0,5 КБ используются загрузчиком, который позволяет прошивать Uno с обычного компьютера через USB. Flash-память постоянна и её предназначение — хранение программ и сопутствующих статичных ресурсов.
2 КБ RAM-памяти, которые предназначены для хранения временных данных, например переменных программы. По сути, это оперативная память платформы. RAM-память энергозависимая, при выключении питания все данные сотрутся.
1 КБ энергонезависимой EEPROM-памяти для долговременного хранения данных, которые не стираются при выключении контроллера. По своему назначению это аналог жёсткого диска для Uno.
Микроконтроллер ATmega16U2
Микроконтроллер ATmega328P не содержит USB интерфейса, поэтому для прошивки и коммуникации с ПК на плате присутствует дополнительный микроконтроллер ATmega16U2 с прошивкой USB-UART преобразователя. При подключении к ПК Arduino Uno определяется как виртуальный COM-порт.
Микроконтроллер ATmega328P общается с ПК через сопроцессор ATmega16U2 по интерфейсу UART используя сигналы RX и TX , которые параллельно выведены на контакты 0 и 1 платы Uno. Во время прошивки и отладки программы, не используйте эти пины в своём проекте.
Светодиодная индикация
| Имя светодиода | Назначение |
|---|---|
| ON | Индикатор питания платформы. |
| L | Пользовательский светодиод на 13 пине микроконтроллера. Используйте определение LED_BUILTIN для работы со светодиодом. При задании значения высокого уровня светодиод включается, при низком – выключается. |
| RX и TX | Мигают при прошивке и обмене данными между Uno и компьютером. А также при использовании пинов 0 и 1 . |
Порт USB Type-B
Разъём USB Type-B предназначен для прошивки и питания платформы Arduino. Для подключения к ПК понадобится кабель USB (A — B).
Разъём питания DC
Коннектор DC Barrel Jack для подключения внешнего источника напряжения в диапазоне от 7 до 12 вольт.
Понижающий регулятор 5V
Понижающий линейный преобразователь NCP1117ST50T3G обеспечивает питание микроконтроллера и другой логики платы при подключении питания через разъём питания DC или пин Vin. Диапазон входного напряжения от 7 до 12 вольт. Выходное напряжение 5 В с максимальным выходным током 1 А.
Понижающий регулятор 3V3
Понижающий линейный преобразователь LP2985-33DBVR обеспечивает напряжение на пине 3V3 . Регулятор принимает входное напряжение от линии 5 вольт и выдаёт напряжение 3,3 В с максимальным выходным током 150 мА.
Кнопка сброса
Кнопка предназначена для ручного сброса прошивки — аналог кнопки RESET обычного компьютера.
ICSP-разъём ATmega328P
ICSP-разъём выполняет две полезные функции:
Используется для передачи сигнальных пинов интерфейса SPI при подключении Arduino Shield’ов или других плат расширения. Линии ICSP-разъёма также продублированы на цифровых пинах SS/10 , MOSI/11 , MISO/12 и SCK/13 .
Предназначен для загрузки прошивки в микроконтроллер ATmega328P через внешний программатор. Одна из таких прошивок — Bootloader для Arduino Uno, который позволяет прошивать платформу по USB.
ICSP-разъём ATmega16U2
ICSP-разъём предназначен для программирования микроконтроллера ATmega16U2. А подробности распиновки читайте в соответствующем разделе.
Распиновка
Пины питания
VIN: Входной пин для подключения внешнего источника напряжения в диапазоне от 7 до 12 вольт.
5V: Выходной пин от стабилизатора напряжения с выходом 5 вольт и максимальным током 1 А. Регулятор обеспечивает питание микроконтроллера и другой обвязки платы.
3V3: Выходной пин от стабилизатора напряжения с выходом 3,3 вольта и максимальным током 150 мА.
IOREF: Вывод предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера. В нашем случае рабочее напряжение платформы 5 вольт.
AREF: Пин для подключения внешнего опорного напряжения АЦП относительно которого происходят аналоговые измерения при использовании функции analogReference() с параметром «EXTERNAL».
GND: Выводы земли.
Порты ввода/вывода
Пины общего назначения: 20 пинов: 0 – 19
Логический уровень единицы — 5 В, нуля — 0 В. К контактам подключены подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.
АЦП: 6 пинов: 14 – 19 / A0 – A5
Позволяет представить аналоговое напряжение в виде цифровом виде. Разрядность АЦП не меняется и установлена в 10 бит. Диапазон входного напряжения от 0 до 5 В, при подаче большего напряжения микроконтроллер может выйти из строя.
ШИМ: 6 пинов: 3 , 5 , 6 и 9 – 11
Позволяет выводить аналоговое напряжение в виде ШИМ-сигнала из цифровых значений. Разрядность ШИМ не меняется и установлена в 8 бит.
I²C Для общения контроллера c платами расширения и сенсорами по интерфейсу I²C.
I²C: пины SDA/18/A4 и SCL0/19/A5
SPI Для общения контроллера c платами расширения и сенсорами по интерфейсу SPI.
SPI: пины MOSI/11 , MISO/12 и SCK/13
Serial/UART Для общения контроллера c платами расширения и сенсорами по интерфейсу UART.
Serial: пины TX1/1 и RX1/0 . Контакты также соединены с соответствующими выводами сопроцессора ATmega16U2 для общения платы по USB. Во время прошивки и отладки программы через ПК, не используйте эти пины в своём проекте.
What are the AREF, IOREF, and the unlabeled pin next to IOREF on the Uno R3?
This is the voltage reference analog-to-digital converter (ADC). It can be used instead of the standard 5V reference for the top end of the analog spectrum – for example, if you wanted to use the ADC to monitor a signal that had a 0-1.5 volt range you could get the full scale of the ADC by connect AREF to a 1.5V signal. DO NOT CONNECT A SIGNAL OUTSIDE THE 0V TO 5V RANGE!
Note that in order for this to work, you must run analogReference(EXTERNAL); before using analogRead() . Also:
After changing the analog reference, the first few readings from analogRead() may not be accurate.
Fore more information, see AnalogReference.
IOREF:
This is a voltage corresponding to the i/o of that board, for example an Uno would supply 5v to this pin, but a Due would supply 3.3v. Sending a signal to this pin does nothing.
Unlabeled pin:
This pin is unused, but is there to ensure compatibility with future products. It is not connected to anything on any R3 boards I have seen.