Arduino UNO R3

Модуль ARDUINO UNO Rev3 совместимый на микроконтроллере ATmega328.

Микроконтроллер: ATmega328P
Тактовая частота: 16 МГц
Флеш-память: 32 Кб, из которых 0.5 Кб используются для загрузчика
ОЗУ: 2 Кб
EEPROM: 1 Кб
Рабочее напряжение: 5 В
Входное напряжение (рекомендуемое): 7-12 В
Входное напряжение (предельное): 6-20 В
Цифровые входы/выходы: 20
ШИМ выходы: 6
Аналоговые входы: 6, 10-бит
Максимальный постоянный ток через вход/выход: 40 мА, рекомендуемый: 20мА
Максимальный постоянный ток для вывода 3.3 В: 50 мА
Кнопка сброса "Reset"
USB-разъем: USB, тип-B
Светодиодная индикация: питание платы, обмен данными RX,TX и пользовательский вывод D13

Давайте знакомиться

ARDUINO UNO - одна из лучших плат семейства ARDUINO, чтобы начать конструировать и программировать, если вы ранее не пробовали этого. UNO в переводе означает "Первая". UNO настолько популярна, что используется в подавляющем большинстве существующих проектов, ею комплектуются стартовые наборы, выпускаемые для начинающих с азов будущих разработчиков. Для неё опубликовано просто огромное количество примеров программ. Доступность, лёгкость в понимании при изучении и надёжность в использовании - вот её конек.

Микросхема ATmega328P выполнен в корпусе PDIP-28 и установлен в припаянный к плате специальный пластиковый разъём. Такое исполнение крайне удобно, если по какой-либо причине она была повреждена или вышла из строя, и требуется её замена. Достаточно вынуть контроллер из специального разъёма и установить на его место новый.

В плату встроены два стабилизатора напряжения на 3.3 В и 5 В. Они позволят вам подключать к UNO модули с соответствующим питанием без использования дополнительных повышающих или понижающих преобразователей. Благодаря огромному выбору расширений для UNO, создаваемые вами умные устройства ограничатся только вашей фантазией!

Чем она не похожа на ранние версии

В отличии от предыдущих версий UNO, где за коммуникацию между USB-интерфейсом ARDUINO и основным контроллером ARDUINO отвечал микроконтроллер ATmega8U2, новая и последняя версия содержит в себе чип ATmega16U2, позволивший увеличить скорость передачи данных и объем памяти.

В обновленной UNO Rev3 рядом с контактом AREF были добавлены выводы SDA и SCL интерфейса IIC/I2C. Появились контакты IOREF. Для более удобного использования кнопка "Reset" перемещена на угол платы.

Принципиальная схема ARDUINO UNO

Расположение и обозначение контактов

 

Интерфейсы передачи данных

• IIC/I2C использует входы А4 (SDA) и А5 (SCL) в линейке аналоговых входов. Вдобавок, контакты продублированы в линейке цифровых входов/выходов, рядом с физической кнопкой сброса и подписаны с обратной стороны платы.

• UART располагается в области цифровых контактов и обозначен на пинах RX0 (прием) и TX1 (передача). Подключение к ним осуществляется по схеме RX->TX, TX->RX.

• SPI находится на выводах цифровых контактов с номерами 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK), и на разъеме ICSP, расположенного рядом с микроконтроллером ATmega328. Для ATmega16U2 реализован независимый ICSP-разъем с интерфейсом SPI.

ШИМ

Контакты 8-битной широтно-импульсной модуляции (ШИМ) промаркированы на плате значком тильда "~". Это цифровые выводы 3, 5, 6, 9, 10 и 11, позволяющие управлять уровнем выходного напряжения.

AREF

Устанавливает опорное или эталонное напряжение для аналоговых входов. Контакт используется вместе с функцией analogReference(type), которая выполняет пропорциональное сравнение напряжений на выводе AREF с аналоговым входом с генерацией значений 0..1023. Например, опорное напряжение устанавливается 5 В, а на входе аналогового контакта подается 2,5 В. Результатом выполнения сравнения станет полученное значение 512.

IOREF

Контакт используется для передачи информации подключаемым к UNO расширениям или другим микроконтроллерам об используемом рабочем напряжении. В нашем случае ARDUINO UNO ATmega328P работает от 5 В. Правильно настроенное расширение сможет получить информацию о текущем напряжение и выберет для себя соответствующий источник питания или задействует преобразователи напряжения 5 В или 3,3 В.

ICSP

Разъем ICSP (внутрисистемное последовательное программирование) разработан для непосредственного программирования центрального микроконтроллера ATmega328P или вспомогательного ATmega16U2 с помощью внешних программаторов (USB ASP, AVRISP STK500 или другой с поддержкой интерфейса SPI) без использования внутреннего загрузчика. Данный способ применяется в тех случаях, когда требуется полный объем доступной флэш-памяти, или же использование USB-соединения нецелесообразно или неудобно.

Питание ARDUINO UNO

Вы можете воспользоваться тремя вариантами подключения питания, которые предоставляет плата:

1. USB-порт, через кабель USB поступает напряжение 5 В. Обращаем ваше внимание, что такого подключения в законченном проекте может и не быть.
2. Разъем внешнего источника питания с "плюсовым" центральным штырьевым контактом, имеющим внутренний диаметр 2,1мм, и внешним "минусовым" контактом с диаметром 5,5мм. А также выводы на плате Vin+GND. К разъёму или контактам подключается постоянное напряжение в диапазоне 7-12 В, которое преобразуется внутренним конвертором в рабочее напряжение платы 5 В. Источником питания могут служить AC-DC блоки питания, батареи или аккумуляторы.
3. Контакты Vin + GND в линейке пинов питания. На данные выводы подается напряжение в интервале 7-12В. Лучший вариант при установки в конструкцию автономного источника питания.

При одновременном подключении нескольких источников, система распознаёт наиболее высокое напряжение, и переключается на него.

Выводы 3.3В и 5В могут быть задействованы в роли источника питания дополнительных расширений.

Важно! Не запускайте ваш проект (Arduino) при недостаточном питании. UNO может самостоятельно перезапуститься, если совмещаются модули с высоким энергопотреблением: серво, моторы, большие экранные модули. Лучшим решением будет подключение таких модулей к внешним источникам напряжения. Простого USB-питания может оказаться не достаточно, особенно, когда сервопривод работает с нагрузкой.

Защита USB

Для защиты USB-порта в схему ARDUINO UNO встроен самовосстанавливающийся предохранитель. Если к USB-порту подключено более 500мА, предохранитель срабатывает и размыкает цепь, отключая питание платы. Цепь снова замыкается в том случае, когда потребляемый ток будет снижен до порогового значения.

Расположение элементов и выводов на плате ARDUINO UNO

Первое подключение

ARDUINO UNO стала первой и эталонной в серии USB ARDUINO. Теперь нет необходимости в поиске и установке программного обеспечения для связи платы с компьютерами, работающими под управлением ОС Linux или ОС MAC. Для ОС Windows необходим inf-файл, который присутствует в оболочке программирования ARDUINO IDE.

В некоторых младших моделях ARDUINO наподобие Arduino PRO MINI для работы с платой требовалась подпайка контактов и подключение дополнительных USB/TTL преобразователей сигналов. Плата UNO R3 имеет все необходимые компоненты для подключения, просто соедините её USB-кабелем с компьютером. Произойдет автоматическая установка драйвера и на экране появиться сообщение о назначении соответствующего COM-порта (COM# - номер может быть разным)

На плате загорится зеленый светодиод "ON", информирующий вас о том, что UNO подключена к питанию.

Многие новички часто задаются вопросом, почему при включении новой платы "моргает" пользовательский светодиод оранжевого цвета "L". Всё просто - производителем в UNO предварительно записывается простой исполняемый код, предназначенный для тестирования на работоспособность. При отсутствии в памяти какой-либо программы, "пустой" программы или программы, не обращющейся к цифровому контакту 13, этот светодиод будет всегда находится в выключенном состоянии.

Программирование

Если вы ранее не пользовались ARDUINO, то вам необходимо загрузить бесплатную оболочку для программирования ARDUINO IDE с сайта разработчика и установить ее на ваш компьютер. Загрузить сейчас.
После установки оболочки программирования вы можете приступать к программированию UNO.

Любая программа, написанная для ARDUINO, называется "скетч". Прежде, чем вы загрузите скетч, необходимо провести настройку оболочки:
Выберите в меню "Инструменты(Tools)/Плата(Boards)" тип вашего устройства "ARDUINO/Genuine Uno"

Следующим шагом необходимо указать оболочке ARDUINO IDE порт компьютера, к которому подключен ваш USB кабель. В ОС Windows порты могут быть COM2, COM3 и т.д. На ОС MAC наименование порта может выглядеть как /dev/tty.usbserial-A6006hSc

Теперь все настроено для загрузки скетча в вашу UNO. После того, как вы нажмете кнопку "Загрузить" на панели управления ARDUINO IDE, на плате замигают светодиоды, показывающие передачу данных, и на экране компьютера появиться сообщение "Загрузка завершена" (Done Uploading).

Желаем вам удачи в создании проектов!