Контроллер DFRobot DFRduino Uno v3.0 [R3] Arduino-совместимый

Контроллер DFRobot DFRduino Uno v3.0 [R3], Arduino-совместимый

• Микроконтроллер: ATmega328
• Тактовая частота: 16 МГц
• ППЗУ (Flash-память): 32Кб
• Загручик: Arduino Uno, занимает 0.5 Кб выделенной ППЗУ-памяти
• ОЗУ (Sram-память): 2Кб
• ЭСППЗУ (EEPROM-память): 1Кб
• Рабочее напряжение: 5 В
• Входное напряжение (рекомендуемое): 7-12В
• Входное напряжение (предельное): 6-20В
• Цифровые каналы ввода/вывода: 22
• Аналоговые каналы ввода: 6
• ШИМ выводы: 6, 10-бит
• Постоянный ток через вход/выход: 40 мА, рекомендуемый 20мА
• Постоянный ток для вывода 3.3В: 50мА
• Размер (ДхШхВ): 75x54x13мм
• Вес: 28гр.
• Кнопка сброса "Reset"
• USB-разъем: USB, тип-B
• Светодиодная индикация: питание платы, обмен данными RX,TX и статус пользовательского вывода D13

Вступление

DFRduino Uno - широко известная в Arduino-сообществе и во всём мире микроконтроллераная плата Arduino Uno от разработчика аппаратных платформ DFRobot. Имея небольшой размер и большие возможности, плата пользуется популярностью среди учеников и профессионалов-разработчиков, найдя применение в огромном количестве всевозможных проектов. DFRduino полностью совместима с Arduino Uno R3 и средой разработки Arduino Ide с открытым исходным кодом. На её основе уже сконструировано огромное количество разнообразных самодельных электронных устройств и самостоятельных интерактивных объектов, примеры которых, при желании, можно найти в сети Интернет.

Модификация Uno разработана компанией DFRobot. Можно смело предположить, что проектирование платы основывалось на открытых источниках, предоставленных в свободный доступ создателями проекта Arduino.

Совместимость

Модуль DFRduino Uno целиком и полностью совместим со всеми дополняющими платами, расширяющими возможности микроконтроллерной платы, и спроектированными для обычной Uno R3:

• Физический размер платы и компоновка её выводов идентичны. Отсутствуют лишь некоторые функциональные выводы микросхемы ATmega16U2.
• Наличие на борту двух понижающе-стабилизирующих регуляторов постоянного напряжения никак не ограничивают пользователей в подключении дополнительных устройств с основным питанием 3.3 В и 5 В.
• Все группы пользовательских выводов платы различаются цветом в соответствии со своим назначением:
  Красный - силовая секция питания/напряжения,
  Синий - аналоговые входы,
  Зелёный - цифровые входы/выходы.

Поиск, подбор и коммутация необходимых в проекте дополнений, которых на сегодняшний день выпущено превеликое множество, не доставит вам хлопот.

Центральный микроконтроллер ATmega328P выполнен в корпусе PDIP-28 и установлен в припаянный к плате специальный пластиковый разъём. Такое исполнение крайне удобно, если по какой-либо причине контроллер был повреждён или вышел из строя, и требуется его замена. Достаточно вынуть микросхему из специального разъёма и установить на её место новый.

Модуль DFRduino Uno обладает всеми нововведениями, существующими у оригинальной UNO Rev3. Рядом с контактом AREF добавлены дублирующие выводы SDA и SCL интерфейса IIC/I2C, обозначение которых нанесено на обратную сторону платы. Присутствует контакт IOREF, необходимый для плат-расширений. Кнопка "Reset" удобно расположена на углу платы.

Обзор платы DFRduino

Светодиодная индикация:

• ON - подключено питающее напряжение;
• RX, TX - осуществляется обмен данными между USB-портом и микроконтроллером ATmega328;
• L - пользовательский светодиод, доступный для цифрового вывода 13.

Интерфейсы передачи данных

• IIC/I2C/TWI (двунаправленный последовательный интерфейс) - выводы А4 (SDA) и А5 (SCL) в зоне аналоговых контактов. Дублирующие их выводы находятся в зоне цифровых контактов, рядом с физической кнопкой сброса.

• UART (ассинхронный последовательный интерфейс) -  выводы RX0 (прием) и TX1 (передача) в зоне цифровых контактов. Подключение к ним осуществляется по схеме RX->TX, TX->RX. UART допускает подключение прочих USB-в-TTL конвертеров для внесения исполняемого кода в память микроконтроллера ATmega328 с использованием загрузчика.

• SPI (последовательный периферийный интерфейс) - в зоне цифровых контактов с номерами 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK), и на разъёме ICSP, расположенного рядом с микроконтроллером ATmega328. Для ATmega16U2 реализован независимый ICSP-разъём 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 выходящего напряжения. Используется функция analogWrite().

AREF

Устанавливает опорное или эталонное напряжение для аналоговых входов. Контакт используется вместе с функцией analogReference(), пропорционально сравнивающей напряжений на выводе AREF с аналоговым входом и генерирующая результат в виде 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 предназначен для передачи информации подключаемым к плате DFRduino Uno расширениям или другим микроконтроллерам об используемом рабочем напряжении. Вывод совмещён с контактом 5V. 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

Разъём ICSP (внутрисистемное последовательное программирование) даёт возможность непосредственного программирования центрального микроконтроллера ATmega328P или вспомогательного ATmega16U2 при помощи внешних программаторов (AVR-ISP, STK500 или других с поддержкой интерфейса SPI) без использования внутреннего загрузчика. Данный способ применяется в тех случаях, когда требуется полный объём доступной флэш-памяти, или же использование USB-соединения при программировании нецелесообразно/неудобно.

Обозначение и назначение выводов DFRduino

Питание

Вы можете воспользоваться тремя вариантами подключения питания, которыми располагает плата:

1. USB-порт, через кабель USB поступает напряжение 5 вольт. Обращаем ваше внимание, что такого подключения в законченном проекте может и не быть.
2. Разъём внешнего источника питания с "плюсовым" центральным штырьевым контактом, имеющим внутренний диаметр 2,1мм, и внешним "минусовым" контактом с диаметром 5,5мм. К разъёму подключается постоянное напряжение в диапазоне 7-12 вольт, 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 силовых выводов. На эти контакты подаётся нерегулируемое напряжение в диапазоне 7-12 вольт (стабилизированное). Оптимальный вариант подключения автономных источников питания, таких как миниатюрные аккумуляторы или батарейки. Чаще всего выводы используются в мобильных конструкциях.

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

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

Примечание! Не запускайте ваш проект (Arduino) при недостаточном питании. DFRduino 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 DFRduino Uno встроен самовосстанавливающийся предохранитель. В случаях превышения максимального порога  500мА или при коротком замыкании, предохранитель срабатывает и размыкает цепь, отключая питание платы. Цепь снова замыкается в том случае, когда потребляемый ток будет снижен до порогового значения или устранена причина замыканий.

Первое подключение

Если вы ранее не пользовались ARDUINO, прежде всего необходимо загрузить бесплатную оболочку для программирования ARDUINO IDE с сайта разработчика и установить ее на ваш компьютер. Загрузить сейчас.

Ваше устройство - самодостаточное изделие, сразу готовое к работе. В ОС Linux плата распознается автоматически, для ОС Windows необходим inf-файл, который присутствует в оболочке программирования ARDUINO IDE. Ничего дополнительно устанавливать не нужно! Модуль DFRduino Uno имеет все необходимые компоненты для подключения, просто соедините его USB-кабелем с компьютером.

Примечание! Предварительно убедитесь в исправности кабеля. В противном случае последствия при программировании могут быть непредсказуемы.

Произойдет автоматическая установка драйвера и на экране появиться сообщение

На плате загорится красный светодиод "ON", информирующий о подключенном питании.

Программирование

После установки среды разработчика ARDUINO IDE можно смело приступать к программированию.

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 DFRduino Uno. Попробуйте записать в память контроллера самый простой скетч, мигающий единственным доступным светодиодом, этакий пример "Привет, мир!":

int ledPin = 13;            // Определяем цифровой контакт светодиода
void setup()
{
pinMode(ledPin, OUTPUT);    // Устанавливаем для контакта режим вывода информации
}
void loop()
{
digitalWrite(ledPin, HIGH); // Включаем светодиод
delay(1000);                // Ждём 1 секунду
digitalWrite(ledPin, LOW);  // Выключаем светодиод
delay(1000);                // Ждём 1 секунду
}

После того, когда на панели управления редактора ARDUINO IDE нажата кнопка "Загрузить", плата замигает светодиодами, показывающими передачу данных, и на экране компьютера вы увидите сообщение "Загрузка завершена" (Done Uploading). Процесс записи завершён и контроллер переключился в режим выполнения загруженного кода.

Arduino IDE обладает большой библиотекой примеров для начинающих. Найти их можно в самом редакторе: "Файл -> Примеры".