Контроллер Arduino Uno R3 ОРИГИНАЛ!

Arduino Uno R3, ОРИГИНАЛЬНЫЙ модуль

  • Микроконтроллер: ATmega328P
  • Тактовая частота: 16 МГц
  • Флеш-память: 32 Кб, из которых 0.5 Кб используются для загрузчика
  • ОЗУ-память: 2 Кб
  • EEPROM-память: 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 ручного перезапуска "Reset"
  • USB-разъём: USB, тип-B
  • Световая индикация событий: обмен данными RX,TX, питание платы, цифровой вывод 13

UNO - первая!

Оригинальный модуль ARDUINO UNO R3 - одна из лучших плат в семействе Arduino. Если вам ранее не доводилось пробовать программировать микроконтроллеры и создавать на их основе разнообразные конструкции, ARDUINO UNO R3 станет настоящим помощником в обучающем процессе при создании простых, а в будущем и более сложных "умных" устройств. Учитывая, что UNO была первой самостоятельной разработкой, она наделена всеми основными функциями, на основе которых вырос целый спектр разновидностей и модификаций плат Arduino.

UNO без сомнения очень популярна: ею часто комплектуются стартовые наборы, выпускаемые сторонними разработчиками для начинающих с азов разработчиков. Зачастую, её используют в своих проектах как любители, так и профессионалы. На основе UNO разработано и создано просто огромное количество разнообразных полезных проектов, примеры которых распространены на просторах Интернета. Arduino обладает поддержкой в лице дружелюбного сообщества пользователей, активно общающихся между собой на форумах, и охотно помогающих в возникающих трудностях. Доступность, лёгкость в понимании при изучении и надёжность в использовании - вот её конек.

Главное назначение платы - организация связи и взаимодействия между дополнительными функциональными модулями, которые вы без труда можете подключать к модулю. К ним относятся:

  • датчики звука, капель и дождя, расстояния, обнаружения газов, температуры или освещённости;
  • беспроводные радиопередатчики GSM/GPRS, RFid, WiFi и Bluetooth;
  • символьные и графические дисплеи;
  • сервомоторы;
  • модули с кнопками или светодиодами;
  • часы реального времени;
  • Ethernet модули;
  • модули с реле разнообразных конфигураций;
  • картридеры SD и микро-SD карт памяти;
  • MP3-проигрыватели, звуковые усилители, FM-приёмники;
  • гироскопы, акселерометры, магнитометры и многие другие.

Если говорить обобщённо, Arduino - это комплекс, состоящий из микроконтроллерной платы и программы-редактора на основе упрощённой версии языка С++ для написания пользовательского исполняемого кода с возможностью последующей прошивки контроллера.

UNO не имеет своей операционной системы - полная доступность ресурсов находится под контролем пользователя. Единственное программное обеспечение, предварительно записанное в микросхему ATmega328, называется "Загрузчик", которое инициализирует систему, управляет доступом к встроенной памяти при загрузке в микроконтроллер нового кода, а также запуском исполняемых программ.

Основные шаги в создании проектов

  1. Разработка проекта "на бумаге" на основе вашей идеи;
  2. Предварительная "черновая" сборка электрической схемы;
  3. Написание программного кода и его прошивка в микроконтроллер;
  4. Анализ полученного результата, при необходимости - отладка отдельных частей проекта;
  5. Сборка законченного варианта конструкции.

Обзор платы

Расположение компонентов Arduino UNO R3

Сердцем платы является 8-битная AVR микросхема контроллера ATmega328P, выполненная в корпусе PDIP-28. Она установлена в припаянный к плате специальный пластиковый DIP-разъём. Несомненно, такое исполнение крайне удобно, хотя и существуют другие малоразмерные аналоги контроллера. Если по какой-либо причине был повреждён или вышел из строя главный контроллер платы, или требуется его замена, достаточно вынуть нерабочую микросхему из специального разъёма и установить на её место новый.

В отличии от предыдущих версий UNO, в которых за связь между USB-портом и главным контроллером ATmega328 отвечал микроконтроллер ATmega8U2, новая и последняя версия содержит в себе чип ATmega16U2, позволивший увеличить скорость передачи данных и объём памяти.

В обновлённой 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.

Питание

Подать питание плате Arduino UNO R3 можно проводным соединением через USB-порт или используя внешний источник питания. Определение и переключение на активный источник питания происходит в автоматическом режиме.

К внешним (не USB) источникам относятся стационарные блоки питания, преобразующие переменное напряжение в постоянное, или батареи. Адаптеры питания могут подключаться к разъёму внешнего источника питания, имеющего размеры: внешний "минусовой" контакт 5,5мм, центральный штырьевой "плюсовой" контакт 2,1мм. Батареи можно соединять с выводами Vin (+) и GND (-).

Напряжение внешнего источника питания рекомендуется в интервале от 7 до 12 вольт. Питание платы напряжением менее 7 вольт может привести к нестабильной работы системы в целом. Питание с напряжением более 12 вольт приведёт к перегреву компонентов и выходу из строя всего модуля.

Назначение выводов 8-контактной группы "Питание":

  • Vin - входящее напряжение внешнего источника питания;
  • 5V - исходящее напряжение, отрегулированное встроенным понижающим регулятором до 5 вольт. Основное рабочее напряжение всей цепи модуля. Используется для питания подключаемых внешних модулей;
  • 3V3 - исходящее напряжение, отрегулированное встроенным понижающим регулятором до 3.3 вольт. Используется для питания подключаемых внешних модулей;
  • GND - общий вывод, заземление;
  • RESET - служит для управляемого аппаратного сброса микроконтроллера. Физическая кнопка "Reset" позволяет выполнить сброс вручную;
  • IOREF - вывод соединён с контактом 5V. Полноразмерные модули, установленные на плату и имеющие аналогичный ответный контакт, смогут определить рабочее напряжение контроллера, и, при необходимости, самостоятельно выбрать нужный им источник питания: 5 вольт, 3.3 вольта или дополнительный внешний.
  • Крайний 8-й вывод не задействован. Возможно, ему определят назначение в новых версиях платы.

Защита USB

Arduino UNO R3 имеет встроенный самовосстанавливающийся предохранитель, ограничивающий нагрузку на USB-порт вашего компьютера, защищает от короткого замыкания. Максимальный возможный ток всей схемы через USB-подключение составляет 500 миллиампер. Превышение порогового значение приведёт к временному разрыву питающей цепи, которое восстановиться при устранении сверхнагрузки или короткого замыкания.

Вводы и выводы

Плата UNO обладает цифровыми выводами (контакты 0-13), работающими с логикой напряжений "1" и "0". Под единицей подразумевается входящее/исходящее напряжение +5 вольт, называемое высоким сигналом. Под нулём - входящее/исходящее напряжение 0 вольт, называемое низким сигналом. Каждый вывод имеет нагрузочный резистор (20-50 кОм), отключенный по умолчанию. Рекомендуемый ток отдельного вывода составляет 20 миллиампер, предельный ток - 40 миллиампер. Обращение к выводам в программном коде осуществляется операторами pinMode(), digitalWrite() и digitalRead().

Примечание! Избегайте превышения значения максимального тока, способного повредить микроконтроллер.

Некоторые выводы наделены аналоговым функционалом (А0-А5), позволяющим определять входящее напряжение в диапазоне от 0 до 5 вольт (по умолчанию), делящееся в цифровом соотношении на 1024 возможных значения (0..1023). В программном коде обращение к выводам осуществляется оператором analogRead(). Оператор analogReference() позволяет установить границы измеряемого напряжения, возможные варианты:

  • DEFAULT: стандартное опорное напряжение 5 вольт;
  • INTERNAL: встроенное опорное напряжение 1.1 вольта;
  • EXTERNAL: напряжение внешнего источника, подключенного к контакту AREF.

Примечание! При подключенном напряжение на выводе AREF необходимо использовать только тип EXTERNAL. В противном случае существует риск повреждения ATmega328.

В качестве примера: опорное напряжение - 5 вольт, на входе аналогового контакта - 2.5 вольта. Результат сравнения = 512.

В добавок, UNO оснащена шестью специализированными выводами (значок тильда "~"), позволяющие пользователю регулировать исходящее напряжение в диапазоне от 0 до 5 вольт на основе широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с градацией цифровых значений в интервале от 0 до 255. Управление ШИМ-выводами в программном коде осуществляется оператором analogWrite().

Специальные функции:

  • Асинхронный последовательный интерфейс UART: выводы RX0 (приём) и TX1 (передача). Подключение к ним других устройств осуществляется по схеме RX->TX, TX->RX;
  • Двунаправленный последовательный интерфейс TWI/I2C: выводы А4 или SDA, A5 или SCL. Связь с другими устройствами поддерживается библиотекой TWI;
  • Последовательный периферийный интерфейс SPI: выводы 10 (SS), 11(MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) и на разъёме ICSP, расположенного рядом с микроконтроллером ATmega328. Связь с другими устройствами поддерживается библиотекой SPI;
     
    Примечание! Для ATmega16U2 реализован независимый ICSP-разъём с интерфейсом SPI.
     
  • ШИМ: выводы 3, 5, 6, 9, 10 и 11 с разрядностью 8-бит;
  • Внешние прерывания: 2 (INT0) и 3 (INT1). Каждый контакт можно настроить на генерацию прерывания по низкому уровню, по восходящему или спадающему фронту (задержка программы для предотвращения ложного прерывания в момент подачи питания), или на любое изменение уровня на входе вывода прерывания. Оперирует прерываниями программная функция attachInterrupt();
  • Светодиод L13: отображает наличие сигнала высоко уровня (значение HIGH) для цифрового вывода 13. Гаснет при сигнале низкого уровня (значение LOW);
  • AREF - опорное напряжение, устанавливаемое оператором analogReference();
  • Reset - передача сигнала низкого уровня (LOW) приведёт к перезапуску микроконтроллера.

Группа контактов ICSP

Разъём ICSP (внутрисистемное последовательное программирование) разработан для непосредственного программирования центрального микроконтроллера ATmega328P или вспомогательного ATmega16U2 с помощью внешних программаторов (AVR-ISP, STK500 или другой 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 нецелесообразно или неудобно.

Распиновка (цоколёвка) контактов UNO R3

Распиновка (цоколевка) Arduino UNO R3

Принципиальная схема платы.

Память

  1. Энергонезависимая флеш-память объёмом 32 КБ, из которых 0.5 кБ выделено под загрузчик. Основная область для хранения исполняемого программного кода, записываемого в микроконтроллер при его прошивке;
  2. ОЗУ-память (SRAM) размером 2 КБ, предназначена для хранения переменных, создаваемых в процессе выполнения исполняемого пользовательского кода. ОЗУ-память зависит от питающего напряжения, при его отсутствии все данные удаляются;
  3. EEPROM-память объёмом 1 КБ. Относиться к разряду энергонезависимой памяти, доступной пользователю для хранения данных, независящих от основного кода.

Связь и коммуникация

Arduino/Genuino UNO обладает рядом возможностей для коммуникации с компьютером, другой платой Arduino/Genuino, или другими микроконтроллерами. С этой задачей справляется встроенный чип ATmega16U2, преобразующий входящие сигналы от USB-порта в TTL-уровни интерфейса UART, и создающий обычный виртуальный COM-порт, по которому и происходит общение с платой. Микропрограмма 16U2 использует стандартные USB-драйверы операционной системы вашего компьютера, поэтому дополнительный драйвер не потребуется. Для связи с аналогичными устройствами служат UART TTL (5В) выводы 0 (RX) и 1 (TX). Светодиоды RX и TX будут мигать, когда данные передаются через микросхему USB-в-TTL при соединении с компьютером через USB-порт (но не для последовательной связи на контактах 0 и 1).

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.

UNO R3 имеет все необходимые компоненты для подключения, просто соедините её USB-кабелем с компьютером. Произойдет автоматическая установка драйвера и на экране появиться сообщение

Установка драйвера ARDUINO UNO завершена

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

Программирование

Если вы ранее не программировали контроллеры ARDUINO, то вам необходимо загрузить бесплатный редактор ARDUINO IDE с сайта разработчика и установить его на ваш компьютер. Загрузить сейчас.
Теперь вы можете приступать к программированию UNO.

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

Выбор ARDUINO UNO

Следующим шагом необходимо указать 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

Выбор порта ARDUINO UNO

Теперь все настроено для загрузки скетча в вашу UNO.

Воспользуемся для демонстрации кодом простого скетча, позволяющего "помигать" светодиодом L. Скопируйте текст программы в окно редактора.

int ledPinL = 13; // Указываем номер контакта светодиода L

void setup()
{
pinMode(ledPinL, OUTPUT); // Задаём контакту режим "вывод информации".

}
void loop()
{
digitalWrite(ledPinL, HIGH); // Устанавливаем светодиод L в положение включен
delay(1000); // Ждем 1 секунду
digitalWrite(ledPinL, LOW); // Устанавливаем светодиод L в положение выключен
delay(1000); // Ждем 1 секунду
}

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).

В завершении добавим, что редактор ARDUINO IDE имеет немалую ознакомительную библиотеку примеров. Найти их можно в основном меню "Файл / Примеры".

Похожие позиции

Nano V3.0, CH340

Модуль Arduino Nano V3.0, CH340

280 руб. Арт. 0015
ATTINY85 Micro USB

Модуль Arduino ATTINY85 Micro USB

240 руб. Арт. 0005
MEGA 2560, CH340

Модуль Arduino MEGA 2560, CH340

910 руб. Арт. 3274
UNO R3, Atmega16U2

Модуль Arduino UNO R3, Atmega16U2

550 руб. Арт. 0017
Mega ADK R3

Модуль Arduino Mega ADK R3

1880 руб. Арт. 3275
Информация представленная на данном информационном ресурсе преследует исключительно рекламные цели и не является договором-офертой !
© Все права защищены 2018г https://compacttool.ru
Связаться с нами 8-495-752-55-22 zakaz@compacttool.ru