Основы робототехники

Разные платы Arduino: распиновка и схема подключения

Содержание

Рассматриваем схемы подключения и распиновку плат Arduino Uno, Mini, Mega 2560, Micro, основные характеристики.

1. Плата Arduino Uno

Слово Uno переводится с итальянского языка, как «один». Устройство названо в связи с началом выпуска Arduino 1.0.

Другими словами, Uno является эталонной моделью для всей платформы типа Arduino. Это последнее устройство в серии плат USB, доказавшее свою эффективность и проверенное временем.

Arduino Uno - распиновка

Arduino Uno создано на микроконтроллере типа ATmega 328 (datasheet).

Arduino - распиновка и схема подключения

Его состав следующий:

  • количество цифровых входов и выходов составляет 14 (а шесть из них имеется возможность использовать как выходы ШИМ);
  • число аналоговых входов составляет шесть;
  • 16 МГц – кварцевый резонатор;
  • имеется разъём для питания;
  • есть разъём, предназначенный для ICSP-программирования внутри самой схемы;
  • присутствует кнопка для сброса.

Крайне важно отметить, что отличительной особенностью всех новых плат arduino является использование для интерфейсов USB–UART микроконтроллера типа ATmega 16U2 (или ATmega 8U2 в версиях R1, R2) вместо устаревшей микросхемы типа FTDI.

Плата Uno по версии R2 снабжается дополнительным подтягивающим к земле резистором на линии HWB применяемого микроконтроллера.

Arduino Uno

Распиновка выглядит следующим образом:

  1. Последовательный интерфейс использует шины №0 (RX – получение данных), №1 (TX – передача данных).
  2. Для внешнего прерывания используются выводы №2, №3.
  3. Для ШИМ используются выводы за номерами 3,5, 6, 9, 10, 11. Функция analog Write обеспечивает разрешение в 8 бит.
  4. Связь посредством SPI: контакты №10 (SS), №11 (MOSI), №12 (MISO), №13 (SCK).
  5. Вывод №13 запитывает светодиод, который загорается при высоком потенциале.
  6. Uno оснащена 6 аналоговыми входами (A0 – A5), которые имеют разрешение в 10 бит.
  7. Для изменения верхнего предела напряжения используется вывод AREF (функция analog Reference).
  8. Связь I2C (TWI, библиотека Wire) осуществляется через выводы №4 (SDA), №5 (SCL).
  9. Вывод Reset – перезагрузка микроконтроллера.

2. Плата Arduino Uno R3

Устройство построено на микроконтроллере АTmega16U2 и имеет повышенный уровень помехоустойчивости по цепи сброса.

Плата Arduino Uno R3 и её распиновка

Устройство отличается от предыдущей версии лишь тем, что в этом случае не используется интерфейс USB-UART FTDI при подключении к компьютеру. Эту задачу выполняет выполняет сам микроконтроллер ATmega 16U2.

Arduino Uno R3

Изменения распиновки платы выглядят следующим образом:

  1. Возле вывода AREF добавлены два пина: SDA, SCL.
  2. Возле пина RESET также добавлены два вывода: IOREF, позволяющий подключать платы расширения с подстройкой под необходимое напряжение; второй вывод не используется и находится в резерве.

3. Плата Arduino Mini

Является одной из самых простых и удобных устройств Arduino.

Плата Arduino Mini и её распиновка

Используется микроконтроллер ATmega 168 с рабочим напряжением на 5 вольт с частотой в 16 МГц. Максимальное напряжение питания в моделях составляет 9 вольт. Значение максимального тока на выводах составляет 40 mA.

Плата содержит:

  • 14 цифровых выводов (из них 6 могут быть использованы в качестве ШИМ-выходов), могут применяться в качестве как входа, так и выхода;
  • 8 аналоговых входов (4 из них оснащены выводами);
  • 16 МГц – кварцевый генератор.

Arduino Mini

Пины устройства Arduino Mini имеют следующее предназначение:

  1. Два вывода, посредством которых осуществляется питание платы «плюс»: RAW, VCC.
  2. Вывод контакта «минус» – пин GND.
  3. Выводы под номерами 3, 5, 6, 9, 10, 11 используются для ШИМ при применении функции analog Write.
  4. К выводам №0, №1 можно подключать другие устройства.
  5. Аналоговые входы №0 – №3 с выводами.
  6. Аналоговые входы №4 – №7 не имеют выводов и требуют пайки при необходимости.
  7. Вывод AREF, который предназначен для изменения верхнего напряжения.
  8. Вывод Reset – перезагрузка микроконтроллера.

Расположение выводов в различных версиях arduino mini могут различаться.

4. Плата Arduino Mega 2560

Устройство Arduino Mega 2560 собрано на микроконтроллере ATmega 2560 (datasheet), является обновлённой версией Arduino Mega.

Плата Arduino Mega 2560 и её распиновка

Для осуществления преобразования USB–UART-интерфейсов используется новый микроконтроллер ATmega 16U2 ( либо ATmega 8U2 для версий плат R1 или R2).

Состав платы следующий:

  • количество цифровых входов/выходов составляет 54 (15 из них можно использовать в роли выходов-ШИМ);
  • число аналоговых входов – 16;
  • реализация последовательных интерфейсов производится посредством 4 аппаратных приёмопередатчиков UART;
  • 16 МГц – кварцевый резонатор;
  • USB-разъём;
  • питающий разъём;
  • внутрисхемное программирование осуществляется через ICSP-разъём;
  • кнопка для сброса.

Arduino Mega 2560

В устройстве Mega 2560 R2-версии добавлен специальный резистор, подтягивающий HWB-линию 8U2 к земле, что позволяет значительно упростить переход Arduino в DFU-режим, а также обновление прошивки. Версия R3 незначительно отличается от предыдущих. Изменения в устройстве следующие:

  • добавлены четыре вывода – SCL, SDA, IOREF (для осуществления совместимости по напряжению различных расширительных плат) и ещё один резервный вывод, пока не используемый;
  • повышена помехоустойчивость по цепи сброса;
  • увеличен объём памяти;
  • ATmega8U2 заменён на микроконтроллер ATmega16U2.

Выводы Arduino Mega 2560R3 предназначаются для следующего:

  1. Имеющиеся цифровые пины могут служить входом-выходом. Напряжение на них – 5 вольт. Каждый пин обладает подтягивающим резистором.
  2. Аналоговые входы не оснащены подтягивающими резисторами. Работа основана на применении функции analog Read.
  3. Количество выводов ШИМ составляет 15. Это цифровые выводы №2 – №13, №44 – №46. Использование ШИМ производится через функцию analog Write.
  4. Последовательный интерфейс: выводы Serial: №0 (rx), №1 (tx); выводы Serial1: №19 (rx), №18 (tx); выводы Serial2: №17 (rx), №16 (tx); выводы Serial3: №15 (rx), №14 (tx).
  5. Интерфейс SPI оборудован выводами №53 (SS), №51 (MOSI), №50 (MISO), №52 (SCK).
  6. Вывод №13 – встроенный светодиод.
  7. Пины для осуществления связи с подключаемыми устройствами: №20 (SDA), №21 (SCL).
  8. Для внешних прерываний (низкий уровень сигнала, другие изменения сигнала) используются выводы №2 , №3, №18, №19, №20, №21.
  9. Вывод AREF задействуется командой analog Reference и предназначается для регулирования опорного напряжения аналоговых входных пинов.
  10. Вывод Reset. Предназначен для формирования незначительного уровня (LOW), что приводит к перезагрузке устройства (кнопка сброса).

5. Плата Arduino Micro

Arduino Micro представляет собой устройство, основа которого построена на микроконтроллере ATmega 32u4, имеющем встроенный USB-контроллер. Это решение упрощает подключение платы к компьютеру, так как в системе устройство будет определяться как обычная клавиатура, мышь либо COM-порт. Состав устройства следующий:

Плата Arduino Micro и её распиновка

  • количество входов/выходов – 20 (имеется возможность 7 из них использовать как ШИМ-выходы, а 12 – в роли входов аналогового типа); резонатор кварцевый, настроенный на 16 МГц;
  • micro-USB-разъём;
  • ICSP-разъём, предназначенный для проведения внутреннего программирования;
  • кнопка для сброса.

Все цифровые выводы изделия могут работать в качестве как входов, так и выходов благодаря наличию функций digital Read, pin Mode, digital Write. Напряжение на выводах составляет 5 вольт. Максимальная величина потребляемого или отдаваемого тока с одного вывода составляет 40 мА. Выводы сопрягаются с внутренними резисторами, которые по умолчанию находятся в отключенном состоянии. Они имеют номиналы в 20 кОм – 50 кОм. Отдельные выводы arduino micro, кроме основных, способны выполнять и ряд дополнительных функций:


Источник: arduinoplus.ru