Arduino Uno R3
Επισκόπηση
Το Arduino Uno είναι μια πλακέτα με ενσωματωμένο μικροελεγκτή ΑTmega328 (service manual). Έχει 14 ψηφιακές ακίδες εισόδου / εξόδου (εκ των οποίων 6 μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως έξοδοι PWM), 6 αναλογικές εισόδους, ένα 16 MHz κεραμικό κρύσταλο, μια σύνδεση USB, μια υποδοχή ρεύματος, ένας συνδετήρας 6 ακίδων ICSP, και ένα κουμπί επαναφοράς reset. Περιέχει όλα όσα χρειάζονται για τη στήριξη του μικροελεγκτή? απλά συνδέστε το σε έναν υπολογιστή με ένα καλώδιο USB ή με εξωτερικό τροφοδοτικό με ένα μετασχηματιστή AC σε DC ή με μπαταρία για να ξεκινήσετε.
Το Uno διαφέρει από όλες τις προηγούμενες πλακέτες στο ότι δεν χρησιμοποιεί το USB σε σειριακή τσιπ οδήγησης FTDI. Αντ 'αυτού, διαθέτει το Atmega16U2 (Atmega8U2 μέχρι την έκδοση R2) που έχει προγραμματισθεί ως μετατροπέας USB σε σειριακή.
Η έκδοση 2 της πλακέτας Uno έχει μια αντίσταση τραβώντας τη γραμμή 8U2 HWB προς τη γείωση, πράγμα που καθιστά ευκολότερο να τεθεί σε λειτουργία DFU.
Η έκδοση 3 της πλακέτας έχει τα εξής νέα χαρακτηριστικά:
1.0 pinout: προστέθηκαν SDA και SCL ακίδες που βρίσκονται κοντά στο pin AREF και δύο άλλες νέες ακίδες τοποθετούνται κοντά στον ακροδέκτη reset, η IOREF που επιτρέπουν οι shields για να προσαρμοστούν στην τάση που παρέχεται από την πλακέτα. Στο μέλλον, οι shields θα είναι συμβατές τόσο με την πλακέτα που χρησιμοποιεί το AVR, η οποία λειτουργεί με 5V όσο και με το Arduino Λόγω που λειτουργεί με τάση 3.3V.
Το δεύτερο είναι μια μη συνδεδεμένη ακίδα, που προορίζεται για μελλοντική χρήση.
Ισχυρότερο κύκλωμα reset.
Το ATMEGA 16U2 έχει αντικαταστήσει το 8U2.
"Uno", μία στα ιταλικά και πήρε το όνομά του για να σηματοδοτήσει την επικείμενη κυκλοφορία του Arduino 1.0. Το Uno και η έκδοση 1.0 θα είναι οι εκδόσεις αναφοράς του Arduino. Το Uno είναι η τελευταία σε μια σειρά από πίνακες Arduino USB, και το μοντέλο αναφοράς για την πλατφόρμα Arduino? για τη σύγκριση με τις προηγούμενες εκδόσεις, δείτε το δείκτη των πλακετών Arduino.
Περίληψη χαρακτηριστικών
Μικροελεγκτής ATmega328
Τάση λειτουργίας 5V
Τάση εισόδου (συνιστάται) 7-12V
Τάση εισόδου (όρια) 6-20V
Ψηφιακές I / O ακίδες 14 (εκ των οποίων 6 παρέχουν PWM έξοδο)
Αναλογικοί ακροδέκτες εισόδου 6
DC ρεύμα ανά I / O Pin 40 mA
DC ρεύμα για 3.3V Pin 50 mA
Μνήμη Flash 32 KB (ATmega328) εκ των οποίων 0,5 KB που χρησιμοποιούνται από το bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
Ταχύτητα ρολογιού 16 MHz
Μηχανικές διαστάσεις: Μήκος 68,6 χιλιοστά
Πλάτος 53,4 χιλιοστά
Βάρος 25 g
Σχηματική & Αναφοράς Σχεδιασμός
EAGLE αρχεία: arduino-uno-Rev3-reference-design.zip (ΣΗΜΕΙΩΣΗ: λειτουργεί με έκδοση Eagle 6.0 και μετά)
Σχηματικό: Arduino-ΟΗΕ-Αναθ.3-schematic.pdf
Σημείωση: Το σχέδιο αναφοράς Arduino μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα ATmega8, 168, ή 328, Τρέχουσα μοντέλα χρησιμοποιούν ένα ATmega328, αλλά ATmega8 φαίνεται στο σχηματικό για αναφορά. Η διαμόρφωση των pin είναι ίδια και στους τρεις επεξεργαστές.
Ισχύς
Το Arduino Uno μπορεί να τροφοδοτείται μέσω της σύνδεσης USB ή με εξωτερική τροφοδοσία ρεύματος. Η πηγή ενέργειας επιλέγεται αυτόματα.
Εξωτερική (μη-USB) τάση μπορεί να προέλθει είτε από έναν προσαρμογέα AC σε DC τροφοδοτικό ή μπαταρία. Ο προσαρμογέας μπορεί να συνδεθεί με τη σύνδεση ενός 2,1 χιλιοστά στο κέντρο θετικό βύσμα στην υποδοχή τροφοδοσίας της πλακέτας. Αν οδηγηθεί από μια μπαταρία μπορεί να τοποθετηθεί στα Gnd και Vin ακίδα της σύνδεσης POWER.
Η πλακέτα μπορεί να λειτουργήσει με εξωτερική παροχή των 6 έως 20 βολτ. Αν τροφοδοτείται με λιγότερο από 7V, η περόνη 5V μπορεί να παρέχει λιγότερο από πέντε βολτ και μπορεί η λειτουργεία της πλακέτας να είναι ασταθής. Εάν χρησιμοποιείτε μεγαλύτερη από 12V, ο ρυθμιστής τάσης μπορεί να υπερθερμανθεί και να πάθει ζημιά η πλακέτα. Η συνιστώμενη τάση πρέπει να είναι 7 έως 12 βολτ.
Οι ακίδες ισχύος είναι ως εξής:
VIN. Η τάση εισόδου στο βύσμα τροφοδοσίας στην πλακέτα Arduino όταν είναι από μια εξωτερική πηγή ενέργειας (σε αντιδιαστολή με 5 βολτ από τη σύνδεση USB ή άλλη ελεγχόμενη πηγή ρεύματος). Μπορείτε να δώσετε την τάση μέσω αυτής της ακίδας, ή παροχή τάσης μέσω του ακροδέκτη ισχύος.
Pin 5V. Εξάγει μια ρυθμιζόμενη τάση 5V από το ενσωματωμένο regulator στην πλακέτα. Η πλακέτα μπορεί να τροφοδοτείται με ρεύμα είτε από το βύσμα συνεχούς ρεύματος (7 - 12V), ή με σύνδεση USB (5V), ή στην κατάλληλη θέση της φίσας με την σήμανση VIN της πλακέτας (7-12V). Η παροχή τάσης στη φίσα μέσω των ακροδεκτών με 5V ή 3.3V παρακάμπτει το ρυθμιστή, και μπορεί να προκαλέσει βλάβη στην κάρτα σας αν δώσετε διαφορετικές τιμές τάσεις. Εμείς δεν το προτείνουμε για αρχάριους ηλεκτρονικούς.
3V3. Η προμήθεια 3,3 βολτ που παράγεται από το ενσωματωμένο regulator. Η μέγιστη κατανάλωση ρεύματος είναι στα 50 mA.
GND. Ακροδέκτες γείωσης.
IOREF. Αυτή η ακίδα στην πλακέτα Arduino παρέχει την τάση αναφοράς με το οποίο λειτουργεί το μικροελεγκτή. Ένα σωστά ρυθμισμένο shield μπορεί να διαβάσει την τάση της ακίδας IOREF για να επιλέξετε την κατάλληλη πηγή ενέργειας ή να επιτρέπει στους μεταφραστές τάσης στις εξόδους για να δουλέψουν με την 5V ή 3.3V τάση.
Μνήμη
Η ATmega328 έχει 32 KB (με 0,5 KB που χρησιμοποιούνται για τον φορτωτή εκκίνησης). Διαθέτει επίσης 2 KB SRAM και του 1 KB EEPROM του (το οποίο μπορεί να διαβαστεί και να γραφτεί με τη βιβλιοθήκη EEPROM).
Είσοδοι και έξοδοι
Κάθε μια από τις 14 ψηφιακές ακίδες για το Uno μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως είσοδος ή έξοδος, χρησιμοποιώντας pinMode (), digitalWrite (), και digitalRead () λειτουργίες. Λειτουργούν σε 5 βολτ. Κάθε ακίδα μπορεί να παρέχει ή να λάβει ένα μέγιστο των 40 mA και έχει μια εσωτερική pull-up αντίσταση (είναι αποσυνδεμένη από προεπιλογή) στα 20-50 kOhms. Επιπλέον, μερικές ακίδες έχουν εξειδικευμένες λειτουργίες:
Θέσεις: 0 (RX) και 1 (TX). Χρησιμοποιείται για τη λήψη (RX) και μεταδίδει σειριακά δεδομένα (TX) TTL. Αυτές οι ακίδες που συνδέονται με τις αντίστοιχες ακίδες του ATmega8U2 USB σε TTL Serial τσιπ.
Εξωτερικές διακοπές: θέσεις 2 και 3. Οι ακίδες αυτές μπορούν να ρυθμιστούν για να προκαλέσει μια διακοπή σε μια χαμηλή τιμή, μια ανερχόμενη ή κατερχόμενη ακμή, ή μια αλλαγή στην τιμή. Δείτε τη λειτουργία attachInterrupt () για περισσότερες λεπτομέρειες.
PWM:θέσεις 3, 5, 6, 9, 10, και 11. Παροχή 8-bit εξόδου PWM με τη λειτουργία analogWrite ().
SPI:θέσεις 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Οι ακίδες αυτές υποστηρίζουν την επικοινωνία SPI, χρησιμοποιώντας τη βιβλιοθήκη SPI.
LED:θέση 13. Υπάρχει ένα ενσωματωμένο LED που συνδέονται ψηφιακά με το pin 13. Όταν η ακίδα είναι σε λογικό ένα, η ενδεικτική λυχνία είναι αναμμένη, όταν η ακίδα είναι σε λογικό 0, είναι σβηστή.
Το Uno έχει 6 αναλογικές εισόδους, επισημαίνονται από το A0 έως A5, καθεμία από αυτές παρέχουν 10 bits του ψηφίσματος (δηλαδή 1024 διαφορετικές τιμές). Από προεπιλογή μετρούν από τη γείωση έως τα 5 βολτ, αν και είναι δυνατόν να αλλάξει το άνω άκρο του εύρους τους, χρησιμοποιώντας τη θέση AREF και τη λειτουργία analogReference (). Επιπλέον, μερικές ακίδες έχουν εξειδικευμένη λειτουργικότητα:
TWI: Α4 ή SDA pin και Α5 ή SCL pin. Υποστήριξη επικοινωνίας TWI χρήση της βιβλιοθήκης Wire.
Υπάρχουν μερικές άλλες ακίδες στον πίνακα:
AREF. Τάση αναφοράς για τις αναλογικές εισόδους. Χρησιμοποιείται με την λειτουργεία analogReference ().
Reset. Φέρτε αυτήν την γραμμή ΧΑΜΗΛA να επαναφέρετε το μικροελεγκτή σε επανεκκίνηση. Συνήθως χρησιμοποιείται για να προσθέσετε ένα εξωτερικό κουμπί επαναφοράς για τα shields που κουμπώνουν πάνω στην πλακέτα.
Δείτε επίσης την αντιστοίχιση μεταξύ ακίδων Arduino και των ακίδων του ATmega328. Η χαρτογράφηση της ATMEGA8, 168, και 328 είναι πανομοιότυπη.
Επικοινωνία
Το Arduino Uno έχει μια σειρά από εγκαταστάσεις για την επικοινωνία με έναν υπολογιστή, ένα άλλο Arduino, ή άλλους μικροελεγκτές. Η ATmega328 παρέχει UART TTL (5V) σειριακή επικοινωνία, η οποία είναι διαθέσιμη για τις ψηφιακές ακίδες 0 (RX) και 1 (TX). Μια ATmega16U2 στην πλακέτα δημιουργεί σειριακή επικοινωνία μέσω USB και εμφανίζεται ως μια εικονική θύρα COM για το λογισμικό στον υπολογιστή. Το "firmware 16U2 χρησιμοποιεί τα τυπικά προγράμματα οδήγησης USB COM, και ένας εξωτερικός οδηγός απαιτείται. Ωστόσο, στα Windows, απαιτείται ένα *.inf αρχείο. Το λογισμικό Arduino περιλαμβάνει μια σειριακή οθόνη η οποία επιτρέπει την απλή ανταλλαγή δεδομένων κειμένου που θα αποσταλεί προς και από την πλακέτα Arduino. Οι RX και TX λυχνίες LED στο ταμπλό αναβοσβήνουν όταν γίνεται μετάδοση δεδομένων μέσω του τσιπ και της USB σύνδεσης στην USB σε σειριακή στον υπολογιστή (όχι όμως για σειριακή επικοινωνία στις ακίδες 0 και 1).
Μια SoftwareSerial βιβλιοθήκη επιτρέπει την σειριακή επικοινωνία σε κάποιο ψηφιακό πιν του ΟΗΕ του.
Η ATmega328 υποστηρίζει επίσης πρωτόκολλο I2C (TWI) και επικοινωνία με SPI. Το λογισμικό Arduino περιλαμβάνει μια βιβλιοθήκη καλωδίων για να απλοποιήσει τη χρήση του διαύλου I2C, ανατρέξτε στην τεκμηρίωση για λεπτομέρειες. Για την επικοινωνία με SPI, χρησιμοποιήστε τη βιβλιοθήκη SPI.
Προγραμματισμός
Το Arduino Uno μπορεί να προγραμματιστεί με το λογισμικό Arduino (download). Επιλέξτε "Arduino Uno από το μενού Εργαλεία> board menu (σύμφωνα με το μικροελεγκτή της πλακέτας σας). Για λεπτομέρειες, δείτε την αναφορά και τα tutorials.
Οι ATmega328 στο Arduino Uno έρχεται προγραμματισμένος με ένα αρχικό πρόγραμμα που λέγεται bootloader που σας επιτρέπει να ανεβάσετε το νέο κώδικα του προγράμματό σας σε αυτό χωρίς τη χρήση εξωτερικού προγραμματιστή με πρόσθετο υλικό. Επικοινωνεί χρησιμοποιώντας το αρχικό STK500 πρωτόκολλο (αναφορά, τα header αρχεία της C).
Μπορείτε επίσης να παρακάμψετε τον φορτωτή εκκίνησης και τον προγραμματισμό του μικροελεγκτή μέσω του (Serial Προγραμματισμός In-Circuit) ICSP συνδετήρα 6 ακίδων, χρησιμοποιώντας Arduino ISP ή παρόμοιο δείτε αυτές τις οδηγίες για τις λεπτομέρειες.
Η ATmega16U2 (ή 8U2 στο rev1 και rev2 πλακέτες) και ο πηγαίος κώδικας του firmware είναι διαθέσιμα. Η ATmega16U2 / 8U2 είναι φορτωμένο με ένα bootloader DFU, η οποία μπορεί να ενεργοποιηθεί από:
Στις Rev1 πλεκέτες: συνδέστε το jumper με κόλληση στο πίσω μέρος της πλακέτας (κοντά στο χάρτη της Ιταλίας) και στη συνέχεια κάντε επαναφορά του 8U2.
Στην Rev2 πλακέτα ή επόμενες εκδόσεις πλακέτας: υπάρχει μια αντίσταση που συνδέει το 8U2 / 16U2 HWB γραμμή με τη γείωση, πράγμα που καθιστά ευκολότερο να τεθεί σε λειτουργία το DFU.
Στη συνέχεια μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το λογισμικό της Atmel FLIP (Windows) ή τον προγραμματιστή DFU (Mac OS X και Linux) για να φορτώσετε ένα νέο firmware. Ή μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το συνδετήρας 6 ακίδων ISP με έναν εξωτερικό προγραμματιστή (αντικαθιστώντας βέβαια το bootloader DFU). Δείτε αυτό το βίντεο από κάποιο χρήστη που συνέβαλε σε αυτή την επίδειξη, για περισσότερες πληροφορίες.
Αυτόματη (Software) Επαναφορά
Αντί να απαιτείται φυσικό πάτημα του κουμπιού επαναφοράς πριν από την αποστολή, το Arduino Uno έχει σχεδιαστεί κατά τρόπο που να επιτρέπει να επαναφέρετε το λογισμικό που τρέχει σε έναν συνδεδεμένο υπολογιστή. Μία από τις γραμμές ελέγχου ροής υλικού (DTR) του ATmega8U2 / 16U2 συνδέεται με τη γραμμή επαναφοράς των ATmega328 μέσω ενός πυκνωτή 100 nanofarad. Όταν αυτή η γραμμή είναι βεβαιωμένο (λαμβάνεται χαμηλή), η γραμμή επαναφοράς ενεργοποιείται για να επαναφέρετε το τσιπ. Το λογισμικό Arduino χρησιμοποιεί αυτή την ικανότητα για να επιτρέψει σε σας για να ανεβάσετε τον κώδικα πατώντας απλά το κουμπί Upload στο περιβάλλον Arduino. Αυτό σημαίνει ότι ο bootloader μπορεί να έχει μικρότερο χρονικό όριο, όπως η μείωση του DTR μπορεί να είναι καλά συντονισμένη με την έναρξη της μεταφόρτωσης.
Αυτή η εγκατάσταση έχει και άλλες επιπτώσεις. Όταν ο Uno είναι συνδεδεμένο σε υπολογιστή με λειτουργικό σύστημα Mac OS X ή Linux, επαναφέρει κάθε φορά που πραγματοποιείται μια σύνδεση σε αυτό από το λογισμικό (μέσω USB). Για το επόμενο μισό-δευτερόλεπτο ή έτσι, ο bootloader τρέχει στο Uno. Ενώ είναι προγραμματισμένο να αγνοήσει ακατάλληλα δεδομένα (δηλαδή τίποτα εκτός από ένα ανέβασμα του νέου κώδικα), θα παρακολουθήσει τα πρώτα bytes των δεδομένων που αποστέλλονται στην πλακέτα μετά ανοίγει μια σύνδεση. Εάν ένα σκίτσο τρέξιμο στην πλακέτα λαμβάνει τη διαμόρφωση ενός χρόνου ή άλλα δεδομένα όταν αρχίζει πρώτη, βεβαιωθείτε ότι το λογισμικό με το οποίο επικοινωνεί περιμένει ένα δευτερόλεπτο μετά το άνοιγμα της σύνδεσης και πριν από την αποστολή των δεδομένων αυτών.
Το Uno περιέχει ένα ίχνος που μπορεί να κοπεί για να απενεργοποιήσετε την αυτόματη επαναφορά. Τα επιθέματα εκατέρωθεν του ίχνους μπορεί να συγκολληθεί μαζί για να το ενεργοποιήσετε ξανά. Είναι ένδειξη "RESET-GR". Μπορεί επίσης να είναι σε θέση να απενεργοποιήσετε την αυτόματη επαναφορά συνδέοντας ένα 110 ohm αντίσταση από 5V στη γραμμή επαναφοράς? δείτε αυτό το νήμα φόρουμ για λεπτομέρειες.
USB προστασία υπερέντασης
Το Arduino Uno έχει μια επαναρρυθμιζόμενη polyfuse που προστατεύει τις θύρες USB του υπολογιστή σας από τα βραχυκυκλώματα και τις υπερεντάσεις. Αν και οι περισσότεροι υπολογιστές παρέχουν τη δική τους εσωτερική προστασία, η ασφάλεια παρέχει ένα επιπλέον επίπεδο προστασίας. Εάν υπερβαίνει τα 500 mA εφαρμόζεται στη θύρα USB, η ασφάλεια θα σπάσει αυτόματα τη σύνδεση μέχρι βραχυπρόθεσμα ή υπερφόρτωση να αφαιρεθεί.
Φυσικά Χαρακτηριστικά
Το μέγιστο μήκος και το πλάτος του PCB Uno είναι 2,7 και 2,1 ίντσες αντίστοιχα, με την υποδοχή σύνδεσης USB και τη δύναμη που εκτείνεται πέρα από την πρώην διάσταση. Τέσσερις τρύπες επιτρέπουν την πλακέτα να συνδέεται σε μία επιφάνεια. Σημειώστε ότι η απόσταση μεταξύ των ψηφιακών ακίδων 7 και 8 είναι 160 mil (0,16 "), δεν είναι ένα πολλαπλάσιο των 100 εκατ απόσταση του άλλου
