Что такое arduino uno

Arduino Uno: распиновка, схема подключения и программирование

Arduino Uno — флагманская платформа для разработки на языке программирования С++.

Uno выполнена на микроконтроллере ATmega328P с тактовой частотой 16 МГц. На плате предусмотрены 20 портов входа-выхода для подключения внешних устройств, например плат расширения или датчиков.

Видеообзор

Подключение и настройка

Шаг 1

Подключите плату к компьютеру по USB. Для коммуникации используйте кабель USB (A — B).

Шаг 2

Установите и настройте интегрированную среду разработки Arduino IDE.

Что-то пошло не так?

Пример работы

После загрузки программы встроенный светодиод L начнёт мигать раз в секунду.

Это значит, всё получилось, и можно смело переходить к другим экспериментам на Ардуино.

Элементы платы

Микроконтроллер ATmega328P

Сердцем платформы Arduino Uno является 8-битный микроконтроллер фирмы Microchip — ATmega328P на архитектуре AVR с тактовой частотой 16 МГц. Контроллер обладает тремя видами памяти:

Микроконтроллер ATmega16U2

Микроконтроллер ATmega328P не содержит USB интерфейса, поэтому для прошивки и коммуникации с ПК на плате присутствует дополнительный микроконтроллер ATmega16U2 с прошивкой USB-UART преобразователя. При подключении к ПК Arduino Uno определяется как виртуальный COM-порт.

Светодиодная индикация

Порт USB Type-B

Разъём USB Type-B предназначен для прошивки и питания платформы Arduino. Для подключения к ПК понадобится кабель USB (A — B).

Разъём питания DC

Коннектор DC Barrel Jack для подключения внешнего источника напряжения в диапазоне от 7 до 12 вольт.

Понижающий регулятор 5V

Понижающий линейный преобразователь NCP1117ST50T3G обеспечивает питание микроконтроллера и другой логики платы при подключении питания через разъём питания DC или пин Vin. Диапазон входного напряжения от 7 до 12 вольт. Выходное напряжение 5 В с максимальным выходным током 1 А.

Понижающий регулятор 3V3

Кнопка сброса

Кнопка предназначена для ручного сброса прошивки — аналог кнопки RESET обычного компьютера.

ICSP-разъём ATmega328P

ICSP-разъём выполняет две полезные функции:

ICSP-разъём ATmega16U2

ICSP-разъём предназначен для программирования микроконтроллера ATmega16U2. А подробности распиновки читайте в соответствующем разделе.

Источник

Arduino UNO R3

Легендарная платформа для прототипирования
и изучения микроэлектронных устройств

Что такое Arduino?

Arduino UNO является самым популярным продуктом компании Arduino Software. Сразу после выхода, платформа стала продаваться сотнями тысяч штук, завоевав любовь миллионов юных радиолюбителей и породив тысячи интересных проектов.

Основой начинки платформы является микроконтроллер ATmega 328, представляющий собой логическую микросхему обработки данных с тактовой частотой 16 МГц. От нее на плату выведены 14 цифровых и 6 аналоговых портов общего назначения, а также все самые популярные интерфейсы: I2C, UART и SPI.

Основными достоинствами флагмана стали:

Arduino в цифрах

Год релиза платформы Arduino

Продуктов продается ежедневно

Различных видов платформ

Пользователей в сообществе

Технические характеристики

Микроконтроллер

Atmel ATmega328 с тактовой частотой 16 МГц

Питание платформы

Цифровые порты

14 портов ввода-вывода, 6 из которых имеют возможность вывода ШИМ сигнала

Аналоговые входы

6 шт., каждый с разрешением 10 бит (от 0 до 1024 усл. значений)

Цифровые интерфейсы

1 x I2C, 1 x SPI, 1 x UART, 1 x ICSP

Размер памяти

32Кб Флеш-памяти, 2Кб ОЗУ, 1Кб EEPROM

Размеры платы

Физические габариты платы 69 x 53 мм, вес 25г

Варианты питания

Через разъем питания, через разъем USB, через разъем Vin на контактной линейке

Токовая защита

Встроенная защита USB порта от короткого замыкания и перенапряжений

За счет открытой архитектуры и программного обеспечения с открытым исходным кодом, компании Arduino удалось выпустить инструмент, способный показать, насколько легким может стать изучение микроэлектроники, схемотехники и программирования.

Схемы платформы

Ниже представлены ссылки на скачивание всех схем Arduino UNO:
Принципиальная схема, файлы EAGLE и распиновка платы

Принципиальная схема

Контактная распиновка платы

Datasheet для ATmega328

Распиновка Arduino UNO

Если вы или ваш ребенок хочет изучить основы микроэлектроники, робототехники или интернета вещей, Arduino — идеальное начало!

Подключение платы

При покупке официальной версии, подключение Arduino UNO к компьютеру выполняется автоматически.
При использовании китайских аналогов или других arduino-совместимых платформ, во время подключения следует учесть несколько важных моментов.

Подключение официальной платы

1. Скачивание и установка среды разработки

При использовании Windows на русском языке, программа автоматически выставит в интерфейсе тоже русский язык.

В открывшемся окне следует нажать на кнопку «JUST DOWNLOAD«.

2. Первый запуск среды разработки

После того, как вы скачаете и установите Arduino IDE, вам необходимо подключить Arduino UNO в любой свободный порт компьютера и осуществить первичную настройку.

После того, как вы подключили вашу плату к компьютеру, Windows сообщит об обнаружении нового устройства и автоматически выполнит установку всех необходимых драйверов для работы с ней. После того, как вы увидели сообщение «Устройство установлено и готово к использованию», переходите к настройке программы.

3. Настройка подключения платы

Инструменты Плата Arduino/Genuino Uno

После выбора платы, нам необходимо выбрать порт. Переходим ко вкладке Инструменты Порт.

Если вы уже подключили свою ардуино к компьютеру, то у вас должны отобразиться все занятые на текущий момент COM-порты. Выбираем любой из доступных и проверяем, правильный-ли порт мы выбрали.

4. Проверка работоспособности платы

Из верхнего меню открываем: Файл Примеры 01.Basics Blink

В новом окне у вас должен открыться код программы, которая мигает светодиодом. Для того, чтобы загрузить ее в вашу плату, необходимо нажать кнопку «загрузка».

В нижней части программы (в черном окне) показывается процесс загрузки прошивок в плату. Если все прошло нормально, вы увидите сообщение «загрузка успешно завершена».

Подключение неофициальных плат

1. Скачивание и установка среды разработки

При использовании Windows на русском языке, программа автоматически выставит в интерфейсе тоже русский язык.

В открывшемся окне следует нажать на кнопку «JUST DOWNLOAD«.

2. Первый запуск среды разработки

После того, как вы скачаете и установите Arduino IDE, вам необходимо подключить Arduino UNO в любой свободный порт компьютера и осуществить первичную настройку.

После того, как вы подключили вашу плату к компьютеру, Windows сообщит об обнаружении нового устройства.

Если все произошло именно так, как мы описали выше, приступаем к установке драйверов по этой инструкции: Инструкция по установке CH340G

После того, как вы увидите сообщение «Устройство установлено и готово к использованию», переходите к настройке программы.

3. Настройка подключения платы

Инструменты Плата Arduino/Genuino Uno

После выбора платы, нам необходимо выбрать порт. Переходим ко вкладке Инструменты Порт.

Если вы уже подключили свою ардуино к компьютеру, то у вас должны отобразиться все занятые на текущий момент COM-порты. Выбираем любой из доступных и проверяем, правильный-ли порт мы выбрали.

4. Проверка работоспособности платы

Из верхнего меню открываем: Файл Примеры 01.Basics Blink

В новом окне у вас должен открыться код программы, которая мигает светодиодом. Для того, чтобы загрузить ее в вашу плату, необходимо нажать кнопку «загрузка».

В нижней части программы (в черном окне) показывается процесс загрузки прошивок в плату. Если все прошло нормально, вы увидите сообщение «загрузка успешно завершена».

Фотографии разных версий платформы

Ниже представлены фотографии Arduino разных версий и от разных производителей.
Многие интересуются, чем китайская версия отличается от оригинала? Можем с уверенностью сказать, что основное отличие официальных платформ от аналогов заключается только в цене и упаковке платы. В разных версиях нет никаких функциональных отличий, все платформы работают абсолютно одинаково хорошо: будь это китайская, американская или итальянская плата.

Источник

Arduino Uno R3 на базе процессора ATmega328

Arduino UNO плата построена на микроконтроллере Atmega AVR для обучения, разработки, создания рабочих макетов устройств.

Размеры Уно

Arduino Uno R3 – самая популярная плата, построенная на базе процессора ATmega328. В зависимости от конкретной модели платы этой линейки используются различные микроконтроллеры, на момент написания статьи самой распространённой является версия именно R3.

Плату используют для обучения, разработки, создания рабочих макетов устройств. Ардуино, по своей сути, – это AVR микроконтроллер с возможностью упрощенного программирования и разработки. Это достигнуто с помощью специально подготовленного загрузчика, прошитого в память МК, и фирменной среды разработки.

Плата Ардуино Уно

Размеры платы представлены на схеме ниже. Общие размеры Уно составляют 53,4 мм на 68,6 мм.

Характеристики

В основе платы лежит процессор ATmega 328. Кроме него на плате находится модуль USB для связи с компьютером и прошивки. Этот модуль называется «USB-TTL преобразователь». На фирменных платах Arduino Uno для этой целей используется дополнительный микроконтроллер ATmega16U2.

Особенность этого чипа заключается в аппаратной поддержке USB, что позволяет организовывать связь без дополнительных преобразователей. В то время как ATmega328 не поддерживает такой функции, поэтому 16u2 выступает в роли преобразователя данных из USB в последовательный порт для МК AVR. В него залита программа для выполнения этой задачи.

Однако так происходит не всегда: в более мелких платах, таких как Arduino Nano, используют преобразователи уровней на базе различных микросхем, например FT232, CP21XX, Ch340g и подобных. Это решение является более дешевым и не требует прошивки дополнительного связывающего контроллера, как описано выше.

На плате есть выход 3.3 В, он нужен для подключения периферии и некоторых датчиков, его пропускная способность по току равна 50 мА.

ATmega328 работает на частоте 16 МГц. Она фиксирована кварцевым резонатором, который вы можете, по желанию, заменить, тем самым ускорив работу Uno r3.

Память Ардуино Уно

Микроконтроллер Arduino Uno содержит 32 кб флэш-памяти, из которой пользователю доступно 31.5 кб, потому как 0.5 занимает загрузчик.

Как осуществляется питание платы?

Чтобы включить плату, нужно на неё подать питание либо от USB порта, можно прямо от ПК, либо от внешнего источника питания – от 7 до 15 Вольт. На плате установлен линейный стабилизатор, типа L7805, или же LDO. Он нужен для того, чтобы на микроконтроллер подавалось стабилизированное напряжение 5 В.

При этом приоритетно выбирается внешний источник питания, а не ЮСБ-порт. Внешнее питание подключается к выводу с пометкой «Vin» в разделе Power на плате.

Расположение выводов, распиновка

Разработчики платы Arduino очень удобно и логично расположили выводы платы. Дело в том, что при разработке на «чистых» МК АВР приходилось обращаться к выводу порта, для этого нужно было запомнить название каждой ножки на чипе. Здесь это гораздо проще. На самой плате указано название каждого из пинов. Удобства добавляет и то, что пины разбиты на 3 группы:

При этом в разделе Digital пины, которые могут выдавать ШИМ-сигнал (PWM), помечены тильдой «

». Для служебных целей и проверки работоспособности контроллера на плате установлен светодиод, который подключен к 13-му выводу, а из среды разработки Arduino IDE к нему можно обращаться через встроенную директиву LED_BUILTIN. Такие схемы расположения пинов называются «Arduino UNO pinout», при этом, вместо UNO, может быть указано название другой платы, которая вас интересует.

Описание пинов платы

Микроконтроллер имеет 14 цифровых пинов, они могут быть использованы, как вход или выход. Из них 6 могут выдавать ШИМ-сигнал. Они нужны для регулировки мощности в нагрузке и других функций.

Вызов ШИМ-сигнала осуществляется через команду AnalogWrite (номер ножки, значение от 0 до 255). Для работы с аналоговыми датчиками присутствует 6 аналоговых входов/выходов.

Их тоже можно использовать, как цифровые.

Аналоговый сигнал обрабатывается 10 битным аналогово-цифровым преобразователем (АЦП), а при чтении микроконтроллер выдаёт численное значение от 0 до 1024. Это равно максимальному значению, которое можно записать в 10 битах. Каждый из выводов способен выдать постоянный ток до 40 мА.

Принципиальная схема платы выглядит так (нажмите для увеличения):

Микроконтроллер ATMega 328

Как мы написали выше, ATmega328 работает на частоте 16 МГц. Распиновка микроконтроллера ниже (нажмите на изображение для увеличения):

Работа в комплексе с другими системами

Самое первое, с чем вы можете познакомиться, даже без приобретения дополнительных устройств для разработки – это связь по последовательному порту. Он активируется по команде Serial.begin (скорость, например 9600). Подробно о каждой команде вы можете прочитать в обучающем разделе на официальном сайте проекта Arduino.ru. Вы можете обмениваться с компьютером информацией. Плата, в зависимости от программного кода, может вам присылать данные, а вы их, через монитор портов в Arduino IDE, можете читать.

Кроме последовательного порта, в ардуино UNO реализована поддержка таких интерфейсов:

Через них можно осуществлять «общение» между несколькими платами, а также подключать разную периферию: датчики и дисплеи.

Платы расширения

В магазинах, специализирующихся на робототехнике и микроконтроллерах, можно встретить слово «шилд». Это специальная плата, которая напоминает Arduino Uno. Совпадает она с ней не только по форме, но и по количеству выводов.

Шилд устанавливается в клеммные колодки, при этом часть их них задействуется под функции шилда, а другая часть остаётся свободной для использования в проекте. В результате вы можете получить такой себе многоэтажный «бутерброд» из плат, которые реализуют множество функций.

Одним из самых популярных является Arduino Ethernet Shield. Он нужен для связи с Ардуино по обычному сетевому кабелю, витой паре. На нём расположен разъём rj45.

С подобным шилдом можно управлять вашим микроконтроллером по сети через веб-интерфейс, а также считывать параметры с датчиков, не отрываясь от компьютера. Существуют проекты с использованием такого комплекта в домашнем облачном хранилище, с ограничением по скорости, всё-таки Атмега328 слабовата для таких задач, и для этого лучше подойдут одноплатные компьютеры типа Raspberry pi.

Как преодолеть аппаратные ограничения

Большинство распространённых плат имеют аналогичные характеристики, среди них:

Но с развитием ваших навыков разработки в этой среде появляется проблема нехватки мощности и быстродействия этой платформы. Первым шагом для преодоления ограничений является использование языка C AVR.

С его помощью вы ускорите на порядок скорость обращения к портам, частоту ШИМ и размер кода. Если вам и этого недостаточно, то вы можете воспользоваться мощными моделями с аналогичным подходом к разработке. Для этого подойдёт плата Arduino Mega2560. Еще более мощная – модель Due. В противном случае вам стоит ознакомиться с разновидностями одноплатных компьютеров и STM микроконтроллеров.

Ардуино Uno R3 – отличная плата для большинства проектов, которая служит для изучения устройств цифровой электроники.

Источник

Arduino Uno

Что такое Arduino UNO?

Arduino — это открытая платформа, которая позволяет собирать всевозможные электронные устройства. Arduino будет интересен креативщикам, дизайнерам, программистам и всем пытливым умам, желающим собрать собственное устройство. Устройства могут работать как автономно, так и в связке с компьютером. Все зависит от идеи.

Платформа состоит из аппаратной и программной частей; обе чрезвычайно гибки и просты в использовании. Для программирования используется упрощённая версия C++, известная так же как Wiring. Разработку можно вести как с использованием бесплатной среды Arduino IDE, так и с помощью произвольного C/C++ инструментария. Поддерживаются операционные системы Windows, MacOS X и Linux.

Arduino Uno контроллер построен на ATmega328. Платформа имеет 14 цифровых вход/выходов (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16 МГц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB, либо подать питание при помощи адаптера AC/DC или батареи.

В отличие от всех предыдущих плат, использовавших FTDI USB микроконтроллер для связи по USB, новый Ардуино Uno использует микроконтроллер ATmega8U2.

«Uno» переводится как один с итальянского и разработчики тем самым намекают на грядущий выход Arduino 1.0. Новая плата стала флагманом линейки плат Ардуино.

Характеристики Arduino UNO

Питание Arduino UNO

Arduino Uno может питаться как от USB подключения, так и от внешнего источника: батарейки или обычной электрической сети. Источник определяется автоматически.

Платформа может работать при наличии напряжения от 6 до 20 В. Однако при напряжении менее 7 В работа может быть неустойчивой, а напряжение более 12 В может привести к перегреву и повреждению. Поэтому рекомендуемый диапазон: 7−12 В.

На Arduino доступны следующие контакты для доступа к питанию:

Память Arduino UNO

Платформа оснащена 32 кБ flash-памяти, 2 кБ из которых отведено под так называемый bootloader. Он позволяет прошивать Arduino с обычного компьютера через USB. Эта память постоянна и не предназначена для изменения по ходу работы устройства. Её предназначение — хранение программы и сопутствующих статичных ресурсов.

Также имеется 2 кБ SRAM-памяти, которые используются для хранения временных данных вроде переменных программы. По сути, это оперативная память платформы. SRAM-память очищается при обесточивании.

Ещё имеется 1 кБ EEPROM-памяти для долговременного хранения данных. По своему назначению это аналог жёсткого диска для Arduino.

Ввод / вывод

Помимо контактов цифрового ввода/вывода на Arduino имеется 6 контактов аналогового ввода, каждый из которых предоставляет разрешение в 1024 градации. По умолчанию значение меряется между землёй и 5 В, однако возможно изменить верхнюю границу, подав напряжение требуемой величины на специальный контактAREF.

Кроме этого на плате имеется входной контакт Reset. Его установка в логический ноль приводит к сбросу процессора. Это аналог кнопки Reset обычного компьютера.

Взаимодействие

Arduino Uno обладает несколькими способами общения с другими Arduino, микроконтроллерами и обычными компьютерами. Платформа позволяет установить последовательное (Serial UART TTL) соединение через контакты 0 (RX) и 1 (TX). Установленный на платформе чип ATmega16U2 транслирует это соединение через USB: на компьютере становится доступен виртуальный COM-порт. Программная часть Arduino включает утилиту, которая позволяет обмениваться текстовыми сообщениями по этому каналу.

Встроенные в плату светодиоды RX и TX светятся, когда идёт передача данных между чипом ATmega162U и USB компьютера.

Отдельная библиотека позволяет организовать последовательное соединение с использованием любых других контактов, не ограничиваясь штатными 0-м и 1-м.

С помощью отдельных плат расширения становится возможной организация других способов взаимодействия, таких как ethernet-сеть, радиоканал, Wi-Fi.

Защита USB

Arduino Uno обладает предохранителем, защищающим USB-порты вашего компьютера от перенапряжения и коротких замыканий. Хотя большинство компьютеров обладают собственными средствами защиты, предохранитель даёт дополнительную уверенность. Он разрывает соединение, если на USB-порт подаётся более 500 мА, и восстанавливает его после нормализации ситуации.

Габариты Arduino UNO

Размер платы составляет 6,9 × 5,3 см. Гнёзда для внешнего питания и USB выступают на пару миллиметров за обозначенные границы. На плате предусмотрены места для крепления на шурупы или винты. Расстояние между контактами составляет 0,1″ (2,54 мм), но в случае 7-го и 8-го контакта — расстояние: 0,16″.

Где купить Arduino

Наборы Arduino можно купить на официальном сайте и в многочисленных интернет-магазинах.

Будьте аккуратны при выборе – в продаже есть как оригинальные платы, так и более дешевые клоны. Впрочем аналоги не значительно отличаются от оригинала.

Источник