Arduino Nano z każdym pinem

W tym artykule wyjaśniono układ pinów Arduino Nano Every i ich zastosowania. Otrzymasz także informacje dotyczące pinów zasilających Nano Every i jego złącza USB.

Spis treści:

1. Arduino Nano z każdym pinem

• 1.1. Mikrokontroler
• 1.2. Złącze USB
• 1.3. Most USB

2. Kołki

• 2.1. Wbudowany pin LED
• 2.2. Cyfrowe piny we/wy
• 2.3. Piny wejścia analogowego (piny ADC)
• 2.4. Piny PWM

3. Komunikacja

• 3.1. UART
• 3.2. 2C
• 3.3. SPI

4. Moc

• 4.1. Konwerter napięcia
• 4.2. Drzewo Mocy

5. ZRESETUJ Piny

6. Złącze debugowania

7. Wymiary

8. Ceny

Wniosek

1. Arduino Nano z każdym pinem

Płytka Nano Every została zaprojektowana tak, aby była przyjazna dla użytkownika, łatwa w adaptacji i odpowiednia dla początkujących i zaawansowanych użytkowników Arduino. Dzięki niewielkim rozmiarom i wadze zaledwie 5 gramów idealnie nadaje się do tanich projektów z zakresu robotyki i elektroniki.

Arduino Nano Every zawiera procesor ATMega4809, mocniejszy procesor niż ten na płycie Arduino UNO. Pozwala to na skompilowanie bardziej zaawansowanego programu, ponieważ ma o 50% więcej pamięci programu niż Arduino UNO ATmega328P. Ma także o 200% większą pamięć RAM niż UNO.

Jeśli używasz Arduino Nano w swoim projekcie, znacznie łatwiej będzie zamienić go na płytkę Arduino Nano Every. Twój kod będzie działał poprawnie nawet po zamianie obu tych płytek i nie musisz przepisywać silników, które zaplanowałeś na początku projektu.

Zanim przejdziemy do szczegółów każdego elementu Arduino Every, poniżej podana tabela zawiera podsumowanie wszystkich głównych urządzeń peryferyjnych znajdujących się na płycie Arduino Nano Every:

1.1. Mikrokontroler

Sercem płytki Nano Every jest mikrokontroler ATMega4809. Ten 8-bitowy procesor AVR może pracować z częstotliwością do 20 MHz. Wyposażony jest w 6 KB pamięci SRAM i pamięć flash o pojemności 48 KB. Posiada również 256 bajtów pamięci EEPROM. Te specyfikacje sprawiają, że jest w stanie obsługiwać bardziej złożone programy i duże tablice danych niż jego poprzednicy.

1.2. Złącze USB

Arduino Nano Every wykorzystuje port Micro USB do zasilania i wymiany danych. Jest to aktualizacja poprzedniego Arduino Nano, który jest wyposażony w port Mini USB-B. Złącze Nano Every Micro USB obsługuje napięcie 5 V i może być używane do zasilania płytki z różnych źródeł, takich jak power bank i port USB komputera.

1.3. Most USB

Do komunikacji szeregowej Arduino Nano Every wykorzystuje procesor SAMD11D14A. Zawiera fabrycznie zainstalowane oprogramowanie sprzętowe, które umożliwia połączenie USB z mostkiem szeregowym i pomaga w aktualizacji oprogramowania układowego ATMega4809 za pośrednictwem interfejsu UPDI. Dodatkowo to oprogramowanie zawiera również program ładujący, który pomaga przeprogramować procesor w celu obsługi różnych klas USB. Ta funkcja rozszerza funkcjonalność Arduino Nano Every, która jest ogólnie ograniczona tylko do funkcji mostka szeregowego.

Notatka: Piny SAMD11D14A działają wyłącznie przy napięciu 3,3 V i łączą się z ATMega4809 poprzez przesuwnik poziomu. Podczas podłączania tych pinów do obwodów zewnętrznych należy zachować szczególną ostrożność, ponieważ nie tolerują one napięcia 5 V.

2. Kołki

Arduino Nano Każdy pin jest podobny do Arduino Nano. W Arduino Nano Every znajduje się łącznie 30 pinów. Jedną z głównych różnic są piny PWM. Nano Every ma o jeden piny PWM mniej niż klasyczny Arduino Nano, który ma łącznie 6 pinów PWM.

Omówmy szczegółowo Arduino Nano Every pin.

2.1. Wbudowany pin LED

Arduino Nano Every posiada wbudowaną diodę LED na pinie D13 płytki. Pin ten służy również jako pin zegara SPI (SCK) i pin wejścia/wyjścia ogólnego przeznaczenia (GPIO).

2.2. Cyfrowe piny we/wy

Arduino Nano Every zawiera 22 cyfrowe piny I/O. Wśród nich znajduje się pięć pinów PWM. Opis każdego z tych 22 pinów jest następujący:

• D2 do D12: Styki we/wy ogólnego przeznaczenia (w tym pięć pinów PWM D3, D5, D6, D9 i D10)
• D13: Służy jako zegar SPI (SCK) i wejście/wyjście ogólnego przeznaczenia (GPIO); posiada również wbudowaną diodę LED
• Przesyłanie: Pin transmisyjny dla USART; może działać jako GPIO
• Odbiór: Pin odbiornika dla USART; może działać jako GPIO
• Piny analogowe: Osiem pinów analogowych, które mogą również działać jako piny cyfrowe. Te piny obejmują (D14 (A0) — D21 (A7))

2.3. Piny wejścia analogowego (piny ADC)

Arduino Nano Every posiada osiem pinów analogowych, które można wykorzystać jako przetwornik ADC (analogowo-cyfrowy). Używając tych pinów analogowych, możesz odczytać wartości czujników analogowych i wyświetlić je w Arduino IDE. Te piny analogowe mogą być również używane jako cyfrowe piny wejścia-wyjścia.

Piny analogowe obejmują:

• A0 do A7: Kanały wejściowe analogowe
• OBSZAR: Zapewnia napięcie odniesienia dla wejść analogowych; działa również jako GPIO

2.4. Piny PWM

Arduino Nano Every ma o jeden pin PWM mniej niż klasyczna płytka Arduino Nano. Arduino Nano Every ma w sumie pięć pinów PWM. Te piny to D3, D5, D6, D9 i D10.

3. Komunikacja

Arduino Nano Every obsługuje różne protokoły komunikacyjne. Protokoły te obejmują protokoły UART, I2C i SPI. Poniżej znajdują się szczegóły każdego protokołu i odpowiadających mu pinów na płycie Arduino Nano Every.

3.1. UART

Według arkusza danych procesor Arduino Nano Every ma cztery interfejsy USART (Universal Asynchronous Odbiornik-Nadajnik). Te UART umożliwiają asynchroniczną komunikację szeregową między urządzeniami. Jednak domyślnie Nano Every udostępnia tylko dwa z tych UART:

• Seryjny: Jest to podstawowy UART używany do komunikacji z komputerem poprzez USB.
• Serial1: Jest to dodatkowy UART dostępny w Nano Every. Ten UART jest dostępny poprzez piny Tx i Rx.

Pozostałe dwa UARTy domyślnie nie są bezpośrednio widoczne. Można je włączyć, modyfikując plik pins_arduino.h plik w plikach kodu dla płyty Nano Every.

Piny UART Arduino Nano Every

• Przesyłka (Pin 16)
• Odbiór (Pin 17)

3.2. 2C

Do komunikacji między wieloma urządzeniami za pomocą dwóch przewodów SDA i SCL można używać protokołu I2C lub (Inter-Integrated Circuit). Każde z urządzeń podłączonych poprzez protokół I2C posiada swój unikalny adres, który musi zostać rozpoznany przez Master (płytkę Arduino).

W Arduino Nano Every piny I2C to A4 i A5. Piny te mogą również działać jako piny GPIO.

• A4/SDA: linia danych I2C (pin 8)
• A5/SCL: Linia zegara I2C (Pin 9)

3.3. SPI

SPI to synchroniczny protokół danych szeregowych. Jest to protokół komunikacyjny o dużej szybkości. Większość aplikacji SPI służy do komunikacji na małe odległości.

Poniżej znajdują się piny SPI w Arduino Nano Every:

• D11 (KOPIA): SPI Master Out Slave In (MOSI)
• D12 (CIPO): Master SPI Wejście Slave Out (MISO)
• D13 (SCK): Służy jako zegar SPI (SCK)
• CS: Użyj dowolnego GPIO do wyboru chipa (CS).

NOTATKA: CIPO/COPI było wcześniej znane jako MISO/MOSI

4. Moc

Arduino Nano Every działa przy napięciu 5 V i może być zasilany za pomocą portu Micro USB lub za pomocą pinu VIN. Pin VIN obsługuje zakres napięć od 7 V do 21 V. Na płytce znajduje się również dioda LED zasilania, która zapala się po podłączeniu płytki do źródła zasilania.

Poniżej znajdują się główne piny zasilania płytki Arduino Nano Every:

• WYGRAĆ: Ten pin może zasilać płytkę za pomocą zewnętrznego źródła zasilania. Jak wspomniano, bezpiecznym zakresem jest 7 V–21 V.
• 5 V: Ten pin wyprowadza napięcie 5 V, które pochodzi z regulatora napięcia.
• 3V3: Zasilanie 3,3 V jest generowane przez wbudowany regulator.
• GND: Kołki uziemiające.

Poniżej przedstawiono kilka bezpiecznych limitów prądu dla płytki Arduino Nano Every:

• Maksymalny prąd na pin jest ograniczony do 40 mA, ale zaleca się, aby nie podawać więcej niż 20 mA.
• Maksymalny prąd, jaki może obsłużyć cały pakiet płytki, wynosi 200 mA.
• Upewnij się, że całkowity prąd dla każdej grupy mocy portów pozostaje poniżej 100 mA.
• Maksymalny prąd dla pinu 3,3 V wynosi 50 mA.

4.1. Konwerter napięcia

Ratunkiem dla płytki Arduino Nano Every są dwa główne konwertery zasilania. Jednym z nich jest konwerter obniżający napięcie DC-DC, który przekształca napięcie przychodzące z pinu VIN na zalecane napięcie 5V. Drugi konwerter mocy to regulator LDO używany do wyjścia pinowego 3,3 V.

• MPM3610 (DC-DC): Przetwornica ta reguluje napięcia do 21V. Ma minimalną sprawność 65% przy najniższym obciążeniu. Archiwizuje ponad 85% wydajności przy napięciu wejściowym 12 V.
• AP2112K-3.3 (LDO): Ten regulator obniża napięcie wejściowe z 5 V do 3,3 V, zapewniając do 550 mA prądu wyjściowego dla zastosowań użytkownika. Zalecany optymalny zakres prądu dla tego regulatora to maksymalnie 200mA.

4.2. Drzewo Mocy

Drzewo mocy dla Arduino Nano Every ilustruje sposób przekazania zasilania płytce i mikrokontrolerowi ATMega4809.

Arduino Nano zaprojektowano z myślą o elastyczności pod względem zasilania. Nano Every można zasilać bezpośrednio przez złącze USB. Gdy nie korzystamy z USB, do pinu VIN można podłączyć zewnętrzne źródło zasilania. Pin 5 V zapewnia regulowane wyjście 5 V z wbudowanego regulatora. Na płytce znajduje się również regulator 3,3 V zapewniający napięcie 3,3 V na pinie 3V3.

Notatka: Napięcie z portu USB podawane jest na pin VIN po przekazaniu go z diody Schottky'ego i regulatora DC-DC. Ze względu na straty w diodzie i regulatorze minimalne napięcie wymagane do działania płytki wynosi 4,5 V przy zasilaniu przez port Micro USB. Zalecany zakres wynosi od 4,8 V do 4,9 V, w zależności od wymaganego prądu.

5. ZRESETUJ Piny

Arduino Nano Every posiada dwa piny REST na pinach 13 i pinach 18. Obydwa te piny umożliwiają reset mikrokontrolera. Kiedy którykolwiek z tych pinów znajdzie się w położeniu LOW, uruchamiana jest reszta procesora ATMega4809.

6. Złącze debugowania

Pod modułem komunikacyjnym na spodzie płytki znajdują się złącza debugowania zorganizowane w szereg pól testowych 3×2. Te styki złącza debugowania są oddalone od siebie o 100 milimetrów, a czwarty styk jest pominięty.

Oto opis tych złączy debugowania:

7. Wymiary

Arduino Nano Każda płytka ma 45 mm długości i 18 mm szerokości. Waży zaledwie 5 gramów. Dzięki swoim kompaktowym rozmiarom najlepiej nadaje się do urządzeń do noszenia i projektów dronów.

Arduino Nano Wymiary każdej płytki:

• Waga: 5 gramów
• Szerokość: 18 mm
• Długość: 45 mm

8. Ceny

Arduino Nano jest dostępny w różnych cenach, zależnych od ilości. Jeśli kupisz pojedynczą płytkę, będzie Cię to kosztować około 14 USD, a jeśli wybierzesz pakiet Arduino Nano Every, możesz otrzymać trzy Nano Every za 39 USD, oszczędzając 1 USD na płytkę.

Jeśli masz napięty budżet, możesz wypróbować chińską alternatywę Arduino Nano Every, która będzie kosztować maksymalnie 5 USD. Prawie nie zauważysz różnicy pomiędzy oficjalnym Nano Every a tym, który dostałeś od chińskich producentów.

Wniosek

Arduino Nano Every to zaktualizowana wersja klasycznej płytki Arduino Nano. Dzięki tej nowej płycie otrzymujesz pakiet zapewniający równowagę pomiędzy wydajnością, kosztem i formą. Ze względu na te czynniki jest to idealny wybór do projektów o mniejszej powierzchni. Dzięki nowemu mikrokontrolerowi ATMega4809 zyskujesz o 50% więcej pamięci programu niż Arduino UNO ATmega328P. Ma także o 200% większą pamięć RAM niż UNO. Mając o jeden pin PWM mniej niż w klasycznym Arduino, otrzymujesz kompletny pakiet z protokołami UART, I2C i SPI. Więcej informacji na temat tej tablicy znajdziesz w tym artykule.