Плата микрокомпьютерная Arduino UNO R3

Платформа Arduino Uno, производства ATMEL, построена на базе микроконтроллера ATmega328. Базовые возможности платформы определяются контроллером. Сама плата предоставляет возможности упрощенного управления и доступа к контроллеру. Доступ к контактам контроллера осуществляется через разъемы по краям платы. 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.

Характеристики контроллера Arduino Uno

• Микроконтроллер: ATmega328;
• Рабочее напряжение: 5 В;
• Входное напряжение (рекомендуемое): 7-12 В;
• Входное напряжение (предельное): 6-20 В;
• Цифровые входы/выходы: 14 (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ);
• Аналоговые входы: 6;
• Постоянный ток через вход/выход: 40 мА;
• Постоянный ток для вывода 3.3 В: 50 мА;
• Флэш-память: 32 Кб (ATmega328) из которых 0.5 Кб используются для загрузчика;
• ОЗУ: 2 Кб (ATmega328);
• EEPROM: 1 Кб (ATmega328);
• Тактовая частота: 16 МГц.

Описание интерфейса платфомы Arduino Uno

Размеры платы контроллера Arduino Uno

Длина и ширина печатной платы Uno составляют 6,9 и 5,3 см соответственно. Разъем USB и силовой разъем выходят за границы данных размеров. Четыре отверстия в плате позволяют закрепить ее на поверхности. Расстояние между цифровыми выводами 7 и 8 равняется 0,4 см, хотя между другими выводами оно составляет 0,25 см.

Питание

Arduino Uno может питаться как от USB подключения, так и от внешнего источника: батарейки или обычной электрической сети. Источник определяется автоматически. Рекомендуемый диапазон: 7-12 В (хорошо). При работе на предельных напряжениях 6-20 В возможен перегрев и неустойчивая работа контроллера, а при превышении выход из строя.
На плате Arduino доступны следующие контакты для доступа к питанию:
Vin предоставляет тот же вольтаж, что используется для питания платформы. При подключении через USB будет равен 5 В.
5V предоставляет 5 В вне зависимости от входного напряжения. На этом напряжении работает процессор. Максимальный допустимый ток, получаемый с этого контакта — 800 мА.
3.3V предоставляет 3,3 В. Максимальный допустимый ток, получаемый с этого контакта — 50 mA. GND — земля.

Память

Платформа оснащена тремя типами памяти:
flash-памяти (ПЗУ) размер 32 кб из которых 2 кб занимает bootloader – программа для загрузки контроллера через USB компьютера прошивается производителем. Оставшееся место отведено под загрузку программ управления контроллером, изменяется только при прошивке (начальной загрузке) программ и в ходе работы контроллера меняться не может.
SRAM-память (ОЗУ) размер 2 кб, которые используются для хранения временных данных получаемых в процессе работы контроллера. При обесточивании теряет свое содержимое.
EEPROM-памяти 1 кб для долговременного хранения данных. По своему назначению это аналог жёсткого диска для Arduino. Может использоваться для долговременного хранения значений переменных независимо от наличия питающего напряжения.

Ввод / вывод

Цифровой интерфейс 14 контактов (pins) работают с напряжением 5 В, и рассчитаны на ток до 40 мА. Режим работы (ввод/вывод) определяется для каждого контакта в отдельности программно при программирование.
Некоторые контакты обладают дополнительными ролями:
Serial: 0-й и 1-й. Используются для приёма и передачи данных по USB.
Внешнее прерывание: 2-й и 3-й. Эти контакты могут быть настроены так, что они будут провоцировать вызов заданной функции при изменении входного сигнала.
PWM: 3-й, 5-й, 6-й, 9-й, 10-й и 11-й (на плате помечены ~). Могут являться выходами с широтно-импульсной модуляцией (pulse-width modulation) с 256 градациями.
LED: 13-й. К этому контакту подключен встроенный в плату светодиод. Если на контакт выводится 5 В, светодиод зажигается; при нуле — светодиод гаснет.
Аналоговый интерфейс: 6 контактов, каждый из которых предоставляет разрешение в 1024 градации. Режим работы (ввод/вывод) определяется для каждого контакта в отдельности программно при программирование. По умолчанию значение меряется между землёй и 5 В, однако возможно изменить верхнюю границу, подав напряжение требуемой величины на специальный контакт AREF.
Reset аппаратный сброс входной контакт при установке в логический ноль приводит к сбросу процессора аналогично кратковременному обесточиванию контроллера.

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.