Arduino board-ok

Az Arduino család folyamatosan bővül, és mivel ez a fejlesztői környezet nyitott, bárki fejleszthet rá hardvert, ez a fejlődés csak nagy vonalakban látható át. Ezen az oldalon megprobálom a lehetetlent, a hardverek összecsoportosítását, úgy, hogy tudom, hogy ez egy meglehetősen reménytelen kihívás. Nagy vonalakban az Arduino board-ok a következő csoportokba sorolhatók be:

• Arduino Uno - az igazi klasszikus board
• Arduino Mega - sok digitális és analóg port, 3 soros kommunikáció, nagyobb memória
• Arduino Micro - kicsi méret, de viszonylag magas portszám és teljesítmény, teljesértékű USB
• Arduino Nano - kicsi méret, nagyjából az UNO-val egyező kapacitás
• Arduino Mini - redukált hardver, USB port nincs

A board-okon a program

• az USB kommunikáció újraindulásakor
• a Serial Monitor aktiválásakor
• a pinek túlfeszültségvédelmének leoldásakor (ilyenkor jellegzetes oda-vissza kapcsolgatás - klattyogás - lesz)
• tápkieséskor
• a RESET gomb megnyomásakor
• a RESET bemenet LOW szintje esetén

újraindul.

Amennyiben a board-ok nem az USB-ről kapják a tápjukat, a betápoknál az üzemi feszültségszint fölött 1-2V legalább szükséges (5V esetén 7V, 3,3V esetén 5V), egyébként a board instabillá válhat.

A maximumális alánlott feszültséget nem érdemes túllépni, mert ez a szabályzóelektronika túlmelegedéséhez vezethet.

Az olyan board-okon, amik csak egy serial interfésszel rendelkeznek és a Serial Monitort is használni akarjuk,

• az ide projektált egyéb kommunikációt le kell kötni a pinekről
• értelemszerűen serial pineket (általában 0 és 1) nem projektálhatjuk digitális funkciókra

A legtöbb Arduino board-on a 13. pinre egy LED van kötve. Ha a pin HIGH szintre kerül, a LED világítani fog.

A kommunikációs megoldások, PWM funkciók, interrupt-ok sok board-on konkrét pin-ekhez vannak kötve. A pin-funkciók tervezésekor érdemes ezekkel kezdeni a kiosztást.

Az 5V-os, standard-TTL logikás és 3.3V-os rendszerek közötti kommunikáció esetén ügyelni kell a TTL-jelszintek eltérésére is.

Az Uno a "legmezeibb" board az Arduino-k között. Jelenleg a harmadik generációja kapható (Rev.3) 8 bites, 16 MHz-es ATmega328P processzorral. 14 digitális I/O lábbal (ebből 6 PWM-et is tud) és 32 kB flash memóriával rendelkezik.

A jelenleg aktuális Rev3 board-ok az ATmega16U2 serial IC-t használják az USB-n való kommunikáláshoz, az STK500 protokollal. A korábbi board-okon az ATmega16U2 található még meg.

Amennyiben a board külső tápról vagy akkumulátorról kerül megtáplálásra (Vin vagy power jack), ügyelni kell arra, hogy a betáp 7V fölött maradjon. Ez alatt ugyanis a board instabillá válhat. 12V fölött viszont előfordulhat, hogy a feszültségszabályzó melegszik túl, és ezért megy tönkre a board. A betápot ezért érdemes 7V és 12V között tartani.

A 3V3 pinre kikerülő 3,3V feszültséget nem szabad 50 mA fölé terhelni.

A board csak egy serial interfésszel rendelkezik - 0 (RX) és 1 (TX). Amennyiben a Serial Monitort használni akarjuk,

• az ide projektált egyéb kommunikációt le kell kötni a pinekről
• értelemszerűen a 0 és 1 pineket nem projektálhatjuk digitális funkciókra

A 13. pinre egy LED van kötve. Ha a pin HIGH szintre kerül, a LED világítani fog.

Az I²C kommunikációt az alábbi, analóg pineken lehet projektálni: A4 (SDA), A5 (SCL)

AREF: Referencia feszültség az analóg bemenetekhez

RESET: LOW szintre húzva újraindítást eredményez

Az Arduino UNO lábkiosztása / a képre rákattintva nagyítható ez.

Tovább:

• Néhány Arduino board összevetése
• Az Arduino rendszer általános leírása

*: az ATmega168-as vagy ATmega328-as board-oknál:

• timer0: pin 5 és 6, 8-bites PWM
• timer1: pin 9 és 10, 16-bites PWM
• timer2: pin 11 és 3, 8-bites PWM

Olyan szervoknál, amik 16 bites felbontást igényelnek, előfordulhat, hogy csak a 9. és 10. pin fog működni!

A processzor ISP portja.

Az USB-vezérlő ISP portja.

Az UNO-n az I²C-t rendhagyó módon analóg kimeneti portokra kell applikálni. Ezek alapértelmezetten a következők:

A4: I²C SDA
A5: I²C SCL

Az Arduino I²C összefoglalása itt található: Arduino I²C.
Az Aduino-s I²C megoldások összefoglalása itt található: Arduino I²C kommunikáció.

Az UNO-n az SPI alapértelmezett portjai a következők:

Az Arduino SPI összefoglalása itt található: Arduino SPI.
Az Aduino-s SPI megoldások összefoglalása itt található: Arduino SPI kommunikáció.

Az Arduino Uno Interrupt-ra kijelölt portjai: 2, 3. → Arduino interrupt

A Mega board nevéhez "méltóan" az UNO egy rendesen túlméretezett változata. AZ IO-kat itt nem méretezték szűken. Az eggyel komolyabb (ATmega2560) processzorral működő lapja az UNO-nál jóval több flash memóriát is tartalmaz, 16 helyett 256 kB-ot, így 3D nyomtatók és robotok vezérlésére is egész jól használható. Az órajele viszont megegyezik az Uno-éval, ez itt is 16 MHz maradt. Az Arduino Mega 2560 Rev3 a board aktuális változata, elődje az Arduino Mega volt.

4, egyidejű UART kommunikációt lehet rajta megvalósítani:

• Serial: 0 (RX) és 1 (TX);
• Serial1: 19 (RX) és 18 (TX);
• Serial2: 17 (RX) és 16 (TX);
• Serial3: 15 (RX) és 14 (TX).

Az Arduino Mega lábkiosztása / a képre rákattintva nagyítható ez.

Tovább:

• Néhány Arduino board összevetése
• Az Arduino rendszer általános leírása

Az Arduino Micro technikailag megegyezik az Arduino Leonardo-val.

Az Arduino Micro 20 digitális I/O pinnel rendelkezik, amelyek közül 12 analóg bemenetként (is) használható, a többi 7 pedig PWM kimenetként is működhet (ezzel szemben az Arduino Nano 14 digitális I/O pinnel rendelkezik, ezekből 6 használható PWM kimenetekként, 8 pedig analóg bemenetként). Támogatja az I²C (TWI), UART és az SPI kommunikációt. Az Arduino Micro mikroprocesszora, az ATMega32u4 egy beépített teljes sebességű USB-vel rendelkezik. Ez lehetővé teszi, hogy a kártya USB eszközként működjön a megfelelő USB-stack megvalósításával. Például alkalmazható, mint

• USB-soros átalakító (CDC-eszköz)
• Billentyűzet vagy egér (HID eszköz)
• USB merevlemez (MSC eszköz)
• MIDI vezérlő

Az ATMega32u4 ezen kívül 5 hardveres megszakítást tesz lehetővé (az Atmega328-nak 2 van).

Az Arduino Micro esetén a standard "Serial" kommunikációt az USB (CDC) használja, így a pin 0 (Rx) és pin 1 (Tx) kommunikációt a "Serial1"-nek kell definiálni.

A PWM pineken 8-bites PWM valósítható meg.

Az SPI kommunikáció csak az ICSP csatlakozón és/vagy az erre kijelölt pineken valósítható meg.

A RESET bemenet LOW aktiv.

A pin 13 a LED kimenet.

A pin 8 az RX_LED/SS port: alapbeállításban jelzi az USB aktivitását, SPI estén az SS aktivitását, vagy normál io-ként is alkalmazható.

Tovább:

• Néhány Arduino board összevetése
• Az Arduino rendszer általános leírása

A Nano az Arduino család legkisebb tagja. Nagyon kicsi mérete és az UNO-val nagyjából megegyező, viszonylag csekély "tudása" olyan helyeken teszi ideális megoldássá, ahol csak néhány logikai műveletet kell végrehajtani, de a megvalósításra nincs igazán hely (kicsi dobozok, kapcsolószekrények, rejtett elektronikai megoldások).

A board-on nincs DC power jack, az USB csatlakozó is Mini-B típusú

A board az USB kommunikációt FTDI FT232RL chippel valósítja meg

A Nano-nak csak egy Serial (UART) csatornája van; 0 (RX) és 1 (TX)

A board-on az I²C kommunikáció a következő pineken projektálható: 4 (SDA) és 5 (SCL)

A board-on az SPI kommunikáció a következő pineken projektálható: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK)

Tovább:

• Néhány Arduino board összevetése
• Az Arduino rendszer általános leírása

A teljes mérethez kattintson a képre.

Az Arduino Mini gyakorlatilag az UNO kicsinyített változata, ami azért jónéhány különbséget is rejt:

• Az analóg inputok száma kettővel több (8 összesen) - az I²C könyvtár is ezeket a pineket használja
• Nincs közvetlen USB csatlakozója, a letöltéshez trükközni kell
• A 9V-os betápon tényleg maximum csak 9V adható (ez a 9V-os telepekhez lett kitalálva)
• Jóval olcsóbb és kisebb

Tovább:

• Néhány Arduino board összevetése
• Az Arduino rendszer általános leírása

Mivel a kártyának nincs USB csatlakozója, ezen a fronton trükökkel lehet élni:

• Mini USB-Adapter (pl. FTDI vagy CH340G) használata vagy építése, lásd: FTDI (vagy CH340G) konverter
• Egy (kiszuperált) UNO board "átjátszóként" való hasznosítása
• Univerzális USB-Adapter használata