Arduino attmega8: плата, характеристики, распиновка

микроконтроллер для начинающих

31 октября в 22:22

Микроконтроллеры – отличная основа для большого количества устройств. По сути своей они напоминают компьютер: постоянная память; оперативная память; вычислительное ядро; тактовая частота.

Среди многих семейств и видов МК новички часто выбирают контроллеры AVR Atmega. Однако язык программирования может показаться сложным, поэтому преподаватель из Италии решил разработать простую и удобную плату для обучения.

Родилась Arduino ATmega8, на основе которой можно собрать очень удобное и простое устройство.

Arduino NG – вариант платы Arduino на микроконтроллере ATmega8

С этими платами от Ардуино вы получаете целый ряд преимуществ:

готовая разведенная печатная плата со всеми необходимыми компонентами и разъёмами;
микроконтроллеры Atmega;
возможность программировать без программаторов – через ЮСБ порт;
питание от любого источника 5-20 вольт;
простой язык программирования и возможность использования чистой C AVR без переделок платы и прошивки.

Характеристики чипа

Частота ATmega8: 0-16 МГц
Напряжение ATmega8: 5 В
Частота ATmega8L: 0-8 МГц
Частоат ATmega8A: 0-16 МГц

В реальности почти все микроконтроллеры при рабочем напряжении в 5 вольт работают с частотой 16 мегагерц, если участвует внешний кварцевый резонатор. Если брать внутренний генератор, то частоты составят: 8, 4, 2 и 1 МГц.

Ниже приводим распиновку атмега8, которую можно также найти на официальном сайте производителя:

Добавление устройств АТмега

Есть один нюанс по работе с эти чипом – нам нужно внести некоторые изменений в один файл, чтобы дальше можно было бы программировать микроконтроллеры Arduino ATmega8.

Вносим следующие изменения в файл hardware/arduino/boards.txt:

atmega8o.name=ATmega8 (optiboot 16MHz ext) atmega8o.upload.protocol=arduino atmega8o.upload.maximum_size=7680 atmega8o.upload.speed=115200 atmega8o.bootloader.low_fuses=0xbf atmega8o.bootloader.high_fuses=0xdc atmega8o.bootloader.path=optiboot50 atmega8o.bootloader.file=optiboot_atmega8.hex atmega8o.bootloader.unlock_bits=0x3F atmega8o.bootloader.lock_bits=0x0F atmega8o.build.mcu=atmega8 atmega8o.build.f_cpu=16000000L atmega8o.build.core=arduino:arduino atmega8o.build.variant=arduino:standard ############################################################## a8_8MHz.name=ATmega8 (optiboot 8 MHz int) a8_8MHz.upload.protocol=arduino a8_8MHz.upload.maximum_size=7680 a8_8MHz.upload.speed=115200 a8_8MHz.bootloader.low_fuses=0xa4 a8_8MHz.bootloader.high_fuses=0xdc a8_8MHz.bootloader.path=optiboot a8_8MHz.bootloader.file=a8_8MHz_a4_dc.hex a8_8MHz.build.mcu=atmega8 a8_8MHz.build.f_cpu=8000000L a8_8MHz.build.core=arduino a8_8MHz.build.variant=standard ############################################################## a8_1MHz.name=ATmega8 (optiboot 1 MHz int) a8_1MHz.upload.protocol=arduino a8_1MHz.upload.maximum_size=7680 a8_1MHz.upload.speed=9600 a8_1MHz.bootloader.low_fuses=0xa1 a8_1MHz.bootloader.high_fuses=0xdc a8_1MHz.bootloader.path=optiboot a8_1MHz.bootloader.file=a8_1MHz_a1_dc.hex a8_1MHz.build.mcu=atmega8 a8_1MHz.build.f_cpu=1000000L a8_1MHz.build.core=arduino a8_1MHz.build.variant=standard ############################################################## a8noboot_8MHz.name=ATmega8 (no boot 8 MHz int) a8noboot_8MHz.upload.maximum_size=8192 a8noboot_8MHz.bootloader.low_fuses=0xa4 a8noboot_8MHz.bootloader.high_fuses=0xdc a8noboot_8MHz.build.mcu=atmega8 a8noboot_8MHz.build.f_cpu=8000000L a8noboot_8MHz.build.core=arduino a8noboot_8MHz.build.variant=standard

Таким образом, если мы перейдем в меню Сервис → Плата, то увидим устройства:

ATmega8 (optiboot 16MHz ext)
ATmega8 (optiboot 8 MHz int)
ATmega8 (optiboot 1 MHz int)
ATmega8 (no boot 8 MHz int)

Ардуино продаётся во множестве вариантов; главное, что объединяет платы, – это концепция готового изделия. Вам не нужно травить плату и паять все её компоненты, вы получаете готовое к работе изделие. Можно собирать любые устройства, не используя паяльник. Все соединения в базовом варианте выполняются с помощью макетной платы и перемычек.

Сердце платы – микроконтроллер семейства AVR. Изначально был применён микроконтроллер atmega8, но его возможности не безграничны, и плата подвергалась модернизации и изменениям. Стандартная плата, которая наиболее распространена у любителей – это плата версии UNO, существует много её вариаций, а её размеры сравнимы с кредитной карточкой.

Плата Arduino Nano – полный аналог большего собрата, но в гораздо меньших размерах, версия arduino atmega168 была самой популярной и недорогой, но её сменила другая модель – arduino atmega328, стоимость которой аналогична, а возможности больше.

Следующей важной деталью является печатная плата. Разведена и запаяна на заводе, позволяет избежать проблем с её созданием, травлением и пайкой. Качество платы зависит от производителя конкретного экземпляра, но, в основном, оно на высоком уровне. Питание платы осуществляется с помощью пары линейных стабилизаторов, типа L7805, или других LDO стабилизаторов напряжения.

Клеммная колодка – отличный способ сделать надёжное разъёмное соединение и быстро выполнить изменения в схеме прототипов ваших устройств. Для тех, кому не хватает стандартных разъёмов, есть более крупные и мощные платы, например, на atmega2560, у которой доступно полсотни портов для работы с периферией.

На фото изображена плата Arduino Mega 2560. На её основе можно собрать довольно сложного робота, систему умного дома или 3d-принтер на ардуино.

Не стоит думать, что младшие версии слабы, например, микроконтроллер atmega328, на котором построены модели Uno, nano, mini и другие, имеет вдвое больше памяти по сравнению с 168 моделью – 2 кб ОЗУ и 32 кб Flash памяти. Это позволяет записывать более сложные программы в память микроконтроллера.

Проекты на основе Arduino ATmega

Микроконтроллер в современной электронике – основа для любого устройства, начиная от простой мигалки на светодиодах, до универсальных измерительных приборов и даже средств автоматизации производства.

Пример 1

Можно сделать тестер с 11 функциями на микроконтроллере atmega32.

Устройство имеет крайне простую схему, в которой использовано немногим более дюжины деталей. Однако вы получаете вполне функциональный прибор, которым можно производить измерения. Вот краткий перечень его возможностей:

Прозвонка цепи с возможностью измерять падение напряжения на переходе диода.
Омметр.
Измеритель ёмкости.
Измерение активного сопротивления конденсатора или ESR.
Определение индуктивности.
Возможность счёта импульсов.
Измерение частоты – пригодится в диагностике, например, для проверки ШИМ источника питания.
Генератор импульсов – тоже полезен в ремонте.
Логический анализатор позволит просмотреть содержимое пачек цифровых сигналов.
Тестер стабилитронов.

Пример 2

Для радиолюбителей будет полезно иметь качественное оборудование, но станция стоит дорого. Есть возможность собрать паяльную станцию своими руками, для этого нужна плата Arduino, имеющая в своем составе микроконтроллер atmega328.

Пример 3

Для продвинутых радиолюбителей есть возможность собрать более чем бюджетный осциллограф. Мы опубликуем данный урок в дальнейших статьях.

Для этого вам понадобится:

Arduino uno или atmega
Tft дисплей 5 дюйма.
Небольшой набор обвязки.

Или его упрощенный аналог на плате Nano и дисплее от nokia 5110.

Такой осциллографический пробник станет полезным для автоэлектрика и мастера по ремонту радиоэлектронной аппаратуры.

Пример 4

Бывает, что управляемые модули удалены друг от друга или возможностей одной ардуино не хватает – тогда можно собрать целую микроконтроллерную систему. Чтобы обеспечить связь двух микроконтроллеров стоит использовать стандарт RS 485.

На фото приведен пример реализации такой системы и ввода данных с клавиатуры.

Цветомузыка на микроконтроллере Arduino ATmega8

Для школьной дискотеки можно собрать ЦМУ на 6 каналов.

Транзисторы VT1-VT6 нужно подобрать с учетом мощности ваших светодиодов. Это силовые компоненты – они нужны, потому что мощности микроконтроллера не хватит, чтобы запустить мощные лампы или светодиоды.

Если вы хотите коммутировать сетевое напряжение и собрать цветомузыку на лампах накаливания, вместо них нужно установить симисторы и драйвер. Дополнить каждый канал ЦМУ вот такой конструкцией:

Ардуино своими руками

Atmega2560 – хоть и мощный и продвинутый контроллер, но проще и быстрее собрать первую плату на atmega8 или 168.

Левая часть схемы – это модуль связи по USB, иначе говоря, USB-UART/TTL конвертер. Его, вместе с обвязкой, можно выбросить из схемы, для экономии места, собрать на отдельной плате и подключать только для прошивки. Он нужен для преобразования уровней сигнала.

DA1 – это стабилизатор напряжения L7805. В качестве основы можно использовать целый ряд avr микросхем, которые вы найдете, например, серии, arduino atmega32 или собрать arduino atmega16. Для этого нужно использовать разные загрузчики, но для каждого из МК нужно найти свой.

Можно поступить еще проще, и собрать всё на беспаечной макетной плате, как это показано здесь, на примере 328-й атмеги.

Микроконтроллеры – это просто и весело – вы можете сделать кучу приятный и интересных вещей или даже стать выдающимся изобретателем, не имея при этом ни образования, ни знаний о низкоуровневых языках. Ардуино – шаг в электронику с нуля, который позволяет перейти к серьезным проектам и изучению сложных языков, типа C avr и других.

Источник: https://ArduinoPlus.ru/arduino-mikrokontrollery-prosto/

Минимальная обвязка Atmega8, 168, 328

Опубликовано 20.08.2013 17:12:00

Не всегда удобно либо дорого по бюджету оставлять плату Arduino в проекте. После отладки все можно перенести на голый контроллер . В данной статье расскажем о том, что и для чего нужно для запуска ATmega8, 168, 328.

Питание контроллера

Питание контроллера (IC1) делится на цифровую часть (VCC, GND) и аналоговою (AVCC, AGND), и для ATmega8, 168, 328 должно лежать в пределах 5 вольт. В нашем случае можно смело объединить VCC с AVCC и GND c AGND.

В контроллере также присутствует вывод AREF. Напряжение, присутствующее на данном выводе, будет задавать опорное для аналоговых входов. Если данный вывод ни к чему не подключен, что мы и имеем на платах Arduino, то контроллер автоматом задает значение опорного напряжения равное 5 вольтам.

Для фильтрации ВЧ помех рекомендуется установить конденсатор (C1) емкостью 0.1 мкФ между питанием контроллера и землей.

Кварцевый генератор

В контроллерах ATmega8, 168, 328 имеется внутренний кварцевый генератор работающий на частоте 8 МГЦ, т.е если нам не очень важна частота, то во внешнюю обвязку можно внешний кварц и не включать. Однако при таком варианте, потребуется прошивать соответствующий бутлоадер и добавлять новые платы в boards,txt

Большинство плат Arduino работает на частоте 16 МГц, в связи с этим необходима установка внешнего кварца. Кварц (Q1) ставится на ноги 9 и 10 (выводы XTAIL1/XTAIL2) и далее через конденсаторы (C2, C3), нужного для работы кварца номинала (в нашем случае 18-22p), кидаются на землю.

Перезагрузка контроллера

Для возможности осуществления перезагрузки контроллера предусмотрен вывод RESET.

Когда на выводе присутствует положительный потенциал, для этого притягиеваем резистором (R1) к +5 вольтам, контроллер работает по заданной программе. Для осуществения сброса МК, вывод RESET необходимо замкнуть на землю, для этих целей служит кнопка (S1).

Вот и все, ничего сложного нет, на этой обвязке контроллер должен уверенно запуститься.

Получение напряжения для работы контроллера

Не всегда под рукой можно найти стабилизированные 5 вольт. Самым простым способом решения данной проблемы явлеется установка широкораспространенного стабилизатора 7805, в простонародье Кренка.

Для сглаживания входного и выходного напряжений в обвязку кренки необходимо установить конденсаторы (C4, C5). Кренка будет работать и без них, однако напряжение может поскакивать.

Распиновка контроллера

Смотря на данные принципиальные схемы, у большинства новичков скорее всего возникнут вопросы о том, куда делись привычные, для среды Arduino, выводы D1, D2 и т.д.

Непосредственно сам контроллер Atmega разбит на три порта : PORT C (аналоговые входы) и PORT B, PORT D (цифровые входы/выходы).

При программировании на СИ, в чистом виде, в коде программы происходит обращение к выводам, по названиям из даташита.

Например операция PORTB |= 1«5; установит логическую единицу на указаном порте и пине, а в среде Arduino тоже самое произойдет при функции

digitalWrite(13, HIGH);

Как вы наверное уже догадались, все эти PC2, PB2, в среде Arduino спрятаны за обычными цифрами, а обращение к портам происходит в завиcимости от функций

Далее приложу, да вы и сами поймете что)

Интерфейсы

Связь с внешним миром в контроллерах ATmega8, 168, 328 представлена 3 видами интерфейсов. Сильно углубляться здесь не буду, скопирую инфомацию из Википедии, от себя для наглядности добавлю цветовую маркировку.

I2C (Inter-Integrated Circuit) — последовательная шина данных для связи интегральных схем, использующая две двунаправленные линии связи (SDA и SCL). Используется для соединения низкоскоростных периферийных компонентов с материнской платой, встраиваемыми системами и мобильными телефонами.

UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) — узел вычислительных устройств, предназначенный для связи с другими цифровыми устройствами.

Преобразует заданный набор данных в последовательный вид так, чтобы было возможно передать их по однопроводной цифровой линии другому аналогичному устройству.

Метод преобразования хорошо стандартизован и широко применялся в компьютерной технике.

SPI (Serial Peripheral Interface, SPI bus) — последовательный периферийный интерфейс, шина SPI) — последовательный синхронный стандарт передачи данных в режиме полного дуплекса, разработанный компанией Motorola для обеспечения простого и недорогого сопряжения микроконтроллеров и периферии. SPI также иногда называют четырёхпроводным (англ. four-wire) интерфейсом.

В данный момент еще реализованы не все элементы нашего сообщества. Мы активно работаем над ним и в ближайшее время возможность комментирования статей будет добавлена.

Источник: http://zelectro.cc/atmega_main

Atmega8A в корпусе TQFP-32 прошивка через Arduino ISP

Ebay
Радиотовары
Сделано руками

Многие радиолюбители, начинали знакомство с микроконтроллерами через Arduino.

Большинству пользователей mysku известно про этот электронный конструктор и удобную платформу для быстрой разработки электронных устройств, поэтому особо останавливаться на достоинствах и недостатках самой платформы я не буду.

В обзоре будет описана возможность использования Arduino в качестве программатора далее по тексту Arduino ISP. Кому интересно, прошу под кат.

Наигравшись с различными модулями к Arduino, у меня возникло желание создать полноценное устройство, которое будет полезно в повседневной жизни.

Случайно наткнувшись в интернете на проект Эмулятор домофонных ключей iButton/Cyfral/Metacom — ibutton от ClusterM, решил попытаться его повторить.

Прочитав описание проекта, были сформулированы основные для меня проблемы или как принято говорить подводные камни: — Создание печатной платы; — Прошивка микроконтроллера Atmega8A в корпусе TQFP-32. До этого я не вытравил ни одной платы и прошивал только встроенный в Arduino микроконтроллер в корпусе DIP.

Atmega8 в корпусе TQFP-32 помимо достоинств, таких как более низкая цена и меньший размер по сравнению с DIP, имеет и недостаток — это неудобство прошивки микроконтроллера и более сложный монтаж на плату. Устранить первый недостаток можно различными способами: — Приобрести переходник TQFP32 TO DIP32, который имеет механизм зажима.

Стоимость около 1 тыс. рублей; — Приобрести переходник TQFP32 TO DIP32, который не имеет механизма зажима, рассчитан на припаивание микроконтроллера. Стоимость около 100 рублей за 5 штук; — Сделать печатную плату-переходник TQFP32 TO DIP32 своими руками; — Припаять тонкие провода к нужным ножкам и отпаять после прошивки.

Выбрав предпоследний вариант, чтобы не ждать еще месяц доставки, я приступил к созданию печатной платы по методу ЛУТ. Информации и роликов в интернете о данном методе очень много и каждый без труда сможет повторить его дома.

Вытравив плату в хлорном железе и припаяв штырьки, получился вот такой переходник:

Исходные файлы для Sprint Layout, можно скачать здесь.

Припаиваем Atmega8 феном или паяльником. Можно «прихватить», только 8 ножек, которые участвуют в прошивке. Не рекомендую использовать различные зажимы или «колхозить» с прищепками. Подключаем Arduino Uno к компьютеру по USB и загружаем скетч Arduino ISP. Компилируем и прошиваем Arduino Uno.

В комментариях, есть подсказка по подключению для прошивки через Arduino ISP, нам потребуются пины MOSI, MISO, RESET, GND, GND, VCC, VCC, SCK.

// pin name: not-mega: mega(1280 and 2560) // slave reset: 10: 53 // MOSI: 11: 51 // MISO: 12: 50 // SCK: 13: 52 Общая схема подключения будет выглядеть следующим образом:

Для прошивки будем использовать консольную утилиту avrdude:

avrdude -p m8 -P USB15 -c arduino -b 19200 -U lfuse:w:0xE4:m -U hfuse:w:0xDA:m -U flash:w:main.hexгде -p m8 — Прошиваемый микроконтроллер в нашем случаи Atmega8; -P USB15 — Имя порта, под которым опеределяется программатор Arduino ISP; -с arduino — Тип программатора; -b 19200 — Скорость USB порта; -U flash:w:main.hex — Прошивка; -U lfuse:w:0xE4:m -U hfuse:w:0xDA:m — Фьюзы. После успешной прошивки, можно дополнительно сравнить код на flash с исходным hex файлом:avrdude -p m8 -P USB15 -c arduino -b 19200 -U flash:v:main.hex

Если у Вас нет в наличии Arduino, то в качестве дешевого программатора, можно использовать USBasp. Его стоимость порядка 100 руб.

В заключении, продемонстрирую фотографии устройства, которое я собрал по проекту ClusterM.

Фотографии

Особенности: — Эмуляция iButton/Cyfral/Metacom; — Считывание iButton/Cyfral; — Синхронизация базы ключей с компьютером по USB; — Компактный размер платы; — Низкое энергопотребление, автор проекта сообщал, что от одного комплекта батареек устройство работает около года;

Моя кошка

Планирую купить +24 Добавить в избранное Обзор понравился +37 +59

Источник: https://mysku.ru/blog/ebay/31807.html

Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560 выглядит вот так:

Arduino Mega 2560 вид сверхуArduino Mega 2560 вид снизу

Эта плата отличается от других ардуинок большим количеством вводов и выводов, увеличенным объемом памяти и другими характеристиками, о которых мы расскажем ниже. Ардуино Мега представлена в нескольких версиях. Они практически не отличаются друг от друга. Отличия Arduino Mega 2560 R3 от предыдущих версий платы заключаются в следующих деталях:

Для преобразования интерфейса USB-UART используется микроконтроллер ATmega16U2 в R3 версии и ATmega8U2 в версиях платы R1 и R2.
Начиная с версии R2 на плате добавлен притягивающий резистор для линии HWB. Это делает процесс прошивки микроконтроллера более простым и удобным.
В версии R3 были добавлена пара выводов для последовательного интерфейса I2C SDA и SCL.
Так же была улучшена помехоустойчивость цепи сброса.
Заменен микроконтроллер для работы с интерфейсом USB-UART с ATmega8U2 на ATmega16U2

Как можно заметить, изменения не повлияли на производительность. Поэтому дальше мы будем говорить только о последней версии этой платы.

Arduino Mega 2560 R3

Ардуино Мега 2560 снабжена микроконтроллером ATmega2560 с тактовой частотой 16 мГц.

Купить Arduino Mega 2560 R3

Мы советуем покупать платы ардуино в китайских интернет магазинах по следующим причинам:

Качество практически не отличается от оригинальных плат, произведенных в Италии.
Цена в разы ниже. Итальянская ардуино мега стоит около 30$, а в Китае этот микроконтроллер обойдется в 10$
В российских магазинах наценка составляет 100-500%. При этом очень часто под видом оригинальной платы могут продавать китайские, да еще и очень низкого качества.
На алиэкспрессе вы легко можете найти надежных продавцов с хорошими отзывами.
Вы можете воспользоваться скидочными купонами и кэшбэк сервисами.

Характеристики Ардуино Мега 2560

Микроконтроллер: ATmega2560
Тактовая частота: 16 мГц
Рабочее напряжение: 5 В
Предельные напряжения питания: 5-20 В
Рекомендуемое напряжение питания: 7-12 В
Максимальная сила тока с одного вывода: 40 мА
Цифровые входы/выходы: 54
Цифровые входы/выходы с поддержкой ШИМ: 15
Аналоговые входы: 16
Flash-память: 256 КБ (8 из них используются загрузчиком)
SRAM: 8 КБ
EEPROM: 4 КБ

Подключение Arduino Mega 2560 к питанию

Эту плату можно питать четырьмя разными способами:

Через порт USB. Можно питать ардуино от компьютера, powerbank, смартфона (если он поддерживает режим OTG) или от адаптера, вставленного в розетку.
Через пин +5V. Этот пин является не только выводом, но и вводом. Будьте внимательны! На этот пин нужно подавать ровно 5 вольт. В противном случае можно спалить сам микроконтроллер.
Через штекер питания, расположенный на плате. Можно использовать, батарейки, аккумуляторы и разнообразные блоки питания. Этот штекер подключен к пину VIN. О напряжении и мерах предосторожности написано в следующем пункте.
Через пин VIN. Ток от этого пина проходит через встроенный стабилизатор напряжения. По заявлениям производителя можно подавать от 5 до 20 вольт. Но это не совсем так. Так как стабилизатор имеет не 100% КПД, то при подаче 5 вольт на пин VIN напряжения может не хватить на питание микроконтроллера, да и на цифровых пинах будет не 5 вольт, а меньше. Также не стоит работать на максимальном напряжении. При 20 вольтах на пине VIN будет сильно греться стабилизатор напряжения, вплоть до выхода из строя. Поэтому рекомендуется использовать напряжение от 7 до 12 вольт.

Распиновка Arduino Mega 2560 R3

Как уже было написано выше, плата имеет 54 цифровых пинов. Они могут быть как входом так и выходом. Рабочее напряжение этих пинов составляет 5 В. Каждый из них имеет подтягивающий резистор и поданное на один из этих пинов напряжения ниже 5 вольт все равно будет считаться как 5 вольт (логическая единица).

Аналоговые пины являются входами и не имеют подтягивающих резисторов. Они измеряют поступающее на них напряжение и возвращают значение от 0 до 1024 при использовании функции analogRead(). Эти пины измеряют напряжение с точностью до 0,005 В.

ШИМ Arduino Mega

Если внимательно посмотреть на плату то можно увидеть значок тильды (~) рядом с некоторыми цифровыми пинами. Этот значок означает, что данный пин может быть использован как выход ШИМ.

На некоторых платах ардуино этого значка нет так как производители не всегда находят место для этого символа на плате. У Arduino Mega есть 15 выводов ШИМ, это цифровые пины со 2 по 13 и с 44 по 46.

Для использования ШИМ в Arduino есть специальная функция analogWrite().

Другие пины:

Serial: 0 (rx) и 1 (tx), Serial1: 19 (rx) 18 (tx), Serial2: 17 (rx) и 16 (tx), Serial3: 15 (rx) и 14 (tx) используются для передачи данных по последовательному интерфейсу.
Выводы 53 (SS), 51 (MOSI), 50 (MISO), 52 (SCK) рассчитаны для связи по интерфейсу SPI.
Так же на выводе 13 имеется встроенный в плату светодиод.
20 (SDA) и 21 (SCL) могут использоваться для связи с другими устройствами по шине I2C. Подробнее про этот интерфейс вы можете почитать на википедии. В среде разработке Arduino IDE есть встроенная библиотека «wire.h» для более легкой работы с I2C.
Внешние прерывания: выводы 2 (прерывание 0), 3 (прерывание 1), 18 (прерывание 5), 19 (прерывание 4), 20 (прерывание 3) и 21 (прерывание 2). Эти выводы могут использоваться в качестве источников прерываний, возникающих при различных условиях: при низком уровне сигнала, при фронте, спаде или изменении сигнала. Для получения дополнительной информации см. функцию attachInterrupt().
AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Может быть задействован функцией analogReference().
Reset. Формирование низкого уровня (LOW) на этом выводе приведет к перезагрузке микроконтроллера. Обычно этот вывод служит для функционирования кнопки сброса на платах расширения

Физические характеристики

Arduino Mega имеет следующие размеры: длина 102 мм и ширина 54 мм. Arduino Mega весит около 45 грамм. Плата имеет 4 отверстия для возможности ее закрепления на поверхности. Расстояние между выводами равняется 2,5 мм, кроме выводов 7 и 8. Между ними 4 мм.

Принципиальная схема Arduino Mega 2560

Источник: https://all-arduino.ru/arduino-mega-2560/amp/

ATmega32a в Arduino IDE

Надо начать с того, что этот микроконтроллер очень похож на ATmega328, который активно используется в классических схемах Arduino.

Мой интерес вызвало в первую очередь большее число цифровых выводов. Остальные характеристики примерно схожи. Раскурив даташит осознал, что и внутри они имеют много общего. Далее мной был проведен ряд экспериментов.

Изрядная их часть сопровождалась русской народной нецензурной лексикой. Итогом стала загрузка скетча из ArduinoIDE в указанную выше атмегу, которая меня устроила.

Описание экспериментов я опущу и изложу здесь некое конечное “how to…”.

1. “Допиливаем” ArduinoIDE

Исходное условие: На компьютере установлена ArduinoIDE версии 1.6.1 (на сегодня самой свежей). Стоит она в папке .Arduino. На самом деле не важно где она стоит – у каждого по своему. Исходная папка нужна для понимания где какие файлы править.

Первым делом ищем файл boards.txt по следующему пути .Arduinohardwarearduinoavr. Открываем его в редакторе аля “Блокнот” и видим перечисление всех ардуин с кучей каких-то параметров. Идем в конец и добавляем следующий блок:

##############################################################

mega32-16.name=ATmega32-External 16mhz mega32-16.build.mcu=atmega32 mega32-16.build.f_cpu=16000000L mega32-16.build.core=arduino:arduino

mega32-16.build.variant=mega32

mega32-16.upload.tool=avrdude mega32-16.upload.maximum_data_size=2048

mega32-16.upload.maximum_size=32000

mega32-16.bootloader.tool=avrdude mega32-16.bootloader.low_fuses=0xEF mega32-16.bootloader.high_fuses=0x89 mega32-16.bootloader.path=ATmega32 mega32-16.bootloader.file=ATmegaBOOT_32.hex mega32-16.bootloader.unlock_bits=0x3F mega32-16.bootloader.lock_bits=0x0F

##############################################################

Что тут к чему:

mega32-16 – обзываем наш МК как угодно. Главное, чтоб буквы были латинские и никаких спецсимволов не применялось. Все параметры для нашей меги далее будут начинаться с этого имени.

mega32-16.name – то название, которое увидим в меню;

mega32-16.build.mcu=atmega32 – тип микроконтроллера

mega32-16.build.f_cpu=16000000L – тактовая частота

mega32-16.build.core=arduino:arduino – использовать функции и библиотеки ядра Arduino (никакой самопальщины).

mega32-16.build.variant=mega32 – это фактически путь к распиновке (переназначение GPIO меги на номера ардуины).

mega32-16.upload.tool=avrdude – сама IDE – это только редактор. Для компиляции и загрузки используются сторонние утилиты. Тут как раз и указываем, что использовать.

mega32-16.upload.maximum_size=32000 – максимальный размер прошивки.

mega32-16.bootloader – эти параметры нужны только для записи загрузчика ардуины. Загрузчик мы писать не будем, но без них не работает.

Теперь качаем файл mega32 и распаковываем его содержимое в .Arduinohardwarearduinoavrvariants. В конечном итоге там должна появиться папка mega32.

На этом с IDE все.

2. Собираем схему

Я собрал ее на макетке. Но несложно развести плату и распаять под шилды UNO не составит труда.

Я же ограничился небольшой макеткой в правой части. На ней собран ISP и колодка для tiny13/85. Здесь она нужна для удобства – напрямую ISP в макетку воткнуть не получится.

Еще на фото установлен светодиод на PortB0. Его предназначение – тестовый скетч blink.

3. Прошиваем

Исходные данные: Имеем микроконтроллер на котором собрали выше означенную схему. Микроконтроллер девственный – чистый, не тронутый, свеже купленный…

По умолчанию он настроен на работу от внутреннего тактового генератора. По большому счету неизвестно на что он там настроен. Никакого Arduino-загрузчика в нем точно нет. Да он и не понадобится. План будет такой:

1. Подключаем МК через ISP и USBasp к компу.

2. Устанавливаем фьюзы.

3. Зашиваем скетч.

А теперь по-порядку:

USBasp

Программатор USBasp представляет собой небольшой “свисток”. Купить его можно менее чем за 300р на любом китайском углу.

Шнурок на его конце может иметь 6 или 10 контактов.

Распиновку можно найти на картинке ниже вместе с еще несколькими контроллерами

Драйвер для USBasp можно скачать здесь.

Все подключаем, устанавливаем дрова.

Фьюзы

Фьюзы – это несколько байт, которые определяют как в схеме включен микроконтроллер и как он будет работать. ArduinoIDE прошивает фьюзы вместе с загрузчиком. Сделать это у меня не получилось и я обратился к ранее проверенному способу. С интернета качаем и устанавливаем программу eXtreme Burner – AVR.

Сначала читаем текущую настройку из контроллера. Потом устанавливаем фьзы, галки рядом с ними и пишем обратно в контроллер. Для внешнего кварца 16МГц настройки должны быть такими:

low fuses = 0xEF
high fuses = 0x89

Теперь МК работает как задумано и его можно прошивать из IDE.

Прошивка

Запускаем IDE, пишем скетч. Честно говоря не знаю, какие порты соответствуют каким номерам Arduino. Я предпочитаю обращаться к портам напрямую. Чего и Вам советую…

Тестовый скетч Blink будет выглядеть так:

// the setup function runs once when you press reset or power the board void setup() { // initialize digital pin 13 as an output. DDRB |= 1;

}

// the loop function runs over and over again forever void loop() { PORTB |=1; // turn the LED on (HIGH is the voltage level) delay(1000); // wait for a second PORTB &= 0xFE; // turn the LED off by making the voltage LOW delay(1000); // wait for a second

}

В настройках среды выбираем в разделе “Плата” то, что мы понаписали в boards.txt в самом начале, а вместо выбора COM-порта выбираем USBasp в разделе “Программатор”. Теперь вместо обычной кнопки загрузки скетча в меню “Файл” выбираем “Загрузить через программатор”.

IDE выдаст как ошибку строки:

avrdude: warning: cannot set sck period. please check for usbasp firmware update.
avrdude: warning: cannot set sck period. please check for usbasp firmware update.

Не обращайте на них внимания – прошивка уже в контроллере.

Вот собственно и все!

P.S.

Калькулятор фьюзов

Дока на USBasp. По ней можно собрать такой самому.

Источник: http://rc-master.ucoz.ru/publ/19-1-0-123

Читаем даташит на примере ATmega8

Как читать даташит на Atmega8?

Может быть кто не в курсе, даташит — это техническое описание на какую-либо радиодетальку.

Где его найти? Ну, конечно же, в интернете! Но так почти вся радиоэлектронная продукция выпускается «за бугром», то и описание на них, соответственно, «забугорское», а точнее, на английском языке.

Те, кто хорошо дружит с разговорным английским, не факт, что сможет прочитать технические термины в даташитах.

Давайте попробуем пролить свет истины на основные характеристики МК ATmegа8. Для этого качаем даташит. В нашей статье мы будем рассматривать только основные сведения нашего подопечного.

Вот что мы видим на первой странице даташита:

Итак, погнали!

Запоминаем правило: в фирменном описании нет ни одного лишнего слова! (иногда информации не хватает, но это уже другой случай)

Features. Переводится как «функции». В среде электронщиков просто «фичи».

— High Performance, Low Power AVR® 8-Bit Microcontroller

Высокопроизводительный, потребляющий мало энергии, 8-битный микроконтроллер.

Понимаем как рекламу, единственно полезное то, что данный микроконтроллер — 8 битный.

— Advanced RISC Architecture

Расширенная RISC архитектура.

RISC и CISC — технологии построения процессорных систем. Но нам это не важно, по крайней мере, пока.

— 130 Powerful Instructions – Most Single Clock Cycle Execution

130 команд, большинство из них выполняются за один цикл.

А вот это уже интереснее! Во-первых, такое большое количество команд (например, у микроконтроллеров PIC всего 35 команд) уже подразумевает ориентацию этого МК под языки высокого уровня.

Во-вторых, узнаем, что одна команда выполняется за один такт генератора. Т.е., при тактовой частоте 1 МГц одна команда будет выполняться 1 микросекунду (1 мкс, одну миллионную часть секунды — 10^-6).

А при 10 МГц — в десять раз быстрее, т.е., 0,1 мкс.

— 32 x 8 General Purpose Working Registers

32 восьмибитных регистра общего пользования.

Про регистры поговорим позднее, просто запомним, что большое количество регистров — весьма неплохо, ведь регистр — это ячейка памяти в самом МК. А чем больше такой памяти – тем «шустрее» работает МК!

Объединив эти данные с количеством поддерживаемых микроконтроллером команд, в очередной раз убеждаемся в изначальной ориентации данного МК под высокоуровневые языки вроде Си, Паскаля и других.

— Fully Static Operation

Полностью статическая структура.

Вспоминаем о типах памяти: динамической и статической. Этот пункт заверяет нас, что МК сохранит свою работоспособность при тактовой частоте ниже сотен герц и даже при отсутствии тактовой частоты на его специальных выводах.

(Также нелишним будет напомнить о том, что потребляемая мощность большинства типов МК напрямую зависит от тактовой частоты: чем выше тактовая частота, тем больше он потребляет)

— Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz

До 16 миллионов выполняемых команд при тактовой частоте 16 МГц.

За одну секунду при тактовой частоте 16 МГц может быть выполнено до 16 000 000 команд! Следовательно, одна однобайтовая команда может быть выполнена за 0,07 мкс. Весьма недурно для маленькой микросхемы.

С учетом предыдущего пункта понимаем, как работает на частотах от 0 Гц до 16 МГц.

— On-chip 2-cycle Multiplier

В данном МК имеется встроенный умножитель, который умножает числа за два такта.

Ну, это хорошо. Даже очень. Но мы пока не будет вгрызаться в эти нюансы…

— High Endurance Non-volatile Memory segments

Надежная энергонезависимая память, построенная в виде нескольких сегментов.

Вспоминаем типы памяти: EEPROM и FLASH.

— 8KBytes of In-System Self-programmable Flash program memory

— 8 Кбайт встроенной в МК памяти. Память выполнена по технологии Flash. В самом МК имеется встроенный программатор.

Этот объем весьма хорош! Для обучения (да и не только) — с запасом. А наличие встроенного программатора этой памяти, позволяет загружать данные в память, используя простой внешний программатор (в простейшем случае это пять проводков, которыми микроконтроллер подключают к LPT порту компьютера).

— 256 Bytes EEPROM

В МК имеется 256 байт энергонезависимой памяти EEPROM.

Следовательно, можно сохранить еще дополнительную информацию, которую можно изменять программой МК, без внешнего программатора.

— 1024 Bytes Internal SRAM

В МК имеется 1024 байт оперативной памяти (ОЗУ/RAM).

Также весьма приятный объем

— Write/Erase cyles: 10,000 Flash/100,000 EEPROM

Память Flash выдерживает 10 000 циклов записи/стирания, а память EEPROM — до 100 000

Проще говоря, программу в МК можно изменять до 10 000 раз, а свои данные в 10 раз больше.

— Data retention: 20 years at 85°C/100 years at 25°C

Сохранность данных в памяти МК — до 20 лет при температуре хранения 85°C, и 100 лет — при температуре 20°C.

Если ваши внуки и правнуки включат вашу «мигалку» или музыкальную шкатулку, то они смогут насладиться их работой ))

— Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits

— Programming Lock for Software Security

МК имеет несколько областей памяти (не уточняем каких), которые можно защитить от прочтения установкой специальных бит защиты.

Ну, тут всё понятно: свои труды вы можете защитить от вычитывания программы из памяти МК.

Далее идет описание имеющейся в данном микроконтроллере периферии (т.е., встроенных в него аппаратных устройств типа таймеров, источников прерываний и интерфейсов связи)

— Two 8-bit Timer/Counters

— One 16-bit Timer/Counter

В МК имеется два таймера/счетчика: 8 и 16 бит.

— Three PWM Channels

Три канала ШИМ

– 8-channel ADC in TQFP and QFN/MLF package

Eight Channels 10-bit Accuracy

– 6-channel ADC in PDIP package

Six Channels 10-bit Accuracy

В составе МК есть несколько каналов АЦП: 6 – для корпуса PDIP и 8 – для корпуса QFN/MLF. Разрядность АЦП — 10 бит.

— Byte-oriented Two-wire Serial Interface

— Programmable Serial USART

В данном МК реализован аппаратный двухпроводный интерфейс связи USART, байт ориентированный и программируемый — имеется возможность настройки параметров интерфейса.

— Master/Slave SPI Serial Interface

Реализован SPI интерфейс связи, режимы Мастер/Подчиненный.

— Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Oscillator

Сторожевой таймер с собственным автономным генератором.

— On-chip Analog Comparator

Аналоговый компаратор.

— Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection

Реализованы режимы контроля напряжения питания и защита работы МК при плохом питании (гарантирует увеличение надёжности работы всей системы).

— Internal Calibrated RC Oscillator

Встроенный калиброванный RC-генератор (можно запустить МК без внешних элементов).

— External and Internal Interrupt Sources

Реализовано несколько типов внешних и внутренних прерываний.

— Five Sleep Modes

Пять режимов «сна» (уменьшение энергопотребления МК за счет отключения некоторых внутренних узлов или специальных методов замедления их работы)

Понимаем как возможность выбора такого режима, при котором соотношение «потребляемая энергия/возможности» будут оптимальны для решения наших задач. Весьма полезная возможность при необходимости экономить энергию: питании от батарей, аккумуляторов и других источников.

— 28-pin PDIP, 32-lead TQFP, 28-pad QFN/MLF and 32-pad QFN/MLF

Указаны типы корпусов, в которых выпускается данный микроконтроллер. Видим «28 DIP» — это хорошо! Не надо покупать специализированные дорогостоящие панели и мучиться с тоненькими и часто расположенными выводами на корпусе МК.

Temperature Range:

-40°C to 85°C

Рабочая температура: -40°C … +85°C

Очень важный параметр! Бывают модели микроконтроллеров, которые работоспособны только при положительных температурах окружающего воздуха.

(Был у меня горький опыт, когда в устройстве был применен именно такой «теплолюбивый» микроконтроллер. А устройство поместили на улицу… И каждую зиму «благодарные» пользователи моего устройства «хвалили» меня за «замерзание» микроконтроллера, которое проявлялось в виде полного его зависания)

Напряжение питания и тактовая частота

– 2.7 — 5.5V for ATmega8L

– 4.5 — 5.5V for ATmega8

Имеется две модификации данного МК: одна работоспособна при широком диапазоне питающих напряжение, вторая — в узком.

— ATmega8L: 0 – 8 MHz @ 2.7 — 5.5V

— ATmega8: 0 – 16 MHz @ 4.5 — 5.5V

Максимальная тактовая частота:

— Atmega8L: 0 – 8 МГц при напряжении питания 2,7 – 5,5 вольт

— Atmega8: 0 – 16 МГц при напряжении питания 4,5 – 5,5 вольт.

И что мы видим? А то, что модификация МК, работоспособная в широком диапазоне питающих напряжений, не может быть тактируема частотами выше 8 МГц. Следовательно, и ее вычислительные возможности будут ниже.

Power Consumption at 4 Mhz, 3V, 25°C

— Active: 3.6 mA

— Idle Mode: 1.0 mA

— Power-down Mode: 0.5 µA

Потребляемая мощность:

— при работе на частоте 4 МГц и напряжении питания 3 вольта потребляемый ток: 3,6 миллиампер,

— в различных режимах энергосбережения потребляемый ток: от 1 миллиампер до 0,5 микроампера

На следующей странице публикуется расположение выводов данного микроконтроллера при использовании разных типов корпусов:

Советую этот листок из даташита распечатать и иметь под рукой. В процессе разработки и сборки схемы очень полезно иметь эти данные перед глазами.

Внимание!

Обратите внимание на такой факт: микросхема микроконтроллера может иметь (и имеет в данной модели) несколько выводов для подключения источника питания. Т.е., имеется несколько выводов для подключения «земли» — «общего провода», и несколько выводов для подачи положительного напряжения.

Изготовители микроконтроллеров рекомендуют подключать соответствующие выводы вместе, т.е., минус подавать на все выводы, помеченные как Gnd (Ground — Земля), плюс — на все выводы помеченные как Vcc.

При этом через одинаковые выводы МК не должны протекать токи, так как внутри корпуса МК они соединены тонкими проводниками! Т.е., при подключении нагрузки эти выводы не должны рассматриваться как «перемычки».

Листаем описание далее, видим главу «Overview» (Обзор).

В ней имеется раздел «Block Diagram» (Устройство). На рисунке показаны устройства, входящие в состав данного микроконтроллера.

Но самым важным для нас в настоящее время является блок «Oscillator Circuits/Clock Generation» (Схема генератора/Генератор тактовой частоты).

В программе часто возникает необходимость сделать временную задержку в ее выполнении — паузу. А точную паузу можно организовать только методом подсчета времени. Время считаем исходя из количества тактов генератора микроконтроллера.

Да и не лишним будет заранее просчитать: успеет ли МК выполнить тот или иной фрагмент программы за отведенное для этого время.

В даташите ищем соответствующую главу: «System Clock and Clock Options» (Тактовый генератор и его параметры). В ней видим раздел «Clock Sources» (Источники тактового сигнала), в котором имеется таблица с перечнем видов тактовых сигналов.

В этом разделе указано, что данный МК имеет встроенный тактовый RC-генератор. В разделе «Default Clock Source» имеется указание о том, что МК продается уже настроенным для использования встроенного RC-генератора.

При этом тактовая частота МК — 1 МГц.

Из раздела «Calibrated Internal RC Oscillator» (Калиброванный RC-генератор) узнаем, что встроенный RC-генератор имеет температурный дрейф в пределах 7,3 — 8,1 МГц.

Может возникнуть вопрос: если частота встроенного тактового генератора 7,3 — 8,1 МГц, то как была получена частота 1 МГц? Дело в том, что тактовый сигнал попадает в схемы микроконтроллера через программируемый делитель частоты (Об это рассказано в разделе «System Clock Prescaler»).

В данном микроконтроллере он имеет несколько коэффициентов деления: 1, 2, 4 и 8. При выборе первого мы получим частоту самого тактового генератора, при включении последнего — в 8 раз меньше, т.е., 8/8=1 МГц.

С учетом вышесказанного получаем, что тактовая частота данного МК при включенном делителе с коэффициентом 8 будет в пределах от 7,3/8 = 0,9125 МГц (9125 КГц) до 8,1/8 = 1,0125 МГц.

Обратите внимание на один ну очень важный факт: стабильность частоты дана при температуре МК 25 градусов по шкале Цельсия. Вспомним, что внутренний генератор выполнен по RC схеме. А емкость конденсатора очень зависит от температуры!

Перед тем, как подать на микроконтроллер питающее напряжение, выполним правило, которое обязательно для всех цифровых микросхем: в непосредственной близости от выводов питания микросхемы должен быть керамический конденсатор емкостью 0,06 — 0,22 мкф. Обычно устанавливают конденсатор 0,1 мкф. Его часто называют блокировочным конденсатором.

В схему необходимо установить и электролитический конденсатор емкостью 4-10 мкф. Он также является блокировочным фильтром, но на менее высоких частотах. Такой конденсатор можно устанавливать один для нескольких микросхем. Обычно на 2-3 корпуса микросхем.

Дело в том, что микроконтроллер (как и другие цифровые микросхемы) состоит из транзисторных ячеек, которые в процессе работы постоянно переключаются из открытого состояния в закрытое, и наоборот. При этом изменяется потребляемая транзисторными ячейками энергия. В линии питания возникают кратковременные «провалы» напряжения.

Этих ячеек в микроконтроллере сотни тысяч (думаю, что сейчас уже миллионы!), поэтому по питающим проводам начинают гулять импульсные помехи с частотами от единиц до десятков тысяч Герц. Для предотвращения распространения этих помех по цепям схемы, да и самой микросхемы микроконтроллера, параллельно его выводам питания устанавливают такой блокировочный конденсатор.

При этом на каждую микросхему необходимо устанавливать индивидуальный конденсатор.

Конденсатор для постоянного тока является изолятором. Но при установке конденсатора в цепи с непостоянным током он делается сопротивлением. Чем выше частота, тем меньшее сопротивление оказывает конденсатор.

Следовательно, блокировочный конденсатор с малой емкостью пропускает через себя (шунтирует) высокочастотные сигналы (десятки и сотни Герц), а конденсатор с бОльшей емкостью — низкочастотные.

Об этом я писал еще в статье Конденсатор в цепи постоянного и переменного тока

Выводы:

— микроконтроллер AVR ATmega-8 при поставке с завода работает на тактовой частоте 0,91—1,1 МГц;

— напряжение питания должно быть в пределах 4,5 — 5,5 Вольт. Мы будем использовать микросхемы с питающим напряжением 5 Вольт, поэтому и МК будет питаться этим же напряжением. (Хотя работоспособность сохранится при напряжении питания 2,7 Вольт для обычных, не низковольтных моделей МК)

Источник: https://www.ruselectronic.com/chitaem-datashit-na-primere-atmega8/

Arduino Uno

Контроллер Arduino Uno построен на микроконтроллере ATmega328. В отличие от всех предыдущих плат, использовавших для связи по USB микроконтроллер FTDI USB, новый Arduino Uno использует микроконтроллер ATmega8U2.

Плата Arduino Uno

Характеристики платы 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
Флеш-память	32 Кбайт, при этом 0,5 Кбайт используются для загрузчика
ОЗУ	2 Кбайт
EEPROM	1 Кбайт
Тактовая частота	16 МГц

Общие сведения

Arduino Uno – это устройство на основе микроконтроллера ATmega328 (В его состав входит все необходимое для удобной работы с микроконтроллером: 14 цифровых входов/выходов (из них 6 могут использоваться в качестве ШИМ-выходов), 6 аналоговых входов, кварцевый резонатор на 16 МГц, разъем USB, разъем питания, разъем для внутрисхемного программирования (ICSP) и кнопка сброса. Для начала работы с уcтройством достаточно просто подать питание от AC/DC-адаптера или батарейки, либо подключить его к компьютеру посредством USB-кабеля.

В отличие от всех предыдущих плат Ардуино, Uno в качестве преобразователя интерфейсов USB-UART использует микроконтроллер ATmega16U2 (ATmega8U2 до версии R2) вместо микросхемы FTDI.

На плате Arduino Uno версии R2 для упрощения процесса обновления прошивки добавлен резистор, подтягивающий к земле линию HWB микроконтроллера 8U2.

Изменения на плате версии R3 перечислены ниже:

Распиновка 1.0: добавлены выводы SDA и SCL (возле вывода AREF), а также два новых вывода, расположенных возле вывода RESET. Первый – IOREF – позволяет платам расширения подстраиваться под рабочее напряжение Ардуино. Данный вывод предусмотрен для совместимости плат расширения как с 5В-Ардуино на базе микроконтроллеров AVR, так и с 3.3В-платами Arduino Due. Второй вывод ни к чему не подсоединен и зарезервирован для будущих целей.
Улучшена помехоустойчивость цепи сброса.
Микроконтроллер ATmega8U2 заменен на ATmega16U2.

“Uno” (в переводе с итальянского – “один”) назван по случаю предстоящего выпуска Arduino 1.0. Совместно с Arduino 1.0 данные устройства будут базовыми версиями Ардуино. Uno – эталонная модель платформы Arduino и является последней в серии USB-плат; для сравнения с предыдущими версиями, см. список плат Arduino.

Характеристики

Микроконтроллер	ATmega328
Рабочее напряжение	5В
Напряжение питания (рекомендуемое)	7-12В
Напряжение питания (предельное)	6-20В
Цифровые входы/выходы	14 (из них 6 могут использоваться в качестве ШИМ-выходов)
Аналоговые входы	6
Максимальный ток одного вывода	40 мА
Максимальный выходной ток вывода 3.3V	50 мА
Flash-память	32 КБ (ATmega328) из которых 0.5 КБ используются загрузчиком
SRAM	2 КБ (ATmega328)
EEPROM	1 КБ (ATmega328)
Тактовая частота	16 МГц

Схема и исходный проект

Файлы EAGLE: arduino-uno-Rev3-reference-design.zip (ПРИМЕЧАНИЕ: совместимо с версиями Eagle не ниже 6.0)

Схема: arduino-uno-Rev3-schematic.pdf

Примечание: В файлах проекта Ардуино могут фигурировать микроконтроллеры ATmega8, 168 или 328. Например, в последних моделях используется микроконтроллер ATmega328, но на схеме может быть указан микроконтроллер ATmega8. Это не является ошибкой, поскольку все три микросхемы полностью совместимы между собой по выводам.

Питание

Arduino Uno может быть запитан от USB либо от внешнего источника питания – тип источника выбирается автоматически.

В качестве внешнего источника питания (не USB) может использоваться сетевой AC/DC-адаптер или аккумулятор/батарея. Штекер адаптера (диаметр – 2.1мм, центральный контакт – положительный) необходимо вставить в соответствующий разъем питания на плате. В случае питания от аккумулятора/батареи, ее провода необходимо подсоединить к выводам Gnd и Vin разъема POWER.

Напряжение внешнего источника питания может быть в пределах от 6 до 20 В.

Однако, уменьшение напряжения питания ниже 7В приводит к уменьшению напряжения на выводе 5V, что может стать причиной нестабильной работы устройства.

Использование напряжения больше 12В может приводить к перегреву стабилизатора напряжения и выходу платы из строя. С учетом этого, рекомендуется использовать источник питания с напряжением в диапазоне от 7 до 12В.

Ниже перечислены выводы питания, расположенные на плате:

VIN. Напряжение, поступающее в Arduino непосредственно от внешнего источника питания (не связано с 5В от USB или другим стабилизированным напряжением). Через этот вывод можно как подавать внешнее питание, так и потреблять ток, когда устройство запитано от внешнего адаптера.
5V. На вывод поступает напряжение 5В от стабилизатора напряжения на плате, вне независимости от того, как запитано устройство: от адаптера (7 – 12В), от USB (5В) или через вывод VIN (7 – 12В). Запитывать устройство через выводы 5V или 3V3 не рекомендуется, поскольку в этом случае не используется стабилизатор напряжения, что может привести к выходу платы из строя.
3V3. 3.3В, поступающие от стабилизатора напряжения на плате. Максимальный ток, потребляемый от этого вывода, составляет 50 мА.
GND. Выводы земли.
IOREF. Этот вывод предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера Ардуино. В зависимости от напряжения, считанного с вывода IOREF, плата расширения может переключиться на соответствующий источник питания либо задействовать преобразователи уровней, что позволит ей работать как с 5В, так и с 3.3В-устройствами.

Память

Объем флеш-памяти ATmega328 составляет 32 КБ (из которых 0.5 КБ используются загрузчиком). Микроконтроллер также имеет 2 КБ памяти SRAM и 1 КБ EEPROM (из которой можно считывать или записывать информацию с помощью библиотеки EEPROM).

Входы и выходы

С использованием функций pinMode(), digitalWrite() и digitalRead() каждый из 14 цифровых выводов может работать в качестве входа или выхода. Уровень напряжения на выводах ограничен 5В.

Максимальный ток, который может отдавать или потреблять один вывод, составляет 40 мА. Все выводы сопряжены с внутренними подтягивающими резисторами (по умолчанию отключенными) номиналом 20-50 кОм.

Помимо этого, некоторые выводы Ардуино могут выполнять дополнительные функции:

Последовательный интерфейс: выводы 0 (RX) и 1 (TX). Используются для получения (RX) и передачи (TX) данных по последовательному интерфейсу. Эти выводы соединены с соответствующими выводами микросхемы ATmega8U2, выполняющей роль преобразователя USB-UART.
Внешние прерывания: выводы 2 и 3. Могут служить источниками прерываний, возникающих при фронте, спаде или при низком уровне сигнала на этих выводах. Для получения дополнительной информации см. функцию attachInterrupt().
ШИМ: выводы 3, 5, 6, 9, 10 и 11. С помощью функции analogWrite() могут выводить 8-битные аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала.
Интерфейс SPI: выводы 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). С применением библиотеки SPI данные выводы могут осуществлять связь по интерфейсу SPI.
Светодиод: 13. Встроенный светодиод, подсоединенный к выводу 13. При отправке значения HIGH светодиод включается, при отправке LOW – выключается.

В Arduino Uno есть 6 аналоговых входов (A0 – A5), каждый из которых может представить аналоговое напряжение в виде 10-битного числа (1024 различных значения).

По умолчанию, измерение напряжения осуществляется относительно диапазона от 0 до 5 В. Тем не менее, верхнюю границу этого диапазона можно изменить, используя вывод AREF и функцию analogReference().

Помимо этого, некоторые из аналоговых входов имеют дополнительные функции:

TWI: вывод A4 или SDA и вывод A5 или SCL. С использованием библиотеки Wire данные выводы могут осуществлять связь по интерфейсу TWI.

Помимо перечисленных на плате существует еще несколько выводов:

AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Может задействоваться функцией analogReference().
Reset. Формирование низкого уровня (LOW) на этом выводе приведет к перезагрузке микроконтроллера. Обычно этот вывод служит для функционирования кнопки сброса на платах расширения

Смотрите также соответствие выводов Arduino и ATmega328. Распиновка для микроконтроллеров ATmega8, 168 и 328 идентична.

Связь

Arduino Uno предоставляет ряд возможностей для осуществления связи с компьютером, еще одним Ардуино или другими микроконтроллерами. В ATmega328 имеется приемопередатчик UART, позволяющий осуществлять последовательную связь посредством цифровых выводов 0 (RX) и 1 (TX).

Микроконтроллер ATmega16U2 на плате обеспечивает связь этого приемопередатчика с USB-портом компьютера, и при подключении к ПК позволяет Ардуино определяться как виртуальный COM-порт. Прошивка микросхемы 16U2 использует стандартные драйвера USB-COM, поэтому установка внешних драйверов не требуется. На платформе Windows необходим только соответствующий .

inf-файл. В пакет программного обеспечения Ардуино входит специальная программа, позволяющая считывать и отправлять на Ардуино простые текстовые данные. При передаче данных через микросхему-преобразователь USB-UART во время USB-соединения с компьютером, на плате будут мигать светодиоды RX и TX.

(При последовательной передаче данных посредством выводов 0 и 1, без использования USB-преобразователя, данные светодиоды не задействуются).

Библиотека SoftwareSerial позволяет реализовать последовательную связь на любых цифровых выводах Arduino Uno.

В микроконтроллере ATmega328 также реализована поддержка последовательных интерфейсов I2C (TWI) и SPI. В программное обеспечение Ардуино входит библиотека Wire, позволяющая упростить работу с шиной I2C; для получения более подробной информации см. документацию. Для работы с интерфейсом SPI используйте библиотеку SPI.

Программирование

Arduino Uno программируется с помощью программного обеспечения Ардуино (скачать). Для этого из меню Tools > Board необходимо выбрать “Arduino Uno” с микроконтроллером, соответствующим вашей плате. Для получения более подробной информации см. примеры.

ATmega328 в Arduino Uno выпускается с прошитым загрузчиком, позволяющим загружать в микроконтроллер новые программы без необходимости использования внешнего программатора. Взаимодействие с ним осуществляется по оригинальному протоколу STK500 (описание, заголовочные файлы C).

Тем не менее, микроконтроллер можно прошить и через разъем для внутрисхемного программирования ICSP (In-Circuit Serial Programming), не обращая внимания на загрузчик; более подробно об этом см. соответствующие инструкции.

Исходный код прошивки микроконтроллера ATmega16U2 (или 8U2 на платах версии R1 и R2) находится в свободном доступе. Прошивка ATmega16U2/8U2 включает в себя DFU-загрузчик (Device Firmware Update), позволяющий обновлять прошивку микроконтроллера. Для активации режима DFU необходимо:

На платах версии R1: замкнуть перемычку на обратной стороне платы (возле изображения Италии), после чего сбросить 8U2.
На платах версий R2 и выше – для упрощения перехода в режим DFU присутствует резистор, подтягивающий к земле линию HWB микроконтроллера 8U2/16U2.

После перехода в DFU-режим для загрузки новой прошивки можно использовать программное обеспечение Atmel's FLIP (для Windows) или DFU programmer (для Mac OS X и Linux).

Альтернативный вариант – прошить микроконтроллер через разъем для внутрисхемного программирования ISP с помощью внешнего программатора, однако в этом случае DFU-загрузчик затрется.

Для получения более подробной информации см. эти инструкции, составленные пользователями.

Автоматический (программный) сброс

Чтобы каждый раз перед загрузкой программы не требовалось нажимать кнопку сброса, Arduino Uno спроектирован таким образом, который позволяет осуществлять его сброс программно с подключенного компьютера.

Один из выводов ATmega8U2/16U2, участвующий в управлении потоком данных (DTR), соединен с выводом RESET микроконтроллера ATmega328 через конденсатор номиналом 100 нФ.

Когда на линии DTR появляется ноль, вывод RESET также переходит в низкий уровень на время, достаточное для перезагрузки микроконтроллера.

Данная особенность используется для того, чтобы можно было прошивать микроконтроллер всего одним нажатием кнопки в среде программирования Ардуино. Такая архитектура позволяет уменьшить таймаут загрузчика, поскольку процесс прошивки всегда синхронизирован со спадом сигнала на линии DTR.

Однако эта система может приводить и к другим последствиям. При подключении Uno к компьютерам, работающим на Mac OS X или Linux, его микроконтроллер будет сбрасываться при каждом соединении программного обеспечения с платой.

После сброса на Arduino Uno активизируется загрузчик на время около полсекунды. Несмотря на то, что загрузчик запрограммирован игнорировать посторонние данные (т.е.

все данные, не касающиеся процесса прошивки новой программы), он может перехватить несколько первых байт данных из посылки, отправляемой плате сразу после установки соединения.

Соответственно, если в программе, работающей на Ардуино, предусмотрено получение от компьютера каких-либо настроек или других данных при первом запуске, убедитесь, что программное обеспечение, с которым взаимодействует Ардуино, осуществляет отправку спустя секунду после установки соединения.

На плате Uno существует дорожка (отмеченная как “RESET-EN”), разомкнув которую, можно отключить автоматический сброс микроконтроллера. Для повторного восстановления функции автоматического сброса необходимо спаять между собой выводы, расположенные по краям этой дорожки. Автоматический сброс также можно выключить, подключив резистор номиналом 110 Ом между выводом RESET и 5В.

Защита USB от перегрузок

В Arduino Uno есть восстанавливаемые предохранители, защищающие USB-порт компьютера от коротких замыканий и перегрузок.

Несмотря на то, что большинство компьютеров имеют собственную защиту, такие предохранители обеспечивают дополнительный уровень защиты.

Если от USB-порта потребляется ток более 500 мА, предохранитель автоматически разорвет соединение до устранения причин короткого замыкания или перегрузки.

Физические характеристики

Максимальная длина и ширина печатной платы Uno составляет 6.9 см и 5.4 см соответственно, с учетом разъема USB и разъема питания, выступающих за пределы платы. Четыре крепежных отверстия позволяют прикреплять плату к поверхности или корпусу. Обратите внимание, что расстояние между цифровыми выводами 7 и 8 не кратно традиционным 2.54 мм и составляет 4 мм.

Основные версии плат Arduino представлены следующими моделями:

Due — плата на базе 32-битного ARM микропроцессора Cortex-M3 ARM SAM3U4E;

Leonardo — плата на микроконтроллере ATmega32U4;

Uno — самая популярная версия базовой платформы Arduino;

Duemilanove — плата на микроконтроллере ATmega168 или ATmega328;

Diecimila — версия базовой платформы Arduino USB;

Nano — компактная платформа, используемая как макет. Nano подключается к компьютеру при помощи кабеля USB Mini-B;

Mega ADK — версия платы Mega 2560 с поддержкой интерфейса USB-host для связи с телефонами на Android и другими устройствами с интерфейсом USB;

Mega2560 — плата на базе микроконтроллера ATmega2560 с использованием чипа ATMega8U2 для последовательного соединения по USB-порту;

Mega — версия серии Mega на базе микроконтроллера ATmega1280;

Arduino BT — платформа с модулем Bluetooth для беспроводной связи и программирования;

LilyPad — платформа, разработанная для переноски, может зашиваться в ткань;

Fio — платформа разработана для беспроводных применений. Fio содержит разъем для радио XBee, разъем для батареи LiPo и встроенную схему подзарядки;

Mini — самая маленькая платформа Arduino;

Pro — платформа, разработанная для опытных пользователей, может являться частью большего проекта;

Pro Mini — как и платформа Pro, разработана для опытных пользователей, которым требуется низкая цена, меньшие размеры и дополнительная функциональность.

Источник: http://www.progdron.com/ru/arduino/arduino-uno