Экосистема Arduino включает в себя различные платы разработчика, модули и расширительные щиты. Среди них UNO R3 и R4 являются наиболее подходящими платами разработчика Arduino начального уровня с комплексной функциональностью и наибольшей степенью использования.
Arduino UNO R3
Arduino Uno R3 служит в качестве основной печатной платы для большинства устройств Arduino или в качестве главной печатной платы, подключенной к ним. Он основан на микроконтроллере ATmega328P и имеет 14 цифровых входных/выходных контактов, 6 из которых могут использоваться для вывода широтно-импульсной модуляции (PWM). Эти контакты могут выводить переменную мощность, аналогичную аналоговому выходу, что делает их полезными для управления яркостью светодиодов.
Она также оснащена 6 аналоговыми входами, кварцевым генератором 16 МГц, портом USB, разъемом питания, разъемами ICSP и кнопкой сброса. Подключение Arduino Uno к IDE через USB-кабель для передачи данных позволяет питать плату разработчика, записывать программы и обмениваться данными.
Распиновка Arduino UNO R3
Цифровая портовая зона
Эта область обозначена как «DIGITAL» и включает в себя в общей сложности 14 цифровых входных/выходных контактов с номерами от 0 до 13. Среди них контакты 3, 5, 6, 9, 10 и 11 являются портами PWM (импульсно-широтно-модулированными), а контакт 13 подключен к встроенному светодиодному индикатору.
В промышленном секторе сигналы PWM используются для регулирования скорости двигателя, настройки частотно-регулируемых приводов, управления контроллерами двигателей BLDC и других применений. В светодиодном освещении PWM может использоваться для управления яркостью светодиодных ламп. Сигналы PWM также могут управлять пассивными зуммерами для воспроизведения простых звуков и достижения экономии энергии в силовых реле.
Область аналогового порта
Эта область обозначена как «ANALOG IN» и включает 6 контактов, от A0 до A5. Эти контакты могут использоваться как аналоговые, так и цифровые входы. Они могут считывать аналоговые напряжения и преобразовывать их в биты, понятные микроконтроллеру.
Район Power Port
Эта область обозначена словом «POWER». Она расположена в основном в средней части под основной платой UNO, но есть также 2 порта питания слева от цифрового контакта 13.
- VIN: вход напряжения для источника питания платы разработчика.
- GND: интерфейс заземления, отрицательный полюс источника питания платы разработчика. Три интерфейса GND на плате разработчика соединены между собой и могут использоваться для заземления.
- 5V: выходной интерфейс для напряжения 5 В после стабилизации.
- 3.3V: выходной интерфейс для напряжения 3,3 В после стабилизации напряжения.
- AREF: вход опорного напряжения для аналоговых входных сигналов.
- IOREF: Выход рабочего напряжения платы разработчика для эталонного напряжения расширительных щитов, различающих платы Arduino 5 В и 3,3 В. В Uno этот интерфейс подключен к интерфейсу 5 В.
- RESET: вход сигнала сброса; Arduino сбрасывается при подаче сигнала низкого уровня.
Светодиодные индикаторы
- ON: Индикатор питания. Этот светодиод загорается, когда Arduino подключен к источнику питания.
- TX: Индикатор последовательной передачи. При подключении к компьютеру через USB и передаче данных Arduino на компьютер светодиод TX загорается.
- RX: Индикатор последовательного приема. При подключении к компьютеру через USB и приеме данных с компьютера индикатор RX загорается.
- L13: Программируемый индикатор управления. Его можно использовать для проверки соединения между основной платой UNO и компьютером, загрузив программу из Arduino IDE на основную плату UNO.
Другие компоненты
- Интерфейс постоянного тока: интерфейс постоянного тока (DC) для подачи питания, обычно требующий источника питания 6-12 В для обеспечения правильной работы основной платы.
- Квадратный интерфейс USB: используется для прямой передачи данных между основной платой и ПК, а также служит источником питания для основной платы UNO.
Arduino UNO R4
Arduino UNO R4 — это обновленная версия UNO R3, доступная в двух вариантах: UNO R4 Minima и UNO R4 Wi-Fi. Обе версии основаны на процессоре Renesas RA4M1 (Arm Cortex-M4) и предлагают более высокую скорость и больше памяти, чем UNO R3. Кроме того, плата UNO R4 оснащена шиной CAN, что позволяет пользователям минимизировать количество проводов и выполнять различные задачи, подключая несколько плат расширения.
Являясь частью экосистемы Arduino, UNO R4 — это надежное дополнение, подходящее как для начинающих, так и для опытных энтузиастов электроники.
Общие характеристики Arduino UNO R4
Ниже перечислены общие характеристики UNO R4 Minima и UNO R4 WiFi:
1. Отличная аппаратная совместимость: UNO R4 имеет те же размеры, расположение выводов и рабочее напряжение 5 В, что и Arduino UNO R3. Это означает, что существующие платы расширения и проекты можно легко перенести на новую плату.
2. Поддержка HID: встроенная поддержка HID позволяет UNO R4 имитировать мышь или клавиатуру при подключении к компьютеру через USB, что упрощает отправку нажатий клавиш и движений мыши.
3. Дополнительные встроенные периферийные устройства: UNO R4 представляет ряд встроенных периферийных устройств, включая 12-битный ЦАП, шину CAN и операционный усилитель. Эти дополнительные компоненты обеспечивают гибкость и расширяемость ваших проектов.
4. Больше памяти и более быстрый такт: по сравнению с UNO R3, UNO R4 предлагает в 16 раз больше SRAM и в три раза большую тактовую частоту, что позволяет выполнять более точные вычисления и обрабатывать сложные проекты.
5. Взаимодействие человека и машины через USB-C: UNO R4 может имитировать мышь или клавиатуру при подключении к порту USB-C, что позволяет создателям легко создавать быстрые и интересные интерфейсы.
6. Расширенная поддержка напряжения: плата UNO R4 поддерживает источники питания до 24 В, что позволяет легко интегрировать ее с двигателями, светодиодными лентами и другими приводами, использующими один источник питания. В схему платы UNO R4 встроены несколько мер защиты, таких как защита от перегрузки по току, чтобы снизить риск повреждения.
7. Поддержка емкостного сенсорного управления: микроконтроллер RA4M1, используемый на плате UNO R4, поддерживает емкостное сенсорное управление.
8. Контакты отладки SWD: порт SWD предоставляет производителям простой и надежный способ подключения отладочных зондов сторонних производителей. Эта функция обеспечивает надежность проекта и позволяет эффективно отлаживать любые потенциальные проблемы.
Arduino UNO R4 Minima (ABX00080)
UNO R4 Minima — это экономичный вариант для тех, кто ищет новый микроконтроллер без дополнительных функций. Он обеспечивает более высокую вычислительную мощность, расширенную память и дополнительные периферийные устройства.
Спецификация
| Microcontroller | Renesas RA4M1 (Arm® Cortex®-M4) |
|---|---|
| USB | USB-C® |
| Pins | |
| Digital I/O Pins | 14 |
| Analog Input Pins | 6 |
| DAC | 1 |
| PWM Pins | 6 |
| Communication | |
| UART | 1x |
| I2C | 1x |
| SPI | 1x |
| CAN | 1 CAN Bus |
| Power | |
| Circuit Operating Voltage | 5 V |
| Input Voltage (VIN) | 6-24 V |
| DC Current per I/O Pin | 8 mA |
| Clock Speed | |
| Main Core | 48 MHz |
| ESP32-S3 | None |
| Memory | |
| RA4M1 | 256 kB Flash, 32 kB RAM |
| ESP32-S3 | None |
| Dimensions (W*L) | 68.85 mm * 53.34 mm |
Arduino UNO R4 WiFi (ABX00087)
Arduino UNO R4 WiFi сочетает в себе вычислительную мощность микроконтроллера RA4M1 от Renesas и возможности беспроводной связи ESP32-S3 от Espressif. Кроме того, UNO R4 WiFi оснащен 12×8 светодиодной матрицей, разъемом Qwiic, VRTC и выводами OFF, что позволяет удовлетворить больше потребностей разработчиков в проектах. Благодаря встроенным функциям Wi-Fi и Bluetooth вы можете легко модернизировать свои проекты и расширить охват текущей конфигурации.
Спецификация
| Microcontroller | Renesas RA4M1 (Arm® Cortex®-M4) |
|---|---|
| USB | USB-C® |
| Pins | |
| Digital I/O Pins | 14 |
| Analog Input Pins | 6 |
| DAC | 1 |
| PWM Pins | 6 |
| Communication | |
| UART | 1x |
| I2C | 1x |
| SPI | 1x |
| CAN | 1 CAN Bus |
| Power | |
| Circuit Operating Voltage | 5 V |
| Input Voltage (VIN) | 6-24 V |
| DC Current per I/O Pin | 8 mA |
| Clock Speed | |
| Main Core | 48 MHz |
| ESP32-S3 | up to 240 MHz |
| Memory | |
| RA4M1 | 256 kB Flash, 32 kB RAM |
| ESP32-S3 | 384 kB ROM, 512 kB SRAM |
| Dimensions (W*L) | 68.85 mm * 53.34 mm |
Уникальные особенности
- Wi-Fi® и Bluetooth®: UNO R4 WiFi оснащен модулем ESP32-S3, что позволяет разработчикам добавлять беспроводную связь в свои проекты. В сочетании с Arduino IoT Cloud разработчики могут удаленно контролировать и управлять своими проектами.
- Разъем Qwiic: UNO R4 WiFi включает разъем Qwiic I2C, что упрощает подключение к узлам в обширной экосистеме Qwiic. Адаптерные кабели также совместимы с датчиками и исполнительными механизмами, основанными на других разъемах.
- Поддержка RTC с питанием от батареи: UNO R4 WiFi включает дополнительные контакты, в том числе контакт «OFF» для отключения питания платы и контакт «VRTC» для поддержания питания внутренних часов реального времени.
- Светодиодная матрица: UNO R4 WiFi имеет встроенную высокояркостную красную светодиодную матрицу 12×8, которая идеально подходит для творческих проектов с анимацией или отображением данных датчиков без необходимости использования дополнительного оборудования.
- Диагностика ошибок во время выполнения: UNO R4 WiFi включает в себя механизм обнаружения ошибок, который может обнаруживать сбои во время выполнения и предоставлять подробные объяснения и подсказки о строках кода, которые вызвали сбой.
