Плата Arduino Nano. Распиновка и принципиальная схема.

Рад снова всех приветствовать на нашем сайте, и сегодня мы охватим еще одну версию плат Arduino, а именно Arduino Nano! Причем это даже не отдельная плата, а вполне себе полноценное семейство устройств, включающее в себя целых комплекс различных вариантов исполнения. Так что не откладывая начинаем подробный обзор, включающий как общие базовые сведения, так и схемы + распиновку для разных модификаций.

Отличительная особенность данных плат кроется уже в их названии, где "Nano" символизирует миниатюрный размер устройств. Для разных модификаций данные размеры могут незначительно отличаться, в среднем же размеры платы - 45 мм * 18 мм, на примере "базовой":

И, поскольку семейство включает в себя целый ряд устройств, то и рассмотрим каждое из них в отдельности. И первым в списке будет уже упомянутый вариант.

Arduino Nano.

Описание.

Собственно, отличительной особенностью всех плат, которые мы сегодня будем рассматривать является отсутствие разъема для подключения внешнего источника питания. Его отсутствие позволяет значительно уменьшить габариты платы, при все при этом вывода VIN, а также USB-разъема вполне достаточно для комфортного использования. Здесь картина схожая для всех плат Arduino - для работы достаточно только компьютера и простейшего USB-кабеля 👍 Но обратите внимание, что в отличие от многих других, здесь уже используется mini-USB. Это также связано со стремлением к миниатюризации, поэтому вполне логично и понятно.

Сердце платы и ее центральный элемент - это контроллер ATmega328, его характеристики подробно разберем в процессе, так что прямо сейчас на этом не останавливаемся.

Для подачи питания, как уже вспоминали выше, также может быть использован пин VIN, при этом рекомендуемое напряжение составляет от 7 до 12 В. На штыревой разъем платы выведены 22 порта ввода-вывода, из которых 6 могут использоваться для генерации ШИМ - вполне неплохо, тем более для такого миниатюрного варианта исполнения. Аналоговых же входов также вполне достаточно - 8 штук.

На этой ноте давайте перейдем к принципиальной схеме, характеристикам и распиновке.

Распиновка Arduino Nano.

• цифровые порты ввода-вывода: D0 - D19
• аналоговые входы (АЦП): A0 - A7
• порты с поддержкой генерации ШИМ: D3, D5, D6, D9, D10, D11
• SPI: D10, D11, D12, D13
• I2C (TWI): D18, D19
• UART: D0, D1

Здесь и далее синим цветом помечены названия выводов непосредственно микроконтроллера, зеленым - нумерация выводов платы, фиолетовым - порты с поддержкой функции генерации ШИМ-сигнала, желтым - дополнительные функции, которые могут быть использованы для тех или иных портов, например, интерфейсные линии SPI, I2C и UART. И также отдельно помечено подключение имеющегося/имеющихся на плате светодиодов. Например, в данном случае светодиода четыре:

• пользовательский, подключен к D13, управляется из скетча – высокий уровень сигнала на D13 зажигает светодиод, низкий – гасит
• светодиод под номером 2 горит постоянно в случае успешной подачи питания на плату, служит для диагностики этого самого питания
• еще два светодиода загораются соответственно при передаче или приеме данных по UART

Принципиальная схема.

Характеристики.

А теперь, собственно, давайте посмотрим, какие еще элементы включает в себя семейство Arduino Nano.

Arduino Nano 33 IoT.

Описание.

Плата, в первую очередь, предназначена для использования в системах IoT, "умных" домах и им подобных. Это становится возможным благодаря наличию на борту модуля NINA-W10, который отвечает за использование Wi-Fi и Bluetooth, то есть за беспроводную связь:

• Wi-Fi 802.11b/g/n
• Dual-mode Bluetooth v4.2

Одно уже это дает неслабые возможности для потенциального использования платы ) В качестве же основного микроконтроллера в данном случае не ATmega328P, а SAMD21 от Microchip, а если точнее, то ATSAMD21G18. Он уже является не 8-ми, а 32-х битным, с ядром ARM Cortex-M0+. Выше и возможная тактовая частота - 48 МГц (по сравнению с дефолтными 16 МГц для ATmega328P).

Обратите внимание, что для данной платы и контроллера рабочим напряжением является не 5 В, а 3.3 В.

Распиновка.

• цифровые порты ввода-вывода: D2 - D21
• аналоговые входы (АЦП): A0 - A7
• порты с поддержкой генерации ШИМ: D2, D3, D5, D6, D9, D10, D11, D12, D16, D17, D19
• SPI: D11, D12, D13
• I2C (TWI): D18, D19
• UART: PB23, PB22
• I2S: D4, D15, D17, D20

Принципиальная схема Arduino Nano 33 IoT.

Характеристики.

Тем временем переходим к следующему герою - Arduino Nano 33 BLE.

Arduino Nano 33 BLE.

Описание.

Плата построена на чипе NINA-B306, который, в свою очередь, основан на микросхеме nRF52840, тактовая частота которого составляет 64 МГц. Данный чип служит цели обеспечения работы с использованием Bluetooth v5.0 в диапазоне 2,4 ГГц и поддержки протокола BLE (Bluetooth Low Energy). А это значит, что основное направление для использования этого варианта плат - это устройства с небольшим энергопотреблением, например, умные часы и т. п.

Плата, также как и предыдущая, работает с уровнями 3.3 В, так что не забываем об этом, подключение устройств с уровнями 5 В может безвозвратно, неизбежно и неотвратимо повредить девайс.

Помимо этого на плате установлен датчик LSM9DS1, включающий в себя целый ряд 3-х осевых сенсоров:

• магнитометр
• гироскоп
• акселерометр

Это, вкупе с возможностью беспроводной связи и минимальным потреблением, также делает девайс идеально подходящим для носимых устройств вроде браслетов и часов.

Подача питания может осуществляться аналогично другим модификациям плат, то есть посредством USB или через пины VIN и GND. Набор портов ввода-вывода также плюс-минус такой же, тем не менее распиновку будем рассматривать подробно для каждой из плат в отдельности, так как это является отправной точкой в работе с устройством. К этому пункту сегодняшней программы и переходим.

Распиновка Arduino Nano 33 BLE.

• цифровые порты ввода-вывода: D2 - D13
• аналоговые входы (АЦП): A0 - A7
• порты с поддержкой генерации ШИМ: D2- D13
• SPI: D11, D12, D13
• I2C (TWI): A4, A5
• UART: P1.10, P1.03

Принципиальная схема.

Характеристики.

Arduino Nano 33 BLE Sense.

Описание.

Развитие предыдущий модуль получил в виде платы Arduino Nano 33 BLE Sense, отличие которой заключается в наличии гораздо большего количества датчиков. Этот список включает в себя:

• 9-осевой инерциальный датчик
• датчик давления, он же барометр
• датчик температуры и влажности
• микрофон для анализа звука в реальном времени
• многофункциональный оптический датчик освещенности, приближения и жестов

А если говорить более конкретно, то речь идет о датчиках, соответственно:

• LSM9DS1
• LPS22HB
• HTS221
• MP34DT05
• APDS-9960

Как видите, неслабый набор, который дает возможность реализовать многие задумки посредством всего лишь одной платы. При этом в остальном плата совместима со своим предшественником - Nano 33 BLE, да и с базовой версией Arduino Nano тоже, что может быть крайне удобно при миграции с одной платы на другую. Но! Обязательно учитывайте, на работу с какими уровнями напряжений рассчитана та или иная плата. Так Nano на базе ATmega328P совместима с 5 В, другие же платы - с 3.3 В, то есть с ними нельзя использовать 5-вольтовые модули и устройства.

Следуя установленной последовательности этапов переходим к распиновке и принципиальной схеме Arduino Nano 33 BLE Sense.

Распиновка.

• цифровые порты ввода-вывода: D2 - D13
• аналоговые входы (АЦП): A0 - A7
• порты с поддержкой генерации ШИМ: D2- D13
• SPI: D11, D12, D13
• I2C (TWI): A4, A5
• UART: P1.10, P1.03

Принципиальная схема Arduino Nano 33 BLE Sense.

Характеристики.

И давайте завершим сегодняшyий обзор еще одной модификацией, платой Arduino Nano Every.

Arduino Nano Every.

Описание.

Данный экспонат является эволюцией базовой платы Arduino Nano с более мощным контроллером ATMega4809. Из документации на него мы можем сделать вывод, что ATMega4809 имеет в 1.5 раза больше Flash-памяти для хранения пользовательской программы, а также в 3 раза больше оперативной памяти RAM. 32 КБ Flash Nano против 48 КБ у Every. Оперативная память Nano - 2 КБ, тогда как у Every уже 6 КБ.

В остальном же платы по большому счету взаимозаменяемы, здесь также имеем совместимость с уровнями напряжениями в 5 В. В этом, в целом, и заключается идея этих плат - в максимальной совместимости между разными модификациями. Чтобы при переходе от одной платы к другой не было большой необходимости менять программный код, либо физические подключения. Это, бесспорно, удобно, разумно и не может не радовать ) Давайте на этой мажорной ноте перейдем к подробным характеристикам и этой платы...

Распиновка.

• цифровые порты ввода-вывода: D2 - D21
• аналоговые входы (АЦП): A0 - A7
• порты с поддержкой генерации ШИМ: D3, D5, D6, D9, D10
• SPI: D8б D11, D12, D13
• I2C (TWI): D18, D19
• UART: PC5, PC4

Принципиальная схема.

Характеристики.

Итак, заканчиваем на этом подробный обзор целого семейства плат Arduino Nano, встретимся в следующих статьях 🤝