Top.Mail.Ru

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.

Навигация по статье:

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.

Плата 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.

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.

Параметр Значение
Рекомендуемое напряжение питания (VIN) 7 - 12 В
Предельное напряжение питания (VIN) 6 - 20 В
Микроконтроллер ATmega328P
Тактовая частота 16 МГц
Flash-память 32 КБ
Оперативная память (RAM) 2 КБ
EEPROM-память 1 КБ
Логические уровни напряжения 5 В
Максимальный ток порта ввода-вывода 20 мА
Максимальный ток вывода +3.3V 50 мА
Real Time Counter (RTC) 1
I2C 1
SPI 1
UART 1
Порты ввода-вывода 22
Порты с поддержкой ШИМ 6
Порты с поддержкой АЦП 8
Разрядность АЦП 10 бит
Предельно допустимая температура -40°C - +85°C
Габариты 45 * 18 мм

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

Arduino Nano 33 IoT.

Версия 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.

Nano IoT pinout.
  • 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.

Параметр Значение
Предельное напряжение питания (VIN) 5 - 21 В
Микроконтроллер SAMD21G18A
Тактовая частота 48 МГц
Flash-память 256 КБ
Оперативная память (RAM) 32 КБ
EEPROM-память -
Логические уровни напряжения 3.3 В
Максимальный ток порта ввода-вывода 7 мА
Максимальный ток вывода +3.3V 46 мА
DMA 12 каналов
16-bit Timer/Counter 5
16-bit Timer/Counter 3
32-bit RTC 1
I2S 2 канала
Full-speed USB Host/Device 1
I2C 1
SPI 1
USART 1
LIN 1
Разрядность DAC 10 бит
Разрядность ADC 12 бит
Watchdog timer 1
Радио-модуль u-blox NINA-W102
Беспроводная связь Wi-Fi 802.11b/g/n, dual-mode Bluetooth v4.2
Порты ввода-вывода 22
Порты с поддержкой ШИМ 11
Порты с поддержкой АЦП (ADC) 1
Порты с поддержкой ЦАП (DAC) 1
Предельно допустимая температура -40°C - +85°C
Габариты 45 * 18 мм

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

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.

Распиновка Arduino Nano 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.

Параметр Значение
Предельное напряжение питания (VIN) 5 - 21 В
Микроконтроллер nRF52840
Тактовая частота 64 МГц
Flash-память 1 МБ
Оперативная память (RAM) 256 КБ
EEPROM-память -
Логические уровни напряжения 3.3 В
Максимальный ток порта ввода-вывода 15 мА
DMA +
QSPI +
/SPI +
I2C +
I2S +
PDM +
QDEC +
Full-speed USB Host/Device 1
Разрядность ADC 12 бит
Беспроводная связь Bluetooth 5, BLE
Порты ввода-вывода 22
Порты с поддержкой ШИМ 12
Порты с поддержкой АЦП (ADC) 8
Предельно допустимая температура -40°C - +85°C
Габариты 45 * 18 мм

Arduino Nano 33 BLE Sense.

Модификация 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.

BLE Sense pinout.
  • 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.

Параметр Значение
Предельное напряжение питания (VIN) 5 - 21 В
Микроконтроллер nRF52840
Тактовая частота 64 МГц
Flash-память 1 МБ
Оперативная память (RAM) 256 КБ
EEPROM-память -
Логические уровни напряжения 3.3 В
Максимальный ток порта ввода-вывода 15 мА
DMA +
QSPI +
/SPI +
I2C +
I2S +
PDM +
QDEC +
Full-speed USB Host/Device 1
Разрядность ADC 12 бит
Беспроводная связь Bluetooth 5, BLE
Порты ввода-вывода 22
Порты с поддержкой ШИМ 12
Порты с поддержкой АЦП (ADC) 8
Датчик давления и температуры LPS22HB
Датчик влажности HTS221
9-осевой инерциальный датчик LSM9DS1
Датчик близости, освещенности APDS-9960
Цифровой микрофон MP34DT05
Предельно допустимая температура -40°C - +85°C
Габариты 45 * 18 мм

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

Arduino Nano Every.

Плата 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.

Nano Every.
  • 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.

Параметр Значение
Рекомендуемое напряжение питания (VIN) 7 - 21 В
Микроконтроллер ATMega4809
Тактовая частота 20 МГц
Flash-память 48 КБ
Оперативная память (RAM) 6 КБ
EEPROM-память 256 Б
Логические уровни напряжения 5 В
Максимальный ток порта ввода-вывода 40 мА
Рекомендуемый ток порта ввода-вывода <20 мА
16-bit Real Time Counter (RTC) 1
16-bit Timer/Counter 5
Real Time Counte (RTC) 1
Watchdog timer 1
I2C 1
SPI 1
USART 4
Full-speed USB 2.0 1
Порты ввода-вывода 22
Порты с поддержкой ШИМ 5
Порты с поддержкой АЦП 8
Разрядность АЦП 10 бит
Предельно допустимая температура -40°C - +85°C
Габариты 45 * 18 мм

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

Подписаться
Уведомить о
guest

0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x