Яку плату Arduino вибрати

Серед усього розмаїття плат Arduino новачкові складно вибрати відповідну. Крім офіційних плат, типу Arduino UNO, Nano, MEGA, існують ще й Ардуіно-сумісні плати, типу Digispark, «Електронні війська», Seeeduino, Freeduino, Robocraft і інші. У чому їхня відмінність і яку плату Arduino вибрати? Давайте розберемося!

Сумісність з Шілд і основні відмінності

Мабуть, ця характеристика стоїть на ряду з такими як: обсяг пам’яті, тактова частота і тип використовуваного мікроконтролера. Плати клони Ардуіно можна розділити на подобу з базовими платами Arduino UNO, MEGA та інші. Найпоширенішою є UNO, власне більшість клонів пов’язані, саме з нею. Сумісність з Шілд забезпечується розташуванням клемних колодок і розведенням друкованої плати.

Розмір плати оригінальної UNO 6.9х5.3 см, розміри плат сторонніх виробників можуть відрізнятися, але розташування клемних колодок і відстань між роз’ємами має залишатися однаковим. У такому випадку плата буде сумісна зі стандартними Шілд будь-якого походження.

Якщо мова йде в контексті «Ардуіно», швидше за все, саме ця версія і мається на увазі. Відмінності між оригіналом і клоном можуть бути відсутніми, тобто повна копія, а різницею можуть бути лише колір покриття плати і спосіб прошивки. USB-serial конвертер, на тій же УНО, виконаний на мікроконтролері, тоді як на оригінальних НАНО – на 232-ой мікросхемі, а на китайській – на CH340, зустрічаються і УНО з такими конвертерами, про це пізніше.

З іншого боку у відмінностях можуть бути і схеми харчування, і вбудовані в плату додаткові мікросхеми-драйвери, захисні ланцюги, развязочние, розширювачі портів на зсувних регістрах та ін.

Поняття Arduino-сумісна – значить, що вона сумісна з програмою Arduino IDE і відповідною мовою програмування, при цьому вона необов’язково сумісна з Шілд. Прикладом такої плати можна привести Lillypad.

Плата сумісна з мовою Ардуіно, але не сумісна з Шілд. Якщо їх потрібно підключати, то потрібно проводити підключення вручну до відповідних пінам. До речі ця плата орієнтована на носяться пристрої, як варіант для розумного одягу. Таку плату виробляє компанія SparkFun.

Огляд плат і поради щодо їх застосування

Велика кількість модифікацій і сторонніх плат не є плагіатом або підробкою. Так сталося, тому що Arduino веде відкриту політику, що дозволяє вносити модифікацію в конструкцію і збирати набори, з вільною комплектацією призначені для спеціалізованих сфер:

  • роботехника;

  • автоматика;

  • Для навчання та ін.

Назви плат зазвичай містять приставку «Duino», як craftduino або DCduino, а модель плати може і збігатися за назвою, як та ж DCduino UNO, якщо вона доповнена – тоді буде ще одна приставки або зовсім інше слово описує додаткові функції. Крім вище перерахованого варто звертати увагу на напруга живлення і логічних рівнів, вони можуть бути 3.3 і 5 В.

Для початку однозначно брати потрібно поширену плату – Arduino UNO-подібну або Nano, перша коштує близько 5 доларів, друга трохи дешевше – 3-5 доларів.

Якщо вам зустрінеться модель під назвою Duemilanove, це повний аналог UNO. Відмінності лише в способі зв’язку з комп’ютером, вище я згадав, що на UNO вона організована на додатковому микроконтроллере – Atmega8u2, Duemilanove спілкується з комп’ютером через FT232RL.

Перейдемо до огляду плат. На фото нижче це повні клони Ардуіно, нижче ми розглянемо модернізовані плати.

Iteaduino

Відмінний клон UNO, головна відмінність – наявність додаткових контактів роз’єму «GVS» (ground-voltage-signal). Це не зовсім роз’єм, а скоріше порядок розміщення проводів в роз’ємі. Саме так підключаються багато датчики і інша периферія.

Але в стандартній гребінці контакти розташовані інакше, при цьому вам обов’язково не вистачить контактів харчування (Vcc і Gnd), доведеться скручувати проводи, або використовувати беспаечное макетну плату для під’єднання. Розробники Iteaduino передбачили це і вирішили проблему дублюванням контактів типу «тато» в правильній послідовності.

Якщо ви не знайшли таку плату – доведеться купувати Шилд, але працювати з ним не так зручно, тим більше для початківця краще, коли деталей менше.

Подібні плати дозволяють зменшити габарити і вага кінцевого продукту за рахунок зменшення кількості Шілд.

Arduino Ethernet

Ще одна уно-подібна плата з можливістю підключення до мережі по кабелю і установки мікро SD-карти. Хоча і є Ethernet-shield, але знову-таки – він збільшить обсяг займаний платою в корпусі і вага продукту. Плата сумісна з Шілд, але на ній відсутній USB-інтерфейс.

Для прошивки потрібно додатково придбати USB-UART конвертер ось такий, наприклад, його гребінка підходить до такої ж на платі Arduino Ethernet.

Leonardo і Esplora

Модель Arduino для тих, кому потрібно багато аналогових входів, для зчитування аналогових датчиків, тут їх 12, проти 6 на платі УНО.

Це вийшло за рахунок використання Atmega32u4, а не Atmega328, як на більшості плат вони підключені до пінам, ті, що на UNO були цифровим: 4, 6, 8, 9, 10, 12.

Така розводка дозволяє використовувати їх як раніше, що дає сумісність з платами розширення або підключати джерела аналогового сигналу. ШІМ висновків тут не 6, а 7.

Зникла необхідність в USB-UART конвертері, в Atmega32u4 інтегрована апаратна підтримка USB. Для роботи може знадобитися додатковий модуль PoE. Такі плати відмінно підходять для створення контролерів для ПК, він підтримує USB HID, і може виступати в ролі миші або клавіатури або геймпада, з відповідною обв’язкою і деталями.

Цікавий Leonardo тим, що при однакових розмірах і сумісності з UNO має більше функцій в плані роботи з ШІМ і аналоговим сигналом.

На його основі зроблено Esplora – по суті плата джойстика сумісна з арудіновскім кодом і можливістю програмування і створення унікального девайса. На фото нижче ви бачите таку плату з додатковим дисплеєм (в комплект його немає), нагадує портативну консоль.

MEGA і DUE

Якщо ви зібралися робити систему автоматизації для цілого будинку або іншої об’ємний проект вам не вистачить висновків для підключення всіх датчиків і виконавчих механізмів. На допомогу прийде контролер Atmega2560, і плата Ардуіно з аналогічною назвою, тут є 54 цифрових входу-виходу і 16 аналогових. Це більш, ніж в 2 рази більше, ніж у тих, що ми розглянули вище. До неї продаються відповідні великі Шілд.

UNO-Шілд умовно сумісні. Тільки потрібно в бібліотеках правити розташування пінів, тому що їх нумерація різна.

Якщо вам потрібно ще більше можливостей, варто змінити архітектуру. Arduino DUE побудований не на МК сімейства AVR8, а на ARM CORTEX-M3. Це 32-х розрядний контролер. 54 цифрових і 12 аналогових каналів допоможуть реалізувати великий проект. 4 UART інтерфейсу, SPI, Twin-Wire, JTAG. 512 кб флеш, 96 SRAM, 32 розряду – все це потрібно для високої швидкості виконання складних програм.

Нагадаю, що у атмегі328 всього 32 кб флеш-пам’яті і 2 кб SRAM

УВАГА:

Харчування і напруга логічних рівні – 3.3 В, якщо хочете вбити DUE, подайте на неї 5 В.

Найменші Ардуіно

Для тих, кому важлива мобільність є цілий ряд офіційних плат і одна вельми цікава Ардуіно-сумісна. Вони підходять для тих, хто хоче спроектувати приховане пристрій або переносна (портативний). Давайте розглянемо їх докладніше.

Nano

Актуальна версія – Arduino Nano v3.0. З маленьких вона найбільш зручна, для прошивки використовується Mini-b USB-кабель, але китайські копії часто використовують micro-USB роз’єм, який дуже поширений для підключення смартфона до комп’ютера або його зарядки.

За кількістю і призначенням пинов вона аналогічна UNO, але не сумісна з Шілд. До речі, для нано зустрічаються спеціалізовані Шілд (китайці роблять все, що тільки можна уявити). Найчастіше китайські копії використовують CH340G для зв’язку з комп’ютером через USB, особисто у мене на Windows 8.1 драйвер не встановився автоматично, проблема вирішилася після 2-х хвилин пошуку в гуглі за назвою мікросхеми, далі все пішло як по маслу.

Arduino micro


Трохи більше, ніж нано. Мікро і нано відмінно підходять для розміщення на макетної платі, майже завжди це робить збірку схеми і монтаж зручнішим. В іншому все аналогічно попередньої відмінності лише в компонуванні плати.

Arduino mini – не працює по USB

Найменша плата, аналогічна по функціоналу «ункам» і «нанка» – це «міні». Забавно, що найменша плата, судячи з назви, повинна бути більше, ніж «нано». Вийшло навпаки. Економія розмірів досягнута за рахунок виключення вузла зв’язку по ЮСБ (rs232, ch340g і подібних) і самого роз’єму. Для цього є контактні площадки для підключення по послідовному інтерфейсу.

Прошивка здійснюється за допомогою USB-serial (usb-uart) перехідників. Якщо ви збираєтеся займатися микроконтроллерами – варто його придбати, він багато де може стати в нагоді.

Може поставлятися як з розпаяними контактними майданчиками, так і просто доданими в комплекті, для самостійної установки.

Найменша Ардуіно на attiny

Цікава розробка Digispark. Її форм-фактор нагадують флешку, для її прошивки не потрібен кабель, вона сама вставляється в USB-порт комп’ютера.

У вашому розпорядженні всього 6 висновків (3 PWM і 4 аналогових, I2C), 8 Кб флеш-пам’яті для програм, по 512 байт ROM і RAM, 2 кб пам’яті, як зазвичай, зайняті загрузчиком, так що вам доступно лише 6 кб.

При прошивці 2 цифрових Піна (P3, P4) задіюються під USB, але ви їх можете використовувати після прошивки, коли відключіть від комп’ютера. Зверніть увагу на терморегулятори – вона написана на звороті плати, на зображенні справа. Для роботи з нею потрібно налаштувати IDE.

Ще кілька особливостей:

1. пін P5 – це «RESET», якщо подати на нього логічний нуль – плата перезавантажиться, він же A0, тобто перший аналоговий вхід, сигнал може зчитуватися в діапазонах більш, ніж 1.2 в, оскільки все що нижче сприймається, як «нуль» і йде перезавантаження. Сумнівний пін взагалі, але якщо подумати, як його використовувати, і чи досягає вимірюваний сигнал взагалі нуля, то все не так погано.

2. Забудьте про моніторинг порту, Serial відсутній як такий, тому налагодження плати з комп’ютера проводити не вийде. Цього можна і уникнути – якщо більше часу приділити проектування, ну або використовувати зовнішні вимірювальні прилади – контрольні лампи, мультиметри, осцилографи.

висновок

Сподіваюся, що ця стаття допомогла вам визначитися з вибором плати. Я постарався розглянути максимально широкий спектр Ардуіно в малому обсязі тексту, детально розглядати кожну плату не має сенсу, адже вони майже однакові, за винятком різних доповнень.

Олексій Бартош

Ссылка на основную публикацию