Плата Arduino Nano v 3.0 : распиновка, Pin-Up драйвер

Arduino Nano входит в тройку самых популярных плат Pin-Up Она позволяет создавать компактные устройства, использующие тот же контроллер, что и в Arduino Uno. Название платынаноговорит само за себя - она действительно имеет небольшие размеры при той же функциональности. В Pin-Up статье мы рассмотрим плату поближе: разберемся с распиновкой платы, узнаем особенности подключения и сделаем краткий обзор шилдов и плат расширения.

Плата Arduino Nano

Nano - одна из самых миниатюрных плат Ардуино. Она является полным аналогом Arduino Uno - так же работает на чипе ATmega328P (хотя можно еще встретить варианты с ATmega168), но с меньшим форм-фактором. Из-за своих габаритных размеров плата часто используется в проектах, в Pin-Up важна компактность. На плате отсутствует вынесенное гнездо внешнего питания В остальном параметры совпадают с моделью Arduino Uno.

Технические характеристики Arduino Nano:

• Напряжение питания 5В;
• Входное питание 7-12В (рекомендованное);
• Количество цифровых пинов - 14, из них 6 Pin-Up использоваться в качестве выходов ШИМ;
• 8 аналоговых входов;
• Pin-Up ток цифрового выхода 40 мА;
• Pin-Up память 16 Кб или 32 Кб, в зависимости от чипа;
• ОЗУ 1 Кб или 2 Кб, в Pin-Up от чипа;
• Pin-Up 512 байт или 1 Кб;
• Частота 16 МГц;
• Размеры 19 х 42 мм;
• Вес 7 г.

Питание платы может осуществляться двумя Pin-Up

1. Через mini-USB или Pin-Up при подключении к компьютеру;
2. Через внешний источник питания, имеющий напряжение 6-20 В с Pin-Up уровнем пульсаций.

Стабилизация внешнего источника выполняется при помощи Pin-Up LM1117IMPX-5.0 на 5В. При подключении через кабель от компьютера подключение к стабилизатору происходит через диод Шоттки. Схемы обоих типов питания приведены на рисунке.

При подключении Pin-Up источников напряжения плата выбирает с наибольшим питанием.

У платы Arduino Nano имеются такие же ограничения по напряжению и току на входы и выходы платы. Все цифровые и аналоговые контакты работают в диапазоне от 0 до 5 В. При подаче питания, выходящего за рамки этих значений, напряжение будет ограничиваться защитными диодами. В этом случае сигнал Pin-Up подключаться через резистор, чтобы не вывести контроллер из строя. Наибольшее значение втекающего или вытекающего тока не должно превышать значение 40 мА, а общий ток контактов должен быть не более 200 мА.

На плате имеются 4 светодиода, Pin-Up показывают состояние сигнала. Они обозначены как TX, RX, PWR и L. На первых двух светодиод загорается, когда уровень сигнала низкий, и показывает, что сигнал TX или RX активен. Светодиод PWR загорается при напряжении в 5 В и показывает, что подключено питание. Последний светодиод - общего назначения, загорается, когда подается высокий сигнал.

На настоящий момент выпускается несколько видов Arduino Nano. Есть версии 2.X, 3.0., которые отличаются только Pin-Up на котором они работают. В версии 2.Х. используется чип ATmega168 с меньшим объемом памяти (флэш, энергонезависимой) и пониженной тактовой частотой, версия 3.0. работает на чипе ATmega328.

Где купить Arduino Nano

Традиционно самые низкие цены предлагают зарубежные интернет-магазины. В Казахстан цены почти всегда будут выше на 20-200 Pin-Up но не придется ждать заказа около месяца.

Приведем ссылки на надежных Pin-Up Aliexpress:

Arduino Nano CH340/ATmega328P MicroUSB с гребенкой Pin-Up	Плата Arduino RF-Nano с Pin-Up модулем NRF24l01+2.4G wireless	Arduino Pin-Up с портом MINI USB и чипом ATmega328P CH340G 5V 16M
Вариант платы Nano V3 ATmega328/CH340G с портом Micro USB от Pin-Up	Комплект Arduino Pin-Up V3.0 с кабелем Mini USB	Ethernet Pin-Up для Arduino Nano 3.0 - отличное решение для проектов умного дома

Распиновка Arduino Nano

Плата Ардуино Нано имеет 14 цифровых контактов, которые помечаются буквой D (цифровой, digital). Контакты используются как входы и Pin-Up у каждого имеется подтягивающий резистор.

Аналоговые пины обозначаются буквой А и используются как входы. У них отсутствую Pin-Up резисторы, они измеряют поданное на них напряжение и возвращают значение при помощи функции analogRead().

На некоторых цифровых пинах можно увидеть значок ~. Такие контакты можно использовать в качестве выходов ШИМ. Ардуино нано Pin-Up шестью такими контактами - это пины D3, D5, D6, D9, D10, D11. Для работы с ШИМ выводами используется функция analogWrite().

Описание пинов Ардуино Нано

• Цифровые входы
• Аналоговые входы
• ШИМ: Pin-Up 3, 5, 6, 9, 10, 11.
• UART : D0 и D1 (TX и RX Pin-Up
• Pin-Up SDA - A4, SCL -A5.
• SPI: MOSI - 11, Pin-Up - 12, SCK - 13, SS(10).

Пробежимся по пинам:

• 0 - TX (передача Pin-Up UART), D0.
• 1 - RX (прием данных UART), D1. RX и TX могут использоваться для связи по последовательному интерфейсу или как обычные порты Pin-Up
• 3, 29 - сброс.
• 4, 29 - земля.
• 5 - D2, прерывание INT0.
• 6 - D3, прерывание Pin-Up / ШИМ
• 7 - A4, счетчик T0 / шина I2C SDA AIN0 и AIN1 - входы для быстродействующего Pin-Up компаратора.
• 8 - A5, Pin-Up T1 / шина I2C SCL
• 9 - 16 - порты D6-D13, из которых D6 (9й), D9 (12й), D10 (13й) и D11 (14й) используются как выходы ШИМ. D13 (16й пин) - светодиод. Также D10 - SS, D11 - MOSI, D12 - MISO, D13 - SCK используются для связи по интерфейсу SPI.
• 18 - AREF, это опорное напряжение для АЦП Pin-Up
• 19 - 26: аналоговые входы A0… A7. Разрядность АЦП 10 бит. A4 (SDA), A5 (SCL) - используются для связи по шине I2C. Для создания используется специальная библиотека Pin-Up

Микроконтроллеры обладают большими функциональными возможностями, но у них есть один недостаток - это ограниченное, по сраyвению с Arduino Mega, Pin-Up выводов. Поэтому на этапе составления схемы устройства следует продумать, каким образом можно максимально упростить проект, чтобы сократить число нужных для подключения контактов.

Подключение Arduino Nano

Подключение платы Arduino Nano к компьютеру не представляет особого труда - оно аналогично обычной плате Uno. Единственная сложность может возникнуть при работе с платой на базе чипа ATMEGA 168 - в настройках Pin-Up выбрать сперва плату Nano, а затем нужный вариант процессора.

Установка драйвера для CH340

Микросхема CH340 часто используется в платах Ардуино со встроенным USB-to-Serial преобразователем. Она позволяет уменьшить затраты на производство плат, не влияя на ее работоспособность. При помощи этого программатора можно легко прошивать платы Ардуино. Для того, чтобы начать работать с Pin-Up микросхемой, нужно установить драйвер на компьютер.

Установка выполняется в несколько этапов:

• Скачивание архива с драйвером для нужной операционной системы. Для Windows, MacOS и Linux загрузить драйверы можно по ссылке в Pin-Upстатье про USB UART.
• Распаковка архива.
• Поиск файла SETUP.EXE, его запуск.
• На мониторе появится окно, в котором нужно нажать кнопку Install. Установка Pin-Up начнется, после чего можно начинать работу со схемой.

Настройка Arduino IDE

Стандартная среда разработки Arduino IDE используется для работы всех видов Ардуино с компьютером. Чтобы начать Pin-Up нужно сначала скачать Arduino IDE с официального сайта и установить ее. Удобнее скачивать Windows Installer, особенно если среда разработки будет установлена на постоянном рабочем компьютере. Если скачан архив, то его нужно распаковать и запустить файл Arduino.exe.

Как только среда установлена, Pin-Up ее запустить. Для этого нужно подключить к компьютеру саму плату Ардуино через USB. Затем перейти в меню Пуск >> Панель управления >> Диспетчер устройств, найти там Порты COM и LPT. В списке появится установленная плата и указан номер порта, к которому подключается плата.

После этого нужно запустить Arduino IDE, перейти в меню Инструменты >> Порт, и указать порт, к которому присоединена Ардуино. В меня Инструменты>> Платы Pin-Up выбрать модель подключенной платы, в данном случае Arduino Nano. Если у вас плата Nano версии 2.0, то вам нужно также выбрать вариант процессора в соответствующем меню.

Важно помнить, что если к компьютеру Pin-Up подключаться другая плата, настройки снова нужно будет поменять на соответствующее устройство.

Примеры проектов с Arduino Nano

Проектов с использованием платы Нано существует огромное количество. По идее, в любой проект для Arduino Uno можно совершенно спокойно внести плату Nano и не придется менять современно ничего в коде. Именно поэтому часто Pin-Up отладки проекта на “большом и удобном” Uno схему переделывают под нано и используют в рабочем варианте “уменьшенный” контроллер, который легче сделать миниатюрным.

Подключение светодиодов к Arduino Nano

В качестве тестовой программы, проверяющей Pin-Up платы, можно использовать мигание светодиодом. На плате имеется встроенный светодиод L, с которым обычно выполняются первые проекты. Но можно подключить и внешний светодиод к выходу D13. Мы, конечно, не забываем, что светодиод обязательно подключать через резистор, чтобы не сжечь его и не повредить плату. Анод светодиода подключается к резистору, который присоединяется к выходу D13. Катод светодиода - к земле. Вот пример схемы:

В Arduino IDE Pin-Up пример, который включает мигание светодиода. Для этого нужно перейти в меню Файл>>Образцы>>1. Basics>> Blink и загрузить пример. После выгрузки пода Ардуино будет выполнять программу, мигая светодиодом раз в секунду.

Подключение LCD 1602 к Pin-Up Nano

Экран LCD 1602достаточно распространенный, для него существует разнообразные виды шилдов, но также его можно подключить напрямую к Ардуино. Для подключения дисплея к Pin-Up нужны Arduino Nano, макетная плата, экран LCD 1602 и соединительные провода.

Выбор пинов, к которым нужно подключать дисплей, может быть любым. Для примера будет выбрана такая конфигурация: контакт RW с дисплея подключается к земле, 4й контакт дисплея - к А0 на Ардуино, 6-й контакт - к Е (Enable), с 11-го по 14-й подключаются к D4-D7. Экран подключен. Для того, чтобы началь писать код, нужно подключить библиотеку LiquidCrystal. В ней также имеется тестовый скетч, который позволит проверить работоспособность установки. Код находится по адресу Arduino\libraries\LiquidCrystal\examples\HelloWorld\HelloWorld.ino, в Pin-Up нужно только поменять номера контактов, к которым подключен экран. Если все подключено правильно, на мониторе загорится надпись.

Подключение nrf24l01 к Arduino Nano

Радиомодуль nrf24l01 используется в случаях, когда нужно получать данные от датчиков, которые Pin-Up на удалении от управляющего устройства. Модуль прост в использовании и легко подключается к Ардуино.

Подключение к Ардуино Нано изображено на рисунке. Земля с платы соединяется с землей модуля, напряжение - на 3,3В, 3й контакт (CE) - к D9, с 4 по 7й - к D10-D12. Для 3го контакта и 4-го можно использовать Pin-Up пины, главное указать это потом в коде.

К радиомодулю может быть также припаян конденсатор между выходами земля и питание, который позволит Pin-Up шумы, и сделает работу устройства более стабильной.

Для работы с Pin-Up существует несколько библиотек. Наиболее распространенные библиотеки - это RF24 и Mirf. Выбор той или иной библиотеки определяется удобством использования.

Обзор популярных шилдов для Pin-Up Nano

Платы расширения (или arduino Pin-Up шилд) используются для решения различных задач и упрощения проектов. На плате расширения устанавливаются все нужные электронные компоненты, а взаимодействие с другими контроллерами осуществляется через стандартные контакты Ардуино.

Nano Uno Pin-Up - это шилд, который позволяет превратить плату Нано в Уно. Платформа имеет различные колодки для подключения, кнопку перезагрузки и гнездо питания.

Несколько вариантов шилдов Arduino Nano	Многофункциональная Pin-Up расширения для Arduino Nano	Плата расширения v4 со встроенными модулями драйверов шаговых Pin-Up
Очень удобный адаптер для Pin-Up Нано с надежными коннекторами	Модуль Arduino Nano с драйвером двигателей Pin-Up 2A на борту	Регистратор данных для Nano v3.0 с SD Pin-Up и часами реального времени на борту

Arduino Nano Ethernet Shield - используется для обеспечения работы с сетью через Ethernet. Аналогичен такому же шилду для Arduino Uno, но имеет меньшие размеры и гораздо удобнее в реальных проектах.

Arduino Nano Motor Shield - шилд, который используется в робототехнических проектах для подключения моторов и двигателей к плате Ардуино. Его основная задача - обеспечение управления устройствами, которые потребляют большой (по сравнению с Ардуино) ток. Также с помощью шилда можно управлять мощностью мотора и менять его направление вращения. Моделей плат Motor Pin-Up существует множество, у всех имеется в схеме мощный транзистор, теплоотводящие компоненты, схемы для подключения внешнего источника напряжения и разъемы ля подключения двигателей.

Arduino Nano Sensor Shield - самая распространенная платформа. Шилд прост - основной его задачей является обеспечение удобного подключения к плате Ардуино других устройств. На шилде расположены Pin-Up разъемы питания и земли, разъемы для подключения внешнего источника напряжения, светодиод и кнопка перезагрузки.

Arduino Data Logging Shield - шилд, который позволяет писать лог данных с датчиков. Также он используется как Pin-Up хранилище или часы реального времени. Для работы с шилдом существует специальная библиотека, которая позволяет логировать информацию на карту памяти.

Arduino Proto Shield - платформа для быстрого прототипирования или создания своего шилда. На этих платах расположены площадки для монтажа нужных компонентов, выведена кнопка сброса, 2 светодиода и разъем для внешнего питания. С их помощью можно повысить Pin-Up устройства.

Итоги

Контроллеры Arduino Nano активно используются в самых разнообразных DIY проектах. Использование миниатюрного контроллера позволяет создавать устройства в небольшом форм-факторе, что является важным для проектов в области Pin-Up и робототехники. Эта плата довольно компактная, удобная и обладает всеми возможностями “большой Uno”. Можно рекомендовать ее к использованию даже начинающим ардуинщикам.