Arduino Leonardo (με headers)

Επισκόπηση

Το Arduino Leonardo είναι πλακέτα μικροελεγκτή βασισμένη στον ATmega32u4 (datasheet). Διαθέτει 20 ψηφιακούς ακροδέκτες εισόδου/εξόδου (από τους οποίους οι 7 μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως έξοδοι PWM και οι 12 ως αναλογικές είσοδοι), κρυσταλλικό ταλαντωτή 16 MHz, σύνδεση micro USB, υποδοχή τροφοδοσίας, header ICSP και κουμπί επαναφοράς (reset). Περιέχει ό,τι χρειάζεται για τη λειτουργία του μικροελεγκτή· απλώς συνδέστε το σε υπολογιστή με καλώδιο USB ή τροφοδοτήστε το με τροφοδοτικό AC-σε-DC ή μπαταρία για να ξεκινήσετε.

Το Leonardo διαφέρει από όλες τις προηγούμενες πλακέτες στο ότι ο ATmega32u4 έχει ενσωματωμένη επικοινωνία USB, καταργώντας την ανάγκη για δεύτερο επεξεργαστή. Αυτό επιτρέπει στο Leonardo να εμφανίζεται στον συνδεδεμένο υπολογιστή ως ποντίκι και πληκτρολόγιο, επιπλέον μιας εικονικής (CDC) σειριακής θύρας / θύρας COM. Αυτό έχει και άλλες συνέπειες για τη συμπεριφορά της πλακέτας.

Σύνοψη

Μικροελεγκτής : ATmega32u4
Τάση λειτουργίας : 5V
Τάση εισόδου (συνιστώμενη) : 7-12V
Τάση εισόδου (όρια) : 6-20V
Ψηφιακοί ακροδέκτες I/O : 20

Κανάλια PWM : 7
Κανάλια αναλογικής εισόδου : 12
Ρεύμα DC ανά ακροδέκτη I/O : 40 mA
Ρεύμα DC για τον ακροδέκτη 3.3V : 50 mA
Μνήμη Flash : 32 KB (ATmega32u4), από τα οποία τα 4 KB χρησιμοποιούνται από τον bootloader
SRAM : 2.5 KB (ATmega32u4)
EEPROM : 1 KB (ATmega32u4)
Ταχύτητα ρολογιού : 16 MHz
Μήκος : 68.6 mm
Πλάτος : 53.3 mm
Βάρος : 20g

Τροφοδοσία

Το Arduino Leonardo μπορεί να τροφοδοτηθεί μέσω της σύνδεσης micro USB ή με εξωτερικό τροφοδοτικό. Η πηγή τροφοδοσίας επιλέγεται αυτόματα.

Η εξωτερική τροφοδοσία (εκτός USB) μπορεί να προέρχεται είτε από τροφοδοτικό AC-σε-DC (τροφοδοτικό πρίζας) είτε από μπαταρία. Το τροφοδοτικό συνδέεται με βύσμα 2.1mm με θετικό πόλο στο κέντρο στην υποδοχή τροφοδοσίας της πλακέτας. Τα καλώδια μιας μπαταρίας μπορούν να συνδεθούν στους ακροδέκτες Gnd και Vin του connector POWER.

Η πλακέτα μπορεί να λειτουργήσει με εξωτερική τροφοδοσία από 6 έως 20 volt. Ωστόσο, αν τροφοδοτηθεί με λιγότερο από 7V, ο ακροδέκτης 5V μπορεί να δίνει λιγότερο από πέντε volt και η πλακέτα να είναι ασταθής. Με περισσότερο από 12V, ο σταθεροποιητής τάσης μπορεί να υπερθερμανθεί και να καταστρέψει την πλακέτα. Το συνιστώμενο εύρος είναι 7 έως 12 volt.

Οι ακροδέκτες τροφοδοσίας είναι οι εξής:

• VIN. Η τάση εισόδου της πλακέτας Arduino όταν χρησιμοποιεί εξωτερική πηγή τροφοδοσίας (σε αντίθεση με τα 5 volt από τη σύνδεση USB ή άλλη σταθεροποιημένη πηγή). Μπορείτε να τροφοδοτήσετε τάση μέσω αυτού του ακροδέκτη ή, αν τροφοδοτείτε μέσω της υποδοχής τροφοδοσίας, να έχετε πρόσβαση σε αυτήν από αυτόν τον ακροδέκτη.
• 5V. Η σταθεροποιημένη τάση που τροφοδοτεί τον μικροελεγκτή και τα άλλα εξαρτήματα της πλακέτας. Μπορεί να προέρχεται είτε από το VIN μέσω του ενσωματωμένου σταθεροποιητή είτε από το USB ή άλλη σταθεροποιημένη πηγή 5V.
• 3V3. Τροφοδοσία 3.3 volt που παράγεται από τον ενσωματωμένο σταθεροποιητή. Η μέγιστη κατανάλωση ρεύματος είναι 50 mA.
• GND. Ακροδέκτες γείωσης.
• IOREF. Η τάση στην οποία λειτουργούν οι ακροδέκτες i/o της πλακέτας (δηλ. το VCC της πλακέτας). Στο Leonardo είναι 5V.

Μνήμη

Ο ATmega32u4 διαθέτει 32 KB (από τα οποία τα 4 KB χρησιμοποιούνται για τον bootloader). Διαθέτει επίσης 2.5 KB SRAM και 1 KB EEPROM (η οποία μπορεί να διαβαστεί και να γραφτεί με τη βιβλιοθήκη EEPROM).

Είσοδοι και έξοδοι

Καθένας από τους 20 ψηφιακούς ακροδέκτες i/o του Leonardo μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως είσοδος ή έξοδος, με τις συναρτήσεις pinMode(), digitalWrite() και digitalRead(). Λειτουργούν στα 5 volt. Κάθε ακροδέκτης μπορεί να δώσει ή να δεχτεί έως 40 mA και διαθέτει εσωτερική αντίσταση pull-up (αποσυνδεδεμένη από προεπιλογή) 20-50 kOhm. Επιπλέον, ορισμένοι ακροδέκτες έχουν ειδικές λειτουργίες:

• Σειριακή: 0 (RX) και 1 (TX). Χρησιμοποιούνται για λήψη (RX) και αποστολή (TX) σειριακών δεδομένων TTL μέσω της σειριακής θύρας υλικού του ATmega32U4. Σημειώστε ότι στο Leonardo η κλάση Serial αναφέρεται στην επικοινωνία USB (CDC)· για σειριακή TTL στους ακροδέκτες 0 και 1, χρησιμοποιήστε την κλάση Serial1.
• TWI: 2 (SDA) και 3 (SCL). Υποστηρίζουν επικοινωνία TWI μέσω της βιβλιοθήκης Wire.
• Εξωτερικές διακοπές: 3 (interrupt 0), 2 (interrupt 1), 0 (interrupt 2), 1 (interrupt 3) και 7 (interrupt 4). Αυτοί οι ακροδέκτες μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να ενεργοποιούν διακοπή σε χαμηλή τιμή, σε ανερχόμενο ή κατερχόμενο μέτωπο ή σε αλλαγή τιμής. Δείτε τη συνάρτηση attachInterrupt() για λεπτομέρειες.
• PWM: 3, 5, 6, 9, 10, 11 και 13. Παρέχουν έξοδο PWM 8-bit με τη συνάρτηση analogWrite().
• SPI: στο header ICSP. Αυτοί οι ακροδέκτες υποστηρίζουν επικοινωνία SPI μέσω της βιβλιοθήκης SPI. Σημειώστε ότι οι ακροδέκτες SPI δεν συνδέονται σε κανέναν από τους ψηφιακούς ακροδέκτες I/O όπως στο Uno· είναι διαθέσιμοι μόνο στον connector ICSP. Αυτό σημαίνει ότι αν έχετε ένα shield που χρησιμοποιεί SPI αλλά ΔΕΝ διαθέτει connector ICSP 6 ακίδων που να συνδέεται στο header ICSP 6 ακίδων του Leonardo, το shield δεν θα λειτουργήσει.
• LED: 13. Υπάρχει ενσωματωμένο LED συνδεδεμένο στον ψηφιακό ακροδέκτη 13. Όταν ο ακροδέκτης είναι HIGH, το LED ανάβει· όταν είναι LOW, σβήνει.
• Αναλογικές είσοδοι: A0-A5, A6 - A11 (στους ψηφιακούς ακροδέκτες 4, 6, 8, 9, 10 και 12). Το Leonardo διαθέτει 12 αναλογικές εισόδους, με σήμανση A0 έως A11, οι οποίες μπορούν όλες να χρησιμοποιηθούν και ως ψηφιακά i/o. Οι ακροδέκτες A0-A5 βρίσκονται στις ίδιες θέσεις με το Uno· οι είσοδοι A6-A11 βρίσκονται στους ψηφιακούς ακροδέκτες i/o 4, 6, 8, 9, 10 και 12 αντίστοιχα. Κάθε αναλογική είσοδος παρέχει ανάλυση 10 bit (δηλ. 1024 διαφορετικές τιμές). Από προεπιλογή οι αναλογικές είσοδοι μετρούν από τη γείωση έως τα 5 volt, αν και είναι δυνατό να αλλάξει το άνω όριο του εύρους τους με τον ακροδέκτη AREF και τη συνάρτηση analogReference().

Στην πλακέτα υπάρχουν και μερικοί ακόμη ακροδέκτες:
AREF. Τάση αναφοράς για τις αναλογικές εισόδους. Χρησιμοποιείται με την analogReference().
Reset. Φέρτε αυτή τη γραμμή σε LOW για να επαναφέρετε τον μικροελεγκτή. Χρησιμοποιείται συνήθως για την προσθήκη κουμπιού reset σε shields που καλύπτουν το κουμπί της πλακέτας.

Επικοινωνία

Το Leonardo διαθέτει διάφορες δυνατότητες επικοινωνίας με υπολογιστή, άλλο Arduino ή άλλους μικροελεγκτές. Ο ATmega32U4 παρέχει σειριακή επικοινωνία UART TTL (5V), διαθέσιμη στους ψηφιακούς ακροδέκτες 0 (RX) και 1 (TX). Ο 32U4 επιτρέπει επίσης σειριακή επικοινωνία (CDC) μέσω USB και εμφανίζεται ως εικονική θύρα COM στο λογισμικό του υπολογιστή. Το chip λειτουργεί επίσης ως συσκευή USB 2.0 πλήρους ταχύτητας, χρησιμοποιώντας τους τυπικούς οδηγούς USB COM. Στα Windows απαιτείται αρχείο .inf. Το λογισμικό Arduino περιλαμβάνει σειριακή οθόνη (serial monitor) που επιτρέπει την αποστολή και λήψη απλών δεδομένων κειμένου από και προς την πλακέτα Arduino. Τα LED RX και TX της πλακέτας αναβοσβήνουν όταν μεταδίδονται δεδομένα μέσω της σύνδεσης USB προς τον υπολογιστή (αλλά όχι για σειριακή επικοινωνία στους ακροδέκτες 0 και 1).

Η βιβλιοθήκη SoftwareSerial επιτρέπει σειριακή επικοινωνία σε οποιονδήποτε από τους ψηφιακούς ακροδέκτες του Leonardo.

Ο ATmega32U4 υποστηρίζει επίσης επικοινωνία I2C (TWI) και SPI. Το λογισμικό Arduino περιλαμβάνει τη βιβλιοθήκη Wire για ευκολότερη χρήση του διαύλου I2C. Για επικοινωνία SPI, χρησιμοποιήστε τη βιβλιοθήκη SPI.

Το Leonardo εμφανίζεται ως γενικό πληκτρολόγιο και ποντίκι και μπορεί να προγραμματιστεί ώστε να ελέγχει αυτές τις συσκευές εισόδου με τις κλάσεις Keyboard και Mouse.

Προγραμματισμός

Το Leonardo προγραμματίζεται με το λογισμικό Arduino (λήψη). Επιλέξτε "Arduino Leonardo" από το μενού Tools > Board (ανάλογα με τον μικροελεγκτή της πλακέτας σας). Για λεπτομέρειες, δείτε την τεκμηρίωση αναφοράς και τους οδηγούς.

Ο ATmega32U4 του Arduino Leonardo έρχεται με προεγκατεστημένο bootloader που σας επιτρέπει να ανεβάζετε νέο κώδικα χωρίς εξωτερικό προγραμματιστή υλικού. Επικοινωνεί με το πρωτόκολλο AVR109.

Μπορείτε επίσης να παρακάμψετε τον bootloader και να προγραμματίσετε τον μικροελεγκτή μέσω του header ICSP (In-Circuit Serial Programming) χρησιμοποιώντας Arduino ISP ή παρόμοιο.

Αυτόματη επαναφορά (μέσω λογισμικού)

Αντί να απαιτείται φυσικό πάτημα του κουμπιού reset πριν από κάθε ανέβασμα κώδικα, το Leonardo είναι σχεδιασμένο ώστε να μπορεί να επαναφερθεί από λογισμικό που τρέχει σε συνδεδεμένο υπολογιστή. Η επαναφορά ενεργοποιείται όταν η εικονική (CDC) σειριακή θύρα / θύρα COM του Leonardo ανοίγει στα 1200 baud και μετά κλείνει. Όταν συμβεί αυτό, ο επεξεργαστής επανεκκινείται, διακόπτοντας τη σύνδεση USB με τον υπολογιστή (δηλαδή η εικονική σειριακή θύρα / θύρα COM εξαφανίζεται). Μετά την επανεκκίνηση του επεξεργαστή ξεκινά ο bootloader, ο οποίος παραμένει ενεργός για περίπου 8 δευτερόλεπτα. Ο bootloader μπορεί επίσης να ξεκινήσει πατώντας το κουμπί reset του Leonardo. Σημειώστε ότι όταν η πλακέτα τροφοδοτείται για πρώτη φορά, μεταβαίνει απευθείας στο sketch του χρήστη, αν υπάρχει, αντί να ξεκινήσει τον bootloader.

Λόγω του τρόπου με τον οποίο το Leonardo χειρίζεται την επαναφορά, είναι προτιμότερο να αφήνετε το λογισμικό Arduino να επιχειρεί την επαναφορά πριν από το ανέβασμα, ιδιαίτερα αν έχετε τη συνήθεια να πατάτε το κουμπί reset πριν από το ανέβασμα σε άλλες πλακέτες. Αν το λογισμικό δεν μπορεί να επαναφέρει την πλακέτα, μπορείτε πάντα να ξεκινήσετε τον bootloader πατώντας το κουμπί reset της πλακέτας.

Προστασία υπερέντασης USB

Το Leonardo διαθέτει επαναφερόμενη ασφάλεια (polyfuse) που προστατεύει τις θύρες USB του υπολογιστή σας από βραχυκυκλώματα και υπερένταση. Αν και οι περισσότεροι υπολογιστές διαθέτουν δική τους εσωτερική προστασία, η ασφάλεια προσφέρει ένα επιπλέον επίπεδο προστασίας. Αν εφαρμοστούν περισσότερα από 500 mA στη θύρα USB, η ασφάλεια διακόπτει αυτόματα τη σύνδεση μέχρι να αρθεί το βραχυκύκλωμα ή η υπερφόρτωση.

Φυσικά χαρακτηριστικά

Το μέγιστο μήκος και πλάτος του PCB του Leonardo είναι 2.7 και 2.1 ίντσες αντίστοιχα, με τον connector USB και την υποδοχή τροφοδοσίας να εξέχουν πέρα από την πρώτη διάσταση. Τέσσερις οπές για βίδες επιτρέπουν τη στερέωση της πλακέτας σε επιφάνεια ή κουτί. Σημειώστε ότι η απόσταση μεταξύ των ψηφιακών ακροδεκτών 7 και 8 είναι 160 mil (0.16"), όχι ακέραιο πολλαπλάσιο της απόστασης 100 mil των υπόλοιπων ακροδεκτών.

Μετάβαση στη σελίδα του Arduino LeonardoΘα βρείτε υλικό, οδηγούς και παραδείγματα έργων για την καθημερινή χρήση του Arduino Leonardo σας

Φόρουμ Arduino Leonardo