Arduino Micro (με headers)

Επισκόπηση

Το Arduino Micro είναι μια πλακέτα μικροελεγκτή βασισμένη στον ATmega32u4 (datasheet), που αναπτύχθηκε σε συνεργασία με την Adafruit. Διαθέτει 20 ψηφιακά pins εισόδου/εξόδου (από τα οποία τα 7 μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως έξοδοι PWM και τα 12 ως αναλογικές είσοδοι), κρύσταλλο ταλάντωσης 16 MHz, σύνδεση micro USB, ICSP header και κουμπί reset. Περιέχει ό,τι χρειάζεται για τη λειτουργία του μικροελεγκτή· αρκεί να το συνδέσετε σε έναν υπολογιστή με καλώδιο micro USB για να ξεκινήσετε. Το σχήμα και οι διαστάσεις του επιτρέπουν να τοποθετείται εύκολα σε breadboard.

Το Micro μοιάζει με το Arduino Leonardo, καθώς ο ATmega32u4 έχει ενσωματωμένη επικοινωνία USB και δεν χρειάζεται δεύτερος επεξεργαστής. Έτσι, το Micro μπορεί να εμφανίζεται στον συνδεδεμένο υπολογιστή ως ποντίκι και πληκτρολόγιο, επιπλέον μιας εικονικής (CDC) σειριακής θύρας / θύρας COM. Αυτό έχει και άλλες συνέπειες στη συμπεριφορά της πλακέτας.

Σύνοψη

Μικροελεγκτής : ATmega32u4
Τάση λειτουργίας : 5V
Τάση εισόδου (συνιστώμενη) : 7-12V
Τάση εισόδου (όρια) : 6-20V
Ψηφιακά pins I/O : 20
Κανάλια PWM : 7
Κανάλια αναλογικής εισόδου : 12
Ρεύμα DC ανά pin I/O : 40 mA
Ρεύμα DC για το pin 3.3V : 50 mA
Μνήμη Flash : 32 KB (ATmega32u4), από τα οποία 4 KB χρησιμοποιούνται από τον bootloader
SRAM : 2.5 KB (ATmega32u4)
EEPROM : 1 KB (ATmega32u4)
Ταχύτητα ρολογιού : 16 MHz
Μήκος : 48 mm
Πλάτος : 18 mm
Βάρος : 13 g

Τροφοδοσία

Το Arduino Micro 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 DC είτε από μπαταρία. Τα καλώδια της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού DC συνδέονται στα pins Gnd και Vin.

Η πλακέτα μπορεί να λειτουργήσει με εξωτερική τροφοδοσία από 6 έως 20 volt. Ωστόσο, με λιγότερα από 7V, το pin 5V μπορεί να δίνει λιγότερα από πέντε volt και η πλακέτα να είναι ασταθής. Με περισσότερα από 12V, ο ρυθμιστής τάσης μπορεί να υπερθερμανθεί και να καταστρέψει την πλακέτα. Το συνιστώμενο εύρος είναι 7 έως 12 volt.

Τα pins τροφοδοσίας είναι τα εξής:

• VIN: Η τάση εισόδου στην πλακέτα 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 pin.
• 5V: Η σταθεροποιημένη τροφοδοσία που τροφοδοτεί τον μικροελεγκτή και τα άλλα εξαρτήματα της πλακέτας. Μπορεί να προέρχεται είτε από το VIN μέσω του ενσωματωμένου ρυθμιστή τάσης, είτε από το USB ή άλλη σταθεροποιημένη τροφοδοσία 5V.
• 3V: Τροφοδοσία 3.3 volt που παράγεται από τον ενσωματωμένο ρυθμιστή τάσης. Το μέγιστο ρεύμα είναι 50 mA.
• GND: Pins γείωσης.

Μνήμη

Ο ATmega32u4 διαθέτει 32 KB (από τα οποία 4 KB χρησιμοποιούνται για τον bootloader). Διαθέτει επίσης 2.5 KB SRAM και 1 KB EEPROM (που διαβάζεται και γράφεται με τη βιβλιοθήκη EEPROM).

Είσοδοι και έξοδοι

Καθένα από τα 20 ψηφιακά pins i/o του Micro μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως είσοδος ή έξοδος, με τις συναρτήσεις pinMode(), digitalWrite() και digitalRead(). Λειτουργούν στα 5 volt. Κάθε pin μπορεί να δώσει ή να δεχτεί έως 40 mA και διαθέτει εσωτερική αντίσταση pull-up (αποσυνδεδεμένη από προεπιλογή) 20-50 kOhms. Επιπλέον, ορισμένα pins έχουν ειδικές λειτουργίες:

• Serial: 0 (RX) και 1 (TX). Χρησιμοποιούνται για λήψη (RX) και αποστολή (TX) σειριακών δεδομένων TTL μέσω της υλοποιημένης σε hardware σειριακής επικοινωνίας του ATmega32U4. Σημειώστε ότι στο Micro η κλάση Serial αφορά την επικοινωνία USB (CDC)· για σειριακή TTL στα pins 0 και 1, χρησιμοποιήστε την κλάση Serial1.
• TWI: 2 (SDA) και 3 (SCL). Υποστηρίζουν επικοινωνία TWI με τη βιβλιοθήκη Wire.
• Εξωτερικές διακοπές: 0(RX), 1(TX), 2 και 3. Αυτά τα pins μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να προκαλούν διακοπή (interrupt) σε χαμηλή τιμή, σε ανερχόμενο ή κατερχόμενο μέτωπο, ή σε αλλαγή τιμής. Για λεπτομέρειες δείτε τη συνάρτηση attachInterrupt().
• PWM: 3, 5, 6, 9, 10, 11 και 13. Παρέχουν έξοδο PWM 8-bit με τη συνάρτηση analogWrite().
• SPI: στο ICSP header. Αυτά τα pins υποστηρίζουν επικοινωνία SPI με τη βιβλιοθήκη SPI. Σημειώστε ότι τα pins SPI δεν συνδέονται σε κάποιο από τα ψηφιακά pins I/O όπως στο Arduino Uno· είναι διαθέσιμα μόνο στον σύνδεσμο ICSP και στα κοντινά pins με τις ενδείξεις MISO, MOSI και SCK.
• RX_LED/SS: Πρόκειται για ένα επιπλέον pin σε σχέση με το Leonardo. Συνδέεται στο RX_LED που δείχνει τη δραστηριότητα μετάδοσης κατά την επικοινωνία USB, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως pin επιλογής slave (SS) στην επικοινωνία SPI.
• LED 13: Υπάρχει ενσωματωμένο LED συνδεδεμένο στο ψηφιακό pin 13. Όταν το pin έχει τιμή HIGH, το LED ανάβει· όταν είναι LOW, σβήνει.
• Αναλογικές είσοδοι: A0-A5, A6 - A11 (στα ψηφιακά pins 4, 6, 8, 9, 10 και 12). Το Micro έχει συνολικά 12 αναλογικές εισόδους· τα pins A0 έως A5 έχουν την ένδειξη πάνω στα pins, ενώ τα υπόλοιπα, στα οποία έχετε πρόσβαση στον κώδικα με τις σταθερές A6 έως A11, μοιράζονται αντίστοιχα με τα ψηφιακά pins 4, 6, 8, 9, 10 και 12. Όλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως ψηφιακά I/O. Κάθε αναλογική είσοδος έχει ανάλυση 10 bits (δηλαδή 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 το pin AREF και τη συνάρτηση analogReference().

Στην πλακέτα υπάρχουν και μερικά ακόμη pins:

AREF. Τάση αναφοράς για τις αναλογικές εισόδους. Χρησιμοποιείται με την analogReference().

Reset. Φέρτε αυτή τη γραμμή σε LOW για να κάνετε reset στον μικροελεγκτή. Συνήθως χρησιμοποιείται για να προστεθεί κουμπί reset σε shields που καλύπτουν αυτό της πλακέτας.

Pinout

Η αντιστοίχιση pins (Pin Mapping) του Arduino Micro δείχνει πλήρως τη λειτουργία όλων των pins, ώστε να τα χρησιμοποιείτε όπως στο Leonardo.

Επικοινωνία

Το Micro διαθέτει διάφορους τρόπους επικοινωνίας με υπολογιστή, με άλλο Arduino ή με άλλους μικροελεγκτές. Ο ATmega32U4 παρέχει σειριακή επικοινωνία UART TTL (5V), διαθέσιμη στα ψηφιακά pins 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 full speed, με τους τυπικούς drivers USB COM. Στα Windows απαιτείται αρχείο .inf. Το λογισμικό Arduino περιλαμβάνει 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 με τον υπολογιστή (αλλά όχι για σειριακή επικοινωνία στα pins 0 και 1).

Η βιβλιοθήκη SoftwareSerial επιτρέπει σειριακή επικοινωνία και σε άλλα ψηφιακά pins του Micro.

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

Το Micro 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 Micro προγραμματίζεται με το λογισμικό Arduino (λήψη). Επιλέξτε «Arduino Micro» από το μενού Tools > Board.

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

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

Αυτόματο reset (μέσω λογισμικού) και εκκίνηση του bootloader

Αντί να χρειάζεται να πατήσετε το κουμπί reset πριν από κάθε upload, το Micro είναι σχεδιασμένο ώστε να μπορεί να γίνει reset από λογισμικό που τρέχει στον συνδεδεμένο υπολογιστή. Το reset ενεργοποιείται όταν η εικονική (CDC) σειριακή θύρα / θύρα COM του Micro ανοίξει στα 1200 baud και στη συνέχεια κλείσει. Όταν συμβεί αυτό, ο επεξεργαστής κάνει reset και η σύνδεση USB με τον υπολογιστή διακόπτεται (δηλαδή η εικονική σειριακή θύρα / θύρα COM εξαφανίζεται). Μετά το reset του επεξεργαστή ξεκινά ο bootloader, που παραμένει ενεργός για περίπου 8 δευτερόλεπτα. Ο bootloader μπορεί επίσης να ξεκινήσει πατώντας το κουμπί reset του Micro. Σημειώστε ότι όταν η πλακέτα τροφοδοτηθεί για πρώτη φορά, θα μεταβεί κατευθείαν στο sketch του χρήστη, αν υπάρχει, αντί να ξεκινήσει τον bootloader.

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

Προστασία υπερέντασης USB

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

Φυσικά χαρακτηριστικά

Το μέγιστο μήκος και πλάτος της πλακέτας PCB του Micro είναι 4.8cm και 1.77cm αντίστοιχα, με τον σύνδεσμο USB να εξέχει πέρα από την πρώτη διάσταση. Η διάταξη επιτρέπει την εύκολη τοποθέτηση σε breadboard χωρίς κόλληση.