아두이노 외부 전원. USB 커넥터의 현재 보호. Arduino Uno를 전원에 연결하기

이 기사에서는 수업 프로그램을 시연하기 위해 선택한 Arduino UNO R3 컨트롤러에 대해 설명합니다. 이제 이 정보를 주의 깊게 연구할 필요가 없습니다. 시스템의 하드웨어에 대한 아이디어를 얻기 위해 훑어보는 것이 좋습니다. 앞으로 이 글은 참고자료로 활용될 수 있습니다.

수업 프로그램의 컨트롤러로 Arduino UNO R3 보드를 선택했습니다. 그러나 다른 보드를 사용하는 것을 방해하는 것은 없습니다. UNO R3는 Arduino 컨트롤러의 가장 일반적인 버전입니다.

컨트롤러에 대한 일반 정보입니다.

Arduino UNO R3는 ATmega328 마이크로컨트롤러를 기반으로 합니다. 그를:

• 14개의 디지털 입출력 포트(그 중 6개는 PWM 변조 모드 지원);
• 6개의 아날로그 입력;
• 클록 주파수 16MHz;
• USB 포트;
• 전원 커넥터;
• 회로 내 프로그래밍 커넥터;
• 리셋 버튼.

보드에는 마이크로 컨트롤러의 작동을 보장하는 데 필요한 모든 구성 요소가 있습니다. 연결하기에 충분합니다 USB 케이블컴퓨터에 연결하고 전원을 공급하십시오. 마이크로컨트롤러가 블록에 장착되어 고장 시 교체가 용이합니다.

명세서.

프로그램 작성.

컨트롤러는 통합 환경에서 프로그래밍됩니다. 소프트웨어아두이노(IDE). 프로그래밍은 STK500 프로토콜을 사용하는 상주 부트로더의 제어 하에 이루어집니다. 하드웨어 프로그래머는 필요하지 않습니다.

마이크로컨트롤러는 부트로더를 사용하지 않고 ICSP 소켓을 통해 프로그래밍할 수 있습니다. 원천다운로더는 무료로 사용할 수 있습니다.

다른 Arduino 컨트롤러와 다릅니다.

Arduino UNO R3는 이전 버전과 달리 USB-UART FTDI 브리지를 사용하여 컴퓨터에 연결하지 않습니다. 이 기능은 ATmega16U2 마이크로컨트롤러에 의해 수행됩니다.

공급 시스템.

UNO 보드는 USB 포트 또는 외부 소스에서 전원을 공급받을 수 있습니다. 전원이 자동으로 선택됩니다. AC 어댑터 또는 배터리를 외부 전원으로 사용할 수 있습니다. 어댑터는 2.1mm 커넥터를 통해 연결됩니다(중앙 핀은 양극). 배터리는 POWER 커넥터의 GND 및 Vin 핀에 연결됩니다.

외부 전원 공급 장치의 전압 범위는 6 - 20V일 수 있습니다. 그러나 장치의 불안정한 작동으로 인해 전압이 7V 이하로 떨어지지 않도록 하는 것이 좋습니다. 또한 공급 전압을 12V 이상으로 높이는 것도 바람직하지 않습니다. 안정기가 과열되어 고장날 수 있습니다. 저것들. 권장 공급 전압 범위는 7 - 12V입니다.

다음 핀을 사용하여 전원을 연결할 수 있습니다.

메모리.

마이크로 컨트롤러에는 세 가지 유형의 메모리가 있습니다.

• 32kB 플래시(플래시);
• 2kB RAM(SRAM);
• 1kB 비휘발성 메모리(EEPROM).

입력 및 출력.

14개의 디지털 핀은 각각 출력 또는 입력으로 사용할 수 있습니다. 출력의 전압 레벨은 5V입니다. 각 출력의 나가는 전류와 들어오는 전류를 20mA 수준으로 제한하는 것이 좋습니다. 이 매개변수의 최대 허용 값은 40mA입니다. 각 핀에는 내부 20-50kΩ 풀업 저항이 있습니다. 저항은 소프트웨어로 비활성화할 수 있습니다.

일부 핀은 추가 기능을 수행할 수 있습니다.

직렬 인터페이스: 핀 0(Rx) 및 1(Tx). TTL 직렬 데이터를 수신(Rx) 및 전송(Tx)하는 데 사용됩니다. 이 핀은 USB-UART 브리지로 사용되는 ATmega16U2의 데이터 핀에 연결됩니다.

외부 인터럽트: 핀 2 및 3.이 핀은 외부 인터럽트 입력으로 사용할 수 있습니다. 소프트웨어에서 낮은 레벨, 상승 또는 하강 에지에서 인터럽트하거나 신호 레벨을 변경하도록 설정할 수 있습니다.

PWM: 핀 3, 5, 6, 9, 10, 11. 8비트 분해능의 PWM 변조 모드에서 작동할 수 있습니다.

직렬 인터페이스 SPI: 핀 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK).

LED: 핀 13. 13번 핀에 연결된 LED. 높은 레벨출력 신호.

TWI 인터페이스: 출력 A4 또는 SDA 및 A5 또는 SCL. TWI 통신 인터페이스.

~에 아두이노 보드우노는 A0-A5로 표시된 6개의 아날로그 입력. 아날로그 디지털 변환의 분해능은 10비트입니다. 기본적으로 입력 전압은 0-5V 범위의 접지를 기준으로 측정되지만 AREF 핀 및 소프트웨어 설정을 사용하여 변경할 수 있습니다.

보드의 2개 이상의 핀에는 다음과 같은 기능이 있습니다.

AREF.마이크로컨트롤러 ADC의 기준 전압.

초기화. 낮은 수준이 핀에서 마이크로 컨트롤러가 재설정됩니다.

통신 인터페이스.

Arduino UNO 모듈에는 컴퓨터, 다른 UNO 보드 또는 다른 마이크로컨트롤러와 통신하는 수단이 있습니다. 이를 위해 보드에는 핀 0(RX) 및 1(TX)에 연결된 TTL(5V) 로직 레벨이 있는 UART 인터페이스가 있습니다. 보드의 ATmega16U2 칩은 UART 인터페이스를 컴퓨터의 USB 포트에 연결합니다. 컴퓨터 포트에 연결하면 가상 COM컴퓨터 프로그램이 Arduino와 함께 작동하는 포트. ATmega16U2 펌웨어는 표준 USB-COM 드라이버를 사용하며 추가 드라이버 설치가 필요하지 않습니다. Windows 운영 체제의 경우 적절한 .inf 파일이 필요합니다. Arduino IDE(통합 소프트웨어 환경)에는 보드에서 간단한 텍스트 데이터를 보내고 받을 수 있는 직렬 통신 모니터가 포함되어 있습니다. 보드에는 USB 통신에 해당하는 신호의 상태를 나타내는 RX 및 TX LED가 있습니다(핀 0 및 1의 직렬 인터페이스는 제외).

ATmega328 마이크로컨트롤러는 I2C(TWI) 및 SPI 통신 인터페이스도 지원합니다.

자동(소프트웨어) 재설정.

프로그램을 로드하기 전에 매번 리셋 버튼을 누르지 않아도 되도록 UNO 보드에는 연결된 컴퓨터에서 시작되는 하드웨어 리셋 기능이 있습니다. ATmega16U2의 데이터 흐름 제어(DTR) 신호 중 하나는 0.1uF 커패시터를 통해 ATmega328의 리셋 핀에 연결됩니다. DTR 신호가 낮아지면 마이크로컨트롤러 리셋 펄스가 생성됩니다. 이 솔루션을 사용하면 Android IDE(통합 프로그래밍 환경)에서 클릭 한 번으로 프로그램을 다운로드할 수 있습니다.

그러나 그러한 기능은 부정적인 결과를 초래할 수 있습니다. UNO 보드를 작동하는 컴퓨터에 연결하면 맥 시스템 OS X 또는 Linux에서는 프로그램이 보드에 연결될 때마다 마이크로 컨트롤러가 재설정됩니다. 0.5초 이내에 부트로더가 UNO 보드에서 실행됩니다. 다운로더 프로그램은 외부 데이터를 무시하더라도 연결이 설정되는 즉시 패킷에서 몇 바이트를 수신할 수 있습니다. Arduino 보드의 프로그램이 처음 시작할 때 데이터 수신을 제공하는 경우 연결 후 약 1초의 지연으로 데이터를 보내야 합니다.

UNO 모듈에는 자동 재설정 기능을 비활성화하기 위해 절단할 수 있는 트랙이 있습니다. 트랙에는 "RESET-EN"이라는 문구가 표시되어 있습니다. 5V 공급 라인과 RESET 핀 사이에 110옴 저항을 연결하여 자동 리셋을 비활성화할 수도 있습니다.

USB 포트 과부하 보호.

Arduino UNO 보드에서 USB 인터페이스의 전원 라인은 재설정 가능한 퓨즈로 보호됩니다. 전류가 500mA를 초과하면 단락이 제거될 때까지 퓨즈가 회로를 차단합니다.

Arduino UNO 컨트롤러의 개략도.

ATmega328P 마이크로컨트롤러를 기반으로 하는 플래그십 개발 플랫폼입니다. 에 아두이노 우노 14개의 디지털 입력/출력(6개는 PWM 출력으로 사용 가능), 6개의 아날로그 입력, 16MHz 석영 공진기, USB 커넥터, 전원 커넥터, ICSP(회로 내 프로그래밍) 및 재설정 버튼.

연결 및 설정

수술실에서 Arduino Uno 보드로 작업하려면 윈도우 시스템컴퓨터에 통합 환경 다운로드 및 설치 아두이노 개발- 아두이노 IDE.

문제가 발생했습니까?

보드 요소

마이크로컨트롤러 ATmega328P

Arduino Uno 플랫폼의 핵심은 8비트 AVR 마이크로컨트롤러인 ATmega328P입니다.

마이크로컨트롤러 ATmega16U2

ATmega16U2 마이크로컨트롤러는 ATmega328P 마이크로컨트롤러를 컴퓨터의 USB 포트에 연결합니다. PC에 연결하면 Arduino Uno는 가상 COM 포트로 정의됩니다. 16U2 펌웨어는 표준 USB-COM 드라이버를 사용하므로 외부 드라이버를 설치할 필요가 없습니다.

전원 핀

빈:외부 전원 공급 장치의 전압(USB 또는 기타 안정화된 전압의 5V와 관련 없음). 이 출력을 통해 둘 다 제출할 수 있습니다. 외부 전원, 외부 어댑터가 장치에 연결된 경우 전류를 소비합니다.

5V:출력은 보드 안정기에서 5V의 전압을 받습니다. 이 안정기는 ATmega328 마이크로컨트롤러에 전원을 공급합니다. 5V 출력을 통해 장치에 전원을 공급하는 것은 권장하지 않습니다. 이 경우 전압 안정기가 사용되지 않아 보드가 고장날 수 있습니다.

3.3V:보드 레귤레이터에서 3.3V. 최대 전류출력 - 50mA.

접지:근거 결론.

아이오레프:핀은 확장 보드에 마이크로컨트롤러의 작동 전압에 대한 정보를 제공합니다. 전압에 따라 확장 보드는 적절한 전원 공급 장치로 전환하거나 레벨 변환기를 사용하여 5V 및 3.3V 장치 모두에서 작동할 수 있습니다.

입출력 포트

디지털 입력/출력:핀 0 - 13
논리 레벨 1은 5V, 0은 0V입니다. 최대 출력 전류는 40mA입니다. 풀업 저항은 기본적으로 비활성화되어 있지만 소프트웨어로 활성화할 수 있는 핀에 연결됩니다.

PWM:핀 3, 5, 6, 9, 10 및 11
8비트 아날로그 값을 PWM 신호로 출력할 수 있습니다.

ADC:핀 A0 - A5
6개의 아날로그 입력, 각 입력은 아날로그 전압을 10비트 숫자(1024개 값)로 나타낼 수 있습니다. ADC의 비트 깊이는 10비트입니다.

TWI/I²C: SDA 및 SCL 핀
2선을 통해 동기식 프로토콜을 사용하여 주변 장치와 통신합니다. 작동하려면 Wire 라이브러리를 사용하십시오.

SPI:핀 10(SS) , 11(MOSI) , 12(MISO) , 13(SCK) .
이 핀을 통해 SPI 인터페이스를 통해 통신이 수행됩니다. 작동하려면 SPI 라이브러리를 사용하십시오.

UART:핀 0(RX) 및 1(TX)
이 핀은 USB-UART 변환기 역할을 하는 ATmega16U2 마이크로 컨트롤러의 해당 핀에 연결됩니다. Serial 클래스를 통해 Arduino 보드를 컴퓨터 또는 기타 장치와 통신하는 데 사용됩니다.

LED 표시

USB Type-B 커넥터

USB Type-B 커넥터는 컴퓨터를 사용하여 Arduino Uno 플랫폼을 플래시하도록 설계되었습니다.

외부 전원 공급용 커넥터

7V ~ 12V의 외부 전원 공급용 커넥터.

ATmega328P용 ICSP 커넥터

ICSP 커넥터는 ATmega328P 마이크로컨트롤러의 회로 내 프로그래밍을 위한 것입니다. SPI 라이브러리를 사용하여 이 핀은 SPI 인터페이스를 통해 확장 보드와 통신할 수 있습니다. SPI 라인은 6핀 커넥터로 라우팅되며 디지털 핀 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO) 및 13(SCK)에도 복제됩니다.

ATmega16U2용 ICSP 커넥터

ICSP 커넥터는 ATmega16U2 마이크로컨트롤러의 회로 내 프로그래밍을 위한 것입니다.

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