Arduino ATMEGA328 SMD Breadboard Benutzerhandbuch

Überview

Das Arduino Uno ist ein Mikrocontroller-Board, das auf dem ATmega328 (Datenblatt) basiert. Es verfügt über 14 digitale Ein-/Ausgangspins (von denen 6 als PWM-Ausgänge verwendet werden können), 6 analoge Eingänge, einen 16-MHz-Quarzoszillator, einen USB-Anschluss, eine Strombuchse, einen ICSP-Header und eine Reset-Taste. Es enthält alles, was zur Unterstützung des Mikrocontrollers erforderlich ist; Schließen Sie es einfach über ein USB-Kabel an einen Computer an oder versorgen Sie es mit einem AC-DC-Adapter oder einer Batterie mit Strom, um loszulegen. Das Uno unterscheidet sich von allen Vorgängerboards dadurch, dass es nicht den FTDI USB-zu-Seriell-Treiberchip verwendet. Stattdessen verfügt es über den Atmega8U2, der als USB-zu-Seriell-Konverter programmiert ist. „Uno“ bedeutet auf Italienisch eins und wurde anlässlich der bevorstehenden Veröffentlichung von Arduino 1.0 benannt. Der Uno und die Version 1.0 werden in Zukunft die Referenzversionen von Arduino sein. Das Uno ist das neueste einer Reihe von USB-Arduino-Boards und das Referenzmodell für die Arduino-Plattform; Einen Vergleich mit früheren Versionen finden Sie im Index der Arduino-Boards.

Zusammenfassung

• Mikrocontroller ATmega328
• Betriebslautstärketage 5V
• Eingangslautstärketage (empfohlen) 7-12V
• Eingangslautstärketage (Grenzwerte) 6-20V
• Digital-I / O-Pins 14 (davon 6 PWM-Ausgang zur Verfügung stellen)
• Analoge Eingangspins 6
• DC-Strom pro I / O-Pin 40 mA
• Gleichstrom für 3.3-V-Pin 50 mA
• Flash-Speicher 32 KB (ATmega328), davon werden 0.5 KB vom Bootloader verwendet
• SRAM 2 KB (ATmega328)
• EEPROM 1 KB (ATmega328)
• Taktfrequenz 16 MHz

Schema & Referenzdesign
ADLER files: Arduino-uno-reference-design.zip
Schaltplan: arduino-uno-schematic.pdf

Leistung

Der Arduino Uno kann über einen USB-Anschluss oder mit einem externen Netzteil mit Strom versorgt werden. Die Leistung der Quelle wird automatisch ausgewählt. Die externe Stromversorgung (nicht über USB) kann entweder über einen AC-DC-Adapter (Wandsteckdose) oder eine Batterie erfolgen. Der Adapter kann durch Einstecken eines 2.1-mm-Mittelplussteckers in die Strombuchse der Platine angeschlossen werden. In die Gnd- und Vin-Stiftleisten des POWER-Anschlusses können Leitungen einer Batterie eingesteckt werden. Die Platine kann mit einer externen Versorgung von 6 bis 20 Volt betrieben werden. Bei einer Versorgung mit weniger als 7 V liefert der 5-V-Pin jedoch möglicherweise weniger als fünf Volt und die Platine ist möglicherweise instabil. Bei Verwendung von mehr als 12 V beträgt die LautstärketagDer Regler kann überhitzen und die Platine beschädigen. Der empfohlene Bereich liegt zwischen 7 und 12 Volt.
Die Stromanschlüsse lauten wie folgt:

• Fahrgestellnummer. Der Eingabevoltage an das Arduino-Board an, wenn eine externe Stromquelle verwendet wird (im Gegensatz zu 5 Volt über den USB-Anschluss oder eine andere geregelte Stromquelle). Sie können Bd. lieferntage durch diesen Pin, oder, wenn voltagWenn Sie über die Strombuchse angeschlossen sind, greifen Sie über diesen Pin darauf zu.
• 5V. Das geregelte Netzteil dient zur Stromversorgung des Mikrocontrollers und anderer Komponenten auf der Platine. Dies kann entweder von der VIN über einen integrierten Regler erfolgen oder über USB oder eine andere geregelte 5-V-Versorgung erfolgen.
• 3V3. Der Bordregler erzeugt eine 3.3-Volt-Versorgung. Die maximale Stromaufnahme beträgt 50 mA.
• GND. Erdungsstifte.

Erinnerung
Der ATmega328 verfügt über 32 KB (davon werden 0.5 KB für den Bootloader verwendet). Es verfügt außerdem über 2 KB SRAM und 1 KB EEPROM (die mit der EEPROM-Bibliothek gelesen und beschrieben werden können).

Ein- und Ausgabe

Jeder der 14 digitalen Pins am Uno kann mit den Funktionen pinMode(), digitalWrite() und digitalRead() als Ein- oder Ausgang verwendet werden. Sie arbeiten mit 5 Volt. Jeder Pin kann maximal 40 mA bereitstellen oder empfangen und verfügt über einen internen Pull-up-Widerstand (standardmäßig deaktiviert) von 20–50 kOhm. Darüber hinaus sind einige Stifte vorhanden
Spezialfunktionen:

• Seriell: 0 (RX) und 1 (TX). Wird zum Empfangen (RX) und Senden (TX) serieller TTL-Daten verwendet. Diese Pins sind mit den entsprechenden Pins des ATmega8U2 USB-to-TTL Serial-Chips verbunden.
• Externe Interrupts: 2 und 3. Diese Pins können so konfiguriert werden, dass sie einen Interrupt bei einem niedrigen Wert, einer steigenden oder fallenden Flanke oder einer Wertänderung auslösen. Weitere Informationen finden Sie in der Funktion attachmentInterrupt().
• PWM: 3, 5, 6, 9, 10 und 11. Stellen Sie mit der Funktion analogWrite() einen 8-Bit-PWM-Ausgang bereit.
• SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Diese Pins unterstützen die SPI-Kommunikation mithilfe der SPI-Bibliothek.
• LED: 13. Es gibt eine eingebaute LED, die mit dem digitalen Pin 13 verbunden ist. Wenn der Pin einen HIGH-Wert hat, ist die LED an, wenn der Pin LOW ist, ist sie aus.

Der Uno verfügt über 6 analoge Eingänge mit der Bezeichnung A0 bis A5, von denen jeder eine Auflösung von 10 Bit (dh 1024 verschiedene Werte) bietet. Standardmäßig messen sie von Erde bis 5 Volt. Ist es jedoch möglich, das obere Ende ihres Bereichs mithilfe des AREF-Pins und der Funktion analogReference() zu ändern? Darüber hinaus verfügen einige Pins über spezielle Funktionen:

• I2C: 4 (SDA) und 5 (SCL). Unterstützt I2C (TWI)-Kommunikation mithilfe der Wire-Bibliothek. Es gibt noch ein paar andere Pins auf der Platine:
• AREF. Referenzbandtage für die analogen Eingänge. Wird mit analogReference() verwendet.
• Zurücksetzen. Bringen Sie diese Leitung auf LOW, um den Mikrocontroller zurückzusetzen. Wird normalerweise verwendet, um Schilden eine Reset-Taste hinzuzufügen, die die auf der Platine blockiert.
• Siehe auch die Zuordnung zwischen Arduino-Pins und ATmega328-Ports?

Kommunikation

Der Arduino UNO verfügt über zahlreiche Möglichkeiten zur Kommunikation mit einem Computer, einem anderen Arduino oder anderen Mikrocontrollern. Der ATmega328 bietet serielle UART-TTL-Kommunikation (5 V), die an den digitalen Pins 0 (RX) und 1 (TX) verfügbar ist. Ein ATmega8U2 auf der Platine kanalisiert diese serielle Kommunikation über USB und erscheint als virtueller COM-Port für die Software auf dem Computer. Die '8U2-Firmware verwendet die Standard-USB-COM-Treiber und es ist kein externer Treiber erforderlich. Unter Windows ist jedoch eine .inf file erforderlich. Die Arduino-Software umfasst einen seriellen Monitor, der das Senden einfacher Textdaten zum und vom Arduino-Board ermöglicht. Die RX- und TX-LEDs auf der Platine blinken, wenn Daten über den USB-zu-Seriell-Chip und die USB-Verbindung zum Computer übertragen werden (jedoch nicht für die serielle Kommunikation an den Pins 0 und 1). Eine SoftwareSerial-Bibliothek ermöglicht die serielle Kommunikation an jedem der digitalen Pins von Uno. Der ATmega328 unterstützt auch I2C (TWI) und SPI-Kommunikation. Die Arduino-Software enthält eine Wire-Bibliothek, um die Verwendung des I2C-Busses zu vereinfachen; Weitere Informationen finden Sie in der Dokumentation. Verwenden Sie für die SPI-Kommunikation die SPI-Bibliothek.

Programmierung

Der Arduino Uno kann mit der Arduino-Software (Download) programmiert werden. Wählen Sie „Arduino Uno“ aus dem Menü „Extras > Board“ (je nach Mikrocontroller auf Ihrem Board). Einzelheiten finden Sie in der Referenz und in den Tutorials. Der ATmega328 auf dem Arduino Uno ist mit einem Bootloader vorinstalliert, mit dem Sie neuen Code ohne die Verwendung eines externen Hardware-Programmierers hochladen können. Die Kommunikation erfolgt über das ursprüngliche STK500-Protokoll (Referenz, C-Header). fileS). Sie können den Bootloader auch umgehen und den Mikrocontroller über den ICSP-Header (In-Circuit Serial Programming) programmieren. Weitere Informationen finden Sie in dieser Anleitung. Der ATmega8U2-Firmware-Quellcode ist verfügbar. Der ATmega8U2 ist mit einem DFU-Bootloader ausgestattet, der durch Anschließen des Lötjumpers auf der Rückseite der Platine (in der Nähe der Italienkarte) und anschließendes Zurücksetzen des 8U2 aktiviert werden kann. Anschließend können Sie die FLIP-Software von Atmel (Windows) oder den DFU-Programmierer (Mac OS X und Linux) verwenden, um neue Firmware zu laden. Oder Sie können den ISP-Header mit einem externen Programmierer verwenden (den DFU-Bootloader überschreiben). Weitere Informationen finden Sie in diesem vom Benutzer bereitgestellten Tutorial.

Automatischer (Software-)Reset

Anstatt vor dem Hochladen die Reset-Taste physisch drücken zu müssen, ist der Arduino Uno so konzipiert, dass er durch eine auf einem angeschlossenen Computer ausgeführte Software zurückgesetzt werden kann. Eine der Hardware-Flusskontrollleitungen (DTR) des ATmega8U2 ist über einen 328-Nano-Farad-Kondensator mit der Reset-Leitung des ATmega100 verbunden. Wenn diese Leitung aktiviert (auf Low gesetzt) ​​wird, fällt die Reset-Leitung lange genug ab, um den Chip zurückzusetzen. Die Arduino-Software nutzt diese Funktion, um Ihnen das Hochladen von Code durch einfaches Drücken der Upload-Schaltfläche in der Arduino-Umgebung zu ermöglichen. Dies bedeutet, dass der Bootloader eine kürzere Zeitüberschreitung haben kann, da die Senkung der DTR gut mit dem Start des Uploads koordiniert werden kann.

Dieses Setup hat weitere Auswirkungen. Wenn der Uno an einen Computer mit Mac OS X oder Linux angeschlossen ist, wird er jedes Mal zurückgesetzt, wenn eine Softwareverbindung (über USB) hergestellt wird. Für die folgende halbe Sekunde läuft der Bootloader auf dem Uno. Obwohl es so programmiert ist, dass es fehlerhafte Daten (also alles andere als das Hochladen von neuem Code) ignoriert, fängt es die ersten paar Datenbytes ab, die an die Karte gesendet werden, nachdem eine Verbindung geöffnet wurde. Wenn ein auf dem Board ausgeführter Sketch beim ersten Start einmalige Konfigurations- oder andere Daten empfängt, stellen Sie sicher, dass die Software, mit der er kommuniziert, nach dem Öffnen der Verbindung und vor dem Senden dieser Daten eine Sekunde wartet. Der Uno enthält eine Spur, die durchtrennt werden kann, um den automatischen Reset zu deaktivieren. Die Pads auf beiden Seiten der Leiterbahn können zusammengelötet werden, um sie wieder zu aktivieren. Es trägt die Aufschrift „RESET-EN“. Möglicherweise können Sie den automatischen Reset auch deaktivieren, indem Sie einen 110-Ohm-Widerstand von 5 V an die Reset-Leitung anschließen. Weitere Informationen finden Sie in diesem Forenthread.

USB-Überstromschutz
Der Arduino Uno verfügt über eine rücksetzbare Polysicherung, die die USB-Anschlüsse Ihres Computers vor Kurzschlüssen und Überstrom schützt. Obwohl die meisten Computer über einen eigenen internen Schutz verfügen, bietet die Sicherung eine zusätzliche Schutzschicht. Wenn mehr als 500 mA am USB-Anschluss anliegen, unterbricht die Sicherung automatisch die Verbindung, bis der Kurzschluss oder die Überlastung behoben ist.

Physikalische Eigenschaften

Die maximale Länge und Breite der Uno-Platine beträgt 2.7 bzw. 2.1 Zoll, wobei der USB-Anschluss und die Strombuchse über das vorherige Maß hinausragen. Vier Schraubenlöcher ermöglichen die Befestigung der Platine an einer Oberfläche oder einem Gehäuse. Beachten Sie, dass der Abstand zwischen den digitalen Pins 7 und 8 160 mil (0.16 Zoll) beträgt, also kein gerades Vielfaches des 100 mil-Abstands der anderen Pins.

Arduino UNO-Referenzdesign

Referenzdesigns werden „wie besehen“ und „mit allen Fehlern“ zur Verfügung gestellt. Arduino SCHLIESST ALLE ANDEREN AUSDRÜCKLICHEN ODER STILLSCHWEIGENDEN GEWÄHRLEISTUNGEN AUS. Arduino kann jederzeit und ohne Vorankündigung Änderungen an Spezifikationen und Produktbeschreibungen vornehmen. Der Kunde darf PRODUKTE, EINSCHLIESSLICH, ABER NICHT BESCHRÄNKT AUF STILLSCHWEIGENDE GEWÄHRLEISTUNGEN DER MARKTGÄNGIGKEIT ODER EIGNUNG FÜR EINEN BESTIMMTEN ZWECK, nicht auf das Fehlen oder die Eigenschaften von Merkmalen oder Anweisungen verlassen, die mit „reserviert“ oder „undefiniert“ gekennzeichnet sind. Arduino behält sich diese für zukünftige Definitionen vor und übernimmt keinerlei Verantwortung für Konflikte oder Inkompatibilitäten, die sich aus zukünftigen Änderungen daran ergeben. Die Produktinformationen auf der Web Die Website oder Materialien können ohne vorherige Ankündigung geändert werden. Schließen Sie einen Entwurf nicht mit diesen Informationen ab.

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Verweise

• Bedienungsanleitung