Home › News

Arduino. Контакты и шины

02.09.2018

💡 Arduino - Сегментные светодиодные дисплеи - EP5

Если к вам в руки уже попала Arduino , то Вы, наверняка обращали внимание на большое количество надписанных черных разъемов (далее пинов), расположенных по краям платы. Какой же выход для чего предназначен? Какой компонент куда подключать? Попробуем ответить на этот вопрос. Сразу оговорюсь, что буду рассматривать самую распространенную плату Arduino Uno. На остальных назначение некоторых выводов может отличаться http://pighixxx.com/test/pinoutspg/boards вот ссылка на ресурс, где можно посмотреть назначение пинов конкретно для Вашей платы. Итак, поехали...

Большинство пинов может работать как на вход (считывать данные с подключенных устройств), так и на выход (выдавать сигналы на подключенные устройства). Соответственно, это пины, помеченные как 0-13 и АО-А5. По-умолчанию все пины работают на выход. Чтобы изменить их режим мы можем использовать функцию pinMode.

Пины питания и земля.

Из школьного курса физики Вы должны знать, что, во-первых любая электрическая цепь должна быть замкнута, а во-вторых, постоянный ток течет от "+" к "-". В данном случае в роли "+" выступают пины "3.3V" и "5V", которые выдают напряжение соответственно 3.3 и 5 вольт. Сила тока на этих пинах будет не больше 100 мА. В роли "-" выступают пины с обозначением "GND" (земля). На Uno этих пинов 2 (на старых версиях) или 3. Таким образом, вам надо запомнить, что каждая наша схема должна начинаться с пинов питания и заканчиваться землей.

Пин VIN.

Этот пин служит для подачи питания непосредственно на плату, минуя USB или разъем питания. Зачем? Ну, например, если в вашем проекте используется источник в 4.5 вольт (или батарейный отсек) и вы не хотите использовать громоздкие импульсные адаптеры или USB-разъемы.

Аналоговые пинв А0-А5.

В отличие от цифровых пинов, эти выходы подключены к микроконтроллеру через шестиканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и имеют разрешение 10 бит. Это говорит о том, что при подключении к этим пинам мы будем получать значения от 0 до 1023. Основным применением этих пинам является чтение с аналовых датчиков. В то же время при нехватке цифровых выходов мы можем использовать аналоговые выходы в качестве цифровых (аналогичным пинам 0-13).

Давайте чуть подробнее рассмотрим функции, закрепленные за цифровыми пинами.

ШИМ или PWM.

Обратили внимание, что пины с номерами 3,5,6,9,10 и 11 на плате помечены знаком "#" или "~"? Это пины, работающие с широтно-импульсной модуляцией. Что же скрывается за этим названием? Все очень просто: цифровой выход Arduino может выдавать или 0 вольт, или 5 вольт. Промежуточные значения, например, в ШИМ. На рисунке выше мы видим, как получается сигнал: часть времени подается напряжение в 0В, часть 5В, а в среднем мы получаем в 0В, 1.25В, 2.5В, 3.75В и 5В (сверху вниз). Именно благодаря ШИМ мы можем задать значение напряжения от 0 до 5 В с шагом примерно в 0.019В. Как это сделать видно на том же рисунке: в функцию analogWrite передаются значения от 0 (0 вольт) до 255 (5 вольт). В частности, значение 191 соответствует 3.75В.

I2C.

Контакт А4 и А5 используются для работы с I2C-шины. Что она из себя представляет? грубо говоря, используя 4 провода (питания, земля, линию данных SDA и линию тактирования SCL) мы можем подключить до 112 устройств. Не просто 112 различных устройств, а 112 различных устройств одновременно. Достигается это благодаря тому, что каждая модель устройства имеет свой уникальный адрес, по которому к нему и осуществляется обращение. Проблема может возникнуть, если вы хотите подключить к этой шине два одинаковых устройства (например, два датчика освещенности), но многие производители учитывают это, давая возможность выбрать один из двух-трех адресов на устройстве. Таких устройств, с поддержкой шины I2C множество: "часы" RTC, дисплеи, датчик и многое другое. Более того, написано множество библиотек под такие устройства, позволяющие не указывать напрямую адрес устройства, а обращаться к нему, как самостоятельному датчику.

SPI.

Еще одна последовательная шина. На ней может располагаться одно ведущее устройство (в нашем случае Arduino) и несколько ведомых. Помимо линий питания и земли использует 4 канала:

SPI или I2C?

В чем отличие SPI от I2C и что выбрать? SPI требует больше проводов и поддерживает меньше одновременно подключенных устройств. Используя SPI, мы можем подключить практически любое устройство, а для использования шины I2C выбор устройств довольно ограничен (хотя весьма велик). Также скорость передачи по SPI значительно (более чем в 5 раз) выше I2C. Есть ещё рад отличий, выходящих за рамки нашего рассмотрения.

RX/TX.

На UNO это пины 0 и 1 (на большинстве плат они как раз соответствующий помечены). Это линии последовательного порта (также известного как UART). Например, вы можете использовать их для подключения GSM-модема или терминала.

С теорией закончили и в следующей статье мы попробуем сделать простейшую (но просто расширяемую) сетевую метеостанцию, чтобы продемонстрировать возможность Arduino и закрепить вышеизложенное.

автор: ansealk (Пикабу)

Arduino. Контакты и шины