Базовий модуль Arduino Leonardo R3 на базі ATmega32U4

Базовий модуль Arduino Leonardo R3 на базі ATmega32U4

Arduino Leonardo — контролер на базі ATmega32u4. Платформа має 20 цифрових вхід/виходів (7 з яких можуть використовуватися як виходи ШІМ і 12 як аналогові входи), кварцовий генератор 16 МГц, роз'єм мікро-USB, силовий роз'єм, роз'єм ICSP і кнопку перезавантаження. Для роботи необхідно підключити платформу до комп'ютера за допомогою кабелю USB, або подати живлення за допомогою адаптера AC/DC або батареї.

На відміну від усіх попередніх плат ATmega32u4 має вбудовану підтримку для USB з'єднання, це дозволяє задати як Leonardo буде видно при підключення до комп'ютера, це може бути клавіатура, миша, віртуальний серійний / COM порт.

Arduino Leonardo може одержувати живлення через з'єднання USB або від зовнішнього джерела живлення. Джерело живлення вибирається автоматично.

Зовнішнє живлення (не USB) може подаватися через перетворювач напруги AC/DC (блок живлення) або акумуляторною батареєю. Перетворювач напруги підключається за допомогою роз'єму 2.1 мм з центральним позитивним полюсом. Дроти від батареї підключаються до висновків Gnd і Vin роз'єму живлення.

Платформа може працювати при зовнішньому живленні від 6 до 20 Ст. При напрузі живлення нижче 7, висновок 5V може видавати менше 5 В, при цьому платформа може працювати нестабільно. При використанні напруги не вище 12 В регулятор напруги може перегрітися і пошкодити плату. Рекомендований діапазон від 7 до 12 Ст.

Висновки живлення:

• VIN. Вхід використовується для подачі живлення від зовнішнього джерела (в відсутність 5 від роз'єму USB або іншого регульованого джерела живлення). Подача напруги живлення відбувається через цей висновок.
• 5V. Джерело напруги, що використовується для живлення мікроконтролера та компонентів на платі. Харчування може подаватися від виведення VIN через регулятор напруги, або від роз'єму USB, або іншого регульованого джерела напруги 5 Ст.
• 3V3. Напруга на виводі 3.3 генерується вбудованим регулятором на платі. Максимальне споживання струму 50 мА.
• GND. Висновки заземлення.
• IOREF. Висновок з робочою напругою вхід/виходів плати. Для Leonardo це 5 Ст. Передбачається до використання платами розширення для правильноего вибору робочого напруги.

Мікроконтролер ATmega32u4 має 32 кБ флеш-пам'яті, з яких 4 кБ використовується для зберігання завантажувача, а також 2.5 кБ ОЗП (SRAM) і 1 Кбайт EEPROM.(яка читається і записується з допомогою бібліотеки EEPROM).

Входи і Виходи

Кожен з 20 цифрових висновків Leonardo може налаштований як вхід або вихід, використовуючи функції pinMode(), digitalWrite(), і digitalRead(), . Висновки працюють при напрузі 5 Ст. Кожен висновок має навантажувальний резистор (за замовчуванням вимкнено) 20-50 кОм і може пропускати до 40 мА. Деякі висновки мають особливі функції:

• Послідовна шина: 0 (RX) і 1 (TX). Висновки використовуються для отримання (RX) і передачі (TX) даних TTL. Дані висновки підключені до відповідних висновків мікросхеми послідовної шини ATmega32U4 USB-to-TTL. Зверніть увагу, що у Leonardo, клас Serial відноситься до послідовного з'єднання USB CDC. Послідовне з'єднання через висновки 0 і 1 здійснюється через клас Serial1.
• TWI: 2 (SDA) і 3 (SCL). За допомогою висновків здійснюється зв'язок I2C (TWI), для створення якого використовується бібліотека Wire.
• Зовнішнє переривання: 2 і 3. Дані висновки можуть бути налаштовані на виклик переривання або на молодшому значенні, або на передньому або задньому фронті, чи при зміні значення. Детальніша інформація знаходиться в описі функції attachInterrupt().
• ШІМ: 3, 5, 6, 9, 10, 11 13. Будь висновків забезпечує ШІМ з роздільною здатністю 8 біт за допомогою функції analogWrite().
• SPI: на роз'ємі ICSP. За допомогою даних висновків здійснюється зв'язок SPI, для чого використовується бібліотека SPI. Зверніть увагу, що в Leonardo висновки SPI не розведені на цифрові вхід/виходи як це було в попередніх версіях Arduino контролерів.
• LED: 13. Вбудований світлодіод, підключений до цифрового висновку 13. Якщо значення на виведенні має високий потенціал, то світлодіод горить.
• Аналогові входи: A0-A5, A6-A11 (на цифрових висновках 4, 6, 8, 9, 10 і 12). Leonardo має 12 аналогових входів, позначених від A0 до A11. Всі анадоговые входи можуть працювати в режимі цифрових вхід/виходів. Входи з A0 по A5 збігаються з аналоговими входами UNO. Входи з A6 A11 на цифрових висновках 4, 6, 8, 9, 10 і 12 відповідно. Рарешение аналогових входів — 10 біт, тобто 1024 різних значення. За замовчуванням значення на аналогових входах вимірюється від землі (0) до 5 Вольт, верхня межа діапазону може бути змінений за допомогою AREF входу і analogReference() функції.

Додаткова пара висновків платформи:

• AREF. Опорна напруга для аналогових входів. Використовується з функцією analogReference().
• Reset. Низький рівень сигналу на виводі перезавантажує мікроконтролер. Зазвичай застосовується для підключення

Зв'язок

На платформі Arduino Leonardo може встановлювати зв'язок з комп'ютером, іншими пристроями Arduino або мікроконтролерами кількома способами. ATmega32U4 підтримують послідовний інтерфейс UART TTL (5), здійснюваний висновками 0 (RX) і 1 (TX). ATmega32U4 дозволяє також організувати послідовне з'єднання з програмами на стороні комп'ютера через USB так, щоб вони "спілкувалися" з платою через віртуальний COM порт. Leonardo c допомогою стандартних драйверів USB COM (для Windows потрібно .inf-файл) може підключатися як USB 2.0 устройтва. Моніторинг послідовної шини (Serial Monitor) середовища розробки Arduino дозволяє відправляти і отримувати текстові дані при підключенні до платформи. Світлодіоди RX і TX на платформі будуть блимати при передачі даних через USB підключення (але не при використанні послідовної передачі через висновки 0 та 1).

Бібліотекою SoftwareSerial можливо створити послідовну передачу даних через будь-який з цифрових висновків Leonardo.

ATmega32U4 підтримує інтерфейси I2C (TWI) і SPI. Arduino включена бібліотека Wire для зручності використання шини I2C. Для SPI може використовуватися бібліотека SPI.

Arduino Leonardo вміє визначатися при підключення до комп'ютера пристрій миша або клавіатура. Управління цим режимом здійснюється через класи Keyboard і Mouse.

Програмування

Платформа програмується ЗА допомогою Arduino. З меню Tools > Board вибирається «Arduino Leonardo» (згідно з установленим мікроконтролеру). Детальніша інформація знаходиться в довіднику та інструкціях.

Мікроконтролер ATmega32U4 на Leonardo поставляється з записаним завантажувачем, опрощающим запис нових програм без використання зовнішніх програматорів. Зв'язок здійснюється протоколом AVR109.

Є можливість не використовувати завантажувач і запрограмувати мікроконтролер через висновки ICSP (внутрішньосхемного програмування).

Автоматична (програмна) перезавантаження

Leonardo розроблена таким чином, щоб перед записом нового коду перезавантаження здійснювалася самою програмою Arduino на комп'ютері, а не натисненням кнопки на платформі. Перезавантаження спрацьовує коли віртуальний CDC COM порт відкривається зі швидкістю 1200 бод, а потім закривається. Коли це відбувається, мікропроцесор йде на перезавантаження, розриваючи USB з'єднання. Після перезавантаження стартує завантажувач (бутлодер) і залишається активним приблизно 8 секунд. Завантажувач також можна ініціювати натисканням кнопки Reset. Зверніть увагу, що при подачі живлення контролер відразу переходить до виконання завантаженої програми вибіркової без виконання завантажувача.

Струмовий захист роз'єми USB

В Arduino Leonardo встроен самовостанавливающийся предохранитель (автомат), защищающий порт USB компьютера от токов короткого замыкания и сверхтоков. Хотя практически все компьютеры имеют подобную защиту, тем не менее, данный предохранитель обеспечивает дополнительный барьер. Предохранитель срабатыват при прохождении тока более 500 мА через USB порт и размыкает цепь до тех пока нормальные значения токов не будут востановлены.

Физические характеристики

Розмір друкованої плати Leonardo складають 6.9 на 5.3 див. Роз'єм USB і силовий роз'єм виходять за межі даних розмірів. Чотири отвори в платі дозволяють закріпити її на поверхні. Відстань між цифровими висновками 7 і 8 дорівнює 0,4 см, хоча між іншими висновками воно становить 0,25 див.