Arduino MKR Zero: распиновка, схема подключения и программирование

Arduino MKR Zero — платформа для разработки на базе микроконтроллера ATSAMD21G18 с вычислительным ядром ARM Cortex® M0!

Скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino IDE.

По умолчанию среда Arduino IDE настроена только на AVR-платы. Для работы с платформой Arduino MKR Zero — добавьте в менеджере плат поддержку платформ на ядре ARM Cortex-M0+.

• Многозадачность на Arduino
• Воспроизведение музыки через ЦАП
• Аудио плеер на через интерфейс I²S

Мозгом платформы Arduino MKR Zero является 32-разрядный микроконтроллер фирмы Microchip (Atmel) — ATSAMD21G18 с вычислительном ядром ARM Cortex® M0.

Благодаря использованию 32-разрядного ядра ARM, Arduino MKR Zero во многом превосходит типичные платы на базе 8-разрядных микроконтроллеров. Наиболее существенные отличия заключаются в следующем:

• 32-битное ядро позволяет обрабатывать четырёх-байтовые данные всего за один такт.
• Тактовая частота – 48 МГц.
• Объем памяти программ Flash – 256 КБ.
• Объем оперативной памяти SRAM – 32 КБ.
• Наличие DMA-контроллера позволяет разгрузить центральный процессор, выполняя ресурсоёмкие операции с памятью.

Разъём micro-USB предназначен для прошивки платформы Arduino M0 с помощью компьютера.

На плате расположен JST PH-разъём (2 pin) для подключения внешних Li-Pol и Li-Ion аккумуляторов. При одновременном питании платформы от USB и аккумулятора:

• батарея заряжается током 350 мА через контролер заряда MCP73831 до 4,2 вольта.
• светодиод ON горит об индикации питания
• светодиод CHRG горит об индикации заряда батареи

При питании платформы только от аккумулятора:

• батарея не заряжается
• светодиод ON не горит для экономии питания

На платформе предусмотрен JST SH-разъём (5 pin) для подключения дополнительных модулей по интерфейсу «I²C». Коннектор включает в себя:

• пины питания — 5V и GND
• пины шины I²C — SDA и SCL
• дополнительный цифровой пин 7

Линейный понижающий регулятор напряжение AP7215-33 с выходом 3,3 вольта обеспечивает питание микроконтроллера. Максимальный выходной ток составляет 600 мА.

Слот для подключения карты памяти формата microSD. Пины холдера подключены к микроконтроллеру через «SPI1», который позволяет общаться с картой памяти без траты выведенных пинов на платформе Arduino MKR Zero.

Служит для сброса микроконтроллера. Это аналог кнопки RESET обычного компьютера.

• VIN: Пин для подключения внешнего источника напряжения в диапазоне от 5 до 6 вольт.
• 5V: На вывод поступает напряжение 5 В при подключении платы через USB. При питании платформы через пин VIN или разъём для внешнего аккумулятора — на пине может быть напряжение в диапазоне от нуля до входного.
• VCC: Пин от стабилизатора напряжения с выходом 3,3 вольта и максимальных током 600 мА. Регулятор обеспечивает питание микроконтроллера ATSAMD21G18. В любом варианте питания платформы на пине будет присутствовать 3,3 вольта.
• GND: Выводы земли.
• AREF: Пин для подключения внешнего опорного напряжения АЦП относительно которого происходят аналоговые измерения при использовании функции analogReference() с параметром «EXTERNAL».

• Цифровые входы/выходы: 22 пина; 0–14 и A0–A6
  Логический уровень единицы — 3,3 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 7 мА. К контактам подключены подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.
• ШИМ: 12 пинов; 0–8, 10, A3 и A4
  Позволяет выводить аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала. По умолчанию разрядность «ШИМ» установлена в 8 бит. Изменить разрядность «ШИМ» можно с помощью функции analogWriteResolution().
• АЦП: 7 пинов; A0–A6
  Позволяет представить аналоговое напряжение в виде цифровом виде. По умолчанию разрядность «АЦП» установлена в 10 бит. Изменить разрядность «АЦП» можно с помощью функции analogReadResolution(). Диапазон входного напряжения от 0 до 3,3 В. При подаче большего напряжения микроконтроллер может выйти из строя.
• ЦАП: пин DAC/A0
  Аналоговый выход цифро-аналогового преобразователя, который позволяет формировать 10-битные уровни напряжения. Вывод может использоваться для создания аудио-выхода — для этого используйте библиотеку AudioZero.
• TWI/I²C: пины (11)SDA и (12)SCL
  Для общения с периферией по интерфейсу «I²C». Для работы используйте библиотеку Wire.
• SPI: пины 8(MOSI), 10(MISO) и 9(SCK)
  Для общения с периферией по интерфейсу «SPI». Для работы — используйте библиотеку SPI.
• UART: пины 13(RX) и 14(TX)
  Используется для коммуникации платы Arduino с компьютером или другими устройствами через класс «Serial1». Для связи Arduino MKR Zero с компьютером через порт micro-USB — используйте класс «Serial». Для работы обоих классов — используйте методы библиотеки Serial.

• UART/Serial:
  • Serial: пины 0(RX) и 1(TX)
  • Serial1: пины 13(RX) и 14(TX)
    Используется для коммуникации платы Arduino с компьютером или другими устройствами по последовательному интерфейсу. Выводы шины Serial соединены с соответствующими контактами USB-UART преобразователя CH340G. Для работы с последовательным интерфейсом — используйте методы библиотеки Serial.

• I²S: пины 2(SCK/BCLK), 3(WS/LRCLK/FS) и A6(SD/SDATA/SDIN/SDOUT)
  Используется для передачи и приёма цифрового звука с другими аудио устройствами. Для работы используйте библиотеки I²S и Arduino Sound

• Микроконтроллер: ATSAMD21G18
• Ядро: 32-битный ARM Cortex M0+
• Тактовая частота: 48 МГц
• Объём Flash-памяти: 256 КБ (8 КБ занимает загрузчик)
• Объём SRAM-памяти: 32 КБ
• Портов ввода-вывода всего: 22
• Портов с АЦП: 7
• Разрядность АЦП: 8/10/12 бит (по умолчанию 10 бит)
• Портов, подключённых к ЦАП: 1
• Разрядность ЦАП: 10 бит
• Портов с ШИМ: 12
• Разрядность ШИМ: 10 бит, по умолчанию 8 бит
• Аппаратных интерфейсов SPI: 1
• Аппаратных интерфейсов I²C / TWI: 1
• Аппаратных интерфейсов UART / Serial: 1
• Номинальное рабочее напряжение: 3,3 В
• Максимальный выходной ток пина 3V3: 600 мA
• Максимальный ток с пина или на пин: 7 мА
• Допустимое входное напряжение от внешнего источника: 5 В
• Габариты: 62×25 мм

• Arduino MKR Zero в магазине.
• Векторное изображение Arduino MKR Zero
• Datasheet на микроконтроллер ATSAMD21G18
• Datasheet на понижающий регулятор напряжения AP7215-33 с выходом 3,3 вольта
• Datasheet на контролер заряда Li-Pol и Li-Ion аккумуляторов
• Библиотека I²S
• Библиотека Arduino Sound