Iskra Nano: инструкция, примеры использования и документация

Iskra Nano — платформа на микроконтроллере ATmega328P для разработки на языке программирования С++.

Мы производим две версии платы:

Подключение и настройка

Шаг 1

Подключите плату к компьютеру по USB. Понадобится кабель micro-USB.

Шаг 2

Скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino IDE.

Шаг 3

Iskra Nano по архитектуре повторяет итальянскую платформу Arduino Nano. При выборе платформы соотвественно выбирайте Arduino Nano.

Шаг 4

Пользователям Windows может понадобиться установка драйвера для преобразователя USB-UART.

Пример работы

В качестве примера повторим первый эксперимент «Маячок» из набора Матрёшка Z. На плате уже есть встроенный пользовательский светодиод L, подключенный к 13 пину микроконтроллера.

Blink.ino
void setup() {
  // Устанавливаем пин светодиода в режим выхода.
  // Используем определение LED_BUILTIN,
  // которое содержит в себе пин светодиода
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
 
void loop() {
  // Включаем светодиод
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  // Ждём пол секунды
  delay(500);
  // Выключаем светодиод                       
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  // Ждём пол секунды   
  delay(500);                       
}

После загрузки программы встроенный светодиод L начнёт мигать раз в секунду.

Если всё получилось, значит плата работает и можно смело приступать к своим проектам.

Элементы платы

Микроконтроллер ATmega328P

Сердцем платформы Iskra Nano является 8-битный микроконтроллер фирмы Microchip — ATmega328P на архитектуре AVR с тактовой частотой 16 МГц. Чип содержит три вида памяти:

  • 32 КБ Flash-памяти, из которых 0,5 КБ используются загрузчиком, чтобы прошивать Iskra Nano с обычного компьютера через USB. Flash-память постоянна, в ней хранится программа и сопутствующие статичные ресурсы.
  • 2 КБ оперативной памяти SRAM для хранения временных данных, например переменных программы. SRAM-память энергозависимая, при выключении питания все данные в ней стираются.
  • 1 КБ энергонезависимой памяти EEPROM для долговременного хранения данных, которые не стираются при выключении контроллера. По своему назначению это аналог жёсткого диска.

Преобразователь USB-UART

Микроконтроллер ATmega328P не содержит USB-интерфейса, поэтому для прошивки и обмена данными с компьютером на плате присутствует USB-UART-преобразователь CH340G. При подключении к компьютеру плата определяется как виртуальный COM-порт.

Если плата не определяется компьютером, установите драйвер для чипа USB-UART CH340G.

Микроконтроллер ATmega328P общается с компьютером через преобразователь CH340G по интерфейсу UART, используя сигналы RX и TX, которые параллельно выведены на контакты 0 и 1 платы Iskra Nano. Не используйте эти пины в своём проекте во время прошивки и отладки программы.

Светодиодная индикация

Имя светодиода Назначение
ON Индикатор питания платформы.
L Пользовательский светодиод, подключённый к 13 пину микроконтроллера. При задании высокого уровня светодиод включается, при низком — выключается.
RX и TX Индикаторы, которые мигают при прошивке и обмене данными между Iskra Nano и компьютером, а также при использовании пинов 0 и 1.

Разъём micro-USB

Предназначен для прошивки и питания платформы Iskra Nano. Для подключения к компьютеру понадобится кабель micro-USB.

Регулятор напряжения 5 В

Понижающий линейный преобразователь напряжения AMS1117-5.0 обеспечивает питание микроконтроллера ATmega328PB и другой логики при подключении платформы через пин Vin. Диапазон входного напряжения — от 7 до 12 вольт. Выдаёт напряжение 5 В с максимальным выходным током 1 А.

Регулятор напряжения 3,3 В

Понижающий линейный преобразователь AMS1117-3.3 обеспечивает напряжение на пине 3V3. Питается от линии 5 В и выдаёт напряжение 3,3 В с максимальным выходным током 1 А.

ICSP-разъём для ATmega328P

Разъём ICSP выполняет две полезные функции:

  1. Несёт сигнальные пины интерфейса SPI. Линии ICSP-разъёма также продублированы на цифровых пинах 10, 11, 12 и 13.
  2. Предназначен для загрузки прошивки в микроконтроллер ATmega328P через внешний программатор. Одна из таких прошивок — Bootloader для Nano, который позволяет прошивать платформу по USB.

Подробности распиновки ICSP — в соответствующем разделе.

Кнопка RESET

Предназначена для ручного перезапуска платформы — аналог кнопки Reset на обычном компьютере.

Распиновка

Пины питания

Имя пина Описание
VIN Входной пин для внешнего источника питания с напряжением от 7 до 12 вольт.
5V Выходной пин с напряжением 5 В. На пин поступает питание от USB или от регулятора напряжения 5 В. Максимальный выходной ток 1 А.
3V3 Выходной пин с напряжением 3,3 В. На пин поступает питание от регулятора напряжения 3,3 В. Максимальный выходной ток 1 А.
GND Общая земля.
AREF Входной пин для внешнего опорного напряжения АЦП, относительно которого происходят аналоговые измерения при использовании функции analogReference() с параметром EXTERNAL.

Пины ввода-вывода

Категория пинов Количество пинов Используемые пины Описание
Пины ввода-вывода GPIO 22 0 – 13, A0 – A7 Пины могут быть настроены как вход или выход. Логический уровень единицы — 5 В, нуля — 0 В. На вход можно подавать сигнал до 5 В.
ШИМ / PWM 6 3, 5, 6, 9 – 11 Позволяют выводить аналоговое напряжение в виде ШИМ-сигнала. Разрядность ШИМ — 8 бит.
АЦП / ADC 8 A0–A7 Позволяют представить аналоговое напряжение в цифровом виде. Диапазон входного напряжения — от 0 до 5 В. Разрядность АЦП — 10 бит.

Интерфейсы

Интерфейс Количество / Название Используемые пины Описание
I²C 1 SDA — A4
SCL — A5
Для общения с периферией по интерфейсу I²C с помощью программной библиотеки Wire.
SPI SPI MOSI — 11
MISO — 12
SCK — 13
Для общения с периферией по интерфейсу SPI с помощью программной библиотеки SPI.
Serial / UART Serial RX — 0
TX — 1
Для общения с периферией по интерфейсу UART с помощью программной библиотеки Serial. Выводы шины Serial RX и TX также соединены с соответствующими контактами преобразователя USB-UART. Не используйте эти пины во время прошивки и отладки программы по USB.

Принципиальная и монтажная схемы

Габаритный чертёж

Размеры Iskra Nano с контактными ножками

Размеры Iskra Nano без ножек

Характеристики

  • Модель: Amperka Iskra Nano
  • Микроконтроллер: ATmega328P
  • Ядро: 8-битный AVR
  • Тактовая частота: 16 МГц
  • Flash-память: 32 КБ (2 КБ занимает загрузчик)
  • SRAM-память: 2 КБ
  • EEPROM-память: 1 КБ
  • Контакты ввода-вывода: 22
  • Контакты с ШИМ: 6 с разрядностью 8 бит
  • Контакты с АЦП: 8 с разрядностью 10 бит
  • Аппаратные интерфейсы:
    • 1× SPI
    • 1× I²C
    • 1× UART / Serial
  • Входное напряжение питания:
    • через USB: 5 В
    • через пин Vin: 7–12 В
  • Напряжение логических уровней: 5 В
  • Максимальный выходной ток пина 5V: 1 A
  • Максимальный выходной ток пина 3V3: 1 A
  • Максимальный ток с пина или на пин: 40 мА
  • Допустимое входное напряжение от внешнего источника: 7–12 В
  • Размеры: 45×18 мм

Ресурсы