====== Arduino MKR Zero: распиновка, схема подключения и программирование ====== [[amp>product/arduino-mkr-zero?utm_source=man&utm_campaign=arduinom0&utm_medium=wiki|Arduino MKR Zero]] — платформа для разработки на базе микроконтроллера {{:продукты:arduino-mkr-zero:atsamd21g18_datasheet.pdf|ATSAMD21G18}} с вычислительным ядром ARM Cortex® M0! {{ :продукты:arduino-mkr-zero:arduino-mkr-zero.4.jpg |}} ===== Видеообзор ===== {{youtube>6iRnoj0GH8U?large}} ===== Подключение и настройка ===== ==== Шаг 1 ==== [[articles:arduino-ide-install|Скачайте и установите]] на компьютер интегрированную среду разработки Arduino IDE. ==== Шаг 2 ==== По умолчанию среда Arduino IDE настроена только на AVR-платы. Для работы с платформой Arduino MKR Zero — [[:arduino-ide:boards-manager#добавление_плат_с_ядром_cortex-m0|добавьте в менеджере плат поддержку платформ на ядре ARM Cortex-M0+]]. [[установка-и-настройка-arduino-ide:arduino-m0-restore|У меня не появляется новых устройств при подключении Arduino MKR Zero]] ===== Примеры работы ===== * [[:projects:scheduler-multiple-blinks|Многозадачность на Arduino]] * [[:projects:play-music-dac|Воспроизведение музыки через ЦАП]] * [[:projects:play-music-i2s|Аудио плеер на через интерфейс I²S]] ===== Элементы платы ===== {{ :продукты:arduino-mkr-zero:arduino-mkr-zero_annotation.png?nolink |}} ==== Микроконтроллер ATSAMD21G18 ==== Мозгом платформы Arduino MKR Zero является 32-разрядный микроконтроллер фирмы Microchip (Atmel) — {{:продукты:arduinom0:atsamd21g18_datasheet.pdf|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 ==== Разъём micro-USB предназначен для прошивки платформы Arduino M0 с помощью компьютера. ==== Светодиодная индикация ==== ^ Имя светодиода ^ Назначение ^ | ON |Индикатор питания. При питании платформы от аккумулятора через {{:продукты:arduino-mkr-zero:jst-ph-connector.pdf|JST PH-разъём}} светодиод ''ON'' не горит для экономии питания. | | CHRG |Индикатор зарядки внешнего аккумулятора| | L | Пользовательский светодиод на ''32'' пине микроконтроллера, в отличии от ''13'' пина на других платформах Arduino. Используйте определение ''LED_BUILTINС'' для работы со светодиодом. При задании значения ''HIGH'' светодиод включается, при ''LOW'' – выключается.| ==== Разъём подключения аккумулятора ==== На плате расположен {{:продукты:arduino-mkr-zero:jst-ph-connector.pdf|JST PH-разъём (2 pin)}} для подключения внешних Li-Pol и Li-Ion аккумуляторов. {{ :продукты:arduino-mkr-zero:jst-ph-connector.png?nolink |}} При одновременном питании платформы от USB и аккумулятора: * батарея заряжается током 350 мА через контролер заряда {{:продукты:arduino-mkr-zero:mcp73831t_datasheet.pdf|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 ==== Разъём I²C интерфейса ==== На платформе предусмотрен {{:продукты:arduino-mkr-zero:jst-sh-connector.pdf|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'' {{ :продукты:arduino-mkr-zero:jst-sh-connector.png?nolink |}} ==== Регулятор напряжения ==== Линейный понижающий регулятор напряжение {{:продукты:arduino-mkr-zero:ap7215-33_datasheet.pdf|AP7215-33}} с выходом 3,3 вольта обеспечивает питание микроконтроллера. Максимальный выходной ток составляет 600 мА. ==== Слот карты microSD ==== Слот для подключения карты памяти формата [[amp>product/microsd-16gb?utm_source=man&utm_campaign=arduino-mkr-zero&utm_medium=wiki|microSD]]. Пины холдера подключены к микроконтроллеру через «SPI1», который позволяет общаться с картой памяти без траты выведенных пинов на платформе Arduino MKR Zero. ==== Кнопка RESET ==== Служит для сброса микроконтроллера. Это аналог кнопки ''RESET'' обычного компьютера. ===== Распиновка ===== {{ :продукты:arduino-mkr-zero:arduino-mkr-zero_pinout.png?nolink |}} ==== Пины питания ==== * **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 {{:продукты:arduino-mkr-zero:atsamd21g18_datasheet.pdf|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 [[https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/analog-io/analogreference/|analogReference()]] с параметром «EXTERNAL». ==== Порты ввода/вывода ==== В отличии от большинство плат Arduino, родным напряжением Arduino MKR Zero является 3,3 В, а не 5 В. Выходы для логической единицы выдают 3,3 В, а в режиме входа ожидают принимать не более 3,3 В. Большее напряжение может повредить микроконтроллер! Будьте внимательны при подключении периферии: убедитесь, что она может корректно функционировать в этом диапазоне напряжений. * **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 [[https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/zero-due-mkr-family/analogwriteresolution/|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 [[https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/zero-due-mkr-family/analogreadresolution/|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 [[https://www.arduino.cc/en/Tutorial/SimpleAudioPlayer|создания аудио-выхода]] — для этого используйте библиотеку [[https://www.arduino.cc/en/Reference/AudioZero|AudioZero]]. * **TWI/I²C:** пины ''(11)SDA'' и ''(12)SCL''\\ Для общения с периферией по интерфейсу «I²C». Для работы используйте библиотеку [[https://www.arduino.cc/en/Reference/Wire|Wire]]. * **SPI:** пины ''8(MOSI)'', ''10(MISO)'' и ''9(SCK)''\\ Для общения с периферией по интерфейсу «SPI». Для работы — используйте библиотеку [[https://www.arduino.cc/en/Reference/Spi|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 [[https://www.arduino.cc/en/Reference/Serial|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 {{ :продукты:iskra-nano-pro:ch340g_datasheet.pdf |CH340G}}. Для работы с последовательным интерфейсом — используйте методы библиотеки [[https://www.arduino.cc/en/Reference/Serial|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 [[https://www.arduino.cc/en/Reference/I2S|I²S]] и [[https://www.arduino.cc/en/Reference/ArduinoSound|Arduino Sound]] ===== Принципиальная схема ===== {{:продукты:arduino-mkr-zero:arduino-mkr-zero_schematic.1.png?direct&320 |}} {{:продукты:arduino-mkr-zero:arduino-mkr-zero_schematic.2.png?direct&320 |}} {{ :продукты:arduino-mkr-zero:arduino-mkr-zero_layout.png?direct&400 |}} ===== Характеристики ===== * 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 ===== Ресурсы ===== * [[amp>product/arduino-mkr-zero?utm_source=man&utm_campaign=arduino-mkr-zero&utm_medium=wiki|Arduino MKR Zero]] в магазине. * [[https://github.com/amperka/hardware-drawings/blob/master/arduino-mkr-zero.svg|Векторное изображение Arduino MKR Zero]] * {{:продукты:arduino-mkr-zero:atsamd21g18_datasheet.pdf|Datasheet на микроконтроллер ATSAMD21G18}} * {{:продукты:arduino-mkr-zero:ap7215-33_datasheet.pdf|Datasheet на понижающий регулятор напряжения AP7215-33 с выходом 3,3 вольта}} * {{:продукты:arduino-mkr-zero:mcp73831t_datasheet.pdf|Datasheet на контролер заряда Li-Pol и Li-Ion аккумуляторов}} * [[https://www.arduino.cc/en/Reference/I2S|Библиотека I²S]] * [[https://www.arduino.cc/en/Reference/ArduinoSound|Библиотека Arduino Sound]]