====== Arduino Nano 33 IoT: распиновка, схема подключения и программирование ====== [[amp>product/arduino-nano-33-iot?utm_source=man&utm_campaign=arduino-nano-every&utm_medium=wiki|Arduino Nano 33 IoT]] — компактная платформа для разработки с 32-битным микроконтроллером Microchip ATSAMD21G18, беспроводным модулем U-blox NINA-W102 и IMU-сенсором на 6 степеней свободы. {{ :products:arduino-nano-33-iot:arduino-nano-33-iot.4.jpg?nolink |}} ===== 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 Nano 33 IoT — [[:articles:arduino-boards-manager#добавление_плат_с_ядром_cortex-m0|добавьте в менеджере плат поддержку платформ на ядре ARM Cortex-M0+]]. ===== Элементы платы ===== {{ :products:arduino-nano-33-iot:arduino-nano-33-iot-annotation.png?nolink |}} ==== Микроконтроллер ATSAMD21G18 ==== Мозгом платформы Arduino MKR Wi-Fi 1010 является 32-разрядный микроконтроллер фирмы Microchip (Atmel) — {{ :products:arduino-nano-33-iot:samd21g18a-datasheet.pdf |ATSAMD21G18}} с вычислительном ядром ARM Cortex® M0. Благодаря использованию 32-разрядного ядра ARM, Arduino Nano IoT 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. ==== Беспроводной модуль NINA-W102 ==== За беспроводную связь отвечает модуль {{ :products:arduino-nano-33-iot:nina-w102-datasheet.pdf |U-blox NINA-W102}} со встроенным чипом ESP32 для обмена данными по воздуху в диапазоне 2,4 ГГц по Wi-Fi и Bluetooth. Регулировка выходной мощности обеспечивает оптимальное соотношение между дальностью связи, скоростью передачи данных и энергопотреблением. ==== IMU-сенсор ==== IMU-сенсор на 6 степеней свободы включает в себя акселерометр и компас. Сборка выполнена на чипе {{ :products:arduino-nano-33-iot:lsm6ds3-datasheet.pdf |LSM6DS3}} по технологии (англ. System-in-Package — система в корпусе), где акселерометр и гироскоп лежат методом бутерброда в пластиковом корпусе. ==== Крипто-чип ATECC608A ==== Криптографический сопроцессор Microchip {{ :products:arduino-nano-33-iot:atecc608a-datasheet.pdf |ATECC608A}} интегрирует протокол безопасности ECDH (Elliptic Curve Diffie Hellman) в сверхзащищенный метод, обеспечивающий согласование ключей для шифрования / дешифрования, наряду с ECDSA (алгоритм цифровой подписи эллиптической кривой) для проверки подлинности с подписью для Интернета вещей (IoT), включая домашнюю автоматизацию, промышленные сети, медицинские услуги, аутентификацию аксессуаров и расходных материалов. ==== USB порт ==== Разъём micro-USB предназначен для прошивки платформы Arduino Nano Every с помощью компьютера. ==== Светодиодная индикация ==== ^ Имя светодиода ^ Назначение ^ | ON |Информационный индикатор питания| | L | Пользовательский светодиод на ''13'' пине микроконтроллера. Используйте определение ''LED_BUILTIN'' для работы со светодиодом. При задании значения высокого уровня светодиод включается, при низком – выключается.| ==== Понижающий регулятор 3V3 ==== Импульсный понижающий регулятор напряжения {{ :products:arduino-nano-33-iot:mpm3610-datasheet.pdf |MPM3610}} обеспечивает питание микроконтроллера [[#микроконтроллер_atmega4809|ATSAMD21G18]] и другой логики платформы при подключении платформы через пин ''Vin''. Диапазон входного напряжения от 5 до 18 вольт. Выходное напряжение 3,3 В с максимальным выходным током 1,2 А. ==== Кнопка RESET ==== Пользовательская кнопка с двумя полезными функциями: * Один клик (Single Сlick): служит для сброса микроконтроллера. * Двойной клик (Double Click): переводит микроконтролер в BOOT-режим, который пригодиться при зависании платы или дургих сбоев в программе. ===== Распиновка ===== {{ :products:arduino-nano-33-iot:arduino-nano-33-iot-pinout.png?nolink |}} ==== Пины питания ==== * **VIN** Пин для подключения внешнего источника напряжения в диапазоне от 5 до 18 вольт. * **5V:** Для обратной совместимости с проектами на Arduino Nano пин 5V оставили на месте, но на плате отсутствует стабилизатор напряжения на 5 вольт и пин висит в воздухе. Чтобы получить активную линию питания на 5 вольт, вам понадобится спаять перемычку для площадок VUSB и подвести внешнее питание 5 вольт через USB-порт. * **3V3** Пин от стабилизатора напряжения с выходом 3,3 вольта и максимальных током 1,2 А. Регулятор обеспечивает питание микроконтроллера [[#микроконтроллер_atsamd21g18|ATSAMD21G18]], беспроводного модуля [[#беспроводной_модуль_nina-w102|NINA W-102]] и другой вспомогательной логики платы. * **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». * **GND** Выводы земли. ==== Порты ввода/вывода ==== В отличии от большинство плат Arduino, родным напряжением Arduino Nano 33 IoT 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''–''21''\\ Логический уровень единицы — 3,3 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 20 мА. К контактам подключены подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно. * **ШИМ** 12 пинов: ''3'',''5'', ''6'', ''9''–''12'', ''14'', ''16'', ''17'' и ''19''\\ 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** 8 пинов: ''A0''–''A7''\\ 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 ''SDA/18'' и ''SCL/19''\\ Для общения с периферией по интерфейсу «I²C». Для работы используйте библиотеку [[https://www.arduino.cc/en/Reference/Wire|Wire]]. * **SPI:** пины ''MOSI/11'', ''MISO/12'' и ''SCK/13''\\ Для общения с периферией по интерфейсу «SPI». Для работы — используйте библиотеку [[https://www.arduino.cc/en/Reference/Spi|SPI]]. * **UART/Serial:**\\ Платформа поддерживает несколько последовательных интерфейсов. Для работы — используйте методы библиотеки [[https://www.arduino.cc/en/Reference/Serial|Serial]]. * **SerialUSB** пины: ''D−/31/C33'' и ''D+/32/C34''\\ Выводы шины соединены с USB-разъёмом платы. Используется для прошивки и отладки платформы через ПК. * **Serial1** пины: ''RX/0/C38'' и ''TX/1/C37''\\ Для коммуникации платы Arduino с другими [[amp>collection/boards?utm_source=man&utm_campaign=arduino-nano-33-iot&utm_medium=wiki|платами расширения]] и [[amp>collection/sensors?utm_source=man&utm_campaign=arduino-nano-33-iot&utm_medium=wiki|сенсорами]] по последовательному интерфейсу. * **Serial2** пины: ''RX/30/C22'' и ''TX/29/C21'' \\ Используется для общение с беспроводным модем [[#беспроводной_модуль_nina-w102|NINA-W102]]. ===== Принципиальная и монтажная схемы ===== {{:products:arduino-nano-33-iot:arduino-nano-33-iot-schematic.1.png?direct&330 |}} {{ :products:arduino-nano-33-iot:arduino-nano-33-iot-schematic.2.png?direct&330|}} {{:products:arduino-nano-33-iot:arduino-nano-33-iot-layout-top.png?direct&330 |}} {{ :products:arduino-nano-33-iot:arduino-nano-33-iot-layout-bottom.png?direct&330|}} ===== Габаритный чертёж ===== {{ :products:arduino-nano-33-iot:arduino-nano-33-iot-mechanical-drawings.png?nolink |}} ===== Характеристики ===== ==== Общие ==== * Чипы: SAMD21, NINA-W102 и LSM6DS3 * Порты ввода-вывода: 22 * Напряжение логических уровней: 3,3 В * Пины с АЦП: 8 * Разрядность АЦП: 8/10/12 бит (по умолчанию 10 бит) * Пины с ШИМ: 12 * Разрядность ШИМ: 8/10/12 бит (по умолчанию 8 бит) * Пины с ЦАП: 1 * Разрядность ЦАП: 10 бит * Аппаратные интерфейсы SPI: 1 * Аппаратные интерфейсы I²C: 1 * Аппаратные интерфейсы UART: 1 * Максимальный ток с пина или на пин: 20 мА * Максимальный выходной ток пина 3V3: 1,2 A * Входное напряжение через пин Vin: 5–18 В * Габариты платы: 45×18 мм ==== Микроконтроллер Microchip ATSAMD21G18 ==== * Ядро: ARM Cortex M0+ (32 бита) * Тактовая частота: 48 МГц * Flash-память: 256 КБ * SRAM-память: 32 КБ ==== Беспроводной модуль NINA-W102 ==== * Микроконтроллер: Tensilica Xtensa LX6 * Flash-память: 2 МБ * ROM-память: 448 КБ * SRAM-память: 520 КБ * Тактовая частота: до 240 МГц * Частотный диапазон связи: 2,4 ГГц * Стандарт Wi-Fi: 802.11b/g/n * Стандарт Bluetooth: BLE v4.2 BR/EDR * Интерфейс связи с микроконтроллером: SPI/UART ==== IMU-сенсор STM LSM6DSM ==== * Частота обновления 3-осевого акселерометра: 1,6–6664 Гц * Диапазон измерения ускорения: ±2/±4/±8/±16g * Частота обновления 3-осевого гироскопа: 12,5–6664 Гц * Диапазон измерения поворота: ±125/±250/±500/±1000/±2000 град./с\ * Интерфейс связи с микроконтроллером: I²C * Адрес: 0x6A ===== Ресурсы ===== * [[amp>product/arduino-nano-33-iot?utm_source=man&utm_campaign=arduino-nano-33-iot&utm_medium=wiki|Arduino Nano 33 IoT]] в магазине. * [[https://github.com/amperka/hardware-drawings/blob/master/arduino-nano-33-iot.svg|Векторное изображение Arduino Nano 33 IoT]] * {{ :products:arduino-nano-33-iot:samd21g18a-datasheet.pdf |Datasheet на микроконтроллер SAMD21G18A}} * {{ :products:arduino-nano-33-iot:nina-w102-datasheet.pdf |Datasheet на беспроводной модуль NINA-W102}} * {{ :products:arduino-nano-33-iot:lsm6ds3-datasheet.pdf |Datasheet на IMU-сенсор LSM6DS3}} * {{ :products:arduino-nano-33-iot:atecc608a-datasheet.pdf |Datasheet на крипто-чип ATECC608A}} * {{ :products:arduino-nano-33-iot:mpm3610-datasheet.pdf |Datasheet на понижающий регулятор 3V3 MPM3610}}