Arduino Uno WiFi: распиновка, схема подключения и программирование

Arduino Uno WiFi — оригинальная итальянская плата семейства Uno с модулем Wi-Fi.

[NEW] На сегодняшний день на смену ей пришла более новая версия платы: Uno WiFi Rev2 c модулем Wi-Fi и Bluetooth.

На Uno WiFi предусмотрено всё для удобной работы с микроконтроллером: 14 цифровых входов/выходов (6 из них могут использоваться в качестве ШИМ-выходов), 6 аналоговых входов, разъём USB, разъём питания, разъём для внутрисхемного программирования (ICSP) и кнопка сброса микроконтроллера.

Изюминка платы — модуль WiFi ESP8266, который позволяет ей обмениваться информацией с другими модулями по беспроводным сетям стандартов 802.11 b/g/n.

ESP8266 позволяет прошивать плату без использования USB-кабеля в режиме OTA (Firmware Over The Air — «микропрограммы по воздуху»).

Для начала работы с платой Uno WiFi в операционной системе Windows скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino IDE.

• У меня не появляется новых устройств при подключении Uno WiFi
• У меня «Неизвестное устройство» вместо Uno WiFi
• У меня появилось устройство «ATmega16U2» вместо Uno WiFi

Для первичной настройки Arduino с модулем WiFi выполните следующие действия.

1. Подключите питание к плате. Через несколько секунд в списке доступных сетей появится новая — с именем Arduino-Uno-WiFi-xxxxxx, где xxxxxx — уникальный номер платы.
2. Подключитесь к найденной сети и зайдите в браузере по адресу:

   192.168.240.1

   Откроется web-интерфейс настройки платы.

3. Зайдите в сетевые настройки платы, нажатием на кнопку CHANGE в пункте Network SSID.
4. Выберите вашу сеть Wi-Fi из списка доступных сетей, введите пароль и подключитесь к ней.
5. При успешном подключении к Wi-Fi сети появится информация о присвоенном IP-адресе. Запомните или запишите его. В нашем примере мы получили адрес 192.168.43.17.Теперь на Arduino Uno WiFi можно зайти с любого устройства, подключенного к этой сети.
   
   
6. Для дальнейшей работы с платой переключите ваш ПК с Wi-Fi-сети Arduino-Uno-WiFi-xxxxxx на вашу домашнюю беспроводную сеть — Amperka Mobile.
7. Зайдите в браузере по выданному ранее IP-адресу. Откроется тот же web-интерфейс настройки платы.

   Обратите внимание: в данный момент плата работает в режиме «клиент + точка доступа» AP+STA. Если вы хотите прошить плату по Wi-Fi, необходимо переключить режим работы платы из AP+STA в STA

8. Зайдите в сетевые настройки платы, нажав на кнопку CHANGE в пункте Network SSID.
9. Переключите режим сети из AP+STA в STA кнопкой SWITCH TO STA MODE.
10. В колонке WiFi Mode отобразится режим STA.

Это значит, вы всё сделали верно, и можно переходить к прошивке платы по Wi-Fi.

Arduino Uno WiFi имеет в своём запасе ещё один приятный бонус — возможность загружать скетчи без использования USB-кабеля в режиме OTA (Firmware Over The Air). Рассмотрим подробнее, как это сделать.

1. Выполните все пункты подключения платы Uno WiFi к вашей домашней сети.
2. Отключите плату от ПК и подключите к другому источнику питания — например, к блоку питания или Power Shield.
3. Запустите Arduino IDE.
4. Сообщите среде IDE, с какой платой будете работать. Для этого перейдите в меню: Инструменты Плата и выберите плату «Arduino Uno WiFi».
5. Теперь необходимо сообщить среде программирования номер COM-порта, который соответствует подключённой плате.

Для этого необходимо войти в меню: Инструменты Порт и выбирать нужный порт.

Среда настроена, плата подключена. Можно переходить к загрузке скетча. Arduino IDE содержит большой список готовых примеров, в которых можно подсмотреть решение какой-либо задачи. Выберем среди примеров мигание светодиодом — скетч «Blink». Прошейте плату, нажав на иконку загрузки программы. После загрузки светодиод начнёт мигать раз в секунду. Это значит, что всё получилось.

Теперь можно переходить к примерам использования.

Поднимем простой web-сервер, который будет отображать страницу с текущими значениями аналоговых входов.

web-server.ino

/*
Пример простого web-сервера, работающего на Arduino Uno WiFi. 
Сервер показывает значения на аналоговых входах и обновляет информацию каждые две секунды.
Обратитесь к серверу по адресу http://<IP>/arduino/webserver/
 
Обратите внимание: пример работает только с Arduino Uno WiFi Developer Edition.
*/
 
#include <Wire.h>
#include <UnoWiFiDevEd.h>
 
void setup() {
 Wifi.begin();
 Wifi.println("Web Server is up"); // Выводим сообщение о старте сервера в wifi-консоль
}
void loop() {
 
 while(Wifi.available()){
 process(Wifi);
 }
 delay(50);
}
 
void process(WifiData client) {
 String command = client.readStringUntil('/');
 
 if (command == "webserver") {
 WebServer(client);
 }
}
void WebServer(WifiData client) {
 client.println("HTTP/1.1 200 OK");
 client.println("Content-Type: text/html");
 client.println("Connection: close");
 client.println("Refresh: 2"); // Заголовок, который задаёт период обновления страницы в секундах
 client.println();
 client.println("<html>"); // Формируем страницу
 client.println("<head> <title>UNO WIFI Web-server</title> </head>");
 client.print("<body><h2>Пример вывода значений с аналоговых пинов</h2>");
 client.print("<ul>");
 
 for(int analogChannel = 0; analogChannel < 4; analogChannel++) {
 int sensorReading = analogRead(analogChannel);
 client.print("<li> на аналоговом входе ");
 client.print(analogChannel);
 client.print(": <em>");
 client.print(sensorReading);
 client.print("</em></li>");
 }
 
 client.println("</ul></body></html>");
 client.print(DELIMITER); // Не забудьте закрыть соединение!
}

Сердцем платформы Arduino Uno WiFi является 8-битный микроконтроллер семейства AVR — ATmega328P.

Микроконтроллер ATmega16U2 обеспечивает связь микроконтроллера ATmega328P с USB-портом компьютера. При подключении к ПК плата Uno WiFi определяется как виртуальный COM-порт. Прошивка микросхемы 16U2 использует стандартные драйвера USB-COM, поэтому установка внешних драйверов не требуется.

• VIN: Напряжение от внешнего источника питания (не связано с 5 В от USB или другим стабилизированным напряжением). Через этот вывод можно как подавать внешнее питание, так и потреблять ток, если к устройству подключён внешний адаптер.
• 5V: На вывод поступает напряжение 5 В от стабилизатора платы. Данный стабилизатор обеспечивает питание микроконтроллера ATmega328. Запитывать устройство через вывод 5V не рекомендуется — в этом случае не используется стабилизатор напряжения, что может привести к выходу платы из строя.
• 3.3V: 3,3 В от стабилизатора платы. Максимальный ток вывода — 1 А.
• GND: Выводы земли.
• IOREF: Вывод предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера. В зависимости от напряжения, плата расширения может переключиться на соответствующий источник питания либо задействовать преобразователи уровней, что позволит ей работать как с 5 В, так и с 3,3 В устройствами.

• Цифровые входы/выходы: пины 0–13
  Логический уровень единицы — 5 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 40 мА. К контактам подключены подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.
• ШИМ: пины 3,5,6,9,10 и 11
  Позволяют выводить 8-битные аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала.
• АЦП: пины A0–A5
  6 аналоговых входов, каждый из которых может представить аналоговое напряжение в виде 10-битного числа (1024 значений). Разрядность АЦП — 10 бит.
• TWI/I²C: пины SDA и SCL
  Для общения с периферией по синхронному протоколу, через 2 провода. Для работы — используйте библиотеку Wire.
• SPI: пины 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK).
  Через эти пины осуществляется связь по интерфейсу SPI. Для работы — используйте библиотеку SPI.
• UART: пины 0(RX) и 1(TX)
  Эти выводы соединены с соответствующими выводами микроконтроллера ATmega16U2, выполняющей роль преобразователя USB-UART. Используется для коммуникации контроллера с компьютером или другими устройствами через класс Serial.

Разъём USB Type-B предназначен для прошивки платформы Uno WiFi с помощью компьютера.

Разъём для подключения внешнего питания от 7 В до 12 В.

Когда плата подключена к внешнему источнику питания, напряжение проходит через стабилизатор MPM3610. Выход стабилизатора соединён с пином 5V. Максимальный выходной ток составляет 1 А.

Стабилизатор MPM3810GQB-33 с выходом 3,3 вольта. Обеспечивает питание модуля WiFi ESP8266 и выведен на пин 3,3V. Максимальный выходной ток составляет 1 А.

ICSP-разъём предназначен для внутрисхемного программирования микроконтроллера ATmega328P. С использованием библиотеки SPI данные выводы могут осуществлять связь с платами расширения по интерфейсу SPI. Линии SPI выведены на 6-контактный разъём, а также продублированы на цифровых пинах 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO) и 13(SCK).

ICSP-разъём предназначен для внутрисхемного программирования микроконтроллера ATmega16U2.

• Микроконтроллер: ATmega328
• Модуль WiFi: ESP8266
• Тактовая частота: 16 МГц
• Напряжение логических уровней: 5 В
• Входное напряжение питания: 7–12 В
• Портов ввода-вывода общего назначения: 20
• Максимальный ток с пина ввода-вывода: 40 мА
• Максимальный выходной ток пина 3.3V: 50 мА
• Максимальный выходной ток пина 5V: 800 мА
• Портов с поддержкой ШИМ: 6
• Портов, подключённых к АЦП: 6
• Разрядность АЦП: 10 бит
• Flash-память: 32 КБ
• EEPROM-память: 1 КБ
• Оперативная память: 2 КБ
• Габариты: 69×53 мм

• Arduino Uno WiFi в магазине.
• Datasheet на микроконтроллер Atmega328P
• Datasheet на модуль WiFi ESP8266