Arduino Nano 33 BLE Sense: распиновка, схема подключения и программирование

Arduino Nano 33 BLE Sense — компактная платформа для разработки на чипе U-blox NINA-B306 с микроконтроллером Nordic nRF52840 и беспроводным модулем Bluetooth BLE.

На плате также распаян IMU-модуль на 9 степеней свободы, который содержит трёхосевые сенсоры: акселерометр, гироскоп и магнитометр. Приведённый сет модулей, позволяет создать на Arduino Nano BLE собственный фитнес-браслет, умные часы или другой мобильный проект с беспроводной связью по Bluetooth.

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 Nano 33 BLE Sense — добавьте в менеджере плат поддержку платформ Mbed OS.

Arduino Nano 33 BLE выполнена на чипе U-blox NINA-B306, который включает в себя 32-битный микроконтроллер Nordic nRF52840 на архитектуре ARM Cortex-M4 с тактовой частотой 64 МГц, 1 МБ флеш-памяти и 256 КБ оперативной памяти. Чип NINA-B306 так же обеспечивает связь Bluetooth v5.0 в диапазоне 2,4 ГГц и поддерживает энергосберегающий протокол ArduinoBLE.

IMU-сенсор на 9 степеней свободы включает в себя акселерометр, компас и магнитометр. Сборка выполнена на чипе LSM9DS1 по технологии SiP (англ. System-in-Package — система в корпусе), где акселерометр, гироскоп и магнитометр лежат методом бутерброда в пластиковом корпусе. Для примеров работы используйте ArduinoLSM9DS1.

Датчик HTS221 определяет температуру и относительную влажность воздуха в окружающем пространстве и выдаёт их значения в 16-битном формате. Для запуска примеров работы используйте библиотеку ArduinoHTS221.

Датчик атмосферного давления LPS22HB служит альтиметром для носимого гаджета или барометром для метеостанции. Для запуска примеров работы используйте библиотеку ArduinoLPS22HB.

Датчик Avago APDS-9960 от Broadcom использует четыре фотодиода с ИК-излучателями для измерения расстояния и распознавания базовых жестов: взмаха руки влево или вправо, вверх-вниз и вперёд-назад. Также он умеет распознавать цвета через интенсивность каналов RGB и уровень освещённости. Для запуска примеров работы используйте библиотеку ArduinoAPDS9960.

Встроенный цифровой микрофон MP34DT05 пригодится для распознавания коротких голосовых команд или записи звука. Для запуска примеров работы используйте библиотеку PDM.

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

Импульсный понижающий регулятор напряжения MPM3610 обеспечивает питание модуля U-blox NINA-B306 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.

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.

• 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 чипа U-blox NINA-B306 и другой вспомогательной логики платы.
• GND Выводы земли.

• Цифровые входы/выходы 22 пина: D0–D21
  Логический уровень единицы — 3,3 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 15 мА. К контактам подключены подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.
• ШИМ 22 пина: D0–D21
  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 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 analogReadResolution(). Диапазон входного напряжения от 0 до 3,3 В. При подаче большего напряжения микроконтроллер может выйти из строя.
• I²C:
  Для общения с периферией по интерфейсу «I²C». Для работы используйте библиотеку Wire.
  • I²C пины SDA/D18 и SCL/D19
    Для коммуникации платы Arduino с другими платами расширения и сенсорами по параллельному интерфейсу.
  • I²C1 пины SDA/D30 и SCL/D31
    Используется для общение с беспроводным модем U-blox NINA-B306.
• SPI: пины MOSI/D11, MISO/D12 и SCK/D13
  Для общения с периферией по интерфейсу «SPI». Для работы — используйте библиотеку SPI.
• UART/Serial:
  Платформа поддерживает несколько последовательных интерфейсов. Для работы — используйте методы библиотеки Serial.
  • Serial/SerialUSB пины: D−/D31/C55 и D+/D32/C54
    Выводы шины соединены с USB-разъёмом платы. Используется для прошивки и отладки платформы через ПК.
  • Serial1 пины: RX/D0/C38 и TX/D1/C37
    Для коммуникации платы Arduino с другими платами расширения и сенсорами по последовательному интерфейсу.

• Чипы: NINA-B306, LSM9DS1
• Входное напряжение через Vin: 5–18 В
• Напряжение логических уровней: 3,3 В
• Порты ввода-вывода: 22
• Пины с АЦП: 8
• Разрядность АЦП: 8/10/12 бит (по умолчанию 10 бит)
• Пины с ШИМ: 22 (до 4 каналов)
• Разрядность ШИМ: 8/10/12 бит (по умолчанию 8 бит)
• Аппаратные интерфейсы SPI: 1
• Аппаратные интерфейсы I²C: 1
• Аппаратные интерфейсы UART: 1
• Максимальный выходной ток с пина: 15 мА
• Суммарный выходной ток с пинов: до 25 мА
• Габариты платы с ножками: 45×18×13 мм

• Микроконтроллер: Nordic nRF52840
• Вычислительное ядро: ARM Cortex M4 (32 бита)
• Тактовая частота: 64 МГц
• Flash-память: 1 МБ
• SRAM-память: 256 КБ
• Частотный диапазон связи: 2,4 ГГц
• Стандарт связи: Bluetooth v5.0 с поддержкой BLE

• Диапазон измерения ускорения: ±2/±4/±8/±16g
• Диапазон измерения поворота: ±245/±500/±2000 град./с
• Диапазон измерения магнитной индукции: ±4/±8/±12/±16 Гс
• Частота опроса акселерометра и гироскопа: 14,9–952 Гц
• Частота опроса магнитометра: 0,625–80 Гц

• Arduino Nano 33 BLE Sense в магазине.
• Векторное изображение Arduino Nano 33 BLE
• Datasheet на чип U-blox NINA-B306
• Datasheet на IMU-сенсор LSM9DS1
• Datasheet на датчик температуры и влажности HTS221
• Datasheet на барометр LPS22HB
• Datasheet на датчик жестов, освещенности, цвета и приближения в одном чипе APDS-9960
• Datasheet на цифровой микрофон MP34DT05
• Datasheet на понижающий регулятор 3V3 MPM3610
• Библиотека для IMU-сенсора
• Библиотека на датчик температуры и влажности HTS221
• Библиотека на барометр LPS22HB
• Библиотека на датчик жестов, освещенности, цвета и приближения в одном чипе APDS-9960
• Библиотека на цифровой микрофон MP34DT05
• Библиотека ArduinoBLE