Slot Expander

Плата расширения Slot Expander даст платформе WiFi Slot десяток дополнительных пинов ввода/вывода.

Slot Expander позволяет использовать 9 из 10 своих пинов как цифровой или аналоговый вход или выход. Пин номер 9 способен быть только цифровым входом/выходом и аналоговым выходом.

Плата расширения Slot Expander получает команды от управляющей платы по протоколу I²C/TWI. При подключении к WiFi Slot используйте Slot Connector.

Скрутите две платы через Slot Connector между собой болтами и гайками. Хитрая схема переходника позволяет передать линию питания — 5V и GND и данных — SDA и SCL без дополнительных проводов.

В качестве примера повторим первый эксперимент «Маячок» из набора Матрёшка. Для этого установите светодиод 5 мм (Troyka-модуль) в пин 2. После чего прошейте платформу кодом ниже.

Blink.ino

// библиотека для работы I²C
#include <Wire.h>
// библиотека для работы с модулем Slot Expander (I²C IO)
#include <GpioExpander.h>
// создаём объект expander класса GpioExpander по адресу 42
GpioExpander expander(42);
 
// пин подключения светодиода
#define EXPENDER_LED_PIN  2
 
void setup()
{
  // включаем I²C. Для Arduino Due - Wire1.begin();
  Wire.begin();
  // Инициализируем объект expander. Для Arduino Due - adio.begin(&Wire1);
  expander.begin();
  // настраиваем пин светодиодов в режим выхода
  expander.pinMode(EXPENDER_LED_PIN, OUTPUT);
}
 
void loop()
{
  // подаём на пин светодиода модуля Slot Expander «высокий сигнал»
  expander.digitalWrite(EXPENDER_LED_PIN, HIGH);
  // ждём пол секунды
  delay(500);
  // подаём на пин светодиода модуля Slot Expander «низкий сигнал»
  expander.digitalWrite(EXPENDER_LED_PIN, LOW);
  // ждём пол секунды
  delay(500);
}

После загрузки светодиод начнёт мигать раз в полсекунды.

По умолчанию модуль имеет адрес 42, который можно изменить прямо в коде программы. Это позволяет подключить к управляющей плате до 126 плат расширений — Slot Expander.

Для начала необходимо назначить каждой плате расширения свой индивидуальный адрес.

1. Подключите к платформе WiFi Slot одну из плат расширений Slot Expander.
2. Прошейте управляющую плату скетчем смены адреса.

   changeAddressTo43.ino

   // библиотека для работы I²C
   #include <Wire.h>
   // библиотека для работы с модулем Slot Expander (I²C IO)
   #include <GpioExpander.h>
   // создаём объект expander класса GpioExpander по адресу 42
   GpioExpander expander(42);
    
   void setup()
   {
     // открываем последовательный порт для мониторинга действий в программе
     // и передаём скорость 9600 бод
     Serial.begin(9600);
     // ждём, пока не откроется монитор последовательного порта
     // для того, чтобы отследить все события в программе
     while (!Serial) {
     } 
     Serial.println("Serial init is OK");
     // включаем I²C. Для Arduino Due - Wire1.begin();
     Wire.begin();
     // Инициализируем объект expander. Для Arduino Due - adio.begin(&Wire1);
     expander.begin();
     // меняем адрес модуля на «43»
     expander.changeAddr(43);
     // ждём 100 мс
     delay(100);
     // сохраняем адрес во Flash-памяти контроллера на модуле Slot Expander
     expander.saveAddr();
     // печатаем строку об успешной смены адреса
     Serial.println("Change address is OK");
   }
    
   void loop()
   {
   }

   После чего адрес платы расширения будет изменён на 43.

3. Подключите к платформе WiFi Slot вторую плату расширения Slot Expander.
4. Прошейте управляющую плату скетчем смены адреса.

   changeAddressTo44.ino

   // библиотека для работы I²C
   #include <Wire.h>
   // библиотека для работы с модулем Slot Expander (I²C IO)
   #include <GpioExpander.h>
   // создаём объект expander класса GpioExpander по адресу 42
   GpioExpander expander(42);
    
   void setup()
   {
     // открываем последовательный порт для мониторинга действий в программе
     // и передаём скорость 9600 бод
     Serial.begin(9600);
     // ждём, пока не откроется монитор последовательного порта
     // для того, чтобы отследить все события в программе
     while (!Serial) {
     } 
     Serial.println("Serial init is OK");
     // включаем I²C. Для Arduino Due - Wire1.begin();
     Wire.begin();
     // Инициализируем объект expander. Для Arduino Due - adio.begin(&Wire1);
     expander.begin();
     // меняем адрес модуля на «44»
     expander.changeAddr(44);
     // ждём 100 мс
     delay(100);
     // сохраняем адрес во Flash-памяти контроллера на модуле Slot Expander
     expander.saveAddr();
     // печатаем строку об успешной смене адреса
     Serial.println("Change address is OK");
   }
    
   void loop()
   {
   }

   После чего адрес второй платы расширения будет изменён на 44.

5. Подключите к платформе WiFi Slot третью плату расширения Slot Expander.
6. Прошейте управляющую плату скетчем смены адреса.

   changeAddressTo45.ino

   // библиотека для работы I²C
   #include <Wire.h>
   // библиотека для работы с модулем Slot Expander (I²C IO)
   #include <GpioExpander.h>
   // создаём объект expander класса GpioExpander по адресу 42
   GpioExpander expander(42);
    
   void setup()
   {
     // открываем последовательный порт для мониторинга действий в программе
     // и передаём скорость 9600 бод
     Serial.begin(9600);
     // ждём, пока не откроется монитор последовательного порта
     // для того, чтобы отследить все события в программе
     while (!Serial) {
     } 
     Serial.println("Serial init is OK");
     // включаем I²C. Для Arduino Due - Wire1.begin();
     Wire.begin();
     // Инициализируем объект expander. Для Arduino Due - adio.begin(&Wire1);
     expander.begin();
     // меняем адрес модуля на «45»
     expander.changeAddr(45);
     // ждём 100 мс
     delay(100);
     // сохраняем адрес во Flash-памяти контроллера на модуле Slot Expander
     expander.saveAddr();
     // печатаем строку об успешной смене адреса
     Serial.println("Change address is OK");
   }
    
   void loop()
   {
   }

   После чего адрес третьей платы расширения будет изменён на 45.Адреса успешно изменены — перейдём к примеру работы.

В качестве примера подключите четыре светодиода 5 мм (Troyka-модуль) в собранную конструкцию: по одному светодиоду к пину 5 платы расширения Slot Expander и один — к пину A2 платформы WiFi Slot.

quadroBlink.ino

// библиотека для работы I²C
#include <Wire.h>
// библиотека для работы с модулем Slot Expander (I²C IO)
#include <GpioExpander.h>
// создаём объект expander1 класса GpioExpander по адресу 43
GpioExpander expander1(43);
// создаём объект expander2 класса GpioExpander по адресу 44
GpioExpander expander2(44);
// создаём объект expander3 класса GpioExpander по адресу 45
GpioExpander expander3(45);
 
void setup()
{
  // включаем I²C. Для Arduino Due - Wire1.begin();
  Wire.begin();
  // Инициализируем объекты expander. Для Arduino Due - adio.begin(&Wire1);
  expander1.begin();
  expander2.begin();
  expander3.begin();
  // настраиваем пин светодиода WiFi Slot в режим выхода
  pinMode(A2, OUTPUT);
  // настраиваем пин светодиода модуля Slot Expander1 в режим выхода
  expander1.pinMode(5, OUTPUT);
  // настраиваем пин светодиода модуля Slot Expander2 в режим выхода
  expander2.pinMode(5, OUTPUT);
  // настраиваем пин светодиода модуля Slot Expander3 в режим выхода
  expander3.pinMode(5, OUTPUT);
}
 
void loop()
{
  // подаём на пин светодиода WiFi Slot «высокий уровень»
  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
  // ждём пол секунды
  delay(500);
  // подаём на пин светодиода модуля Slot Expander1 «высокий сигнал»
  expander1.digitalWrite(5, HIGH);
  // ждём пол секунды
  delay(500);
  // подаём на пин светодиода модуля Slot Expander2 «высокий сигнал»
  expander2.digitalWrite(5, HIGH);
  // ждём пол секунды
  delay(500);
  // подаём на пин светодиода модуля Slot Expander3 «высокий сигнал»
  expander3.digitalWrite(5, HIGH);
  // ждём пол секунды
  delay(1000);
  // подаём на пин светодиода WiFi Slot «низкий уровень»
  digitalWrite(A2, LOW);
  // подаём на пин светодиода модуля Slot Expander1 «низкий сигнал»
  expander1.digitalWrite(5, LOW);
  // подаём на пин светодиода модуля Slot Expander2 «низкий сигнал»
  expander2.digitalWrite(5, LOW);
  // подаём на пин светодиода модуля Slot Expander3 «низкий сигнал»
  expander3.digitalWrite(5, LOW);
  // ждём пол секунды
  delay(500);
}

В качестве примера повторим второй эксперимент «Маячок» из набора Йодо. Для этого установите светодиод 5 мм (Troyka-модуль) в пин 2. После чего прошейте платформу скриптом ниже.

Blink.js

// настраиваем I2C1 для работы модуля
I2C1.setup({sda: D2, scl: D0, bitrate: 100000});
 
// подключаем модуль к I2C1
var ext = require('@amperka/gpio-expander').connect({i2c: I2C1, address: 42});
 
// устанавливаем пин 2 на модуле в режим выхода
ext.pinMode(2, 'output');
 
var pinState = false;
 
// раз в полсекунды меняем инвертируем выходной сигнал
setInterval(function() {
  ext.digitalWrite(2, pinState);
  pinState = !pinState;
}, 500);

После загрузки светодиод начнёт мигать раз в полсекунды.

По умолчанию модуль имеет адрес 42, который можно изменить прямо в коде программы. Это позволяет подключить к управляющей плате до 126 плат расширений — Slot Expander.

Для начала необходимо назначить каждой плате расширения свой индивидуальный адрес.

1. Подключите к платформе WiFi Slot одну из плат расширений Slot Expander.
2. Прошейте управляющую плату скетчем смены адреса.

   changeAddressTo43.js

   // настраиваем I2C1 для работы модуля
   I2C1.setup({sda: SDA, scl: SCL, bitrate: 400000});
   // подключаем модуль с адресом 42 к I2C1
   var ext = require('@amperka/gpio-expander').connect({i2c: I2C1, address: 42});
   // меняем адрес модуля на «43»
   ext.changeAddr(43);
   // сохраняем адрес во Flash-памяти контроллера на модуле Slot Expander
   ext.saveAddr();

   После чего адрес платы расширения будет изменён на 43.

3. Подключите к платформе WiFi Slot вторую плату расширения Slot Expander.
4. Прошейте управляющую плату скетчем смены адреса.

   changeAddressTo44.js

   // настраиваем I2C1 для работы модуля
   I2C1.setup({sda: SDA, scl: SCL, bitrate: 400000});
   // подключаем модуль с адресом 42 к I2C1
   var ext = require('@amperka/gpio-expander').connect({i2c: I2C1, address: 42});
   // меняем адрес модуля на «44»
   ext.changeAddr(44);
   // сохраняем адрес во Flash-памяти контроллера на модуле Slot Expander
   ext.saveAddr();

   После чего адрес второй платы расширения будет изменён на 44.

5. Подключите к платформе WiFi Slot третью плату расширения Slot Expander.
6. Прошейте управляющую плату скетчем смены адреса.

   changeAddressTo45.js

   // настраиваем I2C1 для работы модуля
   I2C1.setup({sda: SDA, scl: SCL, bitrate: 400000});
   // подключаем модуль с адресом 42 к I2C1
   var ext = require('@amperka/gpio-expander').connect({i2c: I2C1, address: 42});
   // меняем адрес модуля на «45»
   ext.changeAddr(45);
   // сохраняем адрес во Flash-памяти контроллера на модуле Slot Expander
   ext.saveAddr();

   После чего адрес третьей платы расширения будет изменён на 45.Адреса успешно изменены — перейдём к примеру работы.

В качестве примера подключите четыре светодиода 5 мм (Troyka-модуль) в собранную конструкцию: по одному светодиоду к пину 5 платы расширения Slot Expander и один — к пину A2 (пин 16 для ESP) платформы WiFi Slot.

quadroBlink.js

// настраиваем I2C1 для работы модуля
I2C1.setup({sda: D2, scl: D0, bitrate: 100000});
// подключаем библиотеку для работы с платой расширения Slot Expander
var expanders = require('@amperka/gpio-expander');
// подключаем модули к I2C1 по адресу 43, 44 и 45
var ext43 = expanders.connect({i2c: I2C1, address: 43});
var ext44 = expanders.connect({i2c: I2C1, address: 44});
var ext45 = expanders.connect({i2c: I2C1, address: 45});
// интервал времени
var time = 500;
// счётчик
var count = 0;
// массив для хранения устройств и пинов управления
var array = [[this,16], [ext43, 5], [ext44, 5], [ext45, 5]];
 
// назначаем пины в режиме выхода
for (var i = 0; i < array.length; i++){
 array[i][0].pinMode(array[i][1], 'output');
}
 
// каждые 500 миллисекунд
setInterval(()=>{
  if(count === array.length){
    count = 0;
    // идём по циклу и выключаем все светодиоды
    for (var i = 0; i < array.length; i++){
      array[i][0].digitalWrite(array[i][1], LOW);
   }
  } else {
    // включаем текущий светодиод
    array[count][0].digitalWrite(array[count][1], HIGH);
    count++;
  }
},time);
 
}

Мозгом модуля является мощный 32-разрядный микроконтроллер фирмы STMicroelectronics — STM32F030F4P6 с вычислительном ядром ARM Cortex® M0.

Понижающий DC-DC NCP1529 с выходом 3,3 вольта, обеспечивает питание микроконтроллера. Максимальный выходной ток составляет 1 А.

Slot Connector позволяет надёжно и без проводов подключить платы к питанию и шине I²C при помощи 4 стальных винтов и гаек М3.

• 5V: На вывод поступает напряжение от управляющей платформы.
• 3.3V: На вывод поступает 3,3 В от понижающего DC-DC преобразователя на плате. Преобразователь обеспечивает питание микроконтроллера STM32F030F4P6. Максимальный ток c пина 1 А.
• GND: Выводы земли.

• Цифровые входы/выходы: 10 пинов; 0–9
  Логический уровень единицы — 3,3 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 25 мА. К контактам подключены стягивающие и подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.
• ШИМ: 10 пинов; 0–9
  Позволяет выводить аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала разрядностью 16 бит.
• АЦП: 9 пинов; 0–8
  Позволяет представить аналоговое напряжение в виде числа. Разрядность АЦП – 12 бит. На аналоговые входы WiFi Expender можно подавать напряжение в диапазоне от 0 до 3,3 В. При подаче большего напряжения модуль может выйти из строя.
• TWI/I²C: пины SDA и SCL
  Используются для общения с управляющей платформой в качестве ведомого устройства.
• UART: пины RX и TX
  Могут быть использованы для перепрошивки платы расширения по интерфейсу UART.
• SWD: пины SWCLK и SWDIO
  Могут быть использованы для перепрошивки платы расширения по интерфейсу SWD.

• Микроконтроллер: STM32F030F4P6
• Интерфейс: I²C (адрес по умолчанию: 42)
• Напряжение питания модуля: 3,3–5 В
• Портов ввода-вывода общего назначения: 10
• Напряжение логических уровней: 3,3 В
• Портов с поддержкой ШИМ: 10
• Разрядность ШИМ: 16 бит
• Портов с АЦП: 9
• Разрядность АЦП: 12 бит
• Максимальный ток контакта питания V: 1 А (включая питание микроконтроллера)
• Максимальный ток пина микроконтроллера: 25 мА
• Габариты: 50,8×50,8 мм

• Slot Expander в магазине
• Библиотека для работы с Arduino
• Описание библиотеки для Espruino
• Векторное изображение Slot Expander
• Datasheet на микроконтроллер STM32F030F4P6
• Datasheet на понижающий DC-DC преобразователь