Arduino MKR GSM 1400: распиновка, схема подключения и программирование
Arduino MKR GSM 1400 — платформа для создания проектов с использованием мобильной связи.
Плата может включать исполняющие модули по входящему звонку, опрашивать и передавать данные с датчиков по SMS, а также выходить в интернет по GPRS/HSPA соединению.
Подключение и настройка
В ходе работы сотового передатчика, ток потребления платформы может подняться выше 500 мА, поэтому при питании от обычного USB-порта компьютера, плате необходим дополнительный источник напряжения: Li-Ion аккумулятор или внешнее питание через разъём Vin.
Шаг 1
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 GSM 1400 — добавьте в менеджере плат поддержку платформ на ядре ARM Cortex-M0+.
Шаг 3
Установите SIM-карту формата Micro-SIM в слот на обратной стороне Arduino GSM 1400.
Примеры работы
Элементы платы
Микроконтроллер ATSAMD21G18
Мозгом платформы Arduino MKR GSM 1400 является 32-разрядный микроконтроллер фирмы Microchip (Atmel) — ATSAMD21G18 с вычислительном ядром ARM Cortex® M0. Контроллер работает на тактовой частоте 48 МГц, а также предоставляет 256 КБ Flash-памяти для хранения прошивки и 32 КБ SRAM-памяти для работы с переменными в программе.
Беспроводной модуль SARA-U201
Модуль U-blox SARA-U201 обеспечивает сотовую связь 3G/2G с поддержкой UMTS/HSPA и GSM/GPRS. Поддержка стандарта 3G обеспечивает входящую скорость передачи данных до 7,2 Мбит/с и исходящую до 5,76 Мбит/с. Для пользования сотовой связью вам понадобится SIM-карта формата Micro-SIM, которая устанавливается с обратной стороны платформы.
Разъём подключения GSM-антенны
В зоне слабого приёма воспользуйтесь дополнительной антенной усиления GSM-сигнала, которая подключается через разъём U.FL.
Крипто-чип
Разъём micro-USB
Разъём micro-USB предназначен для прошивки и питания платформы Arduino с помощью компьютера.
Светодиодная индикация
Имя светодиода | Назначение |
---|---|
ON | Индикатор питания платформы. |
CHRG | Индикатор зарядки внешнего аккумулятора. |
L | Пользовательский светодиод на 6 пине микроконтроллера, в отличии от 13 пина на других платформах Arduino. Используйте определение LED_BUILTIN для работы со светодиодом. При задании значения HIGH светодиод включается, при LOW – выключается. |
Разъём подключения аккумулятора
На плате расположен JST PH-разъём (2 pin) для подключения внешних Li-Pol и Li-Ion аккумуляторов.
При одновременном питании платформы от USB и аккумулятора:
- батарея заряжается через контролер заряда BQ24195L 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
горит об индикации питания
Разъём I²C интерфейса
На платформе предусмотрен JST SH-разъём (5 pin) для подключения дополнительных модулей по интерфейсу «I²C». Коннектор включает в себя:
- пины питания —
5V
иGND
- пины шины I²C —
SDA
иSCL
- дополнительный цифровой пин
7
Регулятор напряжения
Линейный понижающий регулятор напряжение AP7215-33 с выходом 3,3 вольта обеспечивает питание микроконтроллера. Максимальный выходной ток составляет 600 мА.
Кнопка RESET
Служит для сброса микроконтроллера. Это аналог кнопки RESET
обычного компьютера.
Распиновка
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 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 analogReference() с параметром «EXTERNAL».
Порты ввода/вывода
В отличие от большинства плат Arduino, родным напряжением Arduino MKR GSM 1400 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. Более высокое 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
иA0
–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
иA4
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: 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 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 создания аудио-выхода — для этого используйте библиотеку AudioZero. - TWI/I²C: пины
(11)SDA
и(12)SCL
Для общения с периферией по интерфейсу «I²C». Для работы используйте библиотеку Wire. - SPI: пины
8(MOSI)
,10(MISO)
и9(SCK)
Для общения с периферией по интерфейсу «SPI». Для работы — используйте библиотеку SPI. - UART/Serial:
- Serial: пины
D+
иD−
- Serial1: пины
12(RX)
и11(TX)
Используется для коммуникации платы Arduino с компьютером или другими устройствами по последовательному интерфейсу. Выводы шиныSerial
соединены с соответствующими контактами USB-порта для прошивки и мониторинга микроконтроллера. Для коммуникации платы Arduino с другими платами и модулями воспользуйтесь шинойSerial1
. Для работы с последовательным интерфейсом — используйте методы библиотеки Serial.
- I²S: пины
2(SCK/BCLK)
,3(WS/LRCLK/FS)
иA6(SD/SDATA/SDIN/SDOUT)
Используется для передачи и приёма цифрового звука с другими аудио устройствами. Для работы используйте библиотеки I²S и Arduino Sound
Принципиальная и монтажная схема
Габаритный чертёж
Характеристики
Общие
- Чипы: ATSAMD21G18 и U-blox SARA-U201
- Пинов ввода-вывода всего: 22
- Напряжение логических уровней: 3,3 В
- Максимальный ток с пина или на пин: 7 мА
- Максимальный выходной ток пина 3V3: 600 мА
- Входное напряжение через пин Vin: 5–6 В
- Входное напряжение через разъём для аккумулятора: 3,7–4,2 В
- Габариты: 68×25 мм
Микроконтроллер
- Чип: ATSAMD21G18
- Ядро: 32-битный ARM Cortex M0+
- Тактовая частота: 48 МГц
- Flash-память: 256 КБ
- SRAM-память: 32 КБ
- Контактов с АЦП: 7
- Разрядность АЦП: 8/10/12 бит (по умолчанию 10 бит)
- Контактов с ЦАП: 1
- Разрядность ЦАП: 10 бит
- Контактов с ШИМ: 12
- Разрядность ШИМ: 8/10/12 бит (по умолчанию 8 бит)
- Пинов с прерываниями: 12
- Аппаратных интерфейсов SPI: 1
- Аппаратных интерфейсов I²C / TWI: 1
- Аппаратных интерфейсов UART / Serial: 1
Модуль сотовой связи U-blox SARA-U201
- Размер SIM-карты: Micro-SIM
- Стандарты связи: 3G UMTS/HSPA и 2G GSM/GPRS
- Несущие частоты: 850/900/1800/1900/2100 МГц
- Максимальная входящая скорость: 7,2 Мбит/с
- Максимальная исходящая скорость: 5,76 Мбит/с
Ресурсы
- Arduino MKR GSM 1400 в магазине.