Arduino Nano 33 BLE: распиновка, схема подключения и программирование
Arduino Nano 33 BLE — 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.
Подключение и настройка
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 Nano 33 BLE — добавьте в менеджере плат поддержку платформ Mbed OS.
Элементы платы
Беспроводной модуль U-blox NINA-B306
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
IMU-сенсор на 9 степеней свободы включает в себя акселерометр, компас и магнитометр. Сборка выполнена на чипе LSM9DS1 по технологии (англ. System-in-Package — система в корпусе), где акселерометр, гироскоп и магнитометр лежат методом бутерброда в пластиковом корпусе. Для примеров работы используйте ArduinoLSM9DS1.
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. |
RGB | Пользовательский RGB-светодиод с общим анодом. Катоды красного, зелёного и синего цвета выведены на 22 , 23 и 24 пине микроконтроллера соответственно. Для удобства используйте встроенные в Arduino IDE определения LEDR , LEDG и LEDB для работы с RGB-светодиодом. При задании значения высокого уровня светодиоды выключается, при низком – включается. |
Понижающий регулятор 3V3
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.
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
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 чипа U-blox NINA-B306 и другой вспомогательной логики платы.
- GND Выводы земли.
Порты ввода/вывода
В отличии от большинство плат Arduino, родным напряжением Arduino Nano 33 BLE 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:
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
иSCL/D19
Для коммуникации платы Arduino с другими платами расширения и сенсорами по параллельному интерфейсу.
- SPI: пины
MOSI/D11
,MISO/D12
иSCK/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
иD+/D32/C54
Выводы шины соединены с USB-разъёмом платы. Используется для прошивки и отладки платформы через ПК. - Serial1 пины:
RX/D0/C38
иTX/D1/C37
Для коммуникации платы Arduino с другими платами расширения и сенсорами по последовательному интерфейсу.
Принципиальная и монтажная схемы
Габаритный чертёж
Характеристики
- 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
Беспроводной модуль U-blox NINA-B306
- 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
IMU-сенсор ST LSM9DS1
- 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