Iskra Nano: инструкция, примеры использования и документация
Iskra Nano — платформа на микроконтроллере ATmega328P для разработки на языке программирования С++.
Мы производим две версии платы:
- Iskra Nano (с ногами) пригодится для разработки и прототипирования устройств на макетной плате.
- Iskra Nano (без ног) для установки в самых труднодоступных местах.
Подключение и настройка
Шаг 1
Подключите плату к компьютеру по USB. Понадобится кабель micro-USB.
Шаг 2
Скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino IDE.
Шаг 3
Iskra Nano по архитектуре повторяет оригинальную платформу Arduino Nano. Соответственно, при выборе платы укажите Arduino Nano
.
Шаг 4
Пользователям Windows может понадобиться установка драйвера преобразователя CH340 (USB-UART).
Пример работы
В качестве примера повторим первый эксперимент «Маячок» из набора Матрёшка Z. На плате уже есть встроенный пользовательский светодиод L
, подключённый к 13
пину микроконтроллера.
- Blink.ino
void setup() { // Устанавливаем пин светодиода в режим выхода. // Используем определение LED_BUILTIN, // которое содержит в себе пин светодиода pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); } void loop() { // Включаем светодиод digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); // Ждём пол секунды delay(500); // Выключаем светодиод digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); // Ждём пол секунды delay(500); }
После загрузки программы встроенный светодиод L
начнёт мигать раз в секунду.
Если всё получилось, значит плата работает и можно смело приступать к своим проектам.
Элементы платы
Микроконтроллер ATmega328P
Сердцем платформы Iskra Nano является 8-битный микроконтроллер фирмы Microchip — ATmega328P на архитектуре AVR с тактовой частотой 16 МГц. Чип содержит три вида памяти:
- 32 КБ Flash-памяти, из которых 0,5 КБ используются загрузчиком, чтобы прошивать Iskra Nano с обычного компьютера через USB. Flash-память постоянна, в ней хранится программа и сопутствующие статичные ресурсы.
- 2 КБ оперативной памяти SRAM для хранения временных данных, например переменных программы. SRAM-память энергозависимая, при выключении питания все данные в ней стираются.
- 1 КБ энергонезависимой памяти EEPROM для долговременного хранения данных, которые не стираются при выключении контроллера. По своему назначению это аналог жёсткого диска.
Преобразователь USB-UART
Микроконтроллер ATmega328P не содержит USB-интерфейса, поэтому для прошивки и обмена данными с компьютером на плате присутствует USB-UART-преобразователь CH340G. При подключении к компьютеру плата определяется как виртуальный COM-порт.
Если плата не определяется компьютером, установите драйвер для чипа USB-UART CH340G.
Микроконтроллер ATmega328P общается с компьютером через преобразователь CH340G по интерфейсу UART, используя сигналы RX
и TX
, которые параллельно выведены на контакты 0
и 1
платы Iskra Nano. Не используйте эти пины в своём проекте во время прошивки и отладки программы.
Светодиодная индикация
Имя светодиода | Назначение |
---|---|
ON | Индикатор питания платформы. |
L | Пользовательский светодиод, подключённый к 13 пину микроконтроллера. При задании высокого уровня светодиод включается, при низком — выключается. |
RX и TX | Индикаторы, которые мигают при прошивке и обмене данными между Iskra Nano и компьютером, а также при использовании пинов 0 и 1 . |
Разъём micro-USB
Предназначен для прошивки и питания платформы Iskra Nano. Для подключения к компьютеру понадобится кабель micro-USB.
Регулятор напряжения 5 В
Понижающий линейный преобразователь напряжения AMS1117-5.0 обеспечивает питание микроконтроллера ATmega328PB и другой логики при подключении платформы через пин Vin
. Диапазон входного напряжения — от 7 до 12 вольт. Выдаёт напряжение 5 В с максимальным выходным током 1 А.
Регулятор напряжения 3,3 В
Понижающий линейный преобразователь AMS1117-3.3 обеспечивает напряжение на пине 3V3
. Питается от линии 5 В и выдаёт напряжение 3,3 В с максимальным выходным током 1 А.
ICSP-разъём для ATmega328P
Разъём ICSP выполняет две полезные функции:
- Несёт сигнальные пины интерфейса SPI. Линии ICSP-разъёма также продублированы на цифровых пинах
10
,11
,12
и13
. - Предназначен для загрузки прошивки в микроконтроллер ATmega328P через внешний программатор. Одна из таких прошивок — Bootloader для Nano, который позволяет прошивать платформу по USB.
Подробности распиновки ICSP — в соответствующем разделе.
Кнопка RESET
Предназначена для ручного перезапуска платформы — аналог кнопки Reset
на обычном компьютере.
Распиновка
Пины питания
Имя пина | Описание |
---|---|
VIN | Входной пин для внешнего источника питания с напряжением от 7 до 12 вольт. |
5V | Выходной пин с напряжением 5 В. На пин поступает питание от USB или от регулятора напряжения 5 В. Максимальный выходной ток 1 А. |
3V3 | Выходной пин с напряжением 3,3 В. На пин поступает питание от регулятора напряжения 3,3 В. Максимальный выходной ток 1 А. |
GND | Общая земля. |
AREF | Входной пин для внешнего опорного напряжения АЦП, относительно которого происходят аналоговые измерения при использовании функции analogReference() с параметром EXTERNAL . |
Пины ввода-вывода
Категория пинов | Количество пинов | Используемые пины | Описание |
---|---|---|---|
Пины ввода-вывода GPIO | 22 | 0 – 13, A0 – A7 | Пины могут быть настроены как вход или выход. Логический уровень единицы — 5 В, нуля — 0 В. На вход можно подавать сигнал до 5 В. |
ШИМ / PWM | 6 | 3, 5, 6, 9 – 11 | Позволяют выводить аналоговое напряжение в виде ШИМ-сигнала. Разрядность ШИМ — 8 бит. |
АЦП / ADC | 8 | A0–A7 | Позволяют представить аналоговое напряжение в цифровом виде. Диапазон входного напряжения — от 0 до 5 В. Разрядность АЦП — 10 бит. |
Интерфейсы
Интерфейс | Количество / Название | Используемые пины | Описание |
---|---|---|---|
I²C | 1 | SDA — A4 SCL — A5 | Для общения с периферией по интерфейсу I²C с помощью программной библиотеки Wire. |
SPI | SPI | MOSI — 11 MISO — 12 SCK — 13 | Для общения с периферией по интерфейсу SPI с помощью программной библиотеки SPI. |
Serial / UART | Serial | RX — 0 TX — 1 | Для общения с периферией по интерфейсу UART с помощью программной библиотеки Serial. Выводы шины Serial RX и TX также соединены с соответствующими контактами преобразователя USB-UART. Не используйте эти пины во время прошивки и отладки программы по USB. |
Принципиальная и монтажная схемы
Габаритный чертёж
Размеры Iskra Nano с контактными ножками
Размеры Iskra Nano без ножек
Характеристики
- Модель: Amperka Iskra Nano
- Микроконтроллер: ATmega328P
- Ядро: 8-битный AVR
- Тактовая частота: 16 МГц
- Flash-память: 32 КБ (2 КБ занимает загрузчик)
- SRAM-память: 2 КБ
- EEPROM-память: 1 КБ
- Контакты ввода-вывода: 22
- Контакты с ШИМ: 6 с разрядностью 8 бит
- Контакты с АЦП: 8 с разрядностью 10 бит
- Аппаратные интерфейсы:
- 1× SPI
- 1× I²C
- 1× UART / Serial
- Входное напряжение питания:
- через USB: 5 В
- через пин Vin: 7–12 В
- Напряжение логических уровней: 5 В
- Максимальный выходной ток пина 5V: 1 A
- Максимальный выходной ток пина 3V3: 1 A
- Максимальный ток с пина или на пин: 40 мА
- Допустимое входное напряжение от внешнего источника: 7–12 В
- Размеры: 45×18 мм