Indledning til Arduino Nano

Hej Venner! Jeg håber, at I har det godt. I dag vil jeg give jer en detaljeret introduktion til Arduino Nano. Det er et Microcontroller board udviklet af Arduino.cc og baseret på Atmega328p / Atmega168.

Arduino boards er meget udbredt inden for robotteknologi, indlejrede systemer og elektroniske projekter, hvor automatisering er en væsentlig del af systemet. Disse boards blev introduceret for de studerende og folk, der kommer uden teknisk baggrund.

Alle former for støtte og hjælp er let tilgængelige af Arduino-fællesskabet, der er for let at nærme sig og sætter dig fri fra at være afhængig af andre, der kan koste dig massevis af dollars. Jeg har også designet denne video tutorial om Arduino Nano basics:

I dagens tutorial vil jeg forsøge at diskutere hver og alt relateret til Arduino Nano dvs. dens vigtigste funktioner, Pinout, arbejde, applikationer osv. Så lad os komme i gang:

• Hvis du planlægger at lære Arduino Nano Programmering, så skal du have et kig på Introduktion til Arduino IDE.

Introduktion til Arduino Nano

• Arduino Nano er en lille, kompatibelt, fleksibelt og breadboard-venligt Microcontroller board, udviklet af Arduino.cc i Italien, baseret på ATmega328p ( Arduino Nano V3.x) / Atmega168 ( Arduino Nano V3.x).
• Det kommer med præcis samme funktionalitet som i Arduino UNO, men helt i lille størrelse.
• Det kommer med en driftsspænding på 5V, men indgangsspændingen kan dog variere fra 7 til 12V.
• Arduino Nano Pinout indeholder 14 digitale pins, 8 analoge pins, 2 Reset Pins & 6 Power Pins.
• Hver af disse digitale & analoge pins er tildelt flere funktioner, men deres hovedfunktion er at blive konfigureret som input eller output.
• De fungerer som input pins, når de er interfacet med sensorer, men hvis du kører nogle belastninger, så brug dem som output.
• Funktioner som pinMode() og digitalWrite() bruges til at styre driften af digitale pins, mens analogRead() bruges til at styre analoge pins.
• De analoge pins kommer med en samlet opløsning på 10bits, som måler værdien fra nul til 5V.
• Arduino Nano kommer med en krystaloscillator med en frekvens på 16 MHz. Den bruges til at producere et ur med præcis frekvens ved hjælp af konstant spænding.
• Der er én begrænsning ved brug af Arduino Nano, nemlig at den ikke leveres med DC-stik, hvilket betyder, at du ikke kan levere ekstern strømkilde via et batteri.
• Dette board bruger ikke standard USB til forbindelse med en computer, i stedet leveres det med Mini USB-understøttelse.
• Den lille størrelse og breadboard-venlige natur gør denne enhed til et ideelt valg til de fleste applikationer, hvor en størrelse af de elektroniske komponenter er af stor betydning.
• Flash-hukommelse er 16KB eller 32KB, der alle afhænger af Atmega-kortet, dvs. Atmega168 kommer med 16KB flash-hukommelse, mens Atmega328 kommer med en flash-hukommelse på 32KB. Flash-hukommelse bruges til lagring af kode. De 2KB hukommelse ud af den samlede flash-hukommelse bruges til en bootloader.
• Du kan downloade Arduino Nano Datablad ved at klikke på nedenstående knap:

• SRAM kan variere fra 1KB eller 2KB, og EEPROM er 512 bytes eller 1KB for henholdsvis Atmega168 og Atmega328.
• Dette board ligner ganske meget andre Arduino boards, der findes på markedet, men den lille størrelse gør, at dette board skiller sig ud fra andre.
• Følgende figur viser specifikationerne for Arduino Nano Board.

• Det programmeres ved hjælp af Arduino IDE, som er et integreret udviklingsmiljø, der kører både offline og online.
• Det er ikke nødvendigt med forudgående aftaler for at køre boardet. Det eneste, du skal bruge, er boardet, mini USB-kabel og Arduino IDE-software installeret på computeren. USB-kablet bruges til at overføre programmet fra computeren til boardet.
• Der kræves ingen separat brænder til at kompilere og brænde programmet, da dette board leveres med en indbygget boot-loader.

Arduino Nano Pinout

Følgende figur viser pinoutet for Arduino Nano Board.

• Hver pin på Nano boardet kommer med en specifik funktion tilknyttet.
• Vi kan se de analoge pins, der kan bruges som en analog til digital konverter, hvor A4 og A5 pins også kan bruges til I2C kommunikation. Tilsvarende er der 14 digitale pins, hvoraf 6 pins bruges til at generere PWM.

Pin beskrivelse

Vin. Det er indgangsspænding til kortet, når der anvendes en ekstern strømkilde på 7 til 12 V.

5V. Det er en reguleret strømforsyningsspænding på kortet, der bruges til at forsyne controlleren og andre komponenter, der er placeret på kortet.

3,3V. Dette er en minimumsspænding, der genereres af spændingsregulatoren på kortet.

GND. Dette er jordstifterne på kortet. Der er flere jordstifter på kortet, som kan forbindes i overensstemmelse hermed, når der er behov for mere end én jordstift.

Reset. Der er tilføjet en nulstillingsstift på kortet, som nulstiller kortet. Det er meget nyttigt, når kørende program går for komplekst og hænger boardet op. LOW-værdi til reset-pinden vil nulstille controlleren.

Analogpins. Der er 8 analoge pins på kortet markeret som A0 – A7. Disse pins bruges til at måle den analoge spænding, der ligger mellem 0 og 5V.

Rx, Tx. Disse pins bruges til seriel kommunikation, hvor Tx repræsenterer transmissionen af data, mens Rx repræsenterer datamodtageren.

13. Denne pin bruges til at tænde den indbyggede LED.

AREF. Denne pin bruges som referencespænding for indgangsspændingen.

PWM. Seks pins 3,5,6,9,10, 11 kan bruges til at levere 8-pit PWM (Pulse Width Modulation) output. Det er en metode, der bruges til at få analoge resultater med digitale kilder.

SPI. Fire pins 10(SS),11(MOSI),12(MISO),13(SCK) anvendes til SPI (Serial Peripheral Interface). SPI er en interfacebus og bruges hovedsagelig til at overføre data mellem mikrocontrollere og andre perifere enheder som f.eks. sensorer, registre og SD-kort.

External Interrupts. Pin 2 og 3 bruges som eksterne interrupts, som bruges i nødstilfælde, når vi har brug for at stoppe hovedprogrammet og kalde vigtige instruktioner på det pågældende tidspunkt. Hovedprogrammet genoptages, når interruptionsinstruktionen er kaldt og udført.

I2C. I2C-kommunikation er udviklet ved hjælp af A4- og A5-stifter, hvor A4 repræsenterer den serielle datalinje (SDA), som bærer dataene, og A5 repræsenterer den serielle clocklinje (SCL), som er et clock-signal, der genereres af master-enheden, og som bruges til datasynkronisering mellem enhederne på en I2C-bus.

Kommunikation og programmering

• Nano-enheden leveres med en evne til at oprette en kommunikation med andre controllere og computere. Den serielle kommunikation udføres af de digitale pins som pin 0 (Rx) og pin 1 (Tx), hvor Rx bruges til modtagelse af data, og Tx bruges til overførsel af data. Den serielle monitor er tilføjet på Arduino-softwaren, som bruges til at overføre tekstdata til eller fra kortet. FTDI-drivere er også inkluderet i softwaren, der opfører sig som en virtuel com-port til softwaren.
• Tx- og Rx-stifterne er forsynet med en LED, der blinker, når dataene overføres mellem FTDI- og USB-forbindelsen til computeren.
• Arduino Software Serial Library bruges til at udføre en seriel kommunikation mellem boardet og computeren.
• Afhængig af seriel kommunikation understøtter Nano boardet også I2C- og SPI-kommunikation. Der er adgang til Wire Library i Arduino-softwaren for at bruge I2C-bussen.
• Arduino Nano programmeres af Arduino Software kaldet IDE, som er en fælles software, der anvendes til næsten alle tilgængelige typer af kort. Du skal blot downloade softwaren og vælge det board, du bruger. Der er to muligheder for at programmere controlleren, nemlig enten ved hjælp af bootloaderen, der er tilføjet i softwaren, som gør dig fri for brug af en ekstern brænder til at kompilere og brænde programmet ind i controlleren, og en anden mulighed er ved hjælp af ICSP (In-circuit serial programming header).
• Arduino board software er lige kompatibelt med Windows, Linux eller MAC, men Windows foretrækkes dog at bruge.

Hvordan nulstilles Arduino Nano Board?

Der er to måder at nulstille boardet på, nemlig elektronisk eller programmatisk.

For at nulstille boardet elektronisk skal du forbinde reset-pinden på boardet med en af de digitale pins på controlleren. Glem ikke at tilføje en modstand på 1K eller 2K Ohm, mens du opretter denne forbindelse. Brug nu den digitale pin som et output, og hold den HIGH før nulstillingen. Når nulstillingen er påkrævet, skal du sætte denne digitale pin til LOW. Denne metode er meget nyttig, fordi brugen af den sender et hardware-reset-signal til controlleren, når den digitale pin er sat til LOW. Du kan bruge følgende program til at nulstille controlleren elektronisk.

Når du har uploadet programmet, skal du åbne din Arduino Serial Monitor, der viser output som følger:

En anden metode, vi kan bruge til at nulstille boardet, er kun ved hjælp af software uden at bruge nogen hardware pin. Nano boardet leveres med en indbygget funktion kendt som resetFunc(). Kortet nulstilles automatisk, når vi definerer denne funktion og derefter kalder den. Uden at bruge nogen hardware pin kan du uploade følgende program for at nulstille boardet programmatisk.

Når du åbner Arduino Serial Terminal får du nedenstående output.

Denne metode er dog forbundet med nogle begrænsninger. Når kortet er tilsluttet til computeren, vil kortet blive nulstillet, hver gang forbindelsen lægges ud mellem kortet og computeren. Så det er at foretrække at nulstille controlleren elektronisk ved hjælp af en digital pin.

Forskellen mellem Arduino Uno og Arduino Nano

• Både Arduino Uno og Arduino Nano kommer med samme funktionalitet med lidt forskel med hensyn til PCB-layout, størrelse og formfaktor.
• Arduino Uno er et mikrocontrollerboard baseret på Atmega328 og kommer med 14 digitale I/O-pins, hvoraf 6 er PWM. Der er 6 analoge pins indbygget på boardet. Dette board leveres med alt, hvad der kræves for at understøtte mikrocontrolleren som USB-tilslutning, strømstik, 16 MHz oscillator, reset-knap og ICSP-header. Du behøver ikke ekstra periferiudstyr sammen med boardet for at få det til at fungere til automatisering.
• Det er en komplet klar til brug-enhed, der ikke kræver nogen forudgående tekniske færdigheder for at få en praktisk erfaring med den. Du kan strømforsyne den ved hjælp af DC-stik, batteri eller blot tilslutte den til computeren ved hjælp af et USB-kabel for at komme i gang.
• Arduino Nano er lille og kompakt sammenlignet med Arduino Uno. Den mangler DC-strømstikket og kommer med Mini USB-understøttelse i stedet for almindelig USB. Desuden har Nano boardet to ekstra analoge pins, dvs. 8 pins i forhold til 6 analoge pins i Uno boardet. Nano-kortet er breadboard-venligt, mens Uno-kortet mangler denne egenskab.
• Derimod kører begge enheder ved 5V, kommer med en strømstyrke på 40mA og en clockfrekvens på 16MHz.

Anvendelser

Arduino Nano er en meget nyttig enhed, der kommer med en bred vifte af applikationer og dækker mindre plads sammenlignet med andre Arduino-kort. Breadboard-venlig karakter får det til at skille sig ud fra andre board. Følgende er de vigtigste anvendelser af boardet.

• Arduino-metaldetektor
• Real-Time Face Detection
• Medical Instruments
• Industrial Automation
• Android Applications
• GSM Based Projects
• Embedded Systems
• Automation and Robotics
• Home Automation and Defense Systems
• Virtual Reality Applications

Det var det hele for i dag. Jeg håber, at du har fået en klar idé om Nano board. Men hvis du stadig føler dig skeptisk eller har spørgsmål, kan du henvende dig til mig i kommentarfeltet nedenfor. Jeg vil elske at hjælpe dig i henhold til det bedste af min viden og ekspertise. Du er velkommen til at holde os opdateret med din værdifulde feedback og forslag, de hjælper os med at give dig kvalitetsarbejde, der resonerer med dine krav og gør det muligt for dig at blive ved med at komme tilbage for det, vi har at tilbyde. Tak for at læse artiklen.