Einführung in Arduino Nano

Hallo Freunde! Ich hoffe, es geht euch gut. Heute werde ich euch eine detaillierte Einführung in den Arduino Nano geben. Es ist ein Mikrocontroller-Board, das von Arduino.cc entwickelt wurde und auf Atmega328p / Atmega168 basiert.

Arduino-Boards werden häufig in der Robotik, bei eingebetteten Systemen und elektronischen Projekten verwendet, bei denen die Automatisierung ein wesentlicher Bestandteil des Systems ist. Diese Boards wurden für Studenten und Menschen ohne technischen Hintergrund eingeführt.

Jede Art von Unterstützung und Hilfe ist in der Arduino-Gemeinschaft leicht verfügbar und macht Sie frei von der Abhängigkeit von anderen, die Sie einen Haufen Geld kosten kann. Ich habe auch dieses Video-Tutorial über die Grundlagen des Arduino Nano erstellt:

In dem heutigen Tutorial werde ich versuchen, alles zu besprechen, was mit dem Arduino Nano zu tun hat, d.h. seine Hauptmerkmale, Pinout, Funktionsweise, Anwendungen usw. Also lasst uns anfangen:

• Wenn du vorhast, die Arduino Nano Programmierung zu lernen, dann musst du einen Blick auf Einführung in die Arduino IDE werfen.

Einführung in Arduino Nano

• Arduino Nano ist ein kleines, kompatibles, flexibles und Breadboard-freundliches Mikrocontroller-Board, entwickelt von Arduino.cc in Italien, basierend auf ATmega328p ( Arduino Nano V3.x) / Atmega168 ( Arduino Nano V3.x).
• Es kommt mit genau der gleichen Funktionalität wie in Arduino UNO, aber ganz in kleiner Größe.
• Es kommt mit einer Betriebsspannung von 5V, aber die Eingangsspannung kann von 7 bis 12V variieren.
• Arduino Nano Pinout enthält 14 digitale Pins, 8 analoge Pins, 2 Reset Pins & 6 Power Pins.
• Jeder dieser digitalen & analogen Pins sind mit mehreren Funktionen zugewiesen, aber ihre Hauptfunktion ist es, als Eingang oder Ausgang konfiguriert werden.
• Sie sind als Eingangspins gehandelt, wenn sie mit Sensoren verbunden sind, aber wenn Sie einige Last fahren dann verwenden Sie sie als Ausgang.
• Funktionen wie pinMode() und digitalWrite() werden verwendet, um die Operationen der digitalen Pins zu kontrollieren, während analogRead() verwendet wird, um analoge Pins zu kontrollieren.
• Die analogen Pins haben eine Gesamtauflösung von 10bits, die den Wert von Null bis 5V messen.
• Arduino Nano kommt mit einem Quarzoszillator mit einer Frequenz von 16 MHz. Es wird verwendet, um einen Takt von präziser Frequenz mit konstanter Spannung zu erzeugen.
• Es gibt eine Einschränkung bei der Verwendung von Arduino Nano d.h. es kommt nicht mit DC-Power-Buchse, bedeutet, dass Sie keine externe Stromquelle durch eine Batterie versorgen können.
• Dieses Board verwendet keine Standard-USB für die Verbindung mit einem Computer, stattdessen kommt es mit Mini USB-Unterstützung.
• Die winzige Größe und die Breadboard-freundliche Beschaffenheit machen dieses Gerät zu einer idealen Wahl für die meisten Anwendungen, bei denen die Größe der elektronischen Komponenten von großer Bedeutung ist.
• Der Flash-Speicher beträgt 16KB oder 32KB, was von der Atmega-Platine abhängt, d.h. der Atmega168 verfügt über 16KB Flash-Speicher, während der Atmega328 mit einem Flash-Speicher von 32KB geliefert wird. Der Flash-Speicher wird zum Speichern von Code verwendet. Die 2KB des gesamten Flash-Speichers werden für einen Bootloader verwendet.
• Sie können das Datenblatt des Arduino Nano herunterladen, indem Sie auf die folgende Schaltfläche klicken:

• Das SRAM kann zwischen 1KB und 2KB variieren und das EEPROM beträgt 512 Bytes bzw. 1KB für Atmega168 und Atmega328.
• Dieses Board ist anderen auf dem Markt erhältlichen Arduino-Boards sehr ähnlich, aber die geringe Größe hebt dieses Board von anderen ab.
• Die folgende Abbildung zeigt die Spezifikationen des Arduino Nano Boards.

• Es wird mit der Arduino IDE programmiert, die eine integrierte Entwicklungsumgebung ist, die sowohl offline als auch online läuft.
• Es sind keine vorherigen Vorbereitungen erforderlich, um das Board zu betreiben. Alles, was Sie brauchen, ist das Board, ein Mini-USB-Kabel und die auf dem Computer installierte Arduino IDE-Software. USB-Kabel wird verwendet, um das Programm vom Computer auf das Board zu übertragen.
• Ein separater Brenner ist nicht erforderlich, um das Programm zu kompilieren und zu brennen, da dieses Board mit einem eingebauten Boot-Loader kommt.

Arduino Nano Pinout

Die folgende Abbildung zeigt die Pinbelegung des Arduino Nano Boards.

• Jeder Pin auf dem Nano Board hat eine bestimmte Funktion, die mit ihm verbunden ist.
• Wir können die analogen Pins sehen, die als Analog-Digital-Wandler verwendet werden können, wobei A4 und A5 Pins auch für die I2C-Kommunikation verwendet werden können. Ebenso gibt es 14 digitale Pins, von denen 6 Pins für die Erzeugung von PWM verwendet werden.

Pin Beschreibung

Vin. Dies ist die Eingangsspannung für die Stromversorgung der Karte, wenn eine externe Stromquelle von 7 bis 12 V verwendet wird.

5V. Dies ist eine geregelte Versorgungsspannung der Platine, die zur Versorgung des Controllers und anderer Komponenten auf der Platine verwendet wird.

3,3V. Dies ist eine Mindestspannung, die durch den Spannungsregler auf der Platine erzeugt wird.

GND. Dies sind die Massestifte auf der Platine. Es gibt mehrere Massestifte auf der Platine, die entsprechend angeschlossen werden können, wenn mehr als ein Massestift benötigt wird.

Reset. Ein Reset-Pin ist auf der Platine vorhanden, der die Platine zurücksetzt. Er ist sehr hilfreich, wenn das laufende Programm zu komplex wird und das Board aufhängt. Ein LOW-Wert am Reset-Pin setzt den Controller zurück.

Analogpins. Es gibt 8 analoge Pins auf der Karte, die mit A0 – A7 gekennzeichnet sind. Diese Pins werden verwendet, um die analoge Spannung im Bereich von 0 bis 5V zu messen.

Rx, Tx. Diese Pins werden für die serielle Kommunikation verwendet, wobei Tx die Übertragung von Daten darstellt, während Rx den Datenempfänger darstellt.

13. Dieser Pin wird verwendet, um die eingebaute LED einzuschalten.

AREF. Dieser Pin wird als Referenzspannung für die Eingangsspannung verwendet.

PWM. Sechs Pins 3,5,6,9,10, 11 können für die Bereitstellung von 8-Pit-PWM (Pulsweitenmodulation) Ausgang verwendet werden. Diese Methode wird verwendet, um analoge Ergebnisse mit digitalen Quellen zu erhalten.

SPI. Die vier Pins 10(SS),11(MOSI),12(MISO),13(SCK) werden für SPI (Serial Peripheral Interface) verwendet. SPI ist ein Schnittstellenbus und wird hauptsächlich zur Datenübertragung zwischen Mikrocontrollern und anderen Peripheriegeräten wie Sensoren, Registern und SD-Karten verwendet.

Externe Interrupts. Pin 2 und 3 werden als externe Interrupts verwendet, die im Notfall verwendet werden, wenn wir das Hauptprogramm anhalten und wichtige Anweisungen an diesem Punkt aufrufen müssen. Das Hauptprogramm wird wieder aufgenommen, sobald der Interrupt-Befehl aufgerufen und ausgeführt wurde.

I2C. Die I2C-Kommunikation erfolgt über die Pins A4 und A5, wobei A4 für die serielle Datenleitung (SDA) steht, über die die Daten übertragen werden, und A5 für die serielle Taktleitung (SCL), die ein vom Master-Gerät erzeugtes Taktsignal ist, das für die Datensynchronisation zwischen den Geräten an einem I2C-Bus verwendet wird.

Kommunikation und Programmierung

• Das Nano-Gerät ist in der Lage, eine Kommunikation mit anderen Steuerungen und Computern aufzubauen. Die serielle Kommunikation erfolgt über die digitalen Pins wie Pin 0 (Rx) und Pin 1 (Tx), wobei Rx für den Empfang von Daten und Tx für die Übertragung von Daten verwendet wird. Der serielle Monitor wird der Arduino-Software hinzugefügt, die zur Übertragung von Textdaten an oder von der Karte verwendet wird. FTDI-Treiber sind ebenfalls in der Software enthalten, die sich wie ein virtueller Com-Port für die Software verhalten.
• Die Tx- und Rx-Pins sind mit einer LED ausgestattet, die blinkt, wenn die Daten zwischen FTDI- und USB-Verbindung zum Computer übertragen werden.
• Die Arduino Software Serial Library wird für die Durchführung einer seriellen Kommunikation zwischen dem Board und dem Computer verwendet.
• Neben der seriellen Kommunikation unterstützt das Nano-Board auch die I2C- und SPI-Kommunikation. Auf die Wire Library in der Arduino Software wird zugegriffen, um den I2C-Bus zu nutzen.
• Der Arduino Nano wird mit der Arduino Software IDE programmiert, einer Software, die für fast alle Arten von Boards verwendet wird. Laden Sie einfach die Software herunter und wählen Sie das Board, das Sie verwenden. Es gibt zwei Möglichkeiten, den Controller zu programmieren, d.h. entweder durch den Bootloader, der in der Software enthalten ist, der Sie von der Verwendung eines externen Brenners befreit, um das Programm zu kompilieren und in den Controller zu brennen, und eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von ICSP (In-Circuit Serial Programming Header).
• Die Arduino-Board-Software ist gleichermaßen kompatibel mit Windows, Linux oder MAC, jedoch wird Windows bevorzugt verwendet.

Wie setzt man das Arduino Nano Board zurück?

Es gibt zwei Möglichkeiten, das Board zurückzusetzen, d.h. elektronisch oder programmatisch.

Um das Board elektronisch zurückzusetzen, müssen Sie den Reset-Pin des Boards mit einem der digitalen Pins des Controllers verbinden. Vergessen Sie nicht, beim Herstellen dieser Verbindung einen 1K- oder 2K-Ohm-Widerstand hinzuzufügen. Verwenden Sie nun den digitalen Pin als Ausgang und halten Sie ihn vor dem Reset auf HIGH. Sobald der Reset erforderlich ist, setzen Sie diesen digitalen Pin auf LOW. Diese Methode ist sehr nützlich, da sie ein Hardware-Reset-Signal an den Controller sendet, sobald der digitale Pin auf LOW gesetzt wird. Sie können das folgende Programm verwenden, um den Controller elektronisch zurückzusetzen.

Öffnen Sie nach dem Hochladen des Programms Ihren Arduino Serial Monitor, der die folgende Ausgabe anzeigt.

Eine andere Methode, die wir verwenden können, um das Board zurückzusetzen, ist nur per Software, ohne einen Hardware-Pin zu verwenden. Das Nano-Board verfügt über eine eingebaute Funktion, die als resetFunc() bekannt ist. Das Board wird automatisch zurückgesetzt, wenn wir diese Funktion definieren und sie dann aufrufen. Ohne einen Hardware-Pin zu verwenden, können Sie das folgende Programm hochladen, um das Board programmatisch zurückzusetzen.

Wenn Sie das serielle Arduino-Terminal öffnen, erhalten Sie die folgende Ausgabe.

Diese Methode ist jedoch mit einigen Einschränkungen verbunden. Sobald die Platine mit dem Computer verbunden ist, wird die Platine jedes Mal zurückgesetzt, wenn die Verbindung zwischen der Platine und dem Computer hergestellt wird. Daher ist es vorzuziehen, den Controller elektronisch mit einem digitalen Pin zurückzusetzen.

Unterschied zwischen Arduino Uno und Arduino Nano

• Beide, Arduino Uno und Arduino Nano, haben die gleiche Funktionalität, unterscheiden sich aber nur wenig in Bezug auf das PCB-Layout, die Größe und den Formfaktor.
• Arduino Uno ist ein Mikrocontroller-Board, das auf dem Atmega328 basiert und mit 14 digitalen I/O-Pins ausgestattet ist, von denen 6 PWM sind. Es sind 6 analoge Pins auf dem Board integriert. Dieses Board enthält alles, was zur Unterstützung des Mikrocontrollers erforderlich ist, wie USB-Anschluss, Stromanschluss, 16-MHz-Oszillator, Reset-Taste und ICSP-Header. Sie benötigen keine zusätzliche Peripherie mit dem Board, um es für die Automatisierung zu nutzen.
• Es ist ein komplettes, einsatzbereites Gerät, das keine vorherigen technischen Kenntnisse erfordert, um eine praktische Erfahrung damit zu machen. Sie können es über eine Gleichstrombuchse oder eine Batterie mit Strom versorgen oder es einfach mit einem USB-Kabel an den Computer anschließen, um loszulegen.
• Arduino Nano ist im Vergleich zu Arduino Uno klein und kompakt. Ihm fehlt die DC-Strombuchse und er unterstützt Mini-USB anstelle von normalem USB. Außerdem verfügt das Nano-Board über zwei zusätzliche analoge Pins, d.h. 8 Pins im Vergleich zu 6 analogen Pins im Uno-Board. Nano-Board ist Breadboard-freundlich, während Uno-Board fehlt diese Eigenschaft.
• Allerdings, beide Geräte laufen bei 5V, kommen mit einer Stromstärke von 40mA, und 16MHz der Taktfrequenz.

Anwendungen

Arduino Nano ist ein sehr nützliches Gerät, das mit einer breiten Palette von Anwendungen kommt und nimmt weniger Platz im Vergleich zu anderen Arduino-Board. Die Breadboard-freundliche Natur hebt es von anderen Boards ab. Im Folgenden sind die wichtigsten Anwendungen des Boards aufgeführt.

• Arduino Metalldetektor
• 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

Das war’s für heute. Ich hoffe, Sie haben eine klare Vorstellung von Nano-Boards bekommen. Wenn Sie dennoch skeptisch sind oder Fragen haben, können Sie mich im Kommentarbereich unten ansprechen. Ich würde Ihnen gerne nach bestem Wissen und Gewissen helfen. Fühlen Sie sich frei, uns mit Ihrem wertvollen Feedback und Vorschlägen auf dem Laufenden zu halten, sie helfen uns, Ihnen Qualitätsarbeit zu liefern, die mit Ihren Anforderungen in Resonanz steht und es Ihnen ermöglicht, immer wieder zu kommen für das, was wir zu bieten haben. Vielen Dank für die Lektüre des Artikels.