Tutustuminen Arduino Nanoon

Hei ystävät! Toivottavasti teillä menee hyvin. Tänään aion antaa teille yksityiskohtaisen johdannon Arduino Nanoon. Se on Arduino.cc: n kehittämä mikrokontrollerilevy, joka perustuu Atmega328p / Atmega168.

Arduino-levyjä käytetään laajalti robotiikassa, sulautetuissa järjestelmissä ja elektronisissa projekteissa, joissa automaatio on olennainen osa järjestelmää. Nämä levyt otettiin käyttöön opiskelijoille ja ihmisille, joilla ei ole teknistä taustaa.

Arduino-yhteisö tarjoaa helposti kaikenlaista tukea ja apua, joka on liian helppo lähestyä ja vapauttaa sinut riippuvaiseksi muista, jotka voivat maksaa sinulle nippu dollareita. Olen myös suunnitellut tämän video-opetusohjelman Arduino Nanon perusteista:

Tämän päivän opetusohjelmassa yritän keskustella jokaisesta ja kaikesta, joka liittyy Arduino Nanoon eli sen tärkeimpiin ominaisuuksiin, Pinout, työskentelyyn, sovelluksiin jne. Joten aloitetaanpa:

• Jos aiot oppia Arduino Nanon ohjelmointia, sinun on katsottava Johdatus Arduino IDE:hen.

Tutustuminen Arduino Nanoon

• Arduino Nano on pieni, yhteensopiva, joustava ja leipälautaystävällinen mikrokontrollerilevy, jonka Arduino on kehittänyt.cc Italiassa, perustuu ATmega328p ( Arduino Nano V3.x) / Atmega168 ( Arduino Nano V3.x).
• Siinä on täsmälleen samat toiminnot kuin Arduino UNO:ssa, mutta melko pienessä koossa.
• Sen käyttöjännite on 5V, mutta syöttöjännite voi kuitenkin vaihdella 7-12V välillä.
• Arduino Nano Pinout sisältää 14 digitaalista nastaa, 8 analogista nastaa, 2 nollausnastaa & 6 virtapistettä.
• Jokaiseen näistä digitaalisista & analogisista nastoista on määritetty useita toimintoja, mutta niiden päätehtävä on konfiguroida tuloksi tai lähdöksi.
• Ne toimivat tulonastoina, kun ne on liitetty antureiden kanssa, mutta jos ajat jotakin kuormaa, käytä niitä sitten lähtönä.
• Funktioita kuten pinMode() ja digitalWrite() käytetään digitaalisten nastojen toimintojen ohjaamiseen, kun taas analogRead() käytetään analogisten nastojen ohjaamiseen.
• Analogiset nastat tulevat yhteensä 10 bitin resoluutiolla, jotka mittaavat arvon nollasta 5V:iin.
• Arduino Nanossa on 16 MHz:n taajuudella toimiva kideoskillaattori. Sitä käytetään tarkan taajuuden kellon tuottamiseen vakiojännitteellä.
• Tässä on yksi rajoitus Arduino Nanon käyttämisessä eli siinä ei ole DC-virtaliitäntää, mikä tarkoittaa, että et voi syöttää ulkoista virtalähdettä pariston kautta.
• Tässä levyssä ei käytetä tavanomaista USB-liitäntää yhteyden muodostamiseen tietokoneeseen, sen sijaan siinä on Mini USB -tuki.
• Pieni koko ja leipälauta-ystävällinen luonne tekevät tästä laitteesta ihanteellisen valinnan useimpiin sovelluksiin, joissa elektronisten komponenttien koko on suuri huolenaihe.
• Flash-muisti on 16KB tai 32KB, joka riippuu Atmega-levystä eli Atmega168:ssa on 16KB flash-muistia, kun taas Atmega328:n flash-muisti on 32KB. Flash-muistia käytetään koodin tallentamiseen. 2KB muistia koko flash-muistista käytetään bootloaderiin.
• Voit ladata Arduino Nano Datasheet klikkaamalla alla olevaa painiketta:

• SRAM-muisti voi vaihdella 1KB tai 2KB ja EEPROM-muisti on 512 tavua tai 1KB Atmega168:lle ja Atmega328:lle.
• Tämä lauta on melko samanlainen kuin muut markkinoilla saatavilla olevat Arduino-levyt, mutta pieni koko saa tämän laudan erottumaan muista.
• Seuraavassa kuvassa näkyvät Arduino Nano -laudan tekniset tiedot.

• Se ohjelmoidaan käyttämällä Arduino IDE:tä, joka on integroitu kehitysympäristö, joka toimii sekä offline- että online-käytössä.
• Laudan käyttäminen ei vaadi mitään edeltäviä järjestelyjä. Tarvitset vain piirilevyn, mini-USB-kaapelin ja tietokoneelle asennetun Arduino IDE -ohjelmiston. USB-kaapelia käytetään ohjelman siirtämiseen tietokoneelta piirilevylle.
• Ohjelman kääntämiseen ja polttamiseen ei tarvita erillistä poltinta, koska tässä piirilevyssä on sisäänrakennettu käynnistyslataaja.

Arduino Nano Pinout

Seuraavassa kuvassa näkyy Arduino Nano -piirilevyn pinout.

• Jokaiseen Nano-alustan nastaan liittyy tietty toiminto.
• Näemme analogiset nastat, joita voidaan käyttää analogi-digitaalimuuttajana, jossa A4- ja A5-nastoja voidaan käyttää myös I2C-viestintään. Vastaavasti digitaalisia nastoja on 14, joista 6 nastaa käytetään PWM:n tuottamiseen.

Nastojen kuvaus

Vin. Se on piirilevyn syöttöjännite, kun käytetään ulkoista 7-12 V:n virtalähdettä.

5V. Se on piirilevyn säädetty virtalähdejännite, jota käytetään ohjaimen ja muiden piirilevylle sijoitettujen komponenttien virransyöttöön.

3,3V. Tämä on piirilevyn jännitesäätimen tuottama vähimmäisjännite.

GND. Nämä ovat piirilevyn maadoitusnastat. Levyllä on useita maadoitusnastoja, jotka voidaan liittää vastaavasti, kun tarvitaan useampi kuin yksi maadoitusnasta.

Reset. Levylle on lisätty nollausnasta, joka nollaa levyn. Se on erittäin hyödyllinen, kun käynnissä oleva ohjelma menee liian monimutkaiseksi ja jumittaa levyn. LOW-arvo reset-pinniin nollaa ohjaimen.

Analogipinit. Levyllä on 8 analogipinniä, jotka on merkitty nimillä A0 – A7. Näitä nastoja käytetään analogisen jännitteen mittaamiseen välillä 0-5V.

Rx, Tx. Näitä nastoja käytetään sarjaliikenteeseen, jossa Tx edustaa tiedonsiirtoa, kun taas Rx edustaa tiedon vastaanottoa.

13. Tätä nastaa käytetään sisäänrakennetun LEDin sytyttämiseen.

AREF. Tätä nastaa käytetään tulojännitteen viitejännitteenä.

PWM. Kuusi nastaa 3,5,6,9,10, 11 voidaan käyttää 8-napaisen PWM (pulssinleveysmodulaatio) lähdön tarjoamiseen. Se on menetelmä, jota käytetään analogisten tulosten saamiseksi digitaalisilla lähteillä.

SPI. Neljää nastaa 10(SS),11(MOSI),12(MISO),13(SCK) käytetään SPI:tä (Serial Peripheral Interface) varten. SPI on rajapintaväylä ja sitä käytetään pääasiassa tiedonsiirtoon mikrokontrollereiden ja muiden oheislaitteiden, kuten antureiden, rekisterien ja SD-kortin välillä.

Ulkoiset keskeytykset. Nastoja 2 ja 3 käytetään ulkoisina keskeytyksinä, joita käytetään hätätilanteessa, kun meidän on pysäytettävä pääohjelma ja kutsuttava tärkeitä ohjeita siinä vaiheessa. Pääohjelma jatkuu, kun keskeytyskäsky on kutsuttu ja suoritettu.

I2C. I2C-viestintää kehitetään käyttämällä A4- ja A5-nastoja, joissa A4 edustaa sarjadatajohtoa (SDA), joka kuljettaa dataa, ja A5 edustaa sarjakellojohtoa (SCL), joka on isäntälaitteen tuottama kellosignaali, jota käytetään tietojen synkronointiin I2C-väylän laitteiden välillä.

Viestintä ja ohjelmointi

• Nano-laitteessa on valmius kommunikaatioon toisten ohjainten ja tietokoneiden kanssa. Sarjaliikenne tapahtuu digitaalisilla nastoilla, kuten nastalla 0 (Rx) ja nastalla 1 (Tx), jossa Rx:tä käytetään tietojen vastaanottamiseen ja Tx:tä tietojen lähettämiseen. Sarjamonitori lisätään Arduino-ohjelmistoon, jota käytetään tekstimuotoisten tietojen lähettämiseen levylle tai levystä. FTDI-ajurit sisältyvät myös ohjelmistoon, joka käyttäytyy virtuaalisena com-porttina ohjelmistolle.
• Tx- ja Rx-nastoissa on LED, joka vilkkuu, kun dataa siirretään FTDI- ja USB-liitännän välillä tietokoneeseen.
• Arduino-ohjelmiston sarjakirjastoa käytetään sarjaliikenteen toteuttamiseen laudan ja tietokoneen välillä.
• Sarjakommunikaation lisäksi Nano-levy tukee myös I2C- ja SPI-kommunikaatiota. Arduino-ohjelmiston sisällä olevaa Wire-kirjastoa käytetään I2C-väylän käyttämiseen.
• Arduino Nano ohjelmoidaan Arduino-ohjelmistolla, jota kutsutaan IDE:ksi ja joka on yhteinen ohjelmisto, jota käytetään lähes kaikille saatavilla oleville levytyypeille. Lataa ohjelmisto ja valitse käyttämäsi levy. Ohjaimen ohjelmointiin on kaksi vaihtoehtoa eli joko ohjelmistoon lisätyn käynnistyslataajan avulla, joka vapauttaa sinut ulkoisen polttimen käytöstä ohjelman kääntämiseksi ja polttamiseksi ohjaimeen, ja toinen vaihtoehto on ICSP: n (In-circuit serial programming header) käyttäminen.
• Arduino-levyohjelmisto on yhtä yhteensopiva Windows-, Linux- tai MAC-käyttöjärjestelmien kanssa, mutta Windowsia käytetään mieluummin.

Miten nollata Arduino Nano Board?

On kaksi tapaa nollata aluksella eli elektronisesti tai ohjelmallisesti.

Jotta nollata aluksella elektronisesti, sinun täytyy liittää aluksella oleva nollausnasta johonkin ohjaimen digitaalisista nastoista. Älä unohda lisätä 1K tai 2K Ohm vastusta, kun asetat tämän yhteyden. Käytä nyt digitaalista nastaa lähtönä ja pidä se HIGH ennen nollausta. Kun nollaus on tarpeen, aseta tämä digitaalinen tappi LOW-asentoon. Tämä menetelmä on erittäin hyödyllinen, koska sen käyttäminen lähettää ohjaimelle laitteiston nollaussignaalin, kun digitaalinen tappi asetetaan LOW-asentoon. Voit käyttää seuraavaa ohjelmaa ohjaimen nollaamiseen elektronisesti.

Kun olet ladannut ohjelman, avaa Arduino Serial Monitor, joka näyttää ulostulon seuraavasti:

Toinen menetelmä, jota voimme käyttää levyn nollaamiseen, on pelkkä ohjelmiston avulla ilman laitteistopinnejä. Nano-aluksella on sisäänrakennettu funktio, joka tunnetaan nimellä resetFunc(). Levy nollautuu automaattisesti, kun määrittelemme tämän funktion ja kutsumme sitä. Käyttämättä mitään laitteistopinnejä voit ladata seuraavan ohjelman nollataksesi laudan ohjelmallisesti.

Avatessasi Arduino-sarjaterminaalin saat alla olevan ulostulon.

Tässä menetelmässä on kuitenkin joitakin rajoituksia. Kun piirilevy on kytketty tietokoneeseen, piirilevy nollataan joka kerta, kun yhteys asetetaan piirilevyn ja tietokoneen välille. Niinpä on parempi nollata ohjain elektronisesti digitaalisen nastan avulla.

Ero Arduino Unon ja Arduino Nanon välillä

• Kummallakin Arduino Unolla ja Arduino Nanolla on samat toiminnot, mutta niillä on vain vähän eroa piirilevyn asettelun, koon ja muotokertoimen suhteen.
• Arduino Uno on Atmega328:aan pohjautuva mikro-ohjainohjainlevy, ja siinä on 14 digitaalista I/O-piikkiä, joista 6 on PWM. Levyyn on sisällytetty 6 analogista nastaa. Tämän levyn mukana tulee kaikki, mitä tarvitaan mikrokontrollerin tukemiseen, kuten USB-liitäntä, virtaliitin, 16MHz-oskillaattori, nollauspainike ja ICSP-otsake. Et tarvitse ylimääräisiä oheislaitteita laudan kanssa, jotta se toimisi automatisoinnissa.
• Se on täydellinen käyttövalmis laite, joka ei vaadi aiempia teknisiä taitoja saadakseen käytännön kokemuksen sen kanssa. Voit syöttää siihen virtaa käyttämällä DC-virtaliitäntää, akkua tai yksinkertaisesti liittää sen tietokoneeseen USB-kaapelilla aloittaaksesi.
• Arduino Nano on pieni ja kompakti verrattuna Arduino Unoon. Siitä puuttuu tasavirtaliitäntä ja siinä on Mini USB -tuki tavallisen USB:n sijaan. Lisäksi Nano-levyssä on kaksi ylimääräistä analogista nastaa eli 8 nastaa verrattuna Uno-levyn 6 analogiseen nastaan. Nano-levy on leipälautaystävällinen, kun taas Uno-levyltä puuttuu tämä ominaisuus.
• Kummatkin laitteet toimivat kuitenkin 5V:n jännitteellä, niissä on 40mA:n virran nimellisarvo ja 16MHz:n kellotaajuus.

Sovellukset

Arduino Nano on erittäin käyttökelpoinen laite, joka sisältää laajan valikoiman sovelluksia ja joka on pienemmän tilantarpeen peittävä kuin muut Arduino-levyt. Leipälauta ystävällinen luonne saa sen erottumaan muista laudoista. Seuraavat ovat levyn tärkeimmät sovellukset.

• Arduino metallinpaljastin
• Real-Time Face Detection
• Lääketieteelliset instrumentit
• Teollisuusautomaatio
• Android-sovellukset
• GSM-pohjaiset projektit
• Embedded Systems
• Automaatio ja robotiikka
• Kotiautomaatio- ja puolustusjärjestelmät
• Virtuaalitodellisuussovellukset

Tässä on kaikki tähän päivään. Toivottavasti olette saaneet selkeän käsityksen nanolevystä. Jos kuitenkin vielä tunnet skeptisyyttä tai sinulla on kysyttävää, voit lähestyä minua alla olevassa kommenttiosassa. Autan sinua mielelläni parhaan tietämykseni ja asiantuntemukseni mukaan. Voit vapaasti pitää meidät ajan tasalla arvokkaalla palautteellasi ja ehdotuksillasi, ne auttavat meitä tarjoamaan sinulle laadukasta työtä, joka vastaa tarpeitasi ja antaa sinulle mahdollisuuden jatkaa palaamista siihen, mitä meillä on tarjota. Kiitos artikkelin lukemisesta.