Bevezetés az Arduino Nano

Hi Barátaim! Remélem jól vagytok. Ma egy részletes bevezetést fogok adni nektek az Arduino Nano-ról. Ez egy mikrokontroller tábla, amelyet az Arduino.cc fejlesztett ki, és amely az Atmega328p / Atmega168-on alapul.

Az Arduino táblákat széles körben használják a robotikában, a beágyazott rendszerekben és az elektronikus projektekben, ahol az automatizálás a rendszer lényeges része. Ezeket a táblákat a diákok és a technikai háttérrel nem rendelkező emberek számára vezették be.

Az Arduino közösség által könnyen elérhető bármilyen támogatás és segítség, amely túl könnyen megközelíthető, és megszabadítja Önt attól, hogy másoktól függjön, ami egy csomó dollárba kerülhet. Én is terveztem ezt a videó bemutatót az Arduino Nano alapjairól:

A mai bemutatóban megpróbálom megvitatni minden egyes és mindent, ami az Arduino Nano-val kapcsolatos, azaz a fő jellemzői, Pinout, munka, alkalmazások stb. Tehát kezdjük el:

• Ha azt tervezi, hogy megtanulja az Arduino Nano programozását, akkor meg kell néznie a Bevezetés az Arduino IDE-be.

Bevezetés az Arduino Nanóba

• Az Arduino Nano egy kicsi, kompatibilis, rugalmas és kenyérlapbarát mikrovezérlő lap, amelyet az Arduino fejlesztett ki.cc Olaszországban, ATmega328p ( Arduino Nano V3.x) / Atmega168 ( Arduino Nano V3.x) alapú.
• Pontosan ugyanazokkal a funkciókkal rendelkezik, mint az Arduino UNO, de meglehetősen kis méretben.
• 5V-os működési feszültséggel rendelkezik, azonban a bemeneti feszültség 7 és 12V között változhat.
• Az Arduino Nano Pinout 14 digitális csapot, 8 analóg csapot, 2 Reset csapot & 6 tápcsatlakozót tartalmaz.
• Mindegyik digitális & Analóg csapok több funkcióval vannak hozzárendelve, de a fő funkciójuk az, hogy bemenetként vagy kimenetként konfigurálhatók.
• Az érzékelőkkel való összekapcsoláskor bemeneti csapokként működnek, de ha valamilyen terhelést vezet, akkor kimenetként használja őket.
• Az olyan funkciók, mint a pinMode() és a digitalWrite() a digitális csapok működésének vezérlésére szolgálnak, míg az analogRead() az analóg csapok vezérlésére szolgál.
• Az analóg csapok összesen 10 bites felbontással rendelkeznek, amelyek nullától 5V-ig mérik az értéket.
• Az Arduino Nano 16 MHz-es frekvenciájú kristályoszcillátorral rendelkezik. Ezt arra használják, hogy állandó feszültséggel pontos frekvenciájú órát állítson elő.
• Van egy korlátozás az Arduino Nano használatával, azaz nem rendelkezik egyenáramú tápcsatlakozóval, ami azt jelenti, hogy nem tud külső áramforrást táplálni egy akkumulátoron keresztül.
• Ez a tábla nem használ szabványos USB-t a számítógéphez való csatlakozáshoz, hanem Mini USB-támogatással rendelkezik.
• Az apró méret és a kenyérvágólap-barát jelleg teszi ezt az eszközt ideális választássá a legtöbb olyan alkalmazáshoz, ahol az elektronikus alkatrészek mérete nagy aggodalomra ad okot.
• A flash memória 16KB vagy 32KB, ami az Atmega táblától függ, azaz az Atmega168 16KB flash memóriával rendelkezik, míg az Atmega328 32KB flash memóriával rendelkezik. A flash memóriát a kód tárolására használják. A 2KB memóriát a teljes flash memóriából a bootloaderhez használják.
• Az Arduino Nano adatlapját az alábbi gombra kattintva töltheti le:

• A SRAM 1KB vagy 2KB lehet, az EEPROM pedig 512 byte vagy 1KB az Atmega168 és az Atmega328 esetében.
• Ez a lap nagyon hasonlít a piacon kapható többi Arduino laphoz, de a kis mérete miatt ez a lap kiemelkedik a többi közül.
• A következő ábra az Arduino Nano lap specifikációit mutatja.

• A programozása az Arduino IDE segítségével történik, amely egy integrált fejlesztési környezet, amely offline és online is fut.
• A lap futtatásához nincs szükség előzetes egyeztetésre. Mindössze a táblára, mini USB kábelre és a számítógépre telepített Arduino IDE szoftverre van szükség. Az USB-kábel a program számítógépről a táblára történő átvitelére szolgál.
• A program lefordításához és kiírásához nincs szükség külön íróra, mivel ez a kártya beépített boot-loaderrel rendelkezik.

Arduino Nano Pinout

A következő ábra az Arduino Nano kártya pinoutját mutatja.

• A Nano lapon minden egyes tűhöz egy adott funkció tartozik.
• Láthatjuk az analóg csapokat, amelyek analóg-digitális átalakítóként használhatók, ahol az A4 és A5 csapok I2C kommunikációra is használhatók. Hasonlóképpen 14 digitális csap van, amelyből 6 csapot PWM generálására használnak.

Pin Leírás

Vin. Ez a kártya bemeneti tápfeszültsége, ha 7-12 V-os külső áramforrást használunk.

5V. Ez a kártya szabályozott tápfeszültsége, amely a vezérlő és a kártyán elhelyezett egyéb alkatrészek táplálására szolgál.

3,3V. Ez egy minimális feszültség, amelyet a lapon lévő feszültségszabályozó generál.

GND. Ezek a földelőtüskék a lapon. Több földelőcsap van a lapon, amelyeket ennek megfelelően lehet összekapcsolni, ha egynél több földelőcsapra van szükség.

Reset. Reset tűt adunk hozzá a táblán, amely visszaállítja a táblát. Ez nagyon hasznos, amikor a futó program túl bonyolulttá válik, és felakasztja a deszkát. A reset pin alacsony értéke visszaállítja a vezérlőt.

Analog pinek. A kártyán 8 analóg pin található, amelyek A0 – A7 jelöléssel vannak ellátva. Ezek a csapok a 0 és 5 V közötti analóg feszültség mérésére szolgálnak.

Rx, Tx. Ezek a csapok a soros kommunikációra szolgálnak, ahol a Tx az adatátvitelt, míg az Rx az adatfogadást jelenti.

13. Ez a pin a beépített LED bekapcsolására szolgál.

AREF. Ezt a csapot a bemeneti feszültség referenciafeszültségeként használják.

PWM. Hat tű 3,5,6,9,10,11 használható a 8-as PWM (impulzusszélesség-moduláció) kimenet biztosítására. Ezt a módszert arra használják, hogy digitális forrásokkal analóg eredményeket kapjanak.

SPI. A négy csap 10(SS),11(MOSI),12(MISO),13(SCK) az SPI (Serial Peripheral Interface) számára használatos. Az SPI egy interfészbusz, és elsősorban a mikrokontrollerek és más perifériák, például érzékelők, regiszterek és SD-kártya közötti adatátvitelre szolgál.

Külső megszakítások. A 2. és 3. tűt külső megszakításként használják, amelyeket vészhelyzetben használnak, amikor meg kell állítani a főprogramot, és fontos utasításokat kell hívni az adott ponton. A főprogram folytatódik, amint a megszakítási utasítás meghívásra és végrehajtásra kerül.

I2C. Az I2C kommunikációt az A4 és A5 csapok segítségével alakítjuk ki, ahol az A4 a soros adatvezetéket (SDA) jelenti, amely az adatokat szállítja, az A5 pedig a soros órajelvezetéket (SCL), amely egy, a master eszköz által generált órajel, amelyet az I2C buszon lévő eszközök közötti adatszinkronizálásra használnak.

Kommunikáció és programozás

• A Nano eszköz rendelkezik a más vezérlőkkel és számítógépekkel való kommunikáció létrehozásának képességével. A soros kommunikációt a digitális csapok, mint a 0. pin (Rx) és az 1. pin (Tx) végzik, ahol az Rx az adatok fogadására, a Tx pedig az adatok továbbítására szolgál. A soros monitor hozzá van adva az Arduino szoftverhez, amelyet szöveges adatok továbbítására használnak a táblára vagy a tábláról. A szoftverben FTDI illesztőprogramok is szerepelnek, amelyek virtuális com portként viselkednek a szoftverhez.
• A Tx és Rx csapok egy LED-del vannak ellátva, amely villog, amikor az adatokat az FTDI és az USB kapcsolat között a számítógéphez továbbítják.
• Az Arduino Software Serial Library-t a soros kommunikáció végrehajtásához használják a tábla és a számítógép között.
• A soros kommunikáció mellett a Nano tábla támogatja az I2C és SPI kommunikációt is. Az Arduino szoftveren belüli Wire Library-t az I2C busz használatához érjük el.
• Az Arduino Nano-t az IDE nevű Arduino szoftver programozza, amely egy közös szoftver, amelyet szinte minden típusú deszkához használnak. Egyszerűen töltse le a szoftvert, és válassza ki a használt táblát. Két lehetőség van a vezérlő programozására, azaz vagy a szoftverben hozzáadott bootloaderrel, amely megszabadítja Önt a külső égő használatától, hogy lefordítsa és égesse a programot a vezérlőbe, és egy másik lehetőség az ICSP (In-circuit serial programming header) használatával.
• Az Arduino fórumon a szoftver egyaránt kompatibilis a Windows, Linux vagy MAC rendszerrel, azonban a Windows használata előnyös.

Hogyan lehet visszaállítani az Arduino Nano Boardot?

A board visszaállításának két módja van, azaz elektronikusan vagy programozottan.

A board elektronikus visszaállításához a board reset pinjét a vezérlő bármelyik digitális csapjával kell összekötni. Ne felejtsen el 1K vagy 2K Ohm ellenállást hozzáadni, miközben ezt a kapcsolatot beállítja. Most használja a digitális csapot kimenetként, és tartsa HIGH a reset előtt. Amint a visszaállítás szükséges, állítsa ezt a digitális csapot LOW-ra. Ez a módszer nagyon hasznos, mert használatával hardveres reset jelet küld a vezérlőnek, amint a digitális csapot LOW-ra állítják. A következő programot használhatja a vezérlő elektronikus visszaállításához.

Amint feltöltötte a programot, nyissa meg az Arduino Serial Monitor-t, amely a kimenetet az alábbiak szerint mutatja.

Egy másik módszer, amelyet a tábla visszaállítására használhatunk, csak szoftveresen, hardveres pin használata nélkül. A Nano kártya rendelkezik egy beépített függvénnyel, amelyet resetFunc() néven ismerünk. A kártya automatikusan visszaáll, ha definiáljuk ezt a függvényt, majd meghívjuk. Bármilyen hardveres pin használata nélkül feltöltheti a következő programot a tábla programozott visszaállításához.

Az Arduino soros terminált megnyitva az alábbi kimenetet fogja kapni.

Ha azonban ez a módszer bizonyos korlátozásokkal jár. Miután a tábla csatlakoztatva van a számítógéphez, a tábla minden egyes alkalommal, amikor a kapcsolat a tábla és a számítógép között lefektetésre kerül, újraindul. Ezért előnyösebb a vezérlő elektronikus visszaállítása egy digitális csap segítségével.

Különbség az Arduino Uno és az Arduino Nano között

• Az Arduino Uno és az Arduino Nano is ugyanolyan funkcionalitással rendelkezik, kevés különbséggel a PCB elrendezés, a méret és a formafaktor tekintetében.
• Az Arduino Uno egy Atmega328-on alapuló mikrokontroller tábla, amely 14 digitális I/O csapot tartalmaz, amelyek közül 6 PWM. A táblán 6 analóg csap van beépítve. Ez a tábla mindent tartalmaz, ami a mikrokontroller támogatásához szükséges, mint az USB-csatlakozás, a tápcsatlakozó, a 16MHz-es oszcillátor, a reset gomb és az ICSP fejléc. Nincs szükség extra perifériára a táblával, hogy az automatizáláshoz működjön.
• Ez egy teljes, azonnal használható eszköz, amely nem igényel előzetes műszaki ismereteket, hogy gyakorlati tapasztalatot szerezzen vele. A DC tápcsatlakozóval, akkumulátorral vagy egyszerűen USB-kábellel csatlakoztathatja a számítógéphez, hogy elkezdhesse.
• Az Arduino Nano kicsi és kompakt az Arduino Uno-hoz képest. Hiányzik belőle az egyenáramú tápcsatlakozó, és a szokásos USB helyett Mini USB-támogatással rendelkezik. Továbbá, a Nano tábla két extra analóg csapot tartalmaz, azaz 8 csapot, szemben az Uno tábla 6 analóg csapjával. A Nano tábla kenyérlapbarát, míg az Uno tábla nem rendelkezik ezzel a tulajdonsággal.
• Mindamellett mindkét eszköz 5V-on fut, 40mA áramerősséggel és 16MHz-es órafrekvenciával rendelkezik.

Alkalmazások

Az Arduino Nano egy nagyon hasznos eszköz, amely az alkalmazások széles körével rendelkezik, és kevesebb helyet foglal el, mint a többi Arduino tábla. Breadboard barátságos jellege kiemeli a többi fórumon. Az alábbiakban bemutatjuk a tábla főbb alkalmazásait.

• Arduino fémdetektor
• Valódi…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

Mára ennyi. Remélem, világos képet kaptál a nanopanelről. Ha azonban még mindig szkeptikusnak érzi magát, vagy bármilyen kérdése van, az alábbi megjegyzés rovatban megkereshet engem. Szívesen segítek Önnek a legjobb tudásom és szakértelmem szerint. Nyugodtan tartson minket naprakészen értékes visszajelzéseivel és javaslataival, segítenek nekünk abban, hogy minőségi munkát nyújtsunk Önnek, amely rezonál az Ön igényeivel, és lehetővé teszi, hogy folyamatosan visszatérjen arra, amit kínálunk. Köszönöm, hogy elolvasta a cikket.