Introduzione ad Arduino Nano

Ciao amici! Spero che stiate bene. Oggi, ho intenzione di darvi una dettagliata introduzione ad Arduino Nano. Si tratta di una scheda microcontrollore sviluppata da Arduino.cc e basata su Atmega328p / Atmega168.

Le schede Arduino sono ampiamente utilizzate in robotica, sistemi embedded e progetti elettronici dove l’automazione è una parte essenziale del sistema. Queste schede sono state introdotte per gli studenti e le persone che non hanno un background tecnico.

Ogni tipo di supporto e aiuto è prontamente disponibile dalla comunità Arduino che è troppo facile da avvicinare e ti libera dal dipendere da altri che possono costarti un mucchio di dollari. Ho anche progettato questo video tutorial sulle basi di Arduino Nano:

Nel tutorial di oggi, cercherò di discutere ogni cosa relativa ad Arduino Nano, cioè le sue caratteristiche principali, il pinout, il funzionamento, le applicazioni ecc. Quindi cominciamo:

• Se hai intenzione di imparare la programmazione di Arduino Nano, allora devi dare un’occhiata a Introduzione all’IDE di Arduino.

Introduzione ad Arduino Nano

• Arduino Nano è un piccolo, compatibile, flessibile e breadboard friendly, sviluppata da Arduino.La scheda è basata su ATmega328p (Arduino Nano V3.x) / Atmega168 (Arduino Nano V3.x).
• Ha esattamente le stesse funzionalità di Arduino UNO ma in dimensioni ridotte.
• Ha una tensione operativa di 5V, ma la tensione di ingresso può variare da 7 a 12V.
• La piedinatura di Arduino Nano contiene 14 pin digitali, 8 pin analogici, 2 pin di reset & 6 pin di alimentazione.
• Ognuno di questi pin digitali & analogici sono assegnati con funzioni multiple, ma la loro funzione principale è quella di essere configurati come ingresso o uscita.
• Sono agiti come pin di ingresso quando sono interfacciati con sensori, ma se si sta guidando qualche carico allora li usano come uscita.
• Funzioni come pinMode() e digitalWrite() sono usate per controllare le operazioni dei pin digitali mentre analogRead() è usato per controllare i pin analogici.
• I pin analogici hanno una risoluzione totale di 10 bit che misurano il valore da zero a 5V.
• Arduino Nano è dotato di un oscillatore a cristallo di frequenza 16 MHz. Viene utilizzato per produrre un orologio di frequenza precisa utilizzando una tensione costante.
• C’è una limitazione utilizzando Arduino Nano cioè non viene fornito con jack di alimentazione DC, significa che non è possibile fornire fonte di alimentazione esterna attraverso una batteria.
• Questa scheda non utilizza USB standard per la connessione con un computer, invece, viene fornito con supporto Mini USB.
• Le dimensioni ridotte e la natura amichevole breadboard rendono questo dispositivo una scelta ideale per la maggior parte delle applicazioni in cui una dimensione dei componenti elettronici sono di grande preoccupazione.
• La memoria flash è 16KB o 32KB che tutto dipende dalla scheda Atmega cioè Atmega168 viene fornito con 16KB di memoria flash mentre Atmega328 viene fornito con una memoria flash di 32KB. La memoria flash è usata per memorizzare il codice. I 2KB di memoria sul totale della memoria flash sono usati per un bootloader.
• Puoi scaricare la scheda tecnica di Arduino Nano cliccando il pulsante qui sotto:

• La SRAM può variare da 1KB o 2KB e EEPROM è 512 bytes o 1KB per Atmega168 e Atmega328 rispettivamente.
• Questa scheda è abbastanza simile ad altre schede Arduino disponibili sul mercato, ma le piccole dimensioni rendono questa scheda diversa dalle altre.
• La figura seguente mostra le specifiche della scheda Arduino Nano.

• È programmata utilizzando Arduino IDE che è un ambiente di sviluppo integrato che funziona sia offline che online.
• Non sono necessari accordi precedenti per eseguire la scheda. Tutto ciò che serve è la scheda, un mini cavo USB e il software Arduino IDE installato sul computer. Il cavo USB è usato per trasferire il programma dal computer alla scheda.
• Non è richiesto un masterizzatore separato per compilare e masterizzare il programma perché questa scheda è dotata di un boot-loader incorporato.

Arduino Nano Pinout

La figura seguente mostra il pinout della scheda Arduino Nano.

• Ogni pin sulla scheda Nano viene con una funzione specifica associata ad esso.
• Possiamo vedere i pin analogici che possono essere utilizzati come un convertitore analogico-digitale dove i pin A4 e A5 possono anche essere utilizzati per la comunicazione I2C. Allo stesso modo, ci sono 14 pin digitali, di cui 6 pin sono usati per generare PWM.

Descrizione pin

Vin. È la tensione di alimentazione in ingresso alla scheda quando si utilizza una fonte di alimentazione esterna da 7 a 12 V.

5V. È una tensione di alimentazione regolata della scheda che viene utilizzata per alimentare il controller e altri componenti posti sulla scheda.

3.3V. Questa è una tensione minima generata dal regolatore di tensione sulla scheda.

GND. Questi sono i pin di terra sulla scheda. Ci sono più pin di terra sulla scheda che possono essere interfacciati di conseguenza quando è richiesto più di un pin di terra.

Reset. Il pin di reset è aggiunto sulla scheda che resetta la scheda. È molto utile quando il programma in esecuzione diventa troppo complesso e blocca la scheda. Il valore BASSO al pin di reset resetterà il controller.

Pins analogici. Ci sono 8 pin analogici sulla scheda contrassegnati come A0 – A7. Questi pin sono usati per misurare la tensione analogica che va da 0 a 5V.

Rx, Tx. Questi pin sono usati per la comunicazione seriale dove Tx rappresenta la trasmissione dei dati mentre Rx rappresenta il ricevitore dei dati.

13. Questo pin è usato per accendere il LED incorporato.

AREF. Questo pin è usato come tensione di riferimento per la tensione di ingresso.

PWM. Sei pin 3,5,6,9,10, 11 possono essere usati per fornire un’uscita PWM (Pulse Width Modulation) a 8 pin. È un metodo usato per ottenere risultati analogici con fonti digitali.

SPI. Quattro pin 10(SS),11(MOSI),12(MISO),13(SCK) sono usati per SPI (Serial Peripheral Interface). SPI è un bus di interfaccia e principalmente usato per trasferire dati tra microcontrollori e altre periferiche come sensori, registri e scheda SD.

Interrupt esterni. I pin 2 e 3 sono usati come interrupt esterni che sono usati in caso di emergenza quando abbiamo bisogno di fermare il programma principale e chiamare istruzioni importanti in quel punto. Il programma principale riprende una volta che l’istruzione di interruzione è chiamata ed eseguita.

I2C. La comunicazione I2C si sviluppa usando i pin A4 e A5 dove A4 rappresenta la linea dati seriale (SDA) che porta i dati e A5 rappresenta la linea di clock seriale (SCL) che è un segnale di clock, generato dal dispositivo master, usato per la sincronizzazione dei dati tra i dispositivi su un bus I2C.

Comunicazione e programmazione

• Il dispositivo Nano è dotato di una capacità di impostare una comunicazione con altri controller e computer. La comunicazione seriale è effettuata dai pin digitali come il pin 0 (Rx) e il pin 1 (Tx) dove Rx è usato per ricevere i dati e Tx è usato per la trasmissione dei dati. Il monitor seriale è aggiunto nel software Arduino che è usato per trasmettere dati testuali alla o dalla scheda. I driver FTDI sono anche inclusi nel software che si comportano come una porta com virtuale per il software.
• I pin Tx e Rx sono dotati di un LED che lampeggia quando i dati vengono trasmessi tra FTDI e la connessione USB al computer.
• Arduino Software Serial Library è utilizzato per effettuare una comunicazione seriale tra la scheda e il computer.
• Oltre alla comunicazione seriale la scheda Nano supporta anche la comunicazione I2C e SPI. Si accede alla libreria Wire all’interno del software Arduino per utilizzare il bus I2C.
• L’Arduino Nano è programmato dal software Arduino chiamato IDE che è un software comune utilizzato per quasi tutti i tipi di schede disponibili. Basta scaricare il software e selezionare la scheda che si sta utilizzando. Ci sono due opzioni per programmare il controller cioè o dal bootloader che è aggiunto nel software che ti libera dall’uso del masterizzatore esterno per compilare e masterizzare il programma nel controller e un’altra opzione è usando ICSP (In-circuit serial programming header).
• Il software della scheda Arduino è ugualmente compatibile con Windows, Linux o MAC, tuttavia, Windows è preferito da usare.

Come resettare la scheda Arduino Nano?

Ci sono due modi per resettare la scheda cioè elettronicamente o programmaticamente.

Per resettare la scheda elettronicamente, è necessario collegare il pin di reset della scheda con qualsiasi pin digitale sul controller. Non dimenticate di aggiungere una resistenza da 1K o 2K Ohm mentre impostate questa connessione. Ora, usate il pin digitale come uscita e tenetelo ALTO prima del reset. Una volta che il reset è richiesto, impostate questo pin digitale su LOW. Questo metodo è molto utile perché usando questo metodo si invia un segnale di reset hardware al controller una volta che il pin digitale è impostato su LOW. Potete usare il seguente programma per resettare elettronicamente il controller.

Una volta caricato il programma, aprite il vostro Arduino Serial Monitor che mostra l’output come segue.

Un altro metodo che possiamo usare per resettare la scheda è solo via software senza usare alcun pin hardware. La scheda Nano è dotata di una funzione integrata nota come resetFunc(). La scheda si resetterà automaticamente quando definiremo questa funzione e la chiameremo. Senza utilizzare alcun pin hardware è possibile caricare il seguente programma per resettare la scheda programmaticamente.

Aprendo il terminale seriale Arduino si otterrà l’output qui sotto.

Tuttavia, questo metodo ha alcune limitazioni. Una volta che la scheda è connessa al computer, la scheda verrà resettata ogni volta che la connessione viene stesa tra la scheda e il computer. Quindi, è preferibile resettare elettronicamente il controller usando un pin digitale.

Differenza tra Arduino Uno e Arduino Nano

• Entrambi Arduino Uno e Arduino Nano hanno la stessa funzionalità con poche differenze in termini di layout del PCB, dimensioni e fattore di forma.
• Arduino Uno è una scheda microcontroller basata su Atmega328 e viene fornito con 14 pin I/O digitali di cui 6 sono PWM. Ci sono 6 pin analogici incorporati sulla scheda. Questa scheda viene fornita con tutto il necessario per supportare il microcontrollore come la connessione USB, il jack di alimentazione, l’oscillatore a 16MHz, il pulsante di reset e l’intestazione ICSP. Non hai bisogno di periferiche extra con la scheda per farla funzionare per l’automazione.
• È un dispositivo completo pronto all’uso che non richiede competenze tecniche precedenti per avere un’esperienza pratica con esso. È possibile alimentarlo utilizzando la presa di alimentazione DC, la batteria o semplicemente collegarlo al computer utilizzando un cavo USB per iniziare.
• Arduino Nano è piccolo e compatto rispetto ad Arduino Uno. Manca il jack di alimentazione DC e viene fornito con il supporto Mini USB invece del normale USB. Inoltre, la scheda Nano è dotata di due pin analogici extra, cioè 8 pin rispetto ai 6 pin analogici della scheda Uno. Nano board è breadboard friendly mentre Uno board manca questa proprietà.
• Tuttavia, entrambi i dispositivi funzionano a 5V, sono dotati di una corrente nominale di 40mA e 16MHz della frequenza di clock.

Applicazioni

Arduino Nano è un dispositivo molto utile che viene fornito con una vasta gamma di applicazioni e copre meno spazio rispetto ad altre schede Arduino. La natura amichevole della breadboard lo distingue dalle altre schede. Di seguito sono riportate le principali applicazioni della scheda.

• Arduino Metal Detector
• Real-Time Face Detection
• Strumenti medici
• Automazione industriale
• Applicazioni Android
• Progetti basati suGSM
• Sistemi embedded
• Automazione e robotica
• Domotica e sistemi di difesa
• Applicazioni di realtà virtuale

Per oggi è tutto. Spero che vi siate fatti un’idea chiara sulla scheda Nano. Tuttavia, se ancora ti senti scettico o hai qualche domanda, puoi avvicinarti a me nella sezione commenti qui sotto. Mi piacerebbe aiutarti secondo il meglio della mia conoscenza e competenza. Sentitevi liberi di tenerci aggiornati con i vostri preziosi feedback e suggerimenti, ci aiutano a fornire un lavoro di qualità che risuona con le vostre esigenze e vi permette di continuare a tornare per quello che abbiamo da offrire. Grazie per aver letto l’articolo.