Oryginalne, niebieskie płytki PCB z mikrokontrolerami znane pod nazwą Arduino wchodzą w skład ekosystemu Arduino – narzędzi na licencji open source, za pomocą których każdy może w prosty sposób szybko tworzyć prototypy programowalnych urządzeń elektronicznych, a nawet zbudować własną kopię płytki Arduino. Firma SparkFun Electronics przygotowała własną wersję płytki powstałej na licencji oryginalnego producenta. Płytka występuje w dwóch wariantach – w wersji zasilanej napięciem 5,0V i z mikrokontrolerem taktowanym zegarem o częstotliwości 16MHz oraz w wersji zasilanej napięciem 3,3V, której mikrokontroler pracuje na częstotliwości 8MHz. Pod względem większości cech konstrukcyjnych obie płytki są do siebie zbliżone. Przyjrzyjmy się szczegółom technicznym jednej z nich.
Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz - różnice względem innych płytek Arduino
Porównując Pro Mini 328 do Arduino Uno – najbardziej popularnej z “niebieskich płytek z Atmegą”, pierwszą najbardziej widoczną różnicą jest rozmiar płytki. Płytka PCB, na której zbudowano Arduino Pro Mini 328, ma wymiary 18 x 33 mm, co oznacza, że zajmuje blisko sześć razy mniej miejsca w porównaniu do płytki Uno. Dzięki takim niewielkim wymiarom płytka Pro Mini 328 znakomicie nadaje się do wykorzystania w urządzeniach, które oferują znacznie ograniczoną ilość miejsca w obudowie.
Niestety do Arduino Pro Mini nie możemy podłączyć nakładek rozszerzeniowych Arduino Shield w sposób bezpośredni, tak jak ma to miejsce np. w przypadku płytki Uno. Aby zrealizować takie połączenie, należy skorzystać z przewodów połączeniowych lub konwerterów zapewniających układ wyprowadzeń zgodny z płytką Pro Mini z jednej strony i z modułami Arduino Shield po drugiej stronie. Ograniczona ilość miejsca spowodowała także konieczność rezygnacji z umiejscowienia gniazda USB i złącza zasilającego bezpośrednio na płytce. Zamiast tego użytkownik może podłączyć do wyprowadzeń zasilania na płytce przewody połączeniowe do gniazda zasilacza lub baterii. Natomiast w celu komunikacji Arduino Pro Mini 328 z komputerem należy dokupić konwerter USB-UART. Aby podłączyć do płytki takie elementy jak czujniki, diody LED czy sterowniki silników, niezbędne przewody połączeniowe można wlutować bezpośrednio w płytkę, lub przylutować listwy goldpin męskie 2×12 o rastrze wyprowadzeń 2,54 mm.
Arduino Pro Mini 328 – 5V/16MHz – charakterystyka sprzętowa i funkcje wyprowadzeń
W podstawowym zakresie od strony sprzętowej płytka Arduino Pro Mini 328 dzieli się na trzy podstawowe bloki, tj. regulator napięcia, mikrokontroler Atmega 328 wraz z układami i elementami pomocniczymi oraz wyprowadzenia końcowe dla podłączenia programatora, źródła napięcia zasilania i urządzeń zewnętrznych współpracujących z płytką Pro Mini 328. Rozkład wyprowadzeń dla złącza do programowania umożliwia podłączenie konwertera USB-UART FTDI, poprzez który płytka Pro Mini 328 może komunikować się z komputerem. Na sekcję zasilania płytki składają się cztery wyprowadzenia: “VCC”, “RAW” oraz 3x “GND”. GND jest wyprowadzeniem podłączonym do masy płytki i stanowi potencjał odniesienia dla źródła zasilania oraz urządzeń peryferyjnych. “VCC” jest wyprowadzeniem dla podłączenia napięcia 5V i jest połączone bezpośrednio z pinem zasilania mikrokontrolera. Natomiast wyprowadzenie “RAW” jest połączone z wejściem pokładowego stabilizatora napięcia. Do tego wejścia można podłączyć każde źródło napięcia stałego z przedziału 5 – 12 V.
Płytka jest wyposażona także w 14 programowalnych wyprowadzeń dwustanowych, które mogą pełnić funkcję wejścia lub wyjścia, a także 8 wyprowadzeń analogowych. Rozdzielczość przetwornika analogowo-cyfrowego wynosi 10 bitów, co oznacza, że jego wejście może odczytać różne 1024 wartości napięć z przedziału 0 – 5 V. Wyprowadzenia A4 – A7 umieszczone są na płytce bliżej mikrokontrolera, przy czym wyprowadzenia A4 i A5 można użyć jako porty SDA i SCL do komunikacji przez magistralę I2C.
Arduino Pro Mini 328 – 5V/16MHz – zasilanie
Kiedy tworzymy projekt urządzenia elektronicznego dla systemów wbudowanych, jednym z kluczowych jego elementów, który najlepiej uwzględnić już na etapie prototypowania, jest sposób jego zasilania. Płytka Pro Mini 328 nie ma fabrycznie wbudowanego złącza dla zasilacza oraz złącza USB. Z tego względu w zależności od złożoności projektu, w tym ilości fizycznego miejsca do zadysponowana, należy dobrze wybrać źródło zasilania. Jeśli nasz projekt ma charakter przenośny, tzn. jest nim jeżdżący robot lub samolot zdalnie sterowany, wówczas nie pozostaje nic innego, jak wybrać zasilanie bateryjne w postaci baterii alkalicznych lub pakietu litowo-polimerowego. W przypadku aplikacji o charakterze stacjonarnym, takiej jak np. sterowanie oświetleniem na zewnątrz posesji czy całodobowy monitoring parametrów określających warunki środowiskowe, najlepiej użyć zasilacza sieciowego. Jeśli źródło zasilania podaje na wyjściu napięcie o wartości 5V, wówczas możemy je podłączyć do wyprowadzenia “VCC” na płytce Pro Mini 328. Jeśli natomiast napięcie źródła jest wyższe niż 5V, należy je podłączyć do wyprowadzenia “RAW”, przy czym nie należy podłączać źródła o napięciu wyższym niż 12V.
Arduino Pro Mini 328 – 5V/16MHz – specyfikacja techniczna
Mikrokontroler: AVR Atmega 328, 8-bitowy
- Częstotliwość sygnału zegarowego: 16MHz
- Pojemność pamięci FLASH: 32kB (5kB pamięci FLASH zajmuje program rozruchowy)
- Pojemność pamięci EEPROM: 1kB
- Pojemność pamięci RAM: 2kBWbudowane zabezpieczenie nadprądowe
- Wbudowany przycisk RESET
- Maksymalna wydajność prądowa wyjść cyfrowych – 150mA
- Możliwość podłączenia przejściówki UART na USB
- Wbudowana dioda LED dla sygnalizacji optycznejLiczba wejść/wyjść cyfrowych: 14
- Liczba wyjść PWM: 6
- Liczba wejść analogowych: 8
- Rozdzielczość przetwornika analogowo-cyfrowego: 10 bitów
- Interfejsy komunikacyjne: I2C, UART, SPI
- Grubość płytki PCB: 0,8mm
- Wymiary modułu: 18,0×33,0mm
- Masa modułu: <2g
Arduino Pro Mini 328 – 5V/16MHz – do czego można wykorzystać?
Choć Arduino Pro Mini 328 ma bardzo małe wymiary w porównaniu do innych płytek Arduino (mniejsza jest tylko płytka Beetle od DFRobot), to są to tylko pozory. Pro Mini 328 można wykorzystać jako narzędzie na start nauki programowania mikrokontrolerów – podobnie jak Arduino Uno, również Pro Mini 328 może współpracować ze środowiskiem Arduino IDE oraz może zostać użyta do tworzenia tych samych aplikacji. Od strony sprzętowej mikrokontroler zastosowany w Pro Mini 328 jest taki sam jak w Arduino Uno, a jedynie został umieszczony w mniejszej obudowie. Piny cyfrowe można zaprogramować zarówno jako wejścia, jak i wyjścia. W ten sposób Arduino Pro Mini 328 może odbierać i wysyłać odpowiednie sygnały sterujące – np. kiedy czujnik ruchu wykryje obecność podmiotu niepowołanego na terenie posesji w godzinach nocnych, to wyśle do wejścia Arduino impuls stanu wysokiego i zgodnie z kodem wgranego programu. Na jedno z wyjść zostanie podany stan wysoki, wyzwalając alarm. Również piny analogowe można wykorzystać na wiele praktycznych sposobów, np. tworząc prosty miernik natężenia światła poprzez podłączenie fotorezystora czy też potencjometru, za pomocą którego możemy regulować prędkość migotania efektów świetlnych na sali koncertowej. Natomiast jako wyjścia sygnału sterującego oświetleniem lub prędkością obrotową silników możemy wykorzystać kanały PWM – tak jak w większych płytkach Arduino. W Pro Mini 328 jest ich sześć.
