Spis treści:
- 1 Czym są ekspandery wyprowadzeń do mikrokontrolerów?
- 2 Pozostałe zastosowanie ekspanderów wyprowadzeń
- 3 Mux Shield II – ekspander wyprowadzeń dla Arduino
- 4 Parametry techniczne Mux Shield II
- 5 Dodatkowe informacje o Mux Shield II
- 6 Moduł Qwiic Mux Breakout kompatybilny z Arduino
- 7 Zastosowanie modułu SparkFun Qwiic Mux Breakout
- 8 Jak podłączyć ekspander wyprowadzeń do mikrokontrolera Arduino?
Ekspandery wyprowadzeń do Arduino są modułami elektronicznymi, które po podłączeniu do mikrokontrolera zwiększają liczby pinów wejściowo-wyjściowych (I/O).
Czym są ekspandery wyprowadzeń do mikrokontrolerów?
Ekspandery wyprowadzeń, kompatybilne z mikrokontrolerami takimi jak Arduino, to popularne moduły elektroniczne, których głównym celem jest zwiększenie liczby dostępnych pinów wejściowo-wyjściowych (I/O). Podłączenie ekspandera umożliwia szybkie i łatwe podłączenie różnego rodzaju urządzeń lub akcesoriów zewnętrznych.
Ekspandery są szczególnie przydatne w projektach, które wymagają do prawidłowego działania większej liczby wejść i wyjść niż dostępne na płytce Arduino. Rozszerzenia tego typu są wykorzystywane w projektach systemów automatyki domowej i robotyki.
Poszczególne ekspandery wyprowadzeń różnią się od siebie funkcjonalnością, liczbą pinów, zastosowaniem, kompatybilnością i interfejsami komunikacyjnymi. Wybrane modele korzystają np. z komunikacji szeregowej takiej jak 12C i SPI. Dodatkowo wybrane ekspandery umożliwiają konwersję analogowo-cyfrową.
Pozostałe zastosowanie ekspanderów wyprowadzeń
Do czego jeszcze są wykorzystywane ekspandery wyprowadzeń? Doskonale nadają się do projektów edukacyjnych (m.in. do sterowania robotami). Ponadto są wykorzystywane w stacjach pomiarowych oraz systemach, których obsługa byłaby niemożliwa wyłącznie przy użyciu mikrokontrolera. Kluczowymi zaletami ekspanderów wyprowadzeń jest ich elastyczność, skalowalność i łatwe podłączenie do urządzenia głównego.
Ponadto dzięki ekspanderom wyprowadzeń można szybko rozbudować istniejący system o dodatkowe funkcjonalności oraz podłączyć do niego różnego rodzaju sensory. Dzięki komunikacji szeregowej (I2C lub SPI), konieczność wykorzystania okablowania jest ograniczona do minimum.
Mux Shield II – ekspander wyprowadzeń dla Arduino
Mux Shield II firmy SparkFun to popularny ekspander wyprowadzeń kompatybilny z mikrokontrolerem Arduino. Podłączenie ekspandera rozszerza możliwość wykorzystania mikrokontrolera poprzez zwiększenie liczby wolnych pinów wejściowo-wyjściowych do 48.
Bazą ekspandera wyprowadzeń Mux Shield II są trzy układy analogowe pozwalające na rozbudowę dostępnych pinów cyfrowych i analogowych Arduino. Dzięki nim można podłączyć do płytki więcej akcesoriów i urządzeń, w tym przycisków, diod LED i różnego rodzaju czujników. Podłączenie Mux Shield II powoduje przesunięcie złączy na bok Arduino. Takie rozwiązanie zapewnia swobodny dostęp i łatwe podłączenie akcesoriów.
Parametry techniczne Mux Shield II
Ekspander wyprowadzeń Mux Shield II oferuje aż 16 wejść/wyjść cyfrowych i 16 wejść/wyjść analogowych. Dodatkowo można je rozbudować do 48 wejść/wyjść, wykorzystując wszystkie trzy układy ekspandera. Piny Mux Shield II są dostępne poprzez złącza kompatybilne z Arduino. Ekspander Mux Shield II jest zasilany bezpośrednio z Arduino.
Zastosowanie ekspandera wyprowadzeń Mux Shield II jest bardzo szerokie. Najczęściej jest on używany w różnego rodzaju projektach DIY, a także podczas prototypowania. Dodatkowo razem z mikrokontrolerem Arduino znajduje zastosowanie w projektach Smart Home, w robotyce i automatyzacji. Ponadto ekspandery są wykorzystywane do projektów, których głównym celem jest monitorowanie warunków środowiskowych. Możliwość szybkiego i prostego podłączenia czujników mierzących temperaturę powietrza, wilgotność, ciśnienie oraz prędkość wiatru, pozwala na zaprojektowanie własnej stacji pogodowej.
Dodatkowe informacje o Mux Shield II
Ekspander wyprowadzeń Mux Shield II to praktyczne rozwiązanie dla użytkowników, którzy chcą rozszerzyć funkcjonalność posiadanej platformy, bez konieczności kupowania nowego mikrokontrolera. Mux Shield II jest prosty i intuicyjny w obsłudze, dzięki czemu może być wykorzystywany nawet przez początkujących elektroników i hobbystów.
Moduł Qwiic Mux Breakout kompatybilny z Arduino
Kolejną interesującą propozycją jest moduł Qwiic Mux Breakout. Urządzenie jest wyposażone w 8-kanałowy multiplekser TCA9548A.
Multiplekser pozwala na podłączenie do ośmiu różnych urządzeń, np. sensorów, wyświetlaczy i sterowników silników do jednej magistrali I2C mikrokontrolera (np. Arduino). Takie rozwiązanie pozwala nie tylko ograniczyć wykorzystanie dostępnych pinów do minimum, ale również ułatwia zarządzanie skomplikowanymi systemami.
Dodatkowo magistrala I2C pozwala na zmianę adresu, dzięki czemu umożliwia podłączenie nawet do 64 urządzeń 12C. Ponadto moduł Mux Breakout jest wyposażony w złącza QWIIC, które umożliwiają podłączenie akcesoriów, bez konieczności lutowania.
Wydajny rdzeń modułu, czyli układ TCA9548A pozwala na stabilne obsługiwanie 8 kanałów w tym samym czasie. Jego rdzeniem jest układ TCA9548A. Moduł jest przeznaczony do pracy z napięciem od 1,65 V do 5,5 V, dzięki czemu charakteryzuje się szeroką kompatybilnością z mikrokontrolerami.
Zastosowanie modułu SparkFun Qwiic Mux Breakout
Moduł Qwiic Mux Breakout jest wykorzystywany do rozszerzenia możliwości różnego rodzaju systemów, które bazują na mikrokontrolerach wyposażonych w ograniczoną liczbę pinów. Moduł Qwiic Mux Breakout marki SparkFun jest powszechnie wykorzystywany w różnych projektach Internetu Rzeczy (Internet of Things) oraz do obsługi prostych i skomplikowanych systemów (np. sterowania). Ponadto ekspander wyprowadzeń Qwiic Mux Breakout sprawdzi się wszędzie tam, gdzie występuje potrzeba sprawnego zarządzania urządzeniami 12C.
Jak podłączyć ekspander wyprowadzeń do mikrokontrolera Arduino?
Podłączenie ekspandera wyprowadzeń do mikrokontrolera Arduino jest uzależnione od konkretnego modelu ekspandera i sposobu komunikacji (np.12C). W pierwszym kroku trzeba zidentyfikować piny 12C znajdujące się na płytce. W kolejnym etapie należy odnaleźć odpowiednie piny na ekspanderze wyprowadzeń (mogą być oznaczone jako SCL i SDA).
Podłączenie zasilania wymaga połączenia pinu VCC (zasilającego) ekspandera z pinem 5 V znajdującym się na mikrokontrolerze Arduino. Następnie pin GND ekspandera trzeba podłączyć do pinu GND Arduino. W kolejnym kroku należy podłączyć piny SDA i SCL ekspandera z pinami SDA i SCL Arduino. Ostatni etap to testowanie połączeń.
