پین‌اوت آردوینو نانو: راهنمای مناسب برای مبتدیان

اگر تا به حال آردوینو نانو را امتحان کرده باشید، متوجه خواهید شد که بسیار کوچک است و به راحتی در دست شما جا می‌شود. با این حال، آن را به خاطر اندازه کوچکش دست کم نگیرید. درون این برد کوچک، هر چیزی که برای انجام پروژه‌های الکترونیکی خود نیاز دارید، وجود دارد.

در این راهنما، به جزئیات پین‌های آردوینو نانو، طراحی فیزیکی، ابعاد و کاربرد هر پین خواهیم پرداخت. اگر تازه کار با آردوینو را شروع کرده‌اید یا می‌خواهید درباره این مدل خاص بیشتر بدانید، این پست همه چیز را به روشی که برای همه قابل فهم باشد، توضیح می‌دهد. برای دریافت تمام جزئیات مورد نیاز، ادامه مطلب را بخوانید.

 

آردوینو نانو چیست؟

با وجود طراحی کوچکش، آردوینو نانو کارهای بسیار بیشتری نسبت به بسیاری از بردهای آردوینو دیگر انجام می‌دهد. این برد با داشتن یک میکروکنترلر به نام ATmega328P قادر به انجام کارهایی مانند چشمک زدن یک LED و همچنین اجرای یک شبکه حسگر کامل است.

دلیل اینکه اکثر مردم Nano را ترجیح می‌دهند این است که اندازه آن برای استفاده روی برد بورد ایده‌آل است. به همین دلیل است که برای موقعیت‌هایی که یک Arduino Uno معمولی خیلی بزرگ است، عالی است.

با وجود اندازه کوچکش، آردوینو نانو ویژگی‌های زیادی دارد.

•  دارای ۱۴ پین ورودی/خروجی دیجیتال (۶ تای آنها می‌توانند برای PWM استفاده شوند)

•  8 ورودی آنالوگ

•  سرعت کلاک 16 مگاهرتز

•  پورت USB Mini-B

•  حافظه فلش 32 کیلوبایتی

در اصل، تقریباً همان کارهای آردوینو Uno را انجام می‌دهد، فقط در یک بسته‌بندی کوچک‌تر. به همین دلیل، برای پروژه‌های کوچک مانند پوشیدنی‌ها، خانه‌های هوشمند و حسگرهای قابل حمل ایده‌آل است.

همچنین عالی است زیرا می‌توانید از آن با USB یا منبع ولتاژ خارجی استفاده کنید. این موضوع به زودی مورد بحث قرار خواهد گرفت. در حال حاضر، بیایید روی نحوه شکل‌گیری و ساخت برد تمرکز کنیم.

ابعاد و طرح فیزیکی آردوینو نانو

وقتی مردم آردوینو نانو را کوچکترین آردوینو می‌نامند، اغراق نمی‌کنند.

•  طول: ۶۰ میلی‌متر

•  عرض: ۶۰ میلی‌متر

•  ارتفاع (با پین): تقریباً ۷-۸ میلی‌متر

این اندازه جمع و جور همان چیزی است که آن را برای استفاده روی بردبورد مناسب می‌کند. می‌توانید آن را مستقیماً داخل بردبورد قرار دهید و همچنان از هر دو طرف برای سیم‌کشی قطعات فضای کافی داشته باشید. این نکته هنگام نمونه‌سازی بسیار مهم است.

برد Nano دارای دو ردیف پین هدر، ۱۵ پین در هر طرف است که به شما امکان دسترسی به تمام پین‌های دیجیتال، پین‌های آنالوگ و خطوط برق را می‌دهد. و در یک طرف آن یک پورت Mini-USB وجود دارد که هم برای برنامه‌ریزی و هم برای تغذیه استفاده می‌شود.

در اینجا نحوه چیدمان پین‌ها روی برد توضیح داده شده است.

•  یک طرف: پین‌های دیجیتال (D0 تا D13).

•  طرف دیگر: A0 تا A7 (ورودی‌های آنالوگ)، پین‌های تغذیه (GND، 5 ولت، 3.3 ولت، VIN و غیره).

•  دکمه نزدیک پورت USB را ریست کنید.

•  هدر ICSP (برنامه‌نویسی سریال درون‌مداری) برای چشمک‌زن سطح پایین (در صورت نیاز). 

و یک نکته دیگر - اگر برد را برگردانید، تراشه ATmega328P واقعی را خواهید دید که مستقیماً روی برد لحیم شده است. این بدان معناست که Nano مانند برخی از بردهای بزرگتر آردوینو سوکت ندارد، که به کم حجم بودن آن کمک می‌کند.

حالا که تصوری از ظاهر و حس برد دارید، وقت آن رسیده که روی قلب اصلی برد Nano یعنی پین‌های آن تمرکز کنید.

     

    

پین‌های خروجی آردوینو نانو: درک عملکرد هر پین

اگر در حال ساخت چیزی با نانو هستید، درک طرح پین‌های آن غیرقابل انکار است. شما نمی‌توانید حسگرها، نمایشگرها یا رله‌ها را بدون دانستن اینکه هر پین واقعاً چه کاری انجام می‌دهد، وصل کنید. بنابراین در اینجا خلاصه‌ای از نحوه‌ی کار ارائه شده است که آن را ساده نگه می‌دارد.

پین‌های دیجیتال (D0 تا D13)

شما ۱۴ پین ورودی/خروجی دیجیتال دارید. این پین‌ها می‌توانند به عنوان ورودی یا خروجی استفاده شوند. شما این را در کد خود با pinMode(pin, INPUT/OUTPUT) تعریف می‌کنید.

برخی از آنها قدرت‌های ویژه‌ای دارند:

•  پین های PWMD3، D5، D6، D9، D10 و D11 می‌توانند مدولاسیون پهنای پالس (PWM) انجام دهند. به کم کردن نور LEDها یا کنترل سرعت موتور فکر کنید.

•  ارتباط سریالD0 (RX) و D1 (TX) برای ارتباط بین Nano و کامپیوتر یا دستگاه دیگر شما استفاده می‌شوند.

•  پین های SPI: D10 تا D13 برای SPI نیز استفاده می‌شوند (بعداً در این مورد بیشتر صحبت خواهیم کرد).

پین‌های آنالوگ (A0 تا A7)

پین‌های آنالوگ برای خواندن سنسورهایی هستند که ولتاژ متغیر می‌دهند. برای مثال، سنسورهای دما یا پتانسیومترها.

•  A0 تا A5: در صورت تمام شدن پین‌ها، می‌توان از آنها به عنوان پین‌های دیجیتال نیز استفاده کرد.

•  A6 و A7: اینها فقط ورودی‌های آنالوگ هستند. نمی‌توانید از آنها به عنوان ورودی/خروجی دیجیتال. آنها منحصراً برای Nano هستند (Uno اینها را ندارد).

این ورودی‌های آنالوگ به لطف مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) داخلی، به طور پیش‌فرض مقادیری بین 0 تا 1023 را می‌خوانند.

پین های پاور

•  5V: این یک خروجی ۵ ولتی تنظیم‌شده است. می‌توانید از آن برای تغذیه ماژول‌های کوچک استفاده کنید.

•  3.3V: برای ماژول‌هایی که با ولتاژ پایین‌تر کار می‌کنند، مانند برخی حسگرها، مفید است.

•  VINاگر از USB استفاده نمی‌کنید، ولتاژ (معمولاً ۷ تا ۱۲ ولت) را از اینجا وارد کنید.

•  GNDاین پین اتصال به زمین است. از این زیاد استفاده خواهید کرد.

•  عارف: کاربران پیشرفته می‌توانند از این برای تنظیم مرجع ولتاژ سفارشی برای قرائت‌های آنالوگ استفاده کنند.

تنظیم مجدد پین

همچنین یک پین تنظیم مجدد وجود دارد. دقیقاً همان کاری را که فکر می‌کنید انجام می‌دهد - برد را تنظیم مجدد می‌کند. این کار مانند فشار دادن دکمه تنظیم مجدد فیزیکی است.

شماتیک آردوینو نانو

  

اگر از آن دسته افرادی هستید که دوست دارند بدانند چیزها در زیر سطح چگونه کار می‌کنند، شماتیک آردوینو نانو ارزش دیدن دارد.

در هسته خود، برد Nano از میکروکنترلر ATmega328P استفاده می‌کند. این تراشه مغز برد است و همه چیز را از کنترل پین‌ها گرفته تا اجرای طرح شما مدیریت می‌کند.

اما فراتر از تراشه، اتفاقات بسیار بیشتری در حال رخ دادن است:

•  تنظیم کننده ولتاژ – ولتاژ بالاتری (مثلاً ۹ ولت از باتری) می‌گیرد و آن را برای برد به ۵ ولت کاهش می‌دهد.

•  مبدل مینی USB به سریال (CH340 یا FT232) – این تراشه همان چیزی است که به کامپیوتر شما اجازه می‌دهد از طریق USB با Nano ارتباط برقرار کند. توجه: بردهای رسمی معمولاً از FT232 استفاده می‌کنند؛ بردهای شبیه‌سازی‌شده بیشتر از CH340 استفاده می‌کنند.

•  اسیلاتور کریستال – برد را روی فرکانس ۱۶ مگاهرتز نگه می‌دارد.

•  خازن‌ها، مقاومت‌ها و LEDها – اینها در سراسر برد پراکنده شده‌اند تا سیگنال‌ها را فیلتر کنند، پین‌ها را بالا/پایین بکشند، یا فقط بازخورد بصری ارائه دهند.

شماتیک فقط برای مهندسان نیست. اگر زمانی قصد داشته باشید نسخه خودتان از نانو را بسازید یا یک مدل معیوب را عیب‌یابی کنید، شماتیک نقشه راه شما خواهد بود.

شماتیک رسمی را می‌توانید در وب‌سایت آردوینو یا گیت‌هاب پیدا کنید. فقط کافیست عبارت «Arduino Nano schematic» را جستجو کنید تا به دیتاشیت‌های مورد نیاز خود برسید.

تغذیه آردوینو نانو: USB، VIN و موارد دیگر

یکی از رایج‌ترین اشتباهات مبتدیان، روشن کردن نادرست نانو است. بنابراین، بیایید موضوع را ساده و واضح نگه داریم.

سه راه اصلی برای روشن کردن نانو وجود دارد:

گزینه 1: USB

ساده‌ترین و رایج‌ترین روش. فقط یک کابل Mini-USB یا یک آداپتور برق USB را به رایانه خود وصل کنید. برد از طریق پورت USB، 5 ولت دریافت می‌کند.

•  برای نمونه‌سازی اولیه خوب است

•  بدون نیاز به لحیم کاری یا قطعات اضافی

•  همچنین امکان آپلود کد را فراهم می‌کند

گزینه ۲: پین VIN

اگر در حال ساخت یک پروژه مستقل هستید و نمی‌خواهید از USB استفاده کنید، می‌توانید ۷ تا ۱۲ ولت را به پین VIN وصل کنید. رگولاتور داخلی آن را به ۵ ولت تبدیل می‌کند.

•  برای پروژه‌های باتری‌دار مناسب است.

•  از باتری ۹ ولتی یا آداپتور DC استفاده کنید.

توجه داشته باشید: ولتاژ ۵ ولت را به VIN اعمال نکنید. رگولاتور داخلی برای عملکرد صحیح به حداقل ۷ ولت ورودی نیاز دارد. بنابراین، ۵ ولت ممکن است منجر به عملکرد ناپایدار شود.

گزینه ۳: پین ۵ ولت

اگر می‌دانید چه کار می‌کنید، می‌توانید مستقیماً ۵ ولت تنظیم‌شده را به پین ۵ ولت اعمال کنید. این کار باعث می‌شود از تنظیم‌کننده ولتاژ صرف‌نظر شود.

•  فقط کاربران پیشرفته

•  مراقب باشید - در اینجا هیچ محافظ قطبی معکوس وجود ندارد.

همچنین اتصال GND (زمین) را فراموش نکنید. هر مداری به یک مسیر برگشت نیاز دارد.

 

درباره PCBasic

زمان در پروژه‌های شما حکم پول را دارد – و PCBasic آن را دریافت می کند. PCاساسی هست یک شرکت مونتاژ PCB که هر بار نتایج سریع و بی‌نقصی ارائه می‌دهد. خدمات جامع ما خدمات مونتاژ PCB شامل پشتیبانی مهندسی متخصص در هر مرحله، تضمین کیفیت برتر در هر تخته. به عنوان یک پیشرو سازنده مونتاژ PCB, ما یک راهکار جامع ارائه می‌دهیم که زنجیره تأمین شما را ساده می‌کند. با تیم پیشرفته ما همکاری کنید کارخانه نمونه اولیه PCB برای تحویل سریع و نتایج عالی که می‌توانید به آنها اعتماد کنید.

پین‌های ارتباطی: سریال، I2C، SPI - توضیح ساده

پین‌های آردوینو نانو فقط برای روشن کردن LEDها یا خواندن سنسورها نیستند. برخی از آنها به ارتباط با سایر دستگاه‌ها اختصاص داده شده‌اند.

در اینجا به تفکیک سه پروتکل مهم آمده است:

۱. سریال (UART)

•  پین‌ها: D0 (RX) و D1 (TX).

•  برای ارتباط با کامپیوتر یا دستگاه سریال دیگر استفاده می‌شود.

•  همچنین، هنگام آپلود کد از طریق USB استفاده می‌شود.

ساده، قابل اعتماد، و بدون نیاز به نصب.

۲. I2C (مدار مجتمع داخلی)

•  پین‌ها: A4 (SDA) و A5 (SCL)

•  عالی برای سنسورها، نمایشگرهای OLED، ماژول‌های RTC و غیره.

•  به چندین دستگاه اجازه می‌دهد تا دو سیم یکسان را به اشتراک بگذارند.

بسیاری از حسگرهای امروزی از I2C استفاده می‌کنند زیرا در سیم‌کشی صرفه‌جویی می‌شود. فقط کافی است به هر دستگاه یک آدرس منحصر به فرد اختصاص دهید.

۳. SPI (رابط سریال لوازم جانبی)

•  پین ها: D10 (SS)، D11 (MOSI)، D12 (MISO)، D13 (SCK).

•  از I2C سریع‌تر است اما از سیم‌های بیشتری استفاده می‌کند.

•  برای چیزهایی مثل کارت‌های SD یا نمایشگرهای سریع خوب است.

هر پروتکل ارتباطی مزایا و معایب خود را دارد. SPI سریع‌تر است، I2C از پین‌های کمتری استفاده می‌کند و شروع کار با UART آسان است.

نوک طرفدار: معمولاً لازم نیست که هر پین را به خاطر بسپارید. کتابخانه‌های Arduino IDE بسیاری از کارهای سنگین را انجام می‌دهند.

مقایسه بردهای آردوینو: آردوینو نانو در مقابل سایر بردهای آردوینو

مدل‌های آردوینو زیادی وجود دارد. خب، نانو در مقایسه با بقیه چطور است؟

ویژگی	نانو	اونو	مگا
اندازه	خیلی کوچک	متوسط	بزرگ
پین های ورودی/خروجی	22	20	70 +
بندر USB	مینی USB	نوع B	نوع B
سازگار با بردبورد	بله	نه	نه
ایده آل برای	پروژه‌های فشرده	استفاده عمومی	پروژه‌های بزرگ و پیچیده

اندازه آردوینو نانو یکی از بزرگترین نقاط قوت آن است. این برد برای پروژه‌های توکار که فضای محدودی دارند ایده‌آل است.

در مقایسه با Uno، Nano تقریباً همان عملکرد را در نصف فضای موجود ارائه می‌دهد. Mega برای زمانی که به تعداد زیادی پین ورودی/خروجی نیاز دارید عالی است، اما حجیم است.

بنابراین، اگر در حال ساخت یک آرایه حسگر فشرده و پوشیدنی هستید، یا فقط می‌خواهید آردوینو خود را در یک جای تنگ قرار دهید، نانو انتخاب مناسبی است.

انتخاب نانو مناسب: انواع و کلون‌ها

وقتی شروع به خرید آردوینو نانو می‌کنید، متوجه چیزی خواهید شد: بیش از یک نوع وجود دارد.

در اینجا انواع اصلی که با آنها روبرو خواهید شد آورده شده است:

رسمی آردوینو نانو

•  ساخته شده توسط Arduino.cc

•  از ATmega328P استفاده می‌کند

•  هزینه کمی بیشتر است

•  قابل اعتماد، با کیفیت بالا

آردوینو نانو هر

•  نسخه جدیدتر

•  از ATmega4809 استفاده می‌کند

•  رم و فلش بیشتر

•  عملکرد پین‌ها کمی متفاوت است

آردوینو نانو سری ۳۳

•  شامل Nano 33 IoT، BLE و Sense می‌شود.

•  مجهز به بلوتوث، وای‌فای و حسگرهای پیشرفته.

•  ایده‌آل برای پروژه‌های اینترنت اشیا و یادگیری ماشین.

کلون‌ها (غیررسمی)

•  ساخته شده توسط اشخاص ثالث

•  خیلی ارزان‌تر (فقط ۳ دلار)

•  اغلب برای USB از تراشه‌های CH340 به جای FT232 استفاده کنید.

•  ممکن است نیاز به نصب دستی درایور باشد.

اگر مبتدی هستید یا فقط در حال نمونه‌سازی اولیه هستید، کپی‌ها می‌توانند در هزینه شما صرفه‌جویی کنند. با این حال، برای اطمینان طولانی مدت، برد آردوینوی اصلی گزینه مطمئن‌تری است.

نکته: قبل از خرید یک کلون، همیشه نظرات را بررسی کنید و مطمئن شوید که طرح پین با استاندارد نانو مطابقت دارد.

  

قطعات سازگار: چه قطعاتی با آردوینو نانو سازگار هستند؟

آردوینو نانو ممکن است کوچک باشد، اما با طیف وسیعی از قطعات آردوینو کار می‌کند. در اینجا لیست کوتاهی از قطعاتی که به خوبی با آن جفت می‌شوند، آورده شده است:

•  ال ای دی – برای خروجی‌های ساده و چراغ‌های وضعیت

•  دکمه ها را فشار دهید - برای ورودی کاربر

•  دی‌اچ‌تی۱۱ / دی‌اچ‌تی۲۲ - حسگرهای دما و رطوبت

•  نمایشگرهای OLED – صفحه نمایش‌های جمع و جور ۰.۹۶ اینچی (از پین‌های I0.96C استفاده کنید)

•  ماژول بلوتوث HC-05 - عالی برای کنترل بی‌سیم

•  حسگرهای فراصوت - برای اندازه‌گیری فاصله

•  ماژول های رله - برای کنترل دستگاه‌های ولتاژ بالا

•  سرو موتورز – برای پروژه‌های مبتنی بر حرکت

•  سنسورهای IR – برای ورودی کنترل از راه دور

برد آردوینو نانو تقریباً از هر قطعه آردوینوی سازگار با Uno پشتیبانی می‌کند، البته تا زمانی که ولتاژ و تعداد پین‌ها در نظر گرفته شوند.

به دلیل اندازه نانو، بسیاری از کاربران بردبوردهای کوچک و پین هدرهای نری را برای طرح‌بندی‌های فشرده ترجیح می‌دهند.

طرح کامل پین‌های آردوینو نانو (نمودار پین‌آوت)

بیایید همه اینها را با یک مرور کلی از طرح پین‌های آردوینو نانو جمع کنیم.

نحوه چیدمان معمول 30 پین به این صورت است:

پین‌های دیجیتال (D0 تا D13)

•  دی‌او (آر‌اس)دریافت سریال

•  دی۱ (ایکس‌ایکس): ارسال سریال

•  D2–D13ورودی/خروجی عمومی (بعضی از PWM و وقفه‌ها پشتیبانی می‌کنند)

پین های PWM: D3، D5، D6، D9، D10، D11

پین های SPI: D10 (SS)، D11 (MOSI)، D12 (MISO)، D13 (SCK)

پین‌های آنالوگ (A0 تا A7)

•  A0 – A5ورودی آنالوگ (همچنین می‌تواند به عنوان ورودی دیجیتال استفاده شود)

•  A4 (SDA) و A5 (SCL)ارتباط I2C

•  A6 و A7ورودی فقط آنالوگ (قابلیت دیجیتال ندارد)

پین های پاور

•  VINولتاژ ورودی خارجی (۷–۱۲ ولت)

•  5Vخروجی تنظیم‌شده

•  3.3Vخروجی از رگولاتور

•  GND: اتصال زمین (x2)

•  RESET: برد را ریست می‌کند

دیگر

•  عارفولتاژ مرجع آنالوگ

•  RSTپین تنظیم مجدد (همانند دکمه تنظیم مجدد)

این طرح‌بندی، نانو را برای طیف گسترده‌ای از پروژه‌های الکترونیکی «خودت انجام بده» انعطاف‌پذیر و قدرتمند می‌کند.

نرم افزار نکتهبرای کسانی که بصری یاد می‌گیرند، یک نمودار رنگی پین‌اوت دانلود کنید - تعداد زیادی از آنها به صورت آنلاین وجود دارد. حتی می‌توانید آن را چاپ کنید و نزدیک محل کار خود نگه دارید.

نتیجه

حتی با وجود ده‌ها برد آردوینو موجود، آردوینو نانو همچنان محبوب است. زیرا جمع و جور و مقرون به صرفه است، علاوه بر این، تقریباً با تمام کتابخانه‌ها و قطعات آردوینو کار می‌کند.

چه در حال ساخت یک ربات، یک ایستگاه هواشناسی یا یک سیستم مبتنی بر حسگر باشید، نانو تقریباً در هر جایی جا می‌شود. و با پشتیبانی قوی جامعه، هرگز در آموزش‌ها، مثال‌ها و انجمن‌هایی که به شما کمک می‌کنند، کمبودی نخواهید داشت.

اگر تازه کار با آردوینو را شروع کرده‌اید یا به چیزی کوچک و توانمند نیاز دارید، نانو می‌تواند کوچکترین آردوینو با بیشترین پتانسیل باشد.