Распиновка Arduino Nano: руководство для новичков

Если вы когда-либо пробовали Arduino Nano, вы поймете, что он очень маленький и легко помещается в вашей руке. Однако не стоит недооценивать его из-за его крошечных размеров. Внутри этой небольшой платы есть все, что вам нужно, чтобы заставить работать ваши электронные проекты.

В этом руководстве мы подробно рассмотрим распиновку Arduino Nano, ее физическую конструкцию, размеры и то, для чего используется каждый вывод. Если вы только начинаете работать с Arduino или хотите узнать больше об этой конкретной модели, этот пост объяснит все так, что каждый сможет понять. Продолжайте читать, чтобы получить все необходимые подробности.

Что такое Arduino Nano?

Несмотря на свой крошечный дизайн, Arduino Nano делает гораздо больше, чем многие другие платы Arduino. С микроконтроллером ATmega328P плата может делать такие вещи, как мигание светодиода, а также запускать целую сеть датчиков.

Причина, по которой большинство людей предпочитают Nano, заключается в том, что это идеальный размер для использования на макетной плате. Вот почему он идеально подходит для ситуаций, когда обычный Arduino Uno слишком велик.

Несмотря на свои небольшие размеры, Arduino Nano обладает множеством функций.

•  Имеет 14 цифровых контактов ввода/вывода (6 из них можно использовать для ШИМ)

•  Аналоговые входы 8

•  Тактовая частота 16 МГц

•  Порт USB Mini-B

•  32 КБ флэш-памяти

По сути, он делает почти то же самое, что и Arduino Uno, только в меньшем корпусе. Благодаря этому он идеально подходит для небольших проектов, таких как носимые устройства, умные дома и портативные датчики.

Это также здорово, потому что вы можете использовать его как с USB, так и с внешним источником напряжения. Это будет обсуждаться в ближайшее время. Прямо сейчас давайте сосредоточимся на том, как плата сформирована и построена.

Размеры и физическая компоновка Arduino Nano

Когда люди называют Arduino Nano самой маленькой Arduino, они не преувеличивают.

•  Длина: 45 мм

•  Ширина: 18 мм

•  Высота (со штифтами): 7–8 мм примерно.

Компактный размер делает его удобным для макетной платы. Вы можете вставить его прямо в макетную плату и все еще иметь место с обеих сторон для подключения проводов. Это очень важно, когда вы создаете прототип.

Nano имеет два ряда штырьковых выводов, по 15 с каждой стороны, что дает вам доступ ко всем его цифровым выводам, аналоговым выводам и линиям питания. И у него есть порт Mini-USB на одном конце, который используется как для программирования, так и для питания.

Ниже приведена разбивка расположения выводов на плате.

•  Одна сторона: цифровые контакты (D0–D13).

•  Другая сторона: A0–A7 (аналоговые входы), контакты питания (GND, 5 В, 3.3 В, VIN и т. д.).

•  Сбросьте настройки кнопкой возле USB-порта.

•  Разъем ICSP (внутрисхемное последовательное программирование) для низкоуровневой прошивки (при необходимости). 

И еще одно — если вы перевернете плату, вы увидите настоящий чип ATmega328P, припаянный прямо к плате. Это означает, что Nano не имеет гнезда, как некоторые более крупные платы Arduino, что способствует ее низкому профилю.

Теперь, когда вы имеете представление о том, как выглядит и ощущается плата, пришло время сосредоточиться на настоящем сердце Nano — ее распиновке.

Распиновка Arduino Nano: понимание того, что делает каждый вывод

Если вы что-то собираете с помощью Nano, понимание его расположения выводов не подлежит обсуждению. Вы не можете подключить датчики, дисплеи или реле, не зная, что на самом деле делает каждый вывод. Поэтому вот разбивка, которая делает это простым.

Цифровые контакты (D0–D13)

У вас есть 14 цифровых контактов ввода/вывода. Они могут использоваться как вход или выход. Вы определяете это в своем коде с помощью pinMode(pin, INPUT/OUTPUT).

Некоторые из них обладают дополнительными способностями:

•  ШИМ-контакты: D3, D5, D6, D9, D10 и D11 могут делать широтно-импульсную модуляцию. Подумайте об уменьшении яркости светодиодов или управлении скоростью двигателя.

•  Последовательная связь: D0 (RX) и D1 (TX) используются для связи между Nano и вашим компьютером или другим устройством.

•  Контакты SPI: D10–D13 также используются для SPI (мы поговорим об этом подробнее позже).

Аналоговые выводы (A0–A7)

Аналоговые выводы предназначены для считывания показаний датчиков, которые выдают переменное напряжение. Например, датчики температуры или потенциометры.

•  A0 в A5: Его также можно использовать в качестве цифровых пинов, если они у вас закончились.

•  А6 и А7: Это только аналоговые входы. Вы не можете использовать их как цифровой ввод/вывод. Они эксклюзивны для Nano (в Uno их нет).

Эти аналоговые входы по умолчанию считывают значения от 0 до 1023 благодаря встроенному АЦП (аналого-цифровому преобразователю).

Контакты питания

•  5V: Это регулируемый выход 5 В. Вы можете использовать его для питания небольших модулей.

•  3.3V: Полезно для модулей, работающих при более низком напряжении, например, некоторых датчиков.

•  VIN: Подайте напряжение (обычно 7–12 В) сюда, если вы не используете USB.

•  GND: Это штырь заземления. Вы будете часто его использовать.

•  AREF: Опытные пользователи могут использовать эту функцию для установки собственного опорного напряжения для аналоговых показаний.

Сбросить PIN-код

Также есть штифт сброса. Он делает ровно то, что вы думаете — сбрасывает плату. Это то же самое, что нажать физическую кнопку сброса.

Схема Arduino Nano

Если вы из тех, кто любит знать, как все работает изнутри, вам стоит взглянуть на схему Arduino Nano.

В основе Nano лежит микроконтроллер ATmega328P. Этот чип — мозг платы. Он управляет всем: от управления пинами до запуска вашего скетча.

Но помимо чипа происходит еще много чего:

•  Регулятор напряжения – Он берет более высокое напряжение (например, 9 В от батареи) и понижает его до 5 В для платы.

•  Преобразователь Mini-USB в последовательный порт (CH340 или FT232) – Этот чип позволяет вашему компьютеру общаться с Nano через USB. Примечание: официальные платы обычно используют FT232; клоны в основном используют CH340.

•  Кварцевый генератор – Поддерживает частоту работы платы на уровне 16 МГц.

•  Конденсаторы, резисторы и светодиоды – Они разбросаны по всей плате для фильтрации сигналов, перемещения штифтов вверх/вниз или просто для визуальной обратной связи.

Схема не только для инженеров. Если вы когда-нибудь планируете сделать собственную версию Nano или устранить неполадки в неисправной, схема станет вашей дорожной картой.

Официальную схему можно найти на сайте Arduino или на GitHub. Просто введите в поиск «Arduino Nano scheme», и вы попадете на нужные вам спецификации.

Питание Arduino Nano: USB, VIN и многое другое

Одна из самых распространенных ошибок новичков — неправильное включение Nano. Итак, давайте сделаем все просто и понятно.

Существует три основных способа питания вашего Nano:

Вариант 1: USB

Самый простой и распространенный метод. Просто подключите кабель Mini-USB или адаптер питания USB к компьютеру. Плата получает 5 В через порт USB.

•  Хорошо подходит для прототипирования.

•  Не требуется пайка или дополнительные детали.

•  Также позволяет загружать код

Вариант 2: PIN-код

Если вы создаете автономный проект и не хотите использовать USB, вы можете подать 7–12 В на вывод VIN. Встроенный регулятор преобразует его в 5 В.

•  Подходит для проектов с питанием от аккумуляторов.

•  Используйте батарею напряжением 9 В или адаптер постоянного тока.

Примечание: Не подавайте 5 В на VIN. Для корректной работы встроенного регулятора требуется не менее 7 В на входе. Поэтому 5 В могут привести к нестабильной работе.

Вариант 3: контакт 5 В

Если вы знаете, что делаете, вы можете напрямую подавать регулируемое напряжение 5 В на вывод 5 В. Это позволяет обойти регулятор напряжения.

•  Только для опытных пользователей.

•  Будьте осторожны — защиты от обратной полярности здесь нет.

Также не забудьте о заземлении (GND). Каждой схеме нужен обратный путь.

О PCBasic

Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCБазовый  - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель сборки печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.

Контакты связи: последовательный, I2C, SPI. Объяснение простыми словами

Контакты Arduino Nano предназначены не только для включения светодиодов или считывания показаний датчиков. Некоторые из них предназначены для связи с другими устройствами.

Вот краткое описание трех наиболее важных протоколов:

1. Последовательный (UART)

•  Контакты: D0 (RX) и D1 (TX).

•  Используется для связи с компьютером или другим последовательным устройством.

•  Также используется при загрузке кода через USB.

Простой, надежный и готовый к работе сразу после установки.

2. I2C (межинтегральная схема)

•  Контакты: A4 (SDA) и A5 (SCL)

•  Отлично подходит для датчиков, OLED-дисплеев, модулей RTC и т. д.

•  Позволяет нескольким устройствам использовать одни и те же два провода.

Сегодня многие датчики используют I2C, поскольку это экономит проводку. Вам просто нужно назначить каждому устройству уникальный адрес.

3. SPI (последовательный периферийный интерфейс)

•  Контакты: D10 (SS), D11 (MOSI), D12 (MISO), D13 (SCK).

•  Быстрее, чем I2C, но использует больше проводов.

•  Подходит для таких вещей, как SD-карты или быстрые дисплеи.

У каждого протокола связи есть свои плюсы и минусы. SPI быстрее, I2C использует меньше контактов, а с UART проще начать.

Совет: Обычно вам не нужно запоминать, какие пины за что отвечают. Библиотеки Arduino IDE берут на себя большую часть тяжелой работы.

Сравнение плат Arduino: Arduino Nano против других плат Arduino

Существует довольно много моделей Arduino. Итак, как обстоит дело с Nano?

Размер Arduino Nano — один из самых больших его преимуществ. Он идеально подходит для встраиваемых проектов, где пространство ограничено.

По сравнению с Uno, Nano предлагает почти ту же функциональность в половине пространства. Mega отлично подходит, когда вам нужно много контактов ввода/вывода, но он громоздкий.

Итак, если вы создаете носимое устройство, компактную матрицу датчиков или просто хотите разместить Arduino в тесном пространстве, Nano — это то, что вам нужно.

Выбор правильного нано: варианты и клоны

Когда вы начнете покупать Arduino Nano, вы заметите кое-что: существует несколько видов.

Вот основные типы, с которыми вы столкнетесь:

Официальный Arduino Nano

•  Сделано Arduino.cc

•  Использует ATmega328P

•  Стоит немного больше

•  Надежный, качественный

Ардуино Нано Каждый

•  Более новая версия

•  Использует ATmega4809

•  Больше оперативной памяти и флэш-памяти

•  Немного отличающиеся функции выводов

Arduino Nano 33 серии

•  Включает Nano 33 IoT, BLE и Sense.

•  Оснащен Bluetooth, WiFi и усовершенствованными датчиками.

•  Идеально подходит для проектов Интернета вещей и машинного обучения.

Клоны (неофициальные)

•  Сделано третьими лицами

•  Гораздо дешевле (всего 3 доллара)

•  Часто для USB используют чипы CH340 вместо FT232.

•  Может потребоваться ручная установка драйвера.

Если вы новичок или просто занимаетесь прототипированием, клоны могут сэкономить вам деньги. Однако для долгосрочной надежности оригинальная плата Arduino — более надежный вариант.

Наконечник: Перед покупкой клона всегда проверяйте отзывы и убедитесь, что расположение выводов соответствует стандартному Nano.

Совместимые компоненты: что работает с Arduino Nano?

Nano может быть небольшим, но он работает с огромным диапазоном компонентов Arduino. Вот краткий список деталей, которые хорошо с ним сочетаются:

•  светодиоды – Для простых выходов и индикаторов состояния

•  Нажмите на кнопки – Для ввода данных пользователем

•  ДХТ11 / ДХТ22 – Датчики температуры и влажности

•  OLED-дисплеи – Компактные экраны 0.96” (используют контакты I2C)

•  Bluetooth-модуль HC-05 – Отлично подходит для беспроводного управления

•  Ультразвуковые датчики – Для измерения расстояния

•  Релейные модули – Для управления высоковольтными устройствами

•  Сервомоторы – Для проектов, основанных на движении

•  ИК-датчики – Для входа дистанционного управления

Nano поддерживает практически любые компоненты Arduino, совместимые с Uno, при условии соблюдения напряжения и количества контактов.

Из-за его размера многие пользователи Nano предпочитают мини-макетные платы и штыревые разъемы для плотной компоновки.

Полная схема расположения выводов Arduino Nano (таблица распиновки)

Давайте соберем все это вместе и рассмотрим полную схему расположения выводов Arduino Nano.

Вот как обычно располагаются 30 контактов:

Цифровые контакты (D0–D13)

•  Д0 (ПР): Последовательный прием

•  D1 (Техас): Последовательная передача

•  Д2–Д13: Общий ввод-вывод (некоторые поддерживают ШИМ и прерывания)

Контакты ШИМ: Д3, Д5, Д6, Д9, Д10, Д11

Контакты SPI: Д10 (СС), Д11 (МОСИ), Д12 (МИСО), Д13 (СКК)

Аналоговые выводы (A0–A7)

•  А0–А5: Аналоговый вход (также может использоваться как цифровой)

•  A4 (ПДД) и A5 (СКЛ): I2C-связь

•  A6 и A7: Только аналоговый вход (без возможности цифрового ввода)

Контакты питания

•  VIN: Внешнее входное напряжение (7–12 В)

•  5V: Регулируемый выход

•  3.3V: Выход из регулятора

•  GND: Земля (x2)

•  СБРОС: Сбрасывает доску

Прочее

•  AREF: Аналоговое опорное напряжение

•  RST: Сбросный штифт (то же, что и кнопка сброса)

Такая компоновка делает Nano гибким и мощным инструментом для широкого спектра проектов по созданию электроники своими руками.

Про Совет: Для визуалов загрузите цветную схему распиновки — их полно в сети. Вы даже можете распечатать ее и держать рядом с рабочей станцией.

Заключение

Даже при наличии десятков плат Arduino, Arduino Nano остается фаворитом. Поскольку она компактна и доступна, более того, она работает практически со всеми библиотеками и компонентами Arduino.

Независимо от того, создаете ли вы робота, метеостанцию ​​или систему на основе датчиков, Nano подойдет практически куда угодно. А благодаря его сильной поддержке сообщества у вас никогда не будет недостатка в руководствах, примерах и форумах, которые вам помогут.

Если вы только начинаете работать с Arduino или вам нужно что-то небольшое, но мощное, то Nano может оказаться самой маленькой платой Arduino с самым большим потенциалом.