Популярные контроллеры Arduino: какую плату выбрать новичку?

Статья знакомит начинающих электронщиков с самыми популярными платами Arduino, расскажет об их отличиях и предостережет от некоторых ошибок в работе.

Сегодня нет никаких ограничений в том, чтобы освоить новый микрочип. Достаточно покопаться в документации и понять логику и назначение каждого вывода микроконтроллера. Неужели это так тяжело? Конечно, тяжело, особенно, если вы новичок, и с самого начала этой статьи вас уже клонит в уныние от мысли, что вы никогда не начнете разбираться в электронике.

На рынке присутствует множество контроллеров, но среди всех лидирующую позицию занимает Arduino со своей уникальной линейкой плат.

Введение

Arduino - это аппаратная платформа с открытым исходным кодом. Есть два элемента в названии: платы и программное обеспечение. Только платы от официального производителя arduino.cc можно назвать «Arduino». Название является товарным знаком. Всё начиналось с открытого исходного кода, но по мере того, как популярность программного обеспечения Arduino (IDE - Integrated Development Environment) стала расти, оно было расширено для поддержки многих других плат. Эти устройства более правильно называть «совместимые Arduino».

Arduino IDE - это кросс-платформенное приложение, которое обеспечивает отправную точку для всех проектов, связанных с Arduino.

Эта серия плат нацелена на широкую аудиторию - как профессиональных инженеров, так и юзеров, которые вообще ничего не понимают в контроллерах, но готовы с удовольствием сделать что-нибудь этакое электронное. И если вы относитесь к числу последних, не бойтесь купить одну из плат, чтобы сделать свой первый проект.

На стороне программного обеспечения есть «ядро» и «IDE». Ядром является библиотека C ++, называемая «ядром Arduino», которая уникальна для каждого типа процессора. Эта (обширная) библиотека позволяет использовать общие функции, такие как digitalRead() или digitalWrite(), для работы со множеством разных архитектур.

На аппаратной стороне трудно охватить все возможные варианты в сжатом виде. Таким образом, здесь основное внимание уделяется таким популярным вариантам, как: Uno, Mega, ESP8266, Zero и MKR. Некоторые из них мы упоминаем ниже.

8 или 32 бита

Основные сражения происходят между 8 и 32 битными платами.

8-бит: Uno, Nano, and Mega

32-бит: Zero, MKR, ESP8266 и ESP32

В отличие от ранних видеоигровых консолей, выбор процессора не так прост, и не ограничивается только выбором количества бит. В целом, 8-битные процессоры предлагают базовые возможности при потреблении более низкой энергии.

Более простые архитектуры означают, что регистры прямого программирования, как правило, относительно легки. 32-разрядные процессоры предлагают более высокие тактовые частоты вместе с большим количеством ОЗУ, ПЗУ и последовательной периферии. Их архитектура может усложнить программирование. К счастью, такие структуры, как библиотека Arduino и CircuitPython, зарывают большую часть этой сложности.

Выбор микропроцессора только потому, что он является 8-битным или 32-битным, может быть, скажем так, довольно "близоруким". Поэтому важно подумать о том, как вы планируете использовать его.

Допустим, вы уже в курсе, как обращаться с проводами, контактами и микросхемами. Поэтому разберемся с самыми популярными платами на сегодняшний день.

Arduino Uno Rev3

Arduino Uno Rev3 – один из наиболее популярных контроллеров.

Флэш-память - 32 кб + 2 кб оперативы.

Оригинальная плата имеет 20 цифровых пинов, 6 из которых можно использовать, как аналоговые контакты. Этих выводов вполне достаточно, чтобы собрать несложный рабочий проект. На панели в плате стоит микропроцессор ATmega328P.

Если в процессе экспериментов вы убьете контроллер, заменить его будет дешевле, чем покупать новую плату целиком.

Описание | Распиновка

Arduino Nano

Arduino Nano – одна из самых крохотных плат семейства Arduino. На борту у нее все тот же микрочип ATmega328.

Это значит, что возможности Arduino Nano схожи с Arduino Uno, хотя пинов у нее чуть больше (8 аналоговых на Nano против 6 на Uno). Подключение к плате осуществляется с помощью microUSB.

Плата годится в первую очередь для законченных проектов, где программа уже отлажена, и необходимо только спаять компоненты вместе и уместить их в корпус.

Описание | Распиновка

Arduino Lilypad

Arduino Lilypad выполнена в виде круга, контакты для подключения находятся на краях. Со всеми контактами используется микроконтроллер ATmega328.

Здесь придется подпаивать провода к плате, так как специальных пинов не предусмотрено. Самое время подружиться с паяльником.

Распиновка

Arduino Mega

Популярность Arduino Mega 2560 Rev3 обусловлена наличием большого количества цифровых входов-выходов (54 цифровых + 16 аналоговых).

Сердцем ее является восьми-битный чип ATmega2560.

Нередко плата используется в масштабных проектах по типу 3D-принтера, поскольку выводов в ней хватает, чтобы подключить многочисленную периферию. Контроллер имеет 256 килобайт флэш-памяти + 8 килобайт SRAM. Чувствуете в себе силы творить? Смело покупайте данную плату.

Описание | Распиновка

Arduino Leonardo

Arduino Leonardo на базе микроконтроллера ATmega32u4 идентична Uno, за исключением разъема подключения microUSB (в UNO это USB type-B).

Особенность данной платы в том, что ее можно использовать, как периферию: она умеет посылать команды ввода в компьютер. Если цель вашего изучения контроллеров - управлять компьютером, то берите ATmega32u4.

Распиновка

Arduino Micro

Arduino Micro – очередная миниатюрная плата, ее габариты сопоставимы со стандартным USB-накопитель.

Используемый микроконтроллер ATmega32u4 имеет все те же 32 кб оперативки + 2,5 SRAM. Цифровыми и аналоговыми пинами плата не обделена (20 цифровых +7 аналоговых). Отлично подойдет для миниатюрных проектов.

Плату можно запрограммировать, как клавиатуру и мышь, подключив в проект соответствующие библиотеки, и использовать внешние кнопки.

Распиновка

Arduino Due

Arduino Due – одна из самых популярных плат.

Работает на 32-битном процессоре с частотой 84мГц.

На борту установлен AT91SAM3X8E контроллер, во многом превосходящий все вышеперечисленные платы. 512 кб постоянной памяти, 96 кб оперативной. Имеются 54 цифровых пина, 12 из которых могут использовать ШИМ. Также есть пара 12-битных цифро-аналоговых преобразователей: они позволяют микропроцессору выдавать звук без дополнительных расширений.

Распиновка

Кстати, распиновку всех плат Ардуино вы можете найти на нашем сайте в этом разделе.

Arduino Due и Arduino Mega 2560 очень похожи друг на друга, поэтому может показаться, что и шилды для этих плат взаимозаменяемые, но на самом деле это не так. Логические уровни на Mega 5-вольтовые, тогда как на Due – 3,3 вольта. Будьте осторожны с расширениями плат, в противном случае Due безвозвратно сгорит.

Платы разные, но с большей частью задач они справляются все. Лишь экзотические проекты требуют наличие определенной фичи. Тогда придется окунуться поподробнее в спецификацию контроллера и Datasheet. Разумеется, и о программировании придется немножко почитать.

Какой Ардуино лучше?

Вы все еще можете задаться вопросом: какая из этих плат является лучшей среди Arduino?

Как вы можете видеть, каждая из этих плат отлична от других и имеет некоторые преимущества для разных ситуаций. Вопрос «что лучше подходит» не является полным вопросом, вам нужно его дополнить «... для моего приложения или проекта».

Хотя невозможно охватить все типы и варианты плат, эта статья должна дать вам достаточно информации для рассмотрения основы для вашего проекта.

Ардуино+