Arduino Uno презентация

Обзор платы

Обзор платы
Arduino Uno контроллер построен на ATmega328. Платформа имеет 14 цифровых вход/выходов (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16 МГц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB, либо подать питание при помощи адаптера AC/DC или батареи.

Программирование
Платформа программируется посредством ПО Arduino. Для программирования необходимо подключить плату к компьютеру и открыть Arduino IDE. В меню Инструменты>Платы нужно выбрать Arduino Uno, а в Инструменты>Порт номер порта.

Аналоговые пины

Аналоговые пины
Аналоговые входы Arduino имеют номера от 14 до 19. При необходимости аналоговые входы можно использовать в качестве цифровых. Для этого необходимо задать специальную команду. Каждый аналоговый порт связан с подтягивающим резистором, имеющим тот же алгоритм действия, что и на цифровых вводах/выводах. Для его запуска используется команда digitalWrite(14, HIGH). Применение некоторых датчиков и подключение резистора приводит к изменению величины, задающейся функцией analogRead(). Таким образом подтягивающий резистор включают только в случае использования аналогового порта в цифровом режиме.

Правила использования аналоговых контактов
При составлении программ для Arduino существуют некоторые правила. Если ранее выводы использовались как цифровые порты, то использовать команду analogRead некорректно. Для корректной работы необходимо сконфигурировать входы как аналоговые. И наоборот, если аналоговый цифровой порт выступал со значением HIGH, его обратная установка приведёт к подключению подтягивающего резистора.

Несколько предостережений
В руководстве не рекомендуется производить быстрое переключение между аналоговыми портами, так как это неизбежно приведёт к некорректной работе системы. Ещё одно правило: если вы используете аналоговый порт в качестве цифрового, в настройках необходимо задать функцию PinMode(), а порту присвоить номер соответствующего ему цифрового порта с 14 (для входа A0) по 19 (для входа A5).

Цифровые пины

Цифровые пины
Цифровой пин может находиться в двух состояниях, вход и выход. В режиме входа пин может считывать напряжение от 0 до напряжения питания МК, а в режиме выхода – выдавать такое же напряжение. Режим работы выбирается при помощи функции
pinMode(pin, mode), где pin - это номер пина, а mode - это режим:
INPUT – вход
OUTPUT – выход
INPUT_PULLUP – подтянутый к питанию вход

Вывод цифрового сигнала
Цифровой пин в режиме выхода (OUTPUT) может генерировать цифровой сигнал, т.е. выдавать напряжение. Так как понятие “цифровой” обычно связано с двумя состояниями, 0 и 1, цифровой пин может выдать 0 или 1, точнее: сигнал низкого или высокого уровня. digitalWrite(pin, value):
pin – цифровой пин МК, подписанный на плате как D.
value – уровень сигнала: HIGH - высокий, LOW - низкий.
Также можно использовать цифры 0 и 1.
Для работы в режиме выхода пин должен быть переведен в состояние OUTPUT при помощи pinMode(), иначе он не выдаст напряжение, которое можно измерить или что-то от него запитать.

Чтение цифрового сигнала
Цифровой пин может “измерять” напряжение, но сообщить он может только о его отсутствии (сигнал низкого уровня, LOW) или наличии (сигнал высокого уровня, HIGH), причём отсутствием напряжения считается промежуток от 0 до ~2.1V. Соответственно от ~2.1V до VCC (до 5V) микроконтроллер считает за наличие сигнала высокого уровня. Таким образом микроконтроллер спокойно может работать с логическими устройствами, которые шлют ему высокий сигнал с напряжением 3.3V, он такой сигнал примет как HIGH.
Для чтения уровня сигнала на пине используется функция digitalRead(pin), где пин – номер пина согласно подписи на плате. Это пины, подписанные как D, а также пины A0-A5 у Arduino Nano/Uno/Pro Mini. Данная функция возвращает 0, если сигнал низкого уровня, и 1 – если высокого.

ШИМ

Шим
Цифровые выводы Arduino могут выдавать только два значения: логический 0 (LOW, низкий уровень) и логическую 1 (HIGH, высокий). Но есть у Ардуино «особые» выводы, которые обозначаются PWM. Их иногда обозначают волнистой чертой "~" или обводят кружочками или ещё как-то выделяют среди прочих. PWM расшифровывается как Pulse-width modulation или широтно-импульсная модуляция, ШИМ.
Широ́тно-и́мпульсная модуля́ция (ШИМ, англ. pulse-width modulation (PWM)) — процесс управления мощностью методом пульсирующего включения и выключения потребителя энергии.

Вывод с использованием ШИМ
analogWrite(pin, value)
pin: порт вход/выхода на который подается ШИМ сигнал.
value – заполнение ШИМ сигнала. По умолчанию все “выходы” ШИМ у нас 8-битные, то есть duty может принимать значение с “разрешением” 8 бит, а это 0-255

Чтение сигнала ШИМ
analogRead(pin)
pin: номер порта аналогового входа с которого будет производиться считывание (A0..A5 для большинства плат, 0..7 для Mini и Nano и 0..15 для Mega)