Arduino Due Without Headers / A000056

Arduino Due Without Headers / A000056 – плата микроконтроллера (с нераспаянными разъёмами), основанная на процессоре Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3. Это первая плата Arduino, основанная на 32-битном микроконтроллере ARM. Он имеет 54 цифровых входа/выхода (из которых 12 могут использоваться как выходы ШИМ), 12 аналоговых входов, 4 UART (аппаратные последовательные порты), тактовую частоту 84 МГц, соединение с поддержкой USB OTG, 2 ЦАП (цифро-аналоговый) , 2 TWI, разъем питания, разъем SPI, разъем JTAG, кнопка сброса и кнопка стирания.

Внимание: в отличие от большинства плат Arduino, плата Arduino Due работает при напряжении 3,3 В. Максимальное напряжение, которое могут выдержать контакты ввода/вывода, составляет 3,3 В. Подача напряжения выше 3,3 В на любой контакт ввода-вывода может повредить плату.

На плате есть все необходимое для поддержки микроконтроллера; просто подключите его к компьютеру с помощью кабеля micro-USB или включите адаптер переменного тока в постоянный или аккумулятор, чтобы начать. Due совместим со всеми платами расширения Arduino, которые работают от 3,3 В и совместимы с распиновкой Arduino 1.0:

• TWI: контакты SDA и SCL, расположенные рядом с контактом AREF.
• IOREF: позволяет подключенной плате расширения с правильной конфигурацией адаптироваться к напряжению, обеспечиваемому платой Arduino Due, что обеспечивает её совместимость с платами расширения, такими как платы на базе Due и AVR, которые работают от 5 В.
• Неподключенный контакт, зарезервированный для использования в будущем.

Технические характеристики:

• МИКРОКОНТРОЛЛЕР: AT91SAM3X8E
• РАБОЧЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ: 3,3 В
• ВХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (РЕКОМЕНДУЕМОЕ): 7-12 В
• ВХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (ПРЕДЕЛЬНЫЕ ПРЕДЕЛЫ): 6-16В
• ЦИФРОВЫЕ КОНТАКТЫ ВВОДА-ВЫВОДА: 54 (из которых 12 обеспечивают выход PWM)
• АНАЛОГОВЫЕ ВХОДЫ: 12
• АНАЛОГОВЫЕ ВЫХОДЫ: 2 (ЦАП)
• ОБЩИЙ ВЫХОДНОЙ ПОСТОЯННЫЙ ТОК НА ВСЕХ ЛИНИЯХ ВВОДА/ВЫВОДА: 130 мА
• ПОСТОЯННЫЙ ТОК НА КОНТАКТ 3,3 В: 800 мА
• ПОСТОЯННЫЙ ТОК ДЛЯ 5В PIN: 800 мА
• ФЛЭШ-ПАМЯТЬ: 512 КБ все доступно для пользовательских приложений
• SRAM: 96 КБ (две банки: 64 КБ и 32 КБ)
• ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА: 84 МГц
• ДЛИНА: 101,52 мм
• ШИРИНА: 53,3 мм
• ВЕС: 36 г

Распиновка платы:

Питание

Arduino Due может питаться через разъем USB или от внешнего источника питания, при этом источник питания выбирается автоматически.

Внешнее (не USB) питание может поступать либо от адаптера, либо от аккумулятора. Адаптер можно подключить, вставив штекер 2,1 мм с центральным положительным контактом в разъем питания на плате. Выводы от аккумулятора можно вставить в контактные разъемы Gnd и Vin разъема POWER.

Плата может работать от внешнего источника питания от 6 до 20 вольт. Однако при подаче менее 7 В на контакт 5 В может подаваться менее пяти вольт, и плата может работать нестабильно. При использовании более 12 В регулятор напряжения может перегреться и повредить плату. Рекомендуемый диапазон от 7 до 12 вольт.

Пины питания:

• Vin. Входное напряжение платы Arduino при использовании внешнего источника питания (в отличие от 5 вольт от USB-подключения или другого регулируемого источника питания). Вы можете подавать напряжение через этот контакт или, если подаете напряжение через разъем питания, получить к нему доступ через этот контакт.
• 5V. Этот контакт выводит регулируемое напряжение 5V от регулятора на плате. Плата может питаться от разъема питания постоянного тока (7–12 В), разъема USB (5 В) или контакта VIN платы (7–12 В). Подача напряжения через контакты 5 В или 3,3 В обходит регулятор и может повредить вашу плату. Мы не советуем.
• 3V3. Питание 3,3 В, генерируемое бортовым регулятором. Максимальный потребляемый ток составляет 800 мА. Этот регулятор также обеспечивает питание микроконтроллера SAM3X.
• GND. ЗАЗЕМЛЕНИЕ. Заземляющие штифты.
• IOREF. Этот контакт на плате Arduino обеспечивает опорное напряжение, с которым работает микроконтроллер. Правильно настроенный экран может считывать напряжение на выводе IOREF и выбирать соответствующий источник питания или включать преобразователи напряжения на выходах для работы с 5 В или 3,3 В.

Память

SAM3X имеет 512 КБ (2 блока по 256 КБ) флэш-памяти для хранения кода. Загрузчик предварительно записан на заводе Atmel и хранится в специальной памяти ПЗУ. Доступная SRAM составляет 96 КБ в двух смежных банках по 64 КБ и 32 КБ. Ко всей доступной памяти (Flash, RAM и ROM) можно получить прямой доступ как к плоскому адресному пространству.

Можно стереть флэш-память SAM3X с помощью встроенной кнопки стирания. Это удалит текущий загруженный скетч из MCU. Чтобы стереть, нажмите и удерживайте кнопку Erase в течение нескольких секунд, когда плата включена.

Ввод и вывод

Цифровой ввод/вывод: контакты с 0 по 53.

Каждый из 54 цифровых контактов на Due можно использовать как вход или выход с помощью функций pinMode(), digitalWrite() и digitalRead(). Они работают от 3,3 вольта. Каждый контакт может обеспечить (источник) ток 3 мА или 15 мА, в зависимости от вывода, или получить (приемник) ток 6 мА или 9 мА, в зависимости от вывода. У них также есть внутренний подтягивающий резистор (по умолчанию отключен) на 100 кОм. Кроме того, некоторые контакты имеют специальные функции:

Последовательный 0: (RX) и 1 (TX)

Последовательный 1: 19 (RX) и 18 (TX)

Последовательный 2: 17 (RX) и 16 (TX)

Последовательный 3: 15 (RX) и 14 (TX) Используется для приема (RX) и передачи (TX) последовательных данных TTL (с уровнем 3,3 В). Контакты 0 и 1 подключены к соответствующим контактам микросхемы ATmega16U2 USB-to-TTL Serial.

ШИМ: контакты 2–13 обеспечивают 8-битный выход ШИМ с помощью функции AnalogWrite(). Разрешение ШИМ можно изменить с помощью функции AnalogWriteResolution().

SPI: Разъем SPI (ICSP на других платах Arduino). Эти контакты поддерживают связь SPI с использованием библиотеки SPI. Штыри SPI выведены на центральный 6-контактный разъем, который физически совместим с Uno, Leonardo и Mega2560. Разъем SPI можно использовать только для связи с другими устройствами SPI, а не для программирования SAM3X методом внутрисхемного последовательного программирования. SPI для Due также имеет расширенные функции, которые можно использовать с методами расширенного SPI для Due.

CAN: CANRX и CANTX. Эти контакты поддерживают протокол связи CAN, но еще не поддерживаются API-интерфейсами Arduino.

Светодиод «L»: 13. К цифровому контакту 13 подключен встроенный светодиод. Когда контакт HIGH, светодиод горит, когда контакт LOW, он выключен. Также возможно уменьшить яркость светодиода, потому что цифровой контакт 13 также является выходом PWM.

TWI 1:20 (ПДД) и 21 (ССЛ)

TWI 2: SDA1 и SCL1. Поддержка связи TWI с помощью библиотеки Wire. SDA1 и SCL1 можно контролировать с помощью класса Wire1, предоставляемого библиотекой Wire. В то время как SDA и SCL имеют внутренние подтягивающие резисторы, SDA1 и SCL1 их не имеют. Для использования Wire1 необходимо добавить два подтягивающих резистора на линии SDA1 и SCL1.

Аналоговые входы: (контакты от A0 до A11). У Due есть 12 аналоговых входов, каждый из которых может обеспечивать 12-битное разрешение (т.е. 4096 различных значений). По умолчанию разрешение показаний установлено на 10 бит, для совместимости с другими платами Arduino. Можно изменить разрешение АЦП с помощью функции AnalogReadResolution(). На контактах аналоговых входов Due измеряется напряжение от земли до максимального значения 3,3 В. Подача напряжения более 3,3 В на контакты Due приведет к повреждению микросхемы SAM3X. Функция AnalogReference() игнорируется в Due.

Вывод AREF подключен к аналоговому эталонному выводу SAM3X через резисторный мост. Чтобы использовать вывод AREF, резистор BR1 необходимо отпаять от печатной платы.

Связь

Arduino Due имеет ряд средств для связи с компьютером, другим Arduino или другими микроконтроллерами и различными устройствами, такими как телефоны, планшеты, камеры и так далее. SAM3X предоставляет один аппаратный UART и три аппаратных USART для последовательной связи TTL (3,3 В).

Порт программирования подключен к ATmega16U2, который предоставляет виртуальный COM-порт для программного обеспечения на подключенном компьютере (для распознавания устройства машинам Windows потребуется файл .inf, но машины OSX и Linux автоматически распознают плату как COM-порт). ). 16U2 также подключен к аппаратному UART SAM3X. Последовательный порт на контактах RX0 и TX0 обеспечивает связь Serial-to-USB для программирования платы через микроконтроллер ATmega16U2. Программное обеспечение Arduino включает в себя последовательный монитор, который позволяет отправлять простые текстовые данные на плату и с платы. Светодиоды RX и TX на плате будут мигать при передаче данных через микросхему ATmega16U2 и USB-подключение к компьютеру (но не при последовательной связи на контактах 0 и 1).

Собственный порт USB подключен к SAM3X. Это позволяет осуществлять последовательную (CDC) связь через USB. Это обеспечивает последовательное соединение с Serial Monitor или другими приложениями на вашем компьютере. Это также позволяет Due эмулировать USB-мышь или клавиатуру на подключенном компьютере.

Собственный USB-порт также может выступать в качестве USB-хоста для подключенных периферийных устройств, таких как мыши, клавиатуры и смартфоны. 

SAM3X также поддерживает связь TWI и SPI. Программное обеспечение Arduino включает библиотеку Wire для упрощения использования шины TWI. Для связи SPI используйте библиотеку SPI.

Программирование

Due можно запрограммировать с помощью программного обеспечения Arduino (IDE). 

Загрузка скетчей в SAM3X отличается от микроконтроллеров AVR, установленных в других платах Arduino, поскольку перед перепрограммированием флэш-память необходимо стереть. Загрузка в чип управляется ПЗУ на SAM3X, которое запускается только тогда, когда флэш-память чипа пуста.

Любой из USB-портов можно использовать для программирования платы, хотя рекомендуется использовать именно порт для программирования из-за способа обработки стирания чипа:

• Порт программирования: чтобы использовать этот порт, выберите «Arduino Due (ProgrammingPort)» в качестве своей платы в Arduino IDE. Подключите порт программирования Due (ближайший к разъему питания постоянного тока) к компьютеру. Порт программирования использует 16U2 в качестве чипа USB-to-serial, подключенного к первому UART SAM3X (RX0 и TX0). 16U2 имеет два контакта, подключенных к контактам Reset и Erase SAM3X. Открытие и закрытие порта программирования, подключенного со скоростью 1200 бит/с, запускает процедуру «жесткого стирания» микросхемы SAM3X, активируя контакты стирания и сброса на SAM3X перед обменом данными с UART. Это рекомендуемый порт для программирования Due. Это более надежно, чем «мягкое стирание», которое происходит на собственном порту, и оно должно работать, даже если основной MCU вышел из строя.
• Собственный порт: чтобы использовать этот порт, выберите «Arduino Due (NativeUSBPort)» в качестве платы в Arduino IDE. Собственный порт USB подключен непосредственно к SAM3X. Подключите собственный USB-порт Due (ближайший к кнопке сброса) к компьютеру. Открытие и закрытие собственного порта на скорости 1200 бит/с запускает процедуру «мягкого стирания»: флэш-память стирается, а плата перезагружается с загрузчиком. Если MCU по какой-то причине вышел из строя, вероятно, процедура мягкого стирания не будет работать, поскольку эта процедура полностью выполняется программно на SAM3X. Открытие и закрытие собственного порта с другой скоростью передачи данных не приведет к сбросу SAM3X.

В отличие от других плат Arduino, которые используют avrdude для загрузки, Due полагается на bossac. Исходный код прошивки ATmega16U2 доступен в репозитории Arduino. Вы можете использовать разъём ISP с внешним программатором (перезаписывая загрузчик DFU). См. этот пользовательский учебник для получения дополнительной информации.

USB-защита от перегрузки по току

Arduino Due имеет сбрасываемый предохранитель, который защищает USB-порты компьютера от короткого замыкания и перегрузки по току. Хотя большинство компьютеров обеспечивают собственную внутреннюю защиту, предохранитель обеспечивает дополнительный уровень защиты. Если на USB-порт подается более 500 мА, предохранитель автоматически разорвет соединение до тех пор, пока короткое замыкание или перегрузка не будут устранены.

Особенности платы Arduino Due и совместимость с платами расширения

• Максимальная длина и ширина печатной платы Arduino Due составляют 101,52 мм и 53,3 мм соответственно, при этом разъемы USB и разъем питания выходят за пределы прежнего размера.
• Три отверстия для винтов позволяют прикрепить плату к поверхности или корпусу.
• Обратите внимание, что расстояние между цифровыми контактами 7 и 8 составляет 160 мил (0,16 дюйма), что даже не кратно 100 мил расстояния между другими контактами.
• Arduino Due совместим с большинством плат, разработанных для Uno, Diecimila или Duemilanove. Цифровые контакты с 0 по 13 (и соседние контакты AREF и GND), аналоговые входы с 0 по 5, разъем питания и разъем «ICSP» (SPI) находятся в одинаковых местах. Далее основной UART (последовательный порт) расположен на тех же пинах (0 и 1). Обратите внимание, что I2C не расположен на тех же контактах на Due (20 и 21), что и на Duemilanove/Diecimila (аналоговые входы 4 и 5).