Arduino UNO R3 — плата на ATmega328P
Arduino · UNO R3, A000066, ATmega328P в DIP-корпусе
Плата для обучения электронике и прототипирования: распиновка, безопасное питание, примеры Arduino IDE и отличия оригинала от совместимых плат.
О МОДУЛЕ
Что делает UNO R3, A000066, ATmega328P в DIP-корпусе
Arduino UNO R3 подходит для знакомства с программированием микроконтроллеров и сборки небольших устройств: индикаторов, измерителей, автоматики и учебных роботов. Скетч загружается с компьютера, сохраняется во Flash и затем выполняется без компьютера, пока плата получает питание. Датчики и исполнительные устройства подбираются под задачу; мощным нагрузкам нужны отдельные драйверы.
В оригинальной плате основной ATmega328P выполняет программу пользователя, а отдельный ATmega16U2 обеспечивает USB-связь с компьютером. Стандартная прошивка USB-моста передаёт последовательные данные; обычный скетч для UNO не превращает плату в USB-клавиатуру. Для сложного сетевого приложения, больших буферов или обработки изображений лучше заранее оценить ресурсы и требования. Беспроводная связь у обычной UNO R3 появляется только с дополнительным оборудованием.
Оригинальная UNO R3 и совместимые платы
Характеристики этой карточки относятся к оригинальной Arduino UNO R3 A000066. У неё USB-B, USB-мост ATmega16U2 и съёмный ATmega328P в DIP-панельке. Официальная UNO R3 SMD существует отдельно: припаянный микроконтроллер сам по себе не означает, что плата является клоном.
Совместимые платы, в том числе китайского производства, часто сохраняют расположение основных контактов UNO и работают с выбором Arduino Uno в IDE. USB-мост может быть CH340, ATmega16U2 или другим; встречаются разные USB-разъёмы, стабилизаторы и варианты монтажа. Для CH340 иногда требуется драйвер, а IDE может показывать порт без названия платы. Его выбирают вручную, после проверки модели.
Страна производства не определяет качество. Перед покупкой или подключением совместимой платы проверьте маркировку основного микроконтроллера и USB-моста, напряжение логики, схему питания, наличие защиты и документацию продавца. Совместимость со скетчами не подтверждает автоматически допустимые токи, размеры, сертификаты и защитные свойства оригинала. Платы на другом микроконтроллере нельзя считать точной UNO R3 только по похожему названию и форме.
Фотографии и лицензии
- Фото платы: MakeMagazinDE / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.
- Фото проекта с часами DS1307: Mark Wilson / Wikimedia Commons, CC BY 4.0. Проект автора.
Характеристики
- Основной микроконтроллер
- ATmega328P, 8-битный AVR
- Тактовая частота платы
- 16 МГц
- Напряжение логики
- 5 В
- Рекомендованное питание через VIN / DC
- 7–12 В
- Цифровые контакты D0–D13
- 14
- Аналоговые входы A0–A5
- 6
- Использование A0–A5 как GPIO
- Доступно: D14–D19; совместно с функциями ADC и I²C
- Разрядность ADC
- 10 бит
- Контакты PWM
- D3, D5, D6, D9, D10, D11
- Разрядность analogWrite в стандартном ядре
- 8 бит
- Flash, всего
- 32768 байт
- Максимальный размер скетча со штатным загрузчиком
- 32256 байт
- Оперативная память SRAM
- 2048 байт
- Энергонезависимая память EEPROM
- 1024 байт
- USB-мост оригинальной R3
- ATmega16U2, USB–UART
- USB-разъём оригинальной A000066
- USB Type-B
- Аппаратные интерфейсы
- 1 × UART, 1 × I²C (TWI), 1 × SPI
- Внешние прерывания attachInterrupt
- D2 (INT0), D3 (INT1)
- Встроенный светодиод L
- D13 / LED_BUILTIN
- Рекомендованный ток одного GPIO, максимум
- 20 мА
- Максимальный ток выхода 3V3
- 50 мА
- Размеры оригинальной платы
- 68,6 × 53,4 мм
- Интерфейс
- I²C, SPI, UART, Аналоговый
- Питание модуля
- Логика и рабочая шина питания: 5 В. Для первого запуска используйте USB-B и USB-кабель с передачей данных. Внешнее питание через DC-разъём или VIN: рекомендовано 7–12 В; заявленные пределы 6–20 В не являются рекомендуемым рабочим диапазоном. Штекер DC: 5,5 × 2,1 мм, плюс в центре. На цифровые и аналоговые входы не подавайте напряжение ниже GND или выше фактической шины 5V. Выходы UNO имеют уровень 5 В: перед подключением к ESP32 и другим устройствам с логикой 3,3 В проверьте допустимые уровни и при необходимости примените преобразователь. Наличие вывода 3V3 не делает сигнальные линии UNO трёхвольтовыми. Рекомендованный ток одного GPIO: до 20 мА; 40 мА — абсолютный предел микроконтроллера, а не рабочий режим. У ATmega328P также ограничены суммарные токи групп выводов и питания: нельзя нагрузить все GPIO по 20 мА одновременно. Абсолютный предел через выводы VCC/GND микроконтроллера — 200 мА; это не допустимый ток внешней нагрузки на контакте 5V платы. Выход 3V3 рассчитан максимум на 50 мА. Моторы, катушки реле и мощные светодиоды подключайте через подходящий драйвер с отдельным расчётом питания. Для неизолированной схемы объедините земли источников. При питании через линейный стабилизатор допустимая нагрузка зависит от входного напряжения и нагрева; универсального «тока 5V» для всех условий нет. Не подавайте питание в контакты 5V/3V3 без отдельно проверенной схемы: это обходит штатную цепь стабилизации.
ПРАКТИКА
Подключение
| Контакт модуля | Контакт платы | Назначение |
|---|---|---|
| Компьютер: USB-кабель с передачей данных | USB-B | Arduino UNO R3 A000066: питание и загрузка скетча. Для первого примера Blink внешние компоненты и провода не нужны. |
| Внешний источник 7–12 В | DC-разъём или VIN; минус — GND | Для DC нужен штекер 5,5 × 2,1 мм с плюсом в центре. VIN — вход внешнего питания, не выход стабилизированных 5 В. В учебных примерах ниже используется только USB. |
| GND внешнего устройства | GND | Общая точка отсчёта сигналов в неизолированной схеме. Подключать при снятом питании. |
| Питание совместимого устройства 5 В | 5V | Только для нагрузки, чей ток укладывается в бюджет выбранного источника питания и платы. Это не разрешение питать моторы или сервоприводы от платы. |
| Питание совместимого устройства 3,3 В | 3V3 | Не более 50 мА для оригинальной UNO R3; согласование сигнальных уровней проверяется отдельно. |
| Ползунок потенциометра 10 кОм | A0 | В примере ADC + PWM крайние выводы потенциометра идут на 5V и GND. A0 соответствует PC0 / ADC0; допустимый сигнал в этом примере — от GND до 5V. |
| Дополнительные аналоговые сигналы | A1, A2, A3 | PC1 / ADC1, PC2 / ADC2, PC3 / ADC3. Входы A0–A5 также доступны как цифровые D14–D19; независимых дополнительных выводов от этого не появляется. |
| Анод внешнего светодиода через резистор 330 Ом | D9 / PWM | В примере ADC + PWM катод светодиода подключён к GND. D9 соответствует PB1 / OC1A. Последовательный резистор обязателен. |
| Другие сигналы PWM | D3, D5, D6, D10, D11 | Вместе с D9 образуют шесть PWM-выходов. analogWrite принимает 0–255. Это импульсы логического уровня, не настоящий аналоговый выход DAC; часть выводов занята также SPI или прерываниями. |
| Кнопка или цифровой сигнал | D2, D4, D7, D8 | Для кнопки между выбранным контактом и GND используйте INPUT_PULLUP: нажатие читается как LOW. D2 поддерживает внешнее прерывание INT0; D3 — INT1. В двух примерах ниже кнопка не используется. |
| TX внешнего UART-устройства | D0 / RX | PD0 / RXD. Уровни должны быть совместимы с 5-вольтовой логикой UNO. Это не RS-232. D0 и D1 используются также USB-мостом; подключённое устройство может мешать загрузке и Serial Monitor. |
| RX внешнего UART-устройства | D1 / TX | PD1 / TXD. Выход UNO имеет уровень 5 В; перед входом устройства на 3,3 В может понадобиться преобразователь. TX и RX соединяются перекрёстно, земля общая. |
| SDA устройства I²C | A4 / SDA | PC4 / ADC4, цифровой номер D18. Отдельный контакт SDA рядом с AREF электрически дублирует A4. Проверьте напряжение подтяжек шины и совместимость входов всех устройств. |
| SCL устройства I²C | A5 / SCL | PC5 / ADC5, цифровой номер D19. Отдельный контакт SCL дублирует A5; второй независимой шины I²C нет. |
| COPI / MOSI / SDI SPI-устройства | D11 / COPI | PB3. При работе UNO контроллером данные передаются из UNO в периферийное устройство. Сигнал также выведен на основной ICSP. |
| CIPO / MISO / SDO SPI-устройства | D12 / CIPO | PB4. При работе UNO контроллером это вход данных от периферийного устройства. Сигнал также выведен на основной ICSP. |
| SCK SPI-устройства | D13 / SCK | PB5. Тактовая линия также выведена на основной ICSP и связана со встроенным LED L. Blink на D13 не следует одновременно использовать как независимую индикацию при работе SPI. |
| CS / SS SPI-устройства | D10 / SS | PB2. Типичный выбор CS; программа может назначить другой цифровой контакт. При работе AVR контроллером аппаратный SS должен оставаться выходом, чтобы не переключить SPI в периферийный режим. |
| Программатор ISP | Основной ICSP, 2 × 3 контакта | 1 CIPO, 2 +5V, 3 SCK, 4 COPI, 5 RESET, 6 GND. Ориентируйтесь по официальной распиновке. Не перепутайте основной ICSP ATmega328P с ICSP1 USB-моста ATmega16U2. |
| Внешняя кнопка сброса | RESET ↔ GND | Кратковременное замыкание сбрасывает микроконтроллер. Кнопка RESET на плате выполняет тот же сброс. |
| Опорное напряжение ADC, только по отдельной схеме | AREF | В примерах оставьте неподключённым. Внешнюю опору нельзя подключать без правильного выбора analogReference(EXTERNAL); проверьте ограничения по документации. AREF не является выходом питания. |
| Вход определения уровня логики совместимого shield | IOREF | У UNO R3 соединён с 5 В. Зарезервированный контакт NC оставьте неподключённым. |
Подходит для Arduino. Выберите контакты по документации своей платы.
Проекты с этим компонентом
Все проектыСвязанные проекты пока не опубликованы.