8.2 Лабораторная работа № 2 Знакомство с Arduino leonardo

8.2.1 Цель лабораторной работы – ознакомление с техническими характеристиками платы ArduinoLeonardoи ее особенностями. Знакомство с последовательным портом, особенностями обмена информацией, исследование базовых коммуникационных возможностей Arduino.

8.2.2 Объектом исследования является плата ArduinoLeonardo.

8.2.3 Лабораторное задание:

- Изучить плату ArduinoLeonardo;

- Создать программу для Arduino Leonardo, которая представляет из себя чат;

- Составить сравнительную таблицу для плат ArduinoUnoиArduinoLeonardo;

- Оформить отчет.

8.2.4 Теоретическая часть

Рисунок 4.1 - Изображение платы ArduinoLeonardo

Arduino Leonardo (Изображение 4.1) — контроллер на базе  ATmega32u4.  Платформа имеет 20 цифровых вход/выходов (7 из которых могут использоваться как выходы ШИМ и 12 как аналоговые входы), кварцевый генератор 16 МГц, разъем микро-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.

8.2.4.1 Характеристики платы

Микроконтроллер	ATmega32u4
Рабочее напряжение	5 В
Входное напряжение (рекомендуемое)	7-12 В
Входное напряжение (предельное)	6-20 В
Цифровые Входы/Выходы	20 (7 из которых могут использоваться как выходы ШИМ)
Аналоговые каналы	12
Постоянный ток через вход/выход	40 мА
Постоянный ток для вывода 3.3 В	50 мА
Флеш-память	32 Кб (ATmega32u4) из которых 4 Кб используются для загрузчика
ОЗУ	2 Кб (ATmega32u4)
EEPROM	1 Кб (ATmega32u4)
Тактовая частота	16 МГц

Выводы питания:

• VIN. Вход используется для подачи питания от внешнего источника (в отсутствие 5 В от разъема USB или другого регулируемого источника питания). Подача напряжения питания происходит через данный вывод.

• 5V. Регулируемый источник напряжения, используемый для питания микроконтроллера и компонентов на плате. Питание может подаваться от вывода VIN через регулятор напряжения, или от разъема USB, или другого регулируемого источника напряжения 5 В. 

• 3V3. Напряжение на выводе 3.3 В генерируемое встроенным регулятором на плате. Максимальное потребление тока 50 мА.

• GND. Выводы заземления.

• IOREF. Вывод с рабочим напряжением вход/выходов платы. Для Leonardo это 5 В. Предполагается к использованию платами расширения для правильноего выбора рабочего напряжения.

8.2.4.2 Память

Микроконтроллер ATmega32u4 располагает 32 кБ флэш памяти, из которых 4 кБ используется для хранения загрузчика, а также 2.5 кБ ОЗУ (SRAM) и 1 Кб EEPROM.(которая читается и записывается с помощью библиотеки EEPROM).

8.2.4.3 Входы и Выходы

Каждый из 20 цифровых выводов Leonardo может настроен как вход или выход, используя функции pinMode(),digitalWrite(), иdigitalRead(), . Выводы работают при напряжении 5 В. Каждый вывод имеет нагрузочный резистор (по умолчанию отключен) 20-50 кОм и может пропускать до 40 мА. Некоторые выводы имеют особые функции:

• Последовательная шина: 0 (RX) и 1 (TX). Выводы используются для получения (RX) и передачи (TX) данных TTL. Данные выводы подключены к соответствующим выводам микросхемы последовательной шины ATmega32U4 USB-to-TTL. Обратите внимание что у Leonardo, класс Serial относится к последовательному соединению USB CDC. Последовательное соединение через выводы 0 и 1 осуществляется через класс Serial1.

• TWI: 2 (SDA) и 3 (SCL). Посредством выводов осуществляется связь I2C (TWI), для создания которой используется библиотека Wire.

• Внешнее прерывание: 2 и 3. Данные выводы могут быть сконфигурированы на вызов прерывания либо на младшем значении, либо на переднем или заднем фронте, или при изменении значения. Подробная информация находится в описании функции attachInterrupt().

• ШИМ: 3, 5, 6, 9, 10, 11 и 13. Любой из выводов обеспечивает ШИМс разрешением 8 бит при помощи функцииanalogWrite().

• SPI: на разъеме ICSP. Посредством данных выводов осуществляется связь SPI, для чего используется библиотека SPI. Обратите внимание, что в Leonardo выводы SPI не разведены на цифровые вход/выходы как это было в предыдущих версиях Arduino контроллеров.

• LED: 13. Встроенный светодиод, подключенный к цифровому выводу 13. Если значение на выводе имеет высокий потенциал, то светодиод горит. 

• Аналоговые входы: A0-A5, A6-A11 (на цифровых выводах 4, 6, 8, 9, 10 и 12). Leonardo  имеет 12 аналоговых входов, помеченных от A0 до A11. Все анадоговые входы могут работать в режиме цифровых вход/выходов. Входы с A0 по A5 совпадают с аналоговыми входами UNO. Входы с A6 по A11 на цифровых выводах 4, 6, 8, 9, 10 и 12 соответственно. Рарешение аналоговых входов — 10 бит, т.е. 1024 различных значения. По умолчанию значение на аналоговых входах измеряется от земли (0) до 5 Вольт, верхний предел диапазона может быть изменен с помощью AREF входа иanalogReference()функции.

Дополнительная пара выводов платформы:

• AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Используется с функцией analogReference().

• Reset. Низкий уровень сигнала на выводе перезагружает микроконтроллер. Обычно применяется для подключения кнопки перезагрузки на плате расширения, закрывающей доступ к кнопке на самой плате Arduino.