Arduino Pro Mini – распиновка и подключение

Плата Pro Mini

Arduino pro mini – специализированная электронная платформа в виде микросхемы, предназначение которой состоит в создании электронных устройств. Следовательно, в контроллере отсутствует привычная микросхема, роль которой заключается в поддержании связи с помощью USB-UART.

Цена намного дешевле, в отличие от других представителей Arduino. Pro Mini или просто pro – модельный ряд, не оснащенный разъемами USB, которые используются для подключения и прошивания устройства.

Вместо этого существует программатор. Начинающий электронщик может выбрать из двух доступных вариантов изделия: Ардуино с 3,3 В и 8 МГц или Ардуино про мини 5 V, в котором доступна распиновка. Статья ниже познакомит читателя с особенностями модели и покажет, где можно использовать электронную плату.

Сравнение характеристик разных плат Ардуино

Основная характеристика, по которой Ардуино про мини отличается от остальных плат – это размеры. Габариты Arduino Pro Mini составляют всего 1,8 см х 3,3 см. Немного большую длину имеет плата Ардуино Нано – 1,9 см х 4,3 см. Плата Ардуино Уно больше примерно в 2 раза, ее габариты составляют 6,9 см х 5,3 см. Arduino Mega имеет самые крупные габариты – 10,2 см на 5,4 см.

Количество пинов также различно. Ардуино про мини, как Ардуино Нано и Ардуино Уно, имеет 14 цифровых пинов. Ардуино Мега оснащена 54 цифровыми входами/выходами, из которых 15 поддерживают ШИМ.

Важное отличие Arduino Pro Mini от остальных плат – отсутствие прошивки по USB-UART. Остальные микроконтроллеры можно прошить таким способом, кроме Ардуино Нано. Она прошивается с помощью преобразователя rt232.

Характеристики платы

Техническая сторона Arduino Pro Mini:

1. рабочее напряжение, требуемое для нормальной работоспособности – 3,3 и 5 Вольт;
2. напряжение, используемое при входе – 3-12 или 5-12 Вольт;
3. количество цифровых входов и выходов – 14 штук, 6 из которых эксплуатируются как выходы ШИМ;
4. состояние постоянного тока, требуемого для входа и выхода – 40 мА;
5. flash-память – 16 Кб, но 2 Кб предназначены для загрузчика;
6. оперативная память – 1 Кб;
7. eeprom – 512 байт;
8. частота тактов – в первой модели 8 МГц, а во второй 16 МГц;
9. Arduino pro включает i2c-интерфейс.

Также стоит отдельно сказать про размеры платы — они, на самом деле очень скромные. Многие кто знакомятся с линейкой Ардуино в первый раз всегда удивляются размерам, когда достают контроллер из коробки.

Ниже вы можете оценить плату в дюймах и в сантиметрах.

Прошивка контроллера

На платах, купленных у неофициальных производителей, может отсутствовать требуемое программное обеспечение, что приводит к нестабильной работе устройства. Для устранения неполадок нужно прошить электронную платформу при помощи специального кода bootloader.

Прошивка осуществляется при помощи порта USB, платы Arduino Uno и отдельных программаторов.

Через USB в TTL

Для перепрошивки платы при помощи USB в TTL необходимо приобрести UART переходник. Стоимость этого гаджета составляет 90-150 руб. Важно, чтобы на устройстве присутствовали контакты RST и DTR. В противном случае Arduino не сможет автоматически перезагружаться после завершения загрузки скетчей. Переходник подсоединяется к контроллеру при помощи проводов или шлейфа и подключается к компьютеру. Затем нужно загрузить драйверы. Это программное обеспечение позволяет загружать на плату рабочие скетчи.

Через Arduino UNO

Для перепрошивки контроллера понадобится плата Arduino Uno. Ее микросхемы расположены в DIP корпусе. Из них необходимо извлечь центральный процессор при помощи отвертки. Важно, чтобы во время этого ножки устройства не деформировались. В противном случае процессор перестанет функционировать. После извлечения необходимо соединить платы UNO и Pro Mini проводами.

Для загрузки программного обеспечения требуется подключить электронные платформы к компьютеру при помощи порта USB. В настройках выбирают COM-порт. С его помощью информация передается на плату. После сохранения настроек пользователь сможет загружать скетчи на Arduino без задержек.

Через SPI интерфейс

Этот способ прошивки Ардуино Про Мини является одним из самых сложных. Для загрузки программного кода требуется интерфейс SPI и плата Arduino UNO. Его контакты расположены на портах №№ 10 и 13. Перед прошивкой необходимо подготовить программатор USBASP. Для этого нужно запустить Arduino IDE и выполнить следующие действия:

• зайти во вкладку «Файл» и открыть папку «Примеры»;
• выбрать плату Arduino UNO;
• в качестве средства передачи информации указать CON-порт;
• скомпилировать программный код.

После выполнения этого алгоритма требуется соединить платы УНО и Про Мини при помощи проводов и выбрать программатор Arduino as ISP. Для загрузки скетча нужно повторно настроить параметры микроконтроллера, платы и порта в IDE Arduino. После этого необходимо зайти во вкладку «Скетч» и нажать на кнопку «Загрузить через программатор». Программный код загрузить на плату в автоматическом режиме. После этого процесса устройство нельзя прошить повторно. Интерфейс SPI не позволяет отлаживать скетчи.

Аппаратная часть

В таблице ниже описана аппаратная часть Arduino pro mini. На Arduino mini pro особое внимание уделяется входам и выходам.

Как мы уже заметили ранее — по размерам Arduino mini pro компактна и подойдет для конструирования любого устройства.

ОБОРУДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ

В уроке расскажу о плате Arduino Pro Mini.

Предыдущий урок Список уроков Следующий урок

Это одна из самых простых и миниатюрных плат Ардуино. На ней только минимум компонентов: микроконтроллер, кварцевый резонатор, блокировочные конденсаторы, два светодиода и стабилизатор напряжения.

Преобразователя интерфейсов плата не содержит. Для подключения к компьютеру через интерфейс USB, в том числе для загрузки программы из Arduino IDE, необходимо использовать внешний USB-UART конвертер.

Размеры платы Arduino Pro Mini всего 18 x 33 мм, что позволяет применять ее в проектах критичных к габаритам электроники.

Плата поставляется без впаянных разъемов. Это дает возможность выбрать свой способ подключения платы: впаять разъемы или выполнить соединение пайкой проводов.

Естественно, простота и миниатюрные размеры платы отразились на ее стоимости. Это одна из самых дешевых плат Ардуино. На момент написания статьи (февраль 2022 г.) по моей партнерской ссылке плата Arduino Pro Mini с микроконтроллером ATmega328 стоит всего 180 руб.

Все вышесказанное делает привлекательным применение Arduino Pro Mini:

• в проектах с ограниченными конструктивными размерами;
• при отсутствии необходимости связи с компьютером;
• при серийном выпуске;
• при ограничениях на стоимость изделия.

Платы выпускаются в модификациях:

• тип микроконтроллера ATmega168 или ATmega328;
• напряжение питания 3,3 или 5 В.

В варианте с микроконтроллером ATmega168 объемы всех типов памяти (ОЗУ, FLASH и EEPROM) уменьшены в 2 раза.

В вариантах с питанием 3,3 В уменьшена тактовая частота с 16 до 8 мГц.

Характеристики платы Arduino Pro Mini.

Большей частью плата имеет такие же параметры, как и другие платы Ардуино с микроконтроллерами ATmega168/328.

Назначение выводов платы Arduino Pro Mini.

Питание.

Arduino Pro Mini может получать питание следующими способами.

• От внешнего стабилизированного источника питания напряжением 5 В. В этом случае используется вывод VCC.
• От USB порта компьютера через преобразователь интерфейсов USB-UART, подключенный к 6 контактному разъему платы. Используется вывод VCC 6 контактного разъема.
• От внешнего не стабилизированного источника питания напряжением до 12 В. В этом случае используется встроенный стабилизатор напряжения платы. Питание подключается через вывод RAW.

Схема питания платы Arduino Pro Mini выглядит так.

Перемычка SJ1 используется для отключения внутреннего стабилизатора платы в приложениях с низким энергопотреблением. На моем варианте платы этой перемычки нет.

В качестве стабилизатора напряжения питания микроконтроллера используется микросхема MIC5205. Это линейный стабилизатор с низким падением напряжения.

При внешнем питании платы через вывод RAW этот стабилизатор может быть использован для питания внешнего устройства через вывод VCC. Ток потребления ограничен нагрузочной способностью MIC5205 и не должен превышать 150 мА. Кроме того необходимо учитывать максимально-допустимую мощность рассеивания стабилизатора. По этой ссылке mic5205.pdf можно получить подробную информацию о MIC5205 и расчете максимальной мощности для этого стабилизатора.

Входы и выходы платы.

• Все выводы, аналоговые или цифровые, могут работать в диапазоне от 0 до 5 В (от 0 до 3,3 В для модификации платы с питанием 3,3 В).
• Для дискретного вывода в режиме выхода втекающий или вытекающий ток не должен превышать 40 мА. Суммарный ток выводов микроконтроллера должен быть не более 200 мА.
• Все выводы микроконтроллера подключены к источнику питания через подтягивающие резисторы сопротивлением 20-50 кОм. Подтягивающие резисторы могут быть отключены программно.
• Если на любой аналоговый или дискретный вход подать напряжение ниже 0 В или свыше 5 В (свыше 3,3 В для модификации с питанием 3,3 В), то оно будет ограничено защитными диодами микроконтроллера.

Сигналы с высоким напряжением и отрицательным напряжением должны подключаться к входам платы через ограничительные резисторы. В противном случае микроконтроллер обязательно выйдет из строя.

Цифровые выводы. У платы есть 14 цифровых выводов. Каждый из них может работать в режиме входа и выхода. Некоторые выводы еще имеют дополнительные функции.

Последовательный интерфейс UART: выводы 0(RX) и 1(TX). Используются для обмена данными по интерфейсу UART и загрузки программы в микроконтроллер из Arduino IDE. Плата не содержит преобразователя интерфейса USB-UART. Для связи с компьютером необходимо использовать внешний конвертер интерфейсов.

Входы внешних прерываний: выводы 2 и 3. К выводам могут быть подключены сигналы внешних аппаратных прерываний.

ШИМ: выводы 3,5,6,9, 10, 11. На этих выводах может быть сформирован аппаратным способом сигнал ШИМ. После сброса в системе установливаются параметры ШИМ: 8 бит, 500 Гц.

Интерфейс SPI: выводы 10 (SS), 11 (MOSI), 13 (SCK). Выводы аппаратного последовательного интерфейса SPI.

Интерфейс I2C: выводы 4 (SDA) и 5 (SCL). Сигналы аппаратного интерфейса I2C.

Светодиод: вывод 13. К этому выводу подключен светодиод общего назначения. Светится при высоком уровне сигнала на выводе 13.

Аналоговые входы: A0…A8. 6 или 8 аналоговых входов, предназначенных для измерения напряжения. Разрядность АЦП – 10 бит, что соответствует 1024 градациям сигнала. Время измерения порядка 100 мкс. Для сохранения точности выходное сопротивление источника сигнала не должно превышать 10 кОм.

RST. Сигнал сброса микроконтроллера. Низкий уровень приводит к перезагрузке системы. Вывод RST на 6 контактном разъеме имеет несколько другое назначение и используется при загрузке программы в микроконтроллер.

На плате есть 2 светодиода.

• Светодиод красного свечения, индицирующий наличие питания микроконтроллера.
• Светодиод зеленого свечения. Управляется программой и может использоваться для любых целей по выбору разработчика.

Принципиальная схема платы Arduino Pro Mini.

О цепях питания платы я уже рассказал, а больше пояснять нечего. Микроконтроллер включен по стандартной схеме, практические все его выводы непосредственно подключены к выводам платы.

Загрузка программы в плату Arduino Pro Mini.

На платах Ардуино со встроенным конвертером интерфейсов эта операция происходит очень просто. Плата подключается стандартным кабелем к USB порту компьютера, нажимается кнопка в Arduino IDE и программа автоматически загружается в плату.

С платой Arduino Pro Mini все сложнее. Некуда подключать стандартный USB кабель.

Как происходит загрузка программ в платы Ардуино из среды Arduino IDE.

При нажатии кнопки ”Загрузка” в Arduino IDE происходит компиляция скетча. О чем сообщает надпись “Компиляция скетча” в нижней части окна.

Затем автоматически появляется сообщение “Загрузка”.

В этот момент Arduino IDE инициирует импульс низкого уровня на выходе DTR. DTR это один из сигналов управления передачей данных COM порта. Обычно он формируется на выходе встроенного преобразователя интерфейсов USB-UART.

Во всех платах Ардуино сигнал DTR подключен к выводу сброса микроконтроллера через конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Получается простейшая дифференцирующая цепочка с постоянной времени 1 мс.

У платы Arduino Pro Mini внутреннего конвертера интерфейсов нет, поэтому сигнал DTR выведен на 6 контактный разъем. Схема сброса от сигнала DTR для Arduino Pro Mini выглядит так.

Независимо от длительности импульса DTR на входе ”RESET” микроконтроллера будет сформирован короткий импульс сброса.

По любому сбросу микроконтроллер передает управление программе загрузчика. В течение примерно 1 секунды загрузчик ожидает связи с компьютером по протоколу STK500. Если данные от компьютера поступают, то происходит загрузка программы из Arduino IDE.

Если в течение секунды данные от компьютера не приходят, то управление передается пользовательской программе микроконтроллера. Так происходит, например, при включении питания. Секунду плата ожидает, не собираются ли в нее загружать данные, а затем выполняется уже загруженная программа.

Из всего вышесказанного становится понятно, что если плату Arduino Pro Mini подключить через полноценный конвертер интерфейсов с сигналами RXD, TXD и DTR, то загрузка будет происходит совершенно так же, как и в других платах Ардуино со встроенным преобразователем интерфейсов. Дополнительно можно использовать для питания платы сигнал 5 В интерфейса USB. Или 3,3 В для плат с питанием 3,3 В.

Для подключения внешнего преобразователя интерфейсов предназначен 6 контактный разъем платы Arduino Pro Mini (при необходимости его можно впаять). Разъем содержит все сигналы, необходимые для загрузки программы в плату.

Надо только учитывать, что на некоторых платах сигналы RXI и TXO 6 контактного разъема могут соответствовать сигналам RXD и TXD микроконтроллера, а могут и быть включены наоборот. Например, как на этой плате.

Лучше прозвонить цепи выводов RXI и TXO. На моей плате сигналы соответствуют. Схема подключения конвертера USB-UART к моей плате выглядит так.

Обратите внимание, что сигнал DTR надо подключать к выводу RST именно на 6 контактном разъеме. Он соединен с входом сброса микроконтроллера через дифференцирующий конденсатор. На плате есть еще один вывод RST. Он подключен непосредственно ко входу “RESET” микроконтроллера.

В качестве внешнего USB-UART конвертера можно использовать любой модуль, например, PL2303 USB-UART BOARD или модуль CH340. Не забудьте установить на компьютер драйвер для модуля преобразователя интерфейсов.

Беда в том, что большинство модулей – конвертеров интерфейсов не имеют на выходном разъеме сигнала DTR. Можно, конечно, припаять проводок к выводу DTR микросхемы конвертера. Практически на всех микросхемах преобразователей интерфейсов этот сигнал есть. Просто он не выведен на разъем модуля.

Другой способ – использовать кнопку ”RESET” платы Arduino Pro Mini.

При загрузке программы ее надо вовремя нажать. В момент, когда появилось сообщение ”Загрузка” в окне Arduino IDE необходимо кратковременно нажать эту кнопку. На это есть время примерно 1 секунда. В принципе это сделать несложно, но когда голова забита разработкой программы такая простая операция несколько напрягает.

В следующем уроке собираюсь начать новую большую тему – обмен данными между платами Ардуино.

Предыдущий урок Список уроков Следующий урок

Поддержать проект

0

Автор публикации

не в сети 5 дней

Эдуард

236

Комментарии: 1789Публикации: 183Регистрация: 13-12-2015

Схема и распиновка Pro Mini

Принципиальная схема платы выглядит так:

Принципиальная схема платы

Теперь перейдем к распиновке платы:

Распиновка микроконтроллера

Программирование

Все программы программируются с помощью бесплатной среды разработки для Arduino pro mini. В Arduino mini включен ATmega328, в который предварительно вшивается загрузчик. Поэтому пользователь может свободно загружать программы в память микроконтроллера.

Связь обеспечивает протокол STK500.

Распиновка ATmega328

Как прошить Ардуино про мини без загрузчика с помощью внешнего программатора? Легко и просто.

Для начала потребуется отменить требование на нажатие кнопки перезагрузки перед тем, как прошивать код написанной программы.

Ардуино mini pro сконструирован так, что перезагрузка посредством программного обеспечения доступна напрямую с любого компьютерного устройства. В 6-контактных выводах есть один, который напрямую связан с линией сброса Arduino 328 pro с помощью конденсатора на 100 нФ.

Через управление вышеописанным выводом возможно преобразовать USB или последовательный порт путем подключения к разъему. Если сделать так, что появится уровень ниже нормы в течение продолжительного времени, платформа автоматически перезагрузится.

Arduino IDE дает возможность пользователю, чтобы тот загрузил программный код при одном нажатии на кнопку для загрузки бесплатной среды разработки.

Arduino IDE

Однако повышается риск неоправданных последствий и поломки платформы. Если на компьютере электронщика установлена операционная система Мак Ос или Линукс, то сбрасывание на микроконтроллере будет происходить каждый раз, когда программное обеспечение с помощью USB-кабеля с платформой.

Спустя половину секунды с момента сброса начинает свою работу загрузчик. В основном, загрузчик устроен так, чтобы не перехватывать другие данные, однако нередко все происходит наоборот: перехватываются первые байты данных программы, которые отправляются на плату при установленном соединении.

Чтобы устранить такой «баг», необходимо в коде программы, которая будет работать на Ардуино, проверить, как осуществляется процесс передачи данных программы с компьютера на платформу. Оптимальное время для отправления кода – секунда с момента установки соединения между устройствами.

Программирование на Ардуино про мини

Используется стандартная среда разработки Arduino >

В пункте Serial Port выбирается нужный порт, к которому подключена плата. Затем можно загружать на плату программу, путем нажатия на кнопку Upload.

Загрузка может длиться долго и в итоге выдать ошибку. Чтобы ее избежать, во время заливки скетча нужно нажать кнопку reset, когда появится надпись Binary sketch size: xxx bytes. Во время загрузки на плате будут загораться светодиодные индикаторы. После заливки скетча нужно отсоединить микроконтроллер и подать на него напряжение.

Идеи проектов

Сегодня в интернете можно найти любой проект на Ардуино. И это неудивительно, ведь эта платформа популярна среди начинающих разработчиков электронных приспособлений для дома и дачи.

Ниже представлено несколько известных и простых проектов, в основе которых используется платформа Ардуино:

1. Сигнализация, построенная с помощью подключения dfplayer к Ардуино pro.
2. Управляемая конструкция для квадрокоптера.
3. Автоматизация аквариума.
4. Таймер.
5. Анализатор влажности почвы.
6. Автополив для комнатных растений.
7. Датчик, измеряющий осадки и скорость ветра.

Подключение платы

Для подключения электронной платформы к персональному компьютеру требуется кабель CH340G со встроенным преобразователем интерфейса USB-USART. Этот гаджет подсоединяется с помощью пинов RX и TX. Кабель подключается к контактам GND и VCC.

Рекомендуется использовать усилители с разъемом DTR, автоматически перезагружающим плату после обновления программного кода микроконтроллера.

Питание от внешнего источника

Arduino Pro Mini питается при помощи ПК и иного регулируемого источника. Энергия передается через кабель CH340G или от платы-конвертера. Для питания электронной платформы используются следующие выходы:

• RAW, применяемый для подключения регулируемого напряжения;
• GND, используемый для вывода заземления;
• VCC, требуемый для подключения источника питания с напряжением до 5 В.

При подключении плат с низким энергопотреблением рекомендуется использовать стабилизатор. Он ограничивает ток потребления до 150 мА в зависимости от мощности источника питания.

При покупке стабилизатора важно учитывать его мощность рассеивания. При высоких значениях параметра может произойти короткое замыкание, что приведет к поломке контроллера.