Arduino Due: Ρύθμιση παραμέτρων, διεπαφή και εφαρμογές της καρφίτσας

Η πλακέτα Arduino είναι μια πλατφόρμα υλικού και λογισμικού ανοιχτού κώδικα που έχει σχεδιαστεί με μια πλακέτα κυκλώματος που περιλαμβάνει έναν μικροελεγκτή και άλλες διεπαφές που υποστηρίζουν διαφορετικά εξαρτήματα που συνδέονται σε αυτήν. Αυτός ο πίνακας μπορεί απλά να προγραμματιστεί με τη βοήθεια ενός Ολοκληρωμένου Περιβάλλοντος Ανάπτυξης (IDE) το οποίο χρησιμοποιείται για τη σύνταξη και τη μεταφόρτωση του κώδικα στον πίνακα. Το Arduino είναι μια ευέλικτη πλακέτα μικροελεγκτή που χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη διαφορετικών ηλεκτρονικών έργων. Υπάρχουν διαφορετικά τύποι πλακών Arduino αρέσει arduino uno , Nano, Micro, Leonardo, nano Every, MKR Zero, Uno WiFi, Due, Mega 2560 , Lilypad, κ.λπ. Έτσι, αυτό το άρθρο παρέχει πληροφορίες για έναν από τους τύπους πλακέτας Arduino, συγκεκριμένα Arduino λόγω – εργασία με εφαρμογές.

Τι είναι το Arduino Due;

Το Arduino Due είναι η πιο ισχυρή πλακέτα ανάπτυξης Arduino στη σειρά Arduino. Αυτή η πλακέτα Arduino είναι μια πλακέτα για αρχάριους που περιλαμβάνει πολλές δυνατότητες με εξαιρετική ταχύτητα επεξεργασίας, έτσι χρησιμοποιείται σε προηγμένες εφαρμογές. Αυτή η πλακέτα αναπτύχθηκε σε έναν ελεγκτή της σειράς ARM ενώ άλλες πλακέτες Arduino αναπτύχθηκαν με βάση έναν ελεγκτή της σειράς ATMEGA.

Η πλακέτα του Arduino βασίζεται στον πυρήνα μικροελεγκτή ARM 32-bit. Αυτή η πλακέτα είναι διαθέσιμη με 54 ψηφιακές ακίδες I/O όπου 12 ακίδες χρησιμοποιούνται ως PWM o/ps, 12 αναλογικές είσοδοι, UARTs -4, 84 MHz CLK, DAC -2, TWI-2, κεφαλίδα SPI, τροφοδοσία jack, μια κεφαλίδα JTAG, μια σύνδεση USB OTG και ένα κουμπί RESET & μπορεί να ERASE.

Η πλακέτα Arduino Due μπορεί απλά να συνδεθεί με οποιονδήποτε υπολογιστή με ένα micro-USB καλώδιο και τροφοδοσία μέσω μπαταρίας ή προσαρμογέα AC-to-DC για να ξεκινήσετε. Αυτή η πλακέτα είναι κατάλληλη με όλους τους τύπους ασπίδων Arduino που λειτουργούν στα 3,3 V.

Προδιαγραφές

ο προδιαγραφές του Arduino Due περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Ο μικροελεγκτής είναι ο ελεγκτής ARM 32-bit SAM3X8E.
• Η τάση λειτουργίας είναι 3,3 V.
• Το μέγιστο ρεύμα σε κάθε ακίδα I/O είναι 3mA και 15mA.
• Το μέγιστο ρεύμα που αντλείται από όλες τις ακίδες I/O είναι 130 mA.
• Η μνήμη flash είναι 512K byte.
• 16 Kbyte EEPROM.
• 96 Kbyte Εσωτερική RAM.
• Η εσωτερική συχνότητα ρολογιού είναι 12 Mhz.
• Η εξωτερική συχνότητα ρολογιού είναι 84 Mhz.
• Η θερμοκρασία λειτουργίας κυμαίνεται από -40ºC έως +85ºC
• Η συνιστώμενη τάση i/p κυμαίνεται από 7V έως 12V.
• Η τάση εισόδου κυμαίνεται από 6 έως 20 V
• Ψηφιακές ακίδες εισόδου/εξόδου – 54.
• Αναλογικές ακίδες i/p – 12.
• Αναλογικές ακίδες o/p – 2.

Διαμόρφωση Arduino Due Pin

Η διαμόρφωση pin του Arduino Due φαίνεται παρακάτω.

Εξουσία

Η πλακέτα Arduino Due μπορεί να τροφοδοτηθεί με ρεύμα μέσω της υποδοχής USB ή ενός εξωτερικού τροφοδοτικού, όπως μπαταρία ή προσαρμογέα AC σε DC. Έτσι η πηγή ενέργειας επιλέγεται αυτόματα. Οι ακροδέκτες ισχύος του Arduino Due είναι +3,3V, +5V, Vin & GND.

• Το Vin είναι ο ακροδέκτης τάσης εισόδου όπου η τάση τροφοδοτείται μέσω αυτού του ακροδέκτη.
• Ο ακροδέκτης 5V εξάγει ένα ρυθμισμένο 5V χρησιμοποιώντας τον ρυθμιστή τάσης στην πλακέτα Arduino.
• Η τροφοδοσία τάσης 3,3 V παράγεται μέσω του ενσωματωμένου ρυθμιστή. Αυτός ο ρυθμιστής παρέχει απλώς την τροφοδοσία του μικροελεγκτή SAM3X.
• Υπάρχουν 5 καρφίτσες GND είναι διαθέσιμες στον πίνακα.
• Η ακίδα IOREF στην πλακέτα του Arduino παρέχει απλώς την αναφορά τάσης μέσω της οποίας λειτουργεί ο μικροελεγκτής. Η τάση του ακροδέκτη IOREF μπορεί να είναι έτοιμη διαμορφώνοντας σωστά τη θωράκιση και επιλέγοντας την κατάλληλη πηγή τροφοδοσίας ή επιτρέποντας στους μεταφραστές τάσης στο o/ps να λειτουργούν μέσω των 5V (ή) 3,3V.

Διεπαφή επικοινωνίας

UART: UART είναι ένας «Universal Asynchronous Receiver Transmitter». Αυτή η διεπαφή χρησιμοποιείται κυρίως για τον προγραμματισμό PRO MINI.

SPI: SPI είναι μια σειριακή περιφερειακή διεπαφή που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση των σειριακών δεδομένων μεταξύ των μικροελεγκτών και μιας ή παραπάνω περιφερειακών συσκευών πολύ αποτελεσματικά. Το Arduino due περιλαμβάνει τέσσερις ακίδες SPI SCK, SS, MOSI και MISO.

TWI: Το TWI είναι μια διεπαφή δύο καλωδίων, που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση περιφερειακών.

ΜΠΟΡΩ: Το CAN είναι μια διεπαφή δικτύου περιοχής ελεγκτή που χρησιμοποιείται κυρίως για την παροχή επικοινωνίας μεταξύ ελεγκτών.

SSC: Το SSC είναι μια διεπαφή σύγχρονης σειριακής επικοινωνίας που χρησιμοποιείται κυρίως για εφαρμογές ήχου και τηλεπικοινωνιών.

Μνήμη

Το SAM3X διαθέτει δύο μπλοκ μνήμης flash των 256 KB (512 KB) για την αποθήκευση του κώδικα. Ο φορτωτής εκκίνησης είναι προκαμένο από την Atmel στο εργοστάσιο και απλώς αποθηκεύεται σε μια ειδική ROM. Η SRAM είναι διαθέσιμη με 96 KB σε δύο συνεχόμενες τράπεζες 32 KB & 64 KB. Όλη η υπάρχουσα μνήμη μπορεί να προσπελαστεί απευθείας ως επίπεδος χώρος διευθύνσεων όπως RAM, ROM & Flash.

Κουμπί ERASE

Ένα ενσωματωμένο κουμπί ERASE χρησιμοποιείται για τη διαγραφή της μνήμης Flash SAM3X. Έτσι, αυτό θα εξαλείψει τα δεδομένα που έχουν φορτωθεί αυτή τη στιγμή από τη μονάδα μικροελεγκτή. Για σβήσιμο, πατήστε και κρατήστε πατημένο το κουμπί Διαγραφή για κάποιο χρονικό διάστημα όταν η πλακέτα Arduino λειτουργεί με ρεύμα.

Αναλογικές είσοδοι (A0 έως A11):

Το Arduino Due περιλαμβάνει 12 αναλογικές εισόδους και κάθε pin παρέχει 12 bit ανάλυσης. Αυτές οι αναλογικές ακίδες χρησιμοποιούνται απλώς για την ανάγνωση της τιμής του αναλογικού αισθητήρα που είναι συνδεδεμένος στην πλακέτα Arduino. Κάθε αναλογική ακίδα στην πλακέτα συνδέθηκε σε ένα ενσωματωμένο ADC με ανάλυση 12 bit.

Καρφίτσες DAC (DAC0 έως DAC1):

Αυτές οι δύο ακίδες παρέχουν αναλογική έξοδο με ανάλυση 12 bit. Αυτές οι δύο ακίδες χρησιμοποιούνται κυρίως για τη δημιουργία εξόδου ήχου με τη βιβλιοθήκη ήχου.

ΑΡΕΦ

Αυτή η ακίδα συνδέεται απλώς με την αναλογική ακίδα αναφοράς του ελεγκτή SAM3X σε όλη μια γέφυρα αντίστασης. Για να χρησιμοποιήσετε αυτόν τον πείρο, η αντίσταση BR1 θα πρέπει να αποκολληθεί από την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.

ΕΠΑΝΑΦΟΡΑ

Αυτή η καρφίτσα χρησιμοποιείται για την επαναφορά του ελεγκτή και την έναρξη της εκτέλεσης του προγράμματος από την αρχή.

PWM Pins (2 έως 13)

Οι ακίδες PWM από το 2 έως το 13 είναι από το σύνολο των ψηφιακών ακίδων όπου κάθε pin δίνει 8-bit PWM o/p. Η τιμή PWM o/p κυμαίνεται απλώς από 0 έως 5 βολτ.

Κεφαλίδα JTAG: Κοινή διεπαφή υλικού που μας βοηθά να επικοινωνούμε απευθείας με εξωτερικά τσιπ της πλακέτας μας. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται 4 ακίδες με την ένδειξη TCK, TD0, TMS και TDI.

Προγραμματισμός Arduino Due

Γενικά, όλοι οι τύποι πλακών Arduino προγραμματίζονται απλώς με το λογισμικό IDE Arduino. Αυτό το λογισμικό είναι πολύ απλό στην εκμάθηση και στη χρήση χωρίς ιδιαίτερη πολυπλοκότητα. Αυτό το λογισμικό είναι άμεσα διαθέσιμο, ώστε να μπορούμε να το κατεβάσουμε απευθείας από τον επίσημο ιστότοπο και να επιλέξουμε την πλακέτα Arduino στην οποία θέλετε να εργαστείτε. Αυτή η πλακέτα δεν χρειάζεται έναν εξωτερικό καυστήρα όπως ένα bootloader για να εγγράψει τον κώδικα επί του σκάφους. Το λογισμικό Arduino λειτουργεί τέλεια μέσω κοινών λειτουργικών συστημάτων όπως Windows, MAC ή Linux .

Η πλακέτα Arduino Due ταιριάζει καλά με όλες σχεδόν τις ασπίδες που έχουν σχεδιαστεί κυρίως για άλλα είδη πλακών Arduino. Οι πιο σημαντικές ασπίδες είναι: Ασπίδα κινητήρα, ασπίδα Ethernet και ασπίδα WiFi.

Διασύνδεση αισθητήρα θερμοκρασίας LM35 με Arduino Due

Η διασύνδεση του αισθητήρα θερμοκρασίας LM35 με το Arduino due φαίνεται παρακάτω. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας LM35 είναι ένα IC ακριβείας, του οποίου η τάση o/p είναι ανάλογη γραμμικά με τη θερμοκρασία Κελσίου. Έτσι, αυτό το IC έχει ένα πλεονέκτημα πάνω από τους γραμμικούς αισθητήρες θερμοκρασίας που είναι βαθμονομημένοι εντός Kelvin, επειδή ο χρήστης δεν είναι απαραίτητο να αφαιρέσει μια μεγάλη σταθερή τάση από το o/p του για να αποκτήσει βολική κλιμάκωση εκατοστού.

Ο αισθητήρας LM35 δεν χρειάζεται καμία εξωτερική βαθμονόμηση διαφορετικά κούρεμα για να δώσει τυπικές ακρίβειες ±1/4°C σε θερμοκρασία δωματίου & ±3/4°C πάνω από ένα πλήρες εύρος θερμοκρασίας +150°C.

Ο αισθητήρας θερμοκρασίας LM35 περιλαμβάνει τρεις ακίδες +5V, GND και έξοδο t. Οι συνδέσεις του αισθητήρα LM35 στην πλακέτα του Arduino έχουν ως εξής:

ο Vcc pin του αισθητήρα θερμοκρασίας συνδέεται με τον ακροδέκτη 3v3 της πλακέτας Arduino.
ο GND pin του αισθητήρα θερμοκρασίας συνδέεται με τον ακροδέκτη GND της πλακέτας Arduino.
ο ακίδα εξόδου του αισθητήρα θερμοκρασίας συνδέεται με τον ακροδέκτη A0 της πλακέτας Arduino.

Κώδικας

const int analogIn = A0;
int RawValue= 0;
διπλή Τάση = 0;
διπλή θερμοκρασίαC = 0;
διπλή θερμοκρασίαF = 0;

void setup(){
Serial.begin(9600);
}
void loop()

{
RawValue = analogRead(analogIn);
Τάση = (RawValue / 1023,0) * 3300; // 5000 για να λάβετε millivots.
tempC = Τάση * 0,1;
tempF = (θερμοκρασία C * 1,8) + 32; // μετατροπή σε F
Serial.print('Raw Value = ' ); // εμφανίζει προ-κλιμακωμένη τιμή
Serial.print(RawValue);
Serial.print(“\t milli volts = “); // δείχνει την τάση που μετρήθηκε
Serial.print(Τάση,0); //
Serial.print(“\t Θερμοκρασία σε C = “);
Serial.print(tempC,1);
Serial.print(“\t Θερμοκρασία σε F = “);
Serial.println(tempF,1);
καθυστέρηση (500);
}

Η έξοδος θα εμφανιστεί στη σειριακή οθόνη. Ανοίξτε λοιπόν τη σειριακή οθόνη για να ελέγξετε τις εξόδους όπως παρακάτω.

Ακατέργαστη τιμή = 69 milli volts = 220 Θερμοκρασία σε C = 22,1 Θερμοκρασία σε F = 72,5
Ακατέργαστη τιμή = 70 milli volts = 227 Θερμοκρασία σε C = 23,6 Θερμοκρασία σε F = 73,6
Ακατέργαστη τιμή = 71 milli volts = 230 Θερμοκρασία σε C = 23,9 Θερμοκρασία σε F = 74,2
Ακατέργαστη τιμή = 72 milli volts = 234 Θερμοκρασία σε C = 24,2 Θερμοκρασία σε F = 74,8
Ακατέργαστη τιμή = 73 milli volts = 236 Θερμοκρασία σε C = 24,5 Θερμοκρασία σε F = 75,4
Ακατέργαστη τιμή = 74 milli volts = 240 Θερμοκρασία σε C = 24,9 Θερμοκρασία σε F = 76,0
Ακατέργαστη τιμή = 75 milli volts = 243 Θερμοκρασία σε C = 25,2 Θερμοκρασία σε F = 76,5
Ακατέργαστη τιμή = 76 milli volts = 246 Θερμοκρασία σε C = 25,5 Θερμοκρασία σε F = 77,1
Ακατέργαστη τιμή = 77 milli volts = 249 Θερμοκρασία σε C = 54,8 Θερμοκρασία σε F = 77,7

Σε τι διαφέρει το Arduino Due από τις υπόλοιπες πλακέτες Arduino;

Η πλακέτα Arduino Due είναι διαφορετική σε σύγκριση με άλλους τύπους πλακών Arduino όσον αφορά το επίπεδο τάσης. Έτσι, ο μικροελεγκτής εντός της πλακέτας του Arduino λειτουργεί απλώς στα 3,3 V αντί στα 5 V που είναι συνηθισμένο σε άλλες πλακέτες Arduino. Εάν χρησιμοποιείτε υψηλότερη τάση (>3,3 V) για τις ακίδες της πλακέτας Arduino Due, τότε η πλακέτα μπορεί να καταστραφεί. Ο επεξεργαστής που χρησιμοποιείται στο Arduino due board είναι ο ταχύτερος επεξεργαστής σε σύγκριση με άλλες πλακέτες. Το μέγεθος της μνήμης είναι μέγιστο στην πλακέτα λόγω Arduino σε σύγκριση με άλλες πλακέτες. Η πλακέτα λόγω Arduino δεν έχει ενσωματωμένη EEPROM και είναι η πιο ακριβή πλακέτα. Ο πίνακας του Οφειλόμενου περιλαμβάνει μεγάλο αρ. κεφαλίδων pin για σύνδεση σε πολλά ψηφιακά I/O και είναι επίσης συμβατό με pin μέσω τυπικών ασπίδων Arduino.

Το Arduino Due υποστηρίζει τεχνητή νοημοσύνη και αλγόριθμους. Όπως η πλακέτα Arduino Mega, που διαθέτει παρόμοιο αριθμό θυρών, μόνο πολύ πιο ισχυρές, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την πλακέτα λόγω Arduino σε έργα για τη δημιουργία τεχνητής νοημοσύνης (AI) για κινητά ρομπότ. Έτσι, αν κάποιος θέλει να χειριστεί σύνθετους αλγόριθμους, διαφορετικά για να κάνει ένα ρομπότ πιο αντιδραστικό, τότε ο πίνακας Arduino Due θα ήταν ο σωστός.

Πλεονεκτήματα

Το κύριο πλεονεκτήματα του Arduino Due περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Είναι ένας πολύ ισχυρός επεξεργαστής 32 bit, 84 MHz.
• Η ταχύτητα επεξεργασίας εντός των εντολών για κάθε δευτερόλεπτο είναι υψηλή.
• Τα Arduinos έχουν σχεδιαστεί κυρίως για να κάνουν το χειριστήριο πιο προσιτό.
• Το Arduino due μπορεί να παράγει 114 χιλιόκυκλα το δευτερόλεπτο.
• Η γλώσσα προγραμματισμού του είναι απλή.
• Η τιμή του είναι μικρότερη σε σύγκριση με το Mega.

Μειονεκτήματα

Το κύριο οφείλονται τα μειονεκτήματα του Arduino περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Αυτές οι σανίδες είναι λίγο ογκώδεις.
• Καλύπτει περισσότερο χώρο.
• Το Due είναι κατώτερο λόγω της έλλειψης συμβατότητας ασπίδας.
• Το λόγω μέγεθος του Arduino δεν είναι βολικό για πολλά έργα.
• Αυτή η πλακέτα δεν διαθέτει δυνατότητες Bluetooth και Wi-Fi.

Εφαρμογές Arduino Due

Το κύριο Arduino δύο χρήσεις περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Το Arduino Due χρησιμοποιείται κυρίως για έργα που βασίζονται σε Arduino.
• Χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες εφαρμογές όπου η γρήγορη ταχύτητα επεξεργασίας είναι το τελικό αποτέλεσμα.
• Είναι ιδανικό για έργα που χρειάζονται υψηλή υπολογιστική ισχύ όπως τα drones που ελέγχονται εξ αποστάσεως για να πετάξουν και απαιτούν επεξεργασία πολλών δεδομένων αισθητήρων κάθε δευτερόλεπτο.
• Αυτοματισμός στις Βιομηχανίες.
• Συστήματα Ασφαλείας.
• Εφαρμογές βασισμένες στην εικονική πραγματικότητα.
• Εφαρμογές που βασίζονται σε GSM και Android.
• Ενσωματωμένο σύστημα.
• Σύστημα αυτοματισμού για το σπίτι με χρήση IR.
• Ρομποτικός βραχίονας.
• Φωτισμός έκτακτης ανάγκης.
• Κινητό ανυψωτικό.
• Σύστημα Οικιακού Αυτοματισμού με Bluetooth.
• Αυτόματος έλεγχος έντασης φώτων δρόμου.
• Ρομπότ αποφυγής εμποδίων.
• Όχημα για αναρρίχηση τοίχου.
• Σύστημα πάγκου για πάρκινγκ.

Επομένως, πρόκειται για όλα μια επισκόπηση του Arduino Οφειλόμενη – εργασία και οι εφαρμογές της. Αυτή η πλακέτα Arduino βασίζεται σε έναν πυρήνα μικροελεγκτή ARM 32-bit, επομένως είναι κατάλληλη για έργα Arduino μεγαλύτερης κλίμακας. Αυτή η πλακέτα μικροελεγκτή Arduino Due βασίζεται στο CPU Atmel SAM3X8E Cortex M3 . Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι το Arduino nano;