Arduino:Продукты/Продукты Arduino/Плата Arduino Ethernet

Содержание

Знакомство с Arduino

Продукты

Основы

Справочник языка Arduino

Примеры

Библиотеки

Хакинг

Изменения

Сравнение языков Arduino и Processing

Перевод: Максим Кузьмин

Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.

Arduino Ethernet

Arduino Ethernet – это микроконтроллерная плата на базе чипа ATmega328 (даташит). У нее 14 цифровых I/O контактов, 6 аналоговых контактов, кварцевый генератор на 16 МГц, соединение типа RJ45, разъем для питания, ICSP-гребешок и кнопка сброса.

Примечание

Контакты 10, 11, 12 и 13 зарезервированы для интерфейса с Ethernet-модулем, и использовать их не следует. Это сокращает количество доступных контактов до 9, из которых 4 можно использовать для ШИМ.

Кроме того, к плате можно подключить опциональный PoE-модуль (Power over Ethernet).

Плата Arduino Ethernet отличается от других Arduino тем, что у нее нет чипа, конвертирующего USB-данные в последовательные данные. Тем не менее, у нее есть интерфейс Wiznet Ethernet – такой можно встретить в «шилде» Arduino Ethernet Shield.

Также плата оснащена кардридером для карт типа microSD, который можно использовать, чтобы хранить файлы для обслуживания сети. Доступ к кардридеру осуществляется при помощи библиотеки SD. Контакт 10 зарезервирован для интерфейса Wiznet, а SS-контактом для SD-карты служит 4-ый контакт.

6-контактный программирующий гребешок (использует последовательную коммуникацию) на Arduino Ethernet совместим с адаптером Arduino USB 2 Serial Micro, а также с кабелями FTDI USB и макетными платами от Sparkfun и Adafruit в стиле FTDI, выполняющими конвертацию USB-данных в последовательные данные. Этот гребешок поддерживает автоматический сброс, что позволяет загружать скетчи без нажатия кнопки сброса на плате. Если подключить плату Arduino Ethernet к такому адаптеру, то она будет питаться именно от него.

В 3-ей версии Arduino Ethernet была внедрена стандартизированная распиновка 1.0, включающая в себя следующее:

• Вблизи контакта AREF добавлены контакты SDA и SCL. Также рядом с контактом RESET добавлены еще два контакта – для «шилдов», которые для совместимости с другими платами Arduino используют компоненты для I2C и TWI.
• Добавлен контакт IOREF, который позволяет «шилдам» адаптировать напряжение, идущее от платы. «Шилды», использующие контакт IOREF, будут совместимы и с платами на AVR, которые работают на 5 вольтах, и с Arduino Due, которая работает на 3,3 вольтах. Рядом с контактом IOREF находится еще один контакт, который зарезервирован для использования в будущем и поэтому пока никуда не подключен.

С чего начать

Скачайте IDE Arduino, а затем приступайте к работе с программированием и электроникой. О гарантии можно почитать тут.

Нужна помощь?

• О библиотеке Ethernet читайте тут
• О проектах – на форуме Arduino
• Клиентскую поддержку о продуктах можно запросить тут

Идеи для вдохновения

Ищите идею? В этом руководстве можно прочесть, как сделать чат-клиент, а в этом – как как подключиться к DNS-серверу при помощи платы или «шилда» Ethernet.

Технические характеристики

• Микроконтроллер – ATmega328
• Рабочее напряжение – 5 вольт
• Входное напряжение (рекомендуемое) – 7-12 вольт
• Входное напряжение (лимит) – 6-20 вольт
• Входное напряжение через PoE-модуль (лимит) – 36-57 вольт
• Цифровые I/O контакты – 14 шт. (из которых 4 шт. используются для выдачи ШИМ)
• Зарезервированные контакты – 10-ый, 11-ый, 12-ый и 13-ый используются для SPI; 4-ый используется для SD-карты; 2-ой используется для прерывания на W5100 (если перемычка соединена)
• Входные аналоговые контакты – 6 шт.
• Максимальная сила тока на один I/O контакт – 40 миллиампер
• Максимальная сила тока на контакт 3.3V – 50 миллиампер
• Flash-память – 32 Кб (ATmega328), из которых 0,5 Кб используются загрузчиком
• SRAM – 2 Кб (ATmega328)
• EEPROM – 1 Кб (ATmega328)
• Тактовая частота – 16 МГц
• Длина – 68,6 мм.
• Ширина – 53,3 мм.
• Вес – 28 грамм

Кроме того, плата Arduino Ethernet имеет встроенный Ethernet-контроллер W5100 со стеком TCP/IP, магнитный разъем для PoE-модуля и кардридер для карты microSD, оснащенный переключателем вольтовой логики.

Питание

Плату Arduino Ethernet можно питать от внешнего источника питания, от опционального PoE-модуля (Power over Ethernet), а также через FTDI-кабель или адаптер, конвертирующий USB-данные в последовательные данные.

Внешнее питание может идти либо от адаптера, конвертирующего переменный ток в постоянный, либо от батареи. Адаптер можно подключить, воткнув 2,1-миллиметровый коннектор с центральным положительным контактом в разъем для питания на плате. Провода от батареи можно подключить к контактам Gnd и Vin на коннекторе POWER.

Плата может работать от внешнего источника питания с напряжением от 6 до 20 вольт. Тем не менее, если на плату будет подано менее 7 вольт, то контакт 5V может не получить необходимых ему 5 вольт, и в результате работа платы станет нестабильной. Кроме того, если подать на плату больше 12 вольт, регулятор напряжения может перегреться и повредить плату. Таким образом, рекомендуемый вольтовый диапазон для Arduino Ethernet – 7-12 вольт.

Контакты для питания на Arduino Ethernet:

• VIN – входное напряжение при использовании внешнего источника питания (в отличие от 5 вольт, идущих от USB-соединения или другого регулированного источника питания). Этот контакт может выполнять две задачи: во-первых, через него можно подавать напряжение на плату, а во-вторых, тянуть оттуда напряжение, если питание на плату подается через разъем для питания.
• 5V – регулированные 5 вольт от регулятора напряжения на плате. Плату можно питать либо от разъема для питания постоянным током (7-12 вольт), либо от USB-коннектора (5 вольт), либо через контакт VIN (7-12 вольт). Если подавать напряжение на контакты 5V и 3V3 в обход регулятора, это может повредить плату. Делать это не рекомендуется.
• 3V3 – напряжение в 3,3 вольта, генерируемые встроенным регулятором напряжения. Максимальная сила тока, которую можно тянуть отсюда – 50 миллиампер.
• GND – контакты для «земли».
• IOREF – эталонное напряжение, на котором работает микроконтроллер. Правильно настроенный «шилд» может прочитать напряжение с этого контакта и выбрать правильный источник питания или переключить вольтовую логику на выходных контактах для работы либо с 5, либо с 3,3 вольтами.

Кроме того, питание можно подавать через опциональный PoE-модуль, который подключается через обычный Ethernet-кабель витой парой категории 5. Она обладает следующими свойствами:

• Совместимость с IEEE802.3af
• Низкие шум и пульсация выходного сигнала (100 mVpp)
• Диапазон входного напряжения – от 36 до 57 вольт
• Защита от перегрузок и короткого замыкания
• Выдача 9 вольт
• Преобразователь постоянного тока: КПД (типичный) – 75%
• Изоляция (вход-выход) – 1500 вольт

Примечание

PoE-модуль – это устройство, созданное сторонними разработчиками, а не Arduino. Более подробно читайте в даташите.

Память

Чип ATmega328 оснащен 32 Кб flash-памяти (из которых 0,5 Кб используются загрузчиком), а также 2 Кб памяти типа SRAM и 1 Кб памяти типа EEPROM (запись и считывание с нее осуществляется при помощи библиотеки EEPROM).

Входные и выходные контакты

Каждый из 14 цифровых контактов платы Arduino Ethernet можно использовать и в качестве входного, и в качестве выходного контакта – при помощи функций pinMode(), digitalWrite() и digitalRead(). Они работают на 5 вольтах. Каждый контакт может получать/отдавать не более 40 миллиампер и имеет встроенный подтягивающий резистор (по умолчанию отключен) на 20-50 кОм. Кроме того, некоторые контакты выполняют специальные функции:

• Последовательная передача данных: контакты 0 (RX) и 1 (TX). Через них осуществляется прием (RX) и передача (TX) последовательных (TTL) данных.
• Внешние прерывания: контакты 2 и 3. Эти контакты можно настроить на запуск прерывания при переходе на значение LOW, при убывающем/возрастающем фронте импульса или при изменении значения. Более подробно читайте в статье о функции attachInterrupt().
• ШИМ: контакты 3, 5, 6, 9 и 10. Выдача 8-битной ШИМ при помощи функции analogWrite().
• Интерфейс SPI: контакты 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) и 13 (SCK). Эти контакты поддерживают коммуникацию типа SPI при помощи библиотеки SPI.
• Встроенный светодиод: цифровой контакт 9. Если подать на этот контакт LOW, то светодиод выключится, а если HIGH, то включится. На большинстве Arduino встроенный светодиод подключен к 13-ому контакту. На Arduino Ethernet он переназначен на 9-ый контакт, потому что 13-ый контакт используется для интерфейса SPI.

Плата Arduino Ethernet оснащена 6 входными аналоговыми контактами, названными с A0 по A5, и каждый из них поддерживает 10-битное разрешение (т.е. может работать с 1024 разными значениями). По умолчанию вольтовый диапазон в них составляет от «земли» до 5 вольт, однако верхнюю границу этого диапазона можно поменять при помощи контакта AREF и функции analogReference(). Некоторые аналоговые контакты выполняют особые функции:

• Интерфейс TWI: контакты A4 (SDA) и A5 (SCL). Поддерживают коммуникацию типа TWI при помощи библиотеки TWI.

Также на плате есть еще несколько контактов:

• AREF – эталонное напряжение для входных аналоговых контактов. Используется вместе с функцией analogReference().
• Reset – если подать на эту линию LOW, это сбросит микроконтроллер. Как правило, используется, чтобы добавить на «шилд» кнопку сброса, поскольку подключение «шилда» блокирует кнопку сброса на самой плате.

Смотрите также распиновку между контактами Arduino и портами ATmega328.

Коммуникация

Плата Arduino Ethernet имеет несколько средств для коммуникации с компьютером, а также с другими Arduino и микроконтроллерами.

Библиотека SoftwareSerial позволяет осуществлять последовательную коммуникацию на любом контакте Arduino Ethernet.

Чип ATmega328 поддерживает коммуникации типа TWI и SPI. Для интерфейса TWI в IDE Arduino предусмотрена библиотека Wire, а для SPI – библиотека SPI.

Плату Arduino Ethernet также можно подключить к интернету через Ethernet. Подключаясь к сети, вам нужно будет указать IP-адрес и MAC-адрес. Для интерфейса Ethernet в IDE Arduino предусмотрена библиотека Ethernet.

Работа со встроенным кардридером осуществляется при помощи библиотеки SD. При работе с этой библиотекой SS-контактом является 4-ый контакт.

Программирование

Плату Arduino Ethernet можно программировать ldevz способами: через 6-контактный программирующий гребешок или через внешний ISP-программатор.

Если вы хотите обойти загрузчик и программировать микроконтроллер через ICSP-гребешок при помощи адаптера Arduino ISP или похожего устройства, смотрите эти инструкции.

Все примеры в библиотеке Ethernet работают с платой Arduino Ethernet так же, как и с «шилдом» Arduino Ethernet Shield. Не забудьте менять в скетчах настройки, чтобы они соответствовали вашей сети.

Физические характеристики

Максимальные длина и ширина печатной платы Arduino Ethernet составляют 68,58 и 53,34 мм, однако коннектор RJ45 и разъем для питания немного выходят за пределы ширины. Также в плате имеется 4 отверстия, с помощью которых плату можно прикрепить к какому-нибудь корпусу или поверхности. Обратите внимание, что расстояние между 7-ым и 8-ым цифровыми контактами составляет 4 мм, а между всеми остальными – 2,5 мм.

Настройка

Если вы загружаете скетч на Arduino Ethernet при помощи кабеля FTDI, смотрите это руководство.

Документация

Плата Arduino Ethernet – это устройство, распространяемое по принципу «open-source». Вы можете создать на ее основе собственную плату, используя файлы ниже:

• Схема в PDF
• Eagle-файлы в ZIP-архиве

См.также

• Комикс о том как работает DNS