Руководство по шилдам Arduino UNO R4

В этой статье описаны основные шаги по разработке собственного шилда для Arduino UNO R4 Minima и UNO R4 WiFi.

Семейство Arduino UNO и его форм-фактор стали своего рода стандартом в мейкерском сообществе и остаются одним из самых популярных форм-факторов в мире.

На протяжении многих лет было создано множество аксессуаров, таких как шилды и датчики, и в этом руководстве вы найдёте информацию, которая поможет вам создать собственное кастомизированное оборудование для семейства UNO.

Важно

Это руководство в основном посвящено созданию аксессуаров для плат UNO R4 Minima и WiFi. Если вы хотите разработать шилд для другой платы UNO, обязательно ознакомьтесь с соответствующим даташитом и документацией.

Документация

Каждая плата семейства UNO имеет отдельную страницу документации, см. список ниже:

На странице документации вы найдёте файлы проектирования, такие как полная распиновка, CAD и файлы Fritzing. Также на этой странице вы найдёте руководства и совместимые библиотеки для соответствующих плат.

Технический обзор

Размеры

Следующие размеры применимы ко всем платам UNO.

Параметр	Значение
Ширина	53,34 мм
Длина	68,58 мм
Толщина	1,6 мм
Шаг (Pitch)	2,54 мм

Примечание

Шаг (Pitch) — это расстояние между пинами (например, между A1 и A2). Эта характеристика важна при выборе штыревых разъёмов.

Распиновка

Ниже вы можете найти распиновку Arduino UNO R4 Minima. Все платы UNO в значительной степени имеют одинаковое расположение многих пинов, что упрощает разработку аксессуаров для различных плат UNO, но если вы создаёте аксессуары для более старой модели UNO, обязательно проверьте соответствующую распиновку.

Для получения дополнительной информации о каждом пине обязательно ознакомьтесь с расширенным разделом распиновки, который можно увидеть здесь.

Для других плат UNO проверьте соответствующую страницу документации.

Сравнение характеристик

Ниже представлено сравнение различных плат семейства UNO.

Плата	UNO R3	UNO R3 SMD	UNO WiFi Rev2	UNO R4 Minima	UNO R4 WiFi
Процессор	ATmega328P	ATmega328P	ATmega4809	Renesas RA4M1	Renesas RA4M1
Подключение	нет	нет	Wi-Fi	нет	Wi-Fi, Bluetooth
Тактовая частота	16 МГц	16 МГц	16 МГц	48 МГц	48 МГц
Флеш-память	32 КБ	32 КБ	48 КБ	256 КБ	256 КБ
SRAM	2 КБ	2 КБ	6 КБ	32 КБ	32 КБ
Напряжение ввода/вывода	5 В	5 В	5 В	5 В	5 В

Вопросы питания

Напряжение

Обе платы UNO R4 Minima и UNO R4 WiFi работают при напряжении 5 В. Это означает, что прямое подключение периферийных устройств на 3,3 В может привести к потенциальным проблемам. Большинство периферийных устройств на 3,3 В ожидают логический уровень 3,3 В для правильной работы. Один из распространённых методов — использование преобразователей уровня или делителей напряжения для преобразования сигналов 5 В в 3,3 В.

Это справедливо только для сигнального пина датчика, и если цель состоит в том, чтобы просто подключить линию питания 3,3 В, платы UNO R4 по-прежнему предоставляют пин 3,3 В, который можно безопасно использовать с датчиками, требующими более низкого входного напряжения.

Минимальное/максимальное напряжение VIN

Минимальное/максимальное напряжение питания различается между платами. Это важно учитывать при выборе источника батарейного питания, чтобы не превысить пределы и не повредить плату.

UNO R3	UNO R3 SMD	UNO WiFi Rev2	UNO R4 Minima	UNO R4 WiFi
7-12 В	7-12 В	6-20 В	6-24 В	6-24 В

Последовательные шины

Платы UNO R4 имеют последовательные шины, подключённые к следующим пинам:

Протокол	Пины
UART	RX, TX
SPI	COPI (11), CIPO (12), SCK (13), CS (10)
I2C	D14 (SDA), D15 (SCL) или A4 (SDA), A5 (SCL)

Расположение этих пинов указано в распиновке каждой платы. Они находятся в разделе Ресурсы на странице продукта каждой платы.

Создание собственного шилда

В этом разделе вы найдёте полезные инструкции по пайке собственного шилда. Ниже приведён список необходимых материалов:

Плата Arduino UNO
Паяльное оборудование
Плата для прототипирования. Мы настоятельно рекомендуем использовать Arduino Proto Shield Rev3 (размер UNO), потому что это значительно упростит вашу работу. Если хотите, вы, конечно, можете использовать обычную плату для прототипирования, но это потребует дополнительной пайки.
Компоненты, которые будут размещены на шилде.

Шаг 1. Соберите Proto Shield

Когда вы собрали все материалы, пора начинать сборку. Первый шаг — собрать Proto Shield и убедиться, что он хорошо сидит поверх UNO. Если вы новичок в пайке, ознакомьтесь с нашим руководством по пайке здесь.

Шаг 2. Прототипирование схемы

Теперь пора разместить компоненты на вашем шилде. Но прежде чем вы разволнуетесь и начнёте паять всё подряд на шилд, мы настоятельно рекомендуем сначала создать прототип и протестировать вашу схему на макетной плате, убедившись, что всё работает как ожидается.

Вы не хотите тратить кучу времени на аккуратную пайку всего на места только для того, чтобы потом осознать, что вам не хватает резистора или чего-то ещё, и затем тратить ещё больше времени на выпайку всего обратно.

Шаг 3. Припаяйте компоненты

После того как вы проверили и убедились, что всё работает так, как вы хотите, наконец-то пора припаять все компоненты на свои места. После этого вы просто подключаете UNO R4 Minima / UNO R4 WiFi, загружаете код, и если всё было сделано правильно — поздравляем, теперь у вас есть собственный кастомизируемый шилд для Arduino UNO R4.

Если что-то не работает как ожидается, убедитесь, что всё припаяно правильно и ничего не болтается. Если у вас есть мультиметр, используйте его для проверки соединений.

Шаг 4. Задокументируйте свою работу

Обязательно документируйте свою работу как для себя, так и для других. Делиться идеями проектов — отличный способ узнать больше об электронике. Project Hub — отличное место для документирования вашей работы и обмена ею с другими. Увидимся там!