Популярный электронный конструктор Arduino стабильно пополняется новыми разработками в виде компактных и производительных плат расширения. Очередной «шедевр» по имени Fio v3 заставил взяться за перо. Электронщики — начинающие и с опытом, должны знать о героях нашего времени как можно больше. Поэтому техническое описание Arduino Fio v3 и характеристики этой платы без внимания явно не останутся.
СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :
Обзор платы расширения Arduino Fio v3
Начнём традиционным ходом — от аппаратной составляющей конструктора Fio v3, а точнее от назначения всех имеющихся на плате электрических клемм. Следует отметить: продукт очень сильно напоминает релиз Pro Micro.
Форма и контактный интерфейс практически аналогичны форм-фактору не менее популярной ПР с микропроцессором ATmega32U4.
Но плата Fio v3 под конструктор обладает собственной уникальностью: контактной площадкой под интерфейс XBee, размещённой снизу на удлинённой части. На верхней же стороне удлинения присутствует схема зарядки LiPo.
Общий контактный интерфейс конструктора Fio v3
Контактные группы размещены по граням длинных сторон платы. Часть клемм предназначена для подвода/отвода цепей питания. Другая часть назначена под контакты I/O (ввод/вывод).
Клеммы ввода/вывода конструктора обеспечивают возможности передачи или приёма аналоговых или цифровых сигналов. Расположение и назначение клемм общего контактного интерфейса Arduino Fio v3 на картинке ниже:
Контактная группа системного питания
Клеммные бляшки, обозначенные маркером «3V3» — это источник рабочего напряжения микропроцессора ATmega32U4. Если плата подключается к источнику энергии через разъемы JST или USB, входное напряжение стабилизируется до значения 3,3 В. От клемм «3V3» допускается питать другие устройства.
Вывод «RST» активирует перезагрузку Arduino Fio (аппаратный сброс). Контакт «RST» подтянут резистором 10 кОм к активно низкому потенциалу — системной земле. До тех пор, пока линия сброса имеет низкий потенциал, плата не функционирует.
Группа клемм системных линий I/O конструктора
Многие контакты интерфейса системного ввода/вывода Arduino Fio являются универсальными в плане работы цифровым или аналоговым режимом. Эта контактная группа обеспечивает связь с IDE Arduino в порядке целочисленных значений 0 — 23.
Одиннадцать клемм работают через аналого-цифровые преобразователи, т.е. могут применяться как аналоговые входы для устройств, поддерживающих функцию analogRead.
Шесть контактов ШИМ (PWM) открывают доступ на применение аналоговых выходов посредством функции analogWrite. Также конструктор имеет:
- аппаратный UART (последовательный),
- шина I2C,
- SPI контакты.
Эти интерфейсы подключаются для взаимодействия с цифровыми устройствами: ЖК-дисплеями, IMU (инерционными измерительными устройствами), датчиками.
Плата расширения Arduino Fio v3 поддерживает до пяти внешних прерываний. Когда есть необходимость в применении триггеров, выбор делается с учётом списка:
- 3 — прерывание 0
- 2 — прерывание 1
- 0 — прерывание 2
- 1 — прерывание 3
- 7 — прерывание 4
Встроенная светодиодная индикация
Модификация Arduino Fio v3 имеет на системной плате светодиодные индикаторы, с помощью которых можно отслеживать состояние устройства.
Два светодиода (жёлтый и синий) размещены внизу зауженной части платы и обозначены маркерами «RX» и «TX». Эти индикаторы визуально отмечают передачу данных через USB интерфейс (синий «RX» — приём, жёлтый «TX» — передача).
Противоположная часть платы оснащена светодиодами интерфейса XBee:
- STAT
- RSSI
- ASO
Индикатор красного свечения под маркером «ON» подключен к выходу 13 — DIO9 XBee, который по умолчанию установлен для индикации состояния включения/выключения модуля XBee.
Индикатор зелёного свечения «RSSI» подключается к выходу 6 интерфейса XBee (PWM0), который по умолчанию указывает на значение RSSI (уровень принимаемого сигнала).
Чем выше яркость светодиода, тем сильнее уровень принимаемого сигнала. Наконец, индикация конструктора под маркером «ASO» указывает на подключение к выходу 15 интерфейса XBee. Активность модуля сопровождается миганием этого светодиода.
Ещё один индикатор желтого свечения, маркированный «CHG», показывает работу зарядного устройства литиево-полимерных батарей. Если к плате электронного конструктора подключен литий-полимерный аккумулятор, светодиод, как правило, горит.
Как подключить модификацию Arduino Fio v3?
Оптимальным источником питания для конструктора Arduino Fio v3 рекомендуется одноячеечная батарея литиевого полимера (LiPo). Аккумуляторы типа LiPo выдают номинальное напряжение 3,7 В. Этой энергии вполне достаточно для организации системного питания уровнем 3,3 В.
Вариант с аккумуляторами LiPo видится оптимальным питанием конструктору ещё и потому, что эти батареи допускают перезарядку и обладают большим запасом энергии при малом объёме.
Любую одноячеечную батарею LiPos с терминаторами JST допустимо напрямую подключать к разъему JST платы расширения Arduino Fio v3.
В качестве стационарной альтернативы литий-полимерным аккумуляторам, электронный конструктор допустимо питать непосредственно через USB-разъем.
Использование зарядного устройства LiPo
Модуль расширения Arduino конструктор Fio v3 оснащён схемой, благодаря которой возможна зарядка аккумуляторов серии LiPo. Зарядное устройство собрано на микросхеме MCP73831. Этот чип обрабатывает и формирует сигналы, необходимые для безопасной зарядки батареи серии LiPo с одной ячейкой.
Чтобы проверить схему зарядки на конструкторе, понадобится одноячеечная батарея LiPo, подключенная к разъёму JST. Источником зарядного напряжения является порт USB, который нужно соединять с компьютером или другим внешним устройством, поддерживающим этот интерфейс.
Процесс зарядки контролируется через индикатор «CHG», которым отображается состояние заряда аккумулятора. Если светодиод горит — процесс заряда активен. Когда светодиод «CHG» гаснет, это состояние свидетельствует о полном заряде аккумулятора.
Схема зарядного устройства конструктора запрограммирована на заряд батарей током 500 мА. Поэтому в целях безопасности рекомендуется пользоваться аккумуляторами ёмкостью не менее 500 мА.
Подключение радиомодулей XBee на конструктор
Соединительный разъём XBee располагается на нижней стороне расширенной части платы Arduino Fio v3. Элемент разработан для обеспечения простого интерфейса между конструктором Arduino и радио-модулем XBee.
Некоторые из клемм модуля XBee подключены к микропроцессору ATmega32U4 конструктора. Так, вывод «DOUT» модуля XBee приходит на клемму «RX» ATmega32U4, а вывод «DIN» подключен на контакт «TX» микропроцессора.
Модуль XBee управляются и конфигурируются через последовательный интерфейс. Узнать больше о модуле XBee поможет техническая документация относительно простого беспроводного приемопередатчика.
Пошаговый процесс установки драйверов Windows
Настройка плат расширения Fio v3 или Pro Micro с последующим внедрением в среду конструктора Arduino может сопровождаться некоторыми сложностями. Ниже пошаговое руководство по установке драйвера и запуску процесса «Arduinoenabling».
Шаг 1: Загрузка драйверов
Перед подключением платы расширения необходимо позаботиться о загрузке драйверов. Наиболее свежие файлы можно загрузить из GitHub репозитория. Файлы драйверов Fio v3 и Pro Micro совместимы, имеют цифровые подписи соответствия Windows.
После загрузки нужно распаковать zip-файл в свободную директорию. Частью содержимого архива является INF-файл, где записана информация, необходимая OC Windows под установку драйвера.
Шаг 2: Подключение Fio v3 или Pro Micro
Когда первоначально подключается плата расширения, в правом нижнем углу панели задач появится сообщение «Установка драйвера устройства».
Обычно это сообщение перебивается другим, где отмечается об ошибке установки драйверов. Этот момент говорит о том, что придётся ставить «дрова» вручную.
Шаг 3. Ручная установка диспетчером устройств
Оптимальный способ — инсталляция драйвера диспетчером устройств. Учить пользователей Windows, как найти этот сервис, думается — не имеет смысла.
В крайнем случае, всегда поможет комбинация «Windows + R», после чего в командной строке вводится заветный ключ «devmgmt.msc».
Вкладка диспетчера «Другие устройства» обычно показывает строку «USB IO Board» отмеченную предупреждением об отсутствии драйвера. Эту строку нужно активировать правой клавишей мыши и выбрать опцию обновления драйвера.
Шаг 4: Поиск драйвера
Поисковой функцией «Обзор …» найти директорию, куда распаковывалось содержимое загруженного архивного файла (Шаг 1). Выбрать в папке «Arduino_Boards-master» файл драйвера и активировать дальнейший процесс (кнопка ОК — далее).
Некоторые версии Windows могут противиться установке. Для этого есть опция «установить в любом случае» или подобная.
После удачного завершения установки драйвера в диспетчере должна отображаться вкладка «SparkFun Fio v3». Следует запомнить (записать) номер com-порта устройства. Этот номер пригодится.
Инсталляция Arduino Addon
Завершающий этап подключения платы Arduino – добавление сведений в среду разработки. Пользователю необходимо установить файлы с расширением (.brd) для платы Fio v3 или Pro Micro. Эти файлы требуются для подключения плат через IDE Arduino.
Для добавления сторонних плат в Arduino IDE используется диспетчер плат и управляющая панель. Для начала нужно указать менеджеру плат IDE Arduino целевой URL.
- Открыть Arduino
- Перейти по пути «Файл>Настройки»
- Внизу окна в поле «Менеджер URL дополнительных плат» вставить эту строку ссылки на файл JSON
Кстати, полем для вставки адресов поддерживается пакетное размещение ссылок. Далее нужно подтвердить действие «ОК», выбрать «Менеджер плат» в «Инструментах» и отыскать вкладку «Sparkfun».
Там должен отображаться пакет SparkFun AVR Boards. Останется только активировать кнопку «Установить» для пакета и дождаться завершения инсталляции.
Конструктор Arduino Fio беспроводная загрузка программ
По материалам: Sparkfun