Arduino Nano: базовое руководство по использованию

Выбор руководства

Платформа Arduino Nano выпускается на микроконтроллере Microchip ATmega328 семейства AVR. На текущий момент микроконтроллер Microchip ATmega328 можно встретить в двух модификациях:

• ATmega328P — базовый микроконтроллер на котором выпускалась Arduino Nano с 2010 года по настоящее время.
• ATmega328PB — улучшенный микроконтроллер на котором Arduino Nano стали выходить с 2024 года.

Визуально платформы Arduino Nano ATmega328P и Arduino Nano ATmega328PB полностью идентичны, отличить их можно только по маркировке на микроконтроллере.

Доступные версии

В нашем магазине мы предлагаем Arduino Nano в нескольких вариантах:

Подключение и настройка

В качестве примера рассмотрим подключение на платформе Arduino Nano (USB CH340 / С ногами). С другими моделями Nano процесс коммуникации будет аналогичный.

Скачивание и установка Arduino IDE

Для старта необходимо скачать и установить среду программирования Arduino IDE. Весь процесс описан в нашем руководстве по Arduino IDE.

Настройка Arduino IDE на работу с Arduino Nano

1. Подключите платформу Arduino Nano к компьютеру через кабель USB. При успешном подключении должен загореться индикаторный светодиод PWR.



2. Откройте диспетчер устройств Windows.



3. В диспетчере устройств раскройте вкладку Порты (COM и LPT), идентифицируйте среди устройств плату исполнитель Arduino Nano и запомните номер назначенного COM-порта. В нашем случае это USB-SERIAL CH340 с COM-портом номер 11.



В зависимости от модели платы Arduino Nano, а точнее от типа её USB-UART преобразователя, название устройства может быть разное. Приведём самые часто встречающие варианты: Arduino Nano, CH340, FT232.
Если при подключении контроллера Arduino Nano в Arduino IDE не появляется новый COM-порт, установите драйвер в зависимости от чипа USB-UART преобразователя:
• CH340 для OS Windows 7 или Windows 10
• FT232R для OS Windows 7 или Windows 10
4. В Arduino IDE выберите плату Arduino Nano: Инструменты→Плата→Arduino AVR Boards→Arduino Nano



5. В Arduino IDE выберите контроллер: Инструменты→Процессор→ATmega328P



6. В Arduino IDE выберите COM-порт платы: Инструменты→Порт→COMx, где x — номер порта платы.

Как узнать номер COM-порта платы Arduino Nano, мы смотрели пару шагов выше в диспетчере устройств.



7. В Arduino IDE выберите тип программатора: Инструменты→Программатор→AVRISP MKII



8. На этом этапе плата Arduino IDE настроена и можно переходить к примерам работы.

Примеры работы

В качестве примера рассмотрим подключение на платформе Arduino Nano (USB CH340 / С ногами). С другими моделями Nano процесс коммуникации будет аналогичный.

Маячок

Сделаем привычный «Hello, world» в DIY-мире — соберем маячок.

Что понадобится

• 1× Arduino Nano
• 1× Кабель USB Mini

Исходный код

Прошейте платформу Arduino Nano кодом ниже.

// GPIO пин, к которому подключен светодиод
constexpr int PIN_LED = 13;

void setup() {
  // Настраиваем пин со светодиодом в режим выхода
  pinMode(PIN_LED, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Зажигаем светодиод
  digitalWrite(PIN_LED, HIGH);
  // Ждём 1000 мс
  delay(1000);
  // Гасим светодиод
  digitalWrite(PIN_LED, LOW);
  // Ждём 1000 мс
  delay(1000);
}

Результат

После прошивки, светодиод начнёт мигать раз в секунду.

Элементы платы

В качестве примера рассмотрим основные компоненты на платформе Arduino Nano (USB CH340 / С ногами). На других моделях Nano, расположение компонентов на плате может немного отличаться, но суть и назначение одинаковое.

Микроконтроллер ATmega328

Все платформы Arduino Nano выполнены на микроконтроллере Microchip ATmega328 семейства AVR с тактовой частотой 16 МГц. Процессор обладает тремя видами памяти:

• 32 КБ Flash-памяти, из которых 0,5 КБ используются загрузчиком, который позволяет прошивать Arduino Nano с обычного компьютера через USB. Flash-память постоянна и её предназначение — хранение программ и сопутствующих статичных ресурсов.
• 2 КБ SRAM-памяти, которые предназначены для хранения временных данных, например переменных программы. По сути, это оперативная память платформы. SRAM-память энергозависимая, при выключении питания все данные сотрутся.
• 1 КБ энергонезависимой EEPROM-памяти для долговременного хранения данных, которые не стираются при выключении контроллера. По своему назначению — это аналог жёсткого диска для Arduino.

На текущий момент микроконтроллер Microchip ATmega328 можно встретить в двух модификациях:

• ATmega328P — базовый микроконтроллер на котором выпускалась Arduino Nano с 2010 года по настоящее время.
• ATmega328PB — улучшенный микроконтроллер на котором Arduino Nano стали выходить с 2024 года.

Визуально платформы Arduino Nano ATmega328P и Arduino Nano ATmega328PB полностью идентичны, отличить их можно только по маркировке на микроконтроллере.

Преобразователь USB-UART

В зависимости от модификации, на плате Arduino Nano можно встретить USB-UART преобразователь на чипе: CH340 или FT232R.

Преобразователь USB-UART обеспечивает связь микроконтроллера ATmega328 с USB-портом компьютера. При подключении к ПК — Arduino Nano определяется как виртуальный COM-порт.

Индикаторные светодиоды

Кнопка RESET

Кнопка RESET служит для ручного сброса питания — аналог кнопки RESET обычного компьютера.

Порт USB Mini

Разъём USB Mini предназначен для прошивки и питания платформы Arduino Nano по USB. Для коммуникации понадобится кабель USB Mini.

Преобразователь напряжения 5 В

Понижающий преобразователь AMS1117-5 с выходом 5 вольта, обеспечивает напряжением платформу Arduino Nano при питании через пин Vin. Диапазон входного напряжения — от 7 до 12 вольт, на выходе напряжение 5 В с максимальны током 1 А.

Разъём ICSP

Разъём ICSP выполняет две полезные фитчи:

• Транслирует сигнальные пины интерфейса SPI. Линии ICSP-разъёма также продублированы на цифровых пинах 11, 12 и 13.
• Предназначен для загрузки прошивки в микроконтроллер ATmega328PB через внешний программатор для AVR. Одна из таких прошивок — Bootloader для Nano, который позволяет прошивать платформу по USB.

Распиновка

В качестве примера рассмотрим распиновку контактов на платформе Arduino Nano (USB CH340 / С ногами). На других моделях Nano, расположение пинов аналогичное.

На плате Arduino Nano расположены два ряда по 15 контактов и 6 дублирующих контактов на разъёме ICSP для подключения питания, дополнительных модулей и сенсоров.

• Всего физических контактов: 36 (15 + 15 + 6)
• Контакты ввода-вывода GPIO: 20
• Контакты ввода GPI: 2
• Контакты с ШИМ: 6 с разрядностью 8 бит
• Контакты с АЦП: 8 с разрядностью до 10 бит
• Аппаратные интерфейсы: 1× UART, 1× SPI, 1× I²C

Габаритный чертёж

Размеры Arduino Nano (Без ног)

Размеры Arduino Nano (С ногами)

Характеристики

• Модель: Arduino Nano
• Интерфейс USB-UART: CH340 / FT232R
• Микроконтроллер: ATmega328P / ATmega328PB
• Ядро: AVR
• Тактовая частота: 16 МГц
• Flash-память: 32 КБ
• SRAM-память: 2 КБ
• EEPROM-память: 1 КБ
• Входное напряжение питания: 5 В
  • Через USB: 5 В
  • Через пин Vin: 7–12 В
• Напряжение логических уровней: 5 В
• Контакты общего назначения:
  • Всего физических контактов: 36 (15 + 15 + 6)
  • Контакты ввода-вывода GPIO: 20
  • Контакты ввода GPI: 2
  • Контакты с ШИМ: 6 с разрядностью 8 бит
  • Контакты с АЦП: 8 с разрядностью до 10 бит
  • Аппаратные интерфейсы: 1× UART, 1× SPI, 1× I²C

Ресурсы

Мы также рекомендуем к чтению ссылки на статьи, документации и другие вспомогательные материалы по платформе Arduino Nano.

Магазин

• Arduino Nano (USB CH340 / Без ног)
• Arduino Nano (USB CH340 / С ногами)
• Arduino Nano (USB FT232R / С ногами)

Инструкции

• Установка и настройка среды Arduino IDE
• Базовое руководство по использованию платформы Arduino Nano
• Расширенное руководство по использованию платформы Arduino Nano
• Общее руководство по записи загрузчика в плату Arduino
• Руководство Getting Started на официальную Arduino Nano
• Руководство Product Manual на официальную Arduino Nano
• Драйвер на USB-UART преобразователь CH340
• Драйвер на USB-UART преобразователь FT232R
• Установка драйвера USB CH340 для Windows 7
• Установка драйвера USB CH340 для Windows 10
• Установка драйвера USB FT232R для Windows 7
• Установка драйвера USB FT232R для Windows 10

Документация

• Datasheet на микроконтроллер ATmega328P
• Datasheet на микроконтроллер ATmega328PB
• Datasheet на USB-UART преобразователь CH340
• Datasheet на USB-UART преобразователь FT232R
• Datasheet на понижающий преобразователь напряжения AMS1117-5 с выходом на 5 В