Платы Arduino: Полное руководство по выбору правильной модели

О типах Arduino, Arduino — отличная доступная альтернатива Raspberry Pi. Однако то, что делает их достойной заменой, не только их стоимость; это также их разнообразие.

Инженеры, компании и энтузиасты электроники имеют широкий выбор плат Arduino. Все они служат разным функциям, которые могут подходить разным проектам.

Тем не менее, в этом руководстве мы исследуем все различные типы плат Arduino. Кроме того, мы также сравним их и обсудим, как вы можете выбрать лучший для вашего проекта.

Что такое плата Arduino?

Металлический робот Arduino

Arduino — это программная и технологическая компания. Ее история немного сложна. Тем не менее, ее корни простираются до 2003 года, когда группа студентов создала ее. Изначальная цель плат Arduino была образовательной. С тех пор цель эволюционировала в технологию, помогающую облегчить интернет вещей (IoT), встроенные технологии и 3D-печать.

Однако платы Arduino по-прежнему доступны начинающим энтузиастам электроники. Одно из самых больших преимуществ использования продуктов Arduino для вашего проекта — процветающее сообщество.

Поскольку технология открыта, это идеальная почва для модификаций и коллективного продвижения. У вас есть богатство знаний от некоторых лучших разработчиков ПО, дизайнеров, инженеров и других профессионалов, когда вы идете с Arduino.

Вы можете использовать их для производства простых повседневных предметов или научных приборов для математических операций и тестирования. Они могут запускать операционные системы от Microsoft, Linux и Windows. Кроме того, вы можете программировать платы, используя Arduino IDE и язык Arduino, который является производным от C/C++. Затем вы можете загрузить программный код, используя один из портов ввода-вывода Arduino.

В остальной части этого руководства мы рассмотрим все различные официальные платы Arduino, которые у вас есть в распоряжении, и как вы можете их использовать.

Типы плат Arduino

Arduino Uno

Плата Arduino Uno со светодиодами

Arduino Uno — одна из самых известных микроконтроллеров Arduino. Как и их другие технологии, она полностью открыта. Плата прошла три разных ревизии. Arduino Uno Rev 3 имеет архитектуру ATmega328P.

Цикл Arduino Uno

Всего у нее 14 цифровых входов-выходов. Шесть из них обеспечивают широтно-импульсную модуляцию (ШИМ). Кроме того, у нее 6 аналоговых входов, кнопка сброса, джек питания, порт USB-B и 32 килобайта флеш-памяти.

Тысячи проектов достижимы с Arduino Uno. Некоторые проекты, заслуживающие преследования, включают управление двигателем, считыватель карт, портативную игровую консоль и цифровой компас.

Arduino Leonardo

Arduino выпустила микроконтроллерную плату Arduino Leonardo обратно в 2012 году. Последняя итерация платы имеет заголовки и использует архитектуру ATmega32u4. Однако если вы ищете версию без заголовков, Arduino все еще производит их.

По сравнению с платой Arduino Uno, плата Arduino Leonardo имеет двадцать цифровых входов-выходов с семью каналами ШИМ и 12 аналоговых входов. Она имеет тактовую частоту 16 МГц и 32 КБ флеш-памяти. Вы можете использовать Arduino Leonardo для создания систем безопасности, радиоуправляемых машин, дронов, а также портативных видеоигровых консолей.

Arduino Mega 2560

Arduino Mega на белом фоне

Arduino Mega 2560 — еще один из старых микроконтроллеров Arduino LLC. Компания выпустила его в 2010 году, и с тех пор он прошел три разных ревизии. Как следует из названия, последняя ревизия все еще использует архитектуру Atmega2560.

Тем не менее, очень похоже на Arduino Uno, это простая 8-битная плата с 16 аналоговыми входами и 54 цифровыми входами-выходами. Пятнадцать выводов обеспечивают выход ШИМ. Это немного большая плата, с длиной 101 мм и шириной 53,3 мм. Она весит чуть более 37 грамм.

Хотя это не самая мощная плата Arduino в терминах тактовой частоты (16 МГц), у нее все равно одна из самых больших флеш-памятей (256 КБ — 8 КБ отведено под загрузчик). Вы можете использовать Arduino Mega для создания телескопов, часов и встроенных дверных замков.

Arduino Micro

Светодиодная плата Arduino

Arduino Micro или плата Arduino Pro Micro — это микроконтроллер Atmega32U4. Это был результатом сотрудничества между Adafruit и Arduino. Как и Arduino Leonardo, она имеет версию с заголовками и без заголовков.

Arduino Micro имеет рабочее напряжение 5В и имеет двадцать цифровых входов-выходов с семиканальным ШИМ. Эта плата не особенно мощная, но она также не самая слабая плата Arduino. Она обладает 32КБ флеш-памяти с тактовой частотой 16 МГц.

Вы можете использовать Arduino Micro для создания USB джойстиков, трекпада, электрического велосипеда и измерителя уровня воды.

Arduino Esplora

Arduino Esplora немного отличается от других плат в этом списке. Это микроконтроллер в форме геймпада. Он имеет датчик света, датчик температуры, акселерометр, джойстик и зуммер. Кроме того, он также имеет четыре клавиши и линейный потенциометр.

Хотя Arduino прекратила его производство, некоторые электронные магазины могут все еще иметь его в наличии. Альтернативно, вы можете приобрести б/у версию платы.

Вы можете построить контроллер манипулятора робота, портативную игру и детектор падений.

Arduino BT

Arduino BT — одна из немногих микроконтроллерных плат Arduino с поддержкой Bluetooth. Изначально плата использовала микроконтроллер ATmega168. Однако Arduino с тех пор обновила ее с архитектурой ATmeg328P. Это тот же микроконтроллер, который использует Arduino Uno.

Подобно этой плате, Arduino BT имеет 14 цифровых входов-выходов и 6 аналоговых входов. Кроме того, у нее 32 КБ флеш-памяти с 2 КБ, отведенными под загрузчик.

Беспроводные возможности Arduino BT открывают вам более широкий мир проектов. Например, вы можете создать Bluetooth-контролируемые машины, Bluetooth-управляемую руку, Bluetooth-систему домашней автоматизации и Bluetooth-контролируемый дрон.

Arduino Pro Mini

Arduino Pro Mini на белом фоне

Arduino Pro Mini — преемник Arduino Mini, одной из старейших микроконтроллерных плат Arduino. Одно из самых больших преимуществ этой платы — ее компактный размер. Ее маленький пакет делает ее легкой для встраивания. Это простая 8-битная микроконтроллерная плата, использующая архитектуру ATmega328.

У нее 14 цифровых входов-выходов с шестью каналами ШИМ. Кроме того, она имеет шесть аналоговых выводов. У нее 8 МГц тактовой частоты и 32 КБ флеш-памяти. Вы можете найти ее в модели 3.3В или 5В.

Arduino Pro подходит для встроенных электронных проектов, таких как носимые проекты.

Arduino Diecimila

Arduino Diecimila — еще одна старая плата. Arduino LLC изначально выпустила ее в 2007 году. Она использует архитектуру ATmega168. В отличие от предыдущих плат в этом списке, она имеет 16 КБ невиольной памяти и тактовую частоту 16 МГц.

Кроме того, Arduino Diecimila также поставляется с кнопкой сброса, USB-B джеком, регулятором напряжения и джеком питания, требующим входное напряжение 6-20В. Хотя это плата с меньшей мощностью, она дешевая и отличная для практики концепций программирования и проектирования проектов.

Arduino Ethernet

Arduino Ethernet по сути является более крупным Arduino Pro Mini с возможностями Ethernet. Как и Arduino Pro Mini, он использует микроконтроллер ATmega328.

Чтобы помочь ему обнаруживать и производить логические состояния, у него 14 цифровых входов-выходов с 4 выводами ШИМ. Arduino Ethernet имеет шесть аналоговых входов, тактовую частоту 16 МГц и 32 КБ флеш-памяти. Кроме того, он также имеет встроенный Ethernet-контроллер, магнитный джек питания через Ethernet и считыватель Micro SD карт.

Вы можете создавать проекты, такие как считыватель RFID карт, LAN/Ethernet релейный коммутатор, система посещаемости и Ethernet-включенный цифровой термостат.

Arduino Zero

Модуль Arduino

Arduino Zero — одна из более новых плат Arduino. Они изначально выпустили ее в 2014 году. В отличие от предыдущих плат в этом списке, это 32-битная микропроцессорная плата. Arduino Zero — одна из самых мощных плат Arduino. Является расширением Arduino Uno.

Она использует 32-битный микропроцессор ARM Cortex MO+ с архитектурой ATSAMD221G18. У нее 20 цифровых входов-выходов. Некоторые из ее более уникальных особенностей включают два универсальных асинхронных приемопередатчика. Кроме того, она имеет тринадцать встроенных светодиодов.

У нее тактовая частота 48 МГц и 256 КБ флеш-памяти. Это делает ее самой быстрой платой Arduino — по крайней мере на момент написания этой статьи. Достижимые проекты с Arduino Zero включают GPS-трекер, IoT-термометр и монитор качества воздуха.

Arduino LilyPad

Arduino Lilypad на белом фоне

Плата LilyPad Arduino — еще одна из более уникальных плат Arduino. Arduino создала ее с учетом носимых устройств и швейных проектов.

У нее 14 цифровых входов-выходов с шестью каналами ШИМ и шестью входными каналами. У нее 16 КБ флеш-памяти и тактовая частота 8 МГц. Вы можете использовать LilyPad Arduino для создания жакетов для слабовидящих, цифровых серьг, Герцовой брони и дистанционно управляемой роботизированной руки.

Типы Arduino — Arduino Nano

Arduino Nano

Arduino Nano — самый маленький 8-битный микроконтроллер Arduino. Это отличная альтернатива Arduino Pro Mini. Последняя итерация Arduino Nano использует микроконтроллер ATmega328 с архитектурой AVR.

Arduino LLC изначально выпустила его в 2008 году, что делает его одной из старых плат Arduino. У него тактовая частота 16 МГц, восемь аналоговых входов и 22 цифровых входа-выхода с шестью каналами ШИМ. С Arduino Nano вы можете создать контроль осанки, погодный щит, цифровые часы и локатор предметов.

Arduino Due

Рука, держащая Arduino Due

Если вы ищете микроконтроллерную плату с чуть большим потенциалом, то не ищите дальше Arduino Due. Это высокомощная альтернатива Arduino Zero.

Он использует микроконтроллер ATSAM3X8E с микропроцессором Cortex-M3, что позволяет ему иметь тактовую частоту 84 МГц и 512 КБ флеш-памяти. Кроме того, Arduino Due имеет 12 аналоговых входов, огромные 54 цифровых входа-выхода, микро-USB соединение и два аналоговых выходных вывода.

Arduino изначально выпустил эту плату в 2012 году. Хотя технически это старая плата, она все еще может подходить для современных электронных проектов. Например, вы можете создать полумодульные синтезаторы, симулятор Altair 8800, генератор волн и VR-гарнитуру.

Arduino Shields

Микроконтроллер Arduino с шилдами и модулями

Arduino также имеет множество официальных шилдов, которые вы можете использовать для расширения функциональности их основных плат. Как таковые, вам понадобятся некоторые из этих шилдов для успешного создания более сложных проектов Arduino. Некоторые распространенные шилды включают:

• Прототипирующий шилд
• Шилд расширения ввода-вывода
• Многофункциональный шилд
• LCD шилд
• Шилд драйвера двигателя
• Шилд джойстика
• Релейный шилд
• Шилд клавиатуры 4x4
• Емкостной тачпад шилд
• Шилд сервопривода
• GSM/GPRS шилд
• Bluetooth шилд
• Ethernet шилд
• Wi-Fi шилд
• MP3 Player шилд
• Цветной TFT шилд с джойстиком
• TFT сенсорный LCD шилд
• MicroSD шилд
• CAN-Bus шилд
• Xbee шилд
• GPS шилд
• NFC/RFID шилд
• USB Host шилд
• MQ2 датчик дыма шилд
• FM Radio шилд
• RS485 шилд
• Камера шилд
• Энергетический шилд
• NeoPixel шилд

Сравнение плат Arduino

Что следует — это сравнение некоторых самых популярных плат Arduino. Мы сделали это в табличной форме, так что легче читать:

Плата Arduino	Рабочее напряжение	Флеш-память	Цифровые I/O	Аналоговые входы	Тактовая частота	Размер	Интерфейс программирования
Arduino Uno R3	5В	32 КБ	14	6	16 МГц	68.6 x 53.4 мм	USB
Arduino Nano	5В	32 КБ	22	8	16 МГц	18 x 45 мм	USB
Arduino Due	3.3В	512 КБ	54	12	84 МГц	101 x 53 мм	USB
Arduino Micro	5В	32 КБ	20	12	16 МГц	48 x 18 мм	USB
Arduino Mega	5В	256 КБ	54	16	16 МГц	101 x 53 мм	USB
Arduino Lilypad	2.7-5.5В	16 КБ	14	6	8 МГц	51 мм	FTDI-совместимый заголовок
Arduino Zero	3.3В	256 КБ	20	6	48 МГц	68 x 53 мм	USB
Arduino Pro Mini	3.3 – 5В	32 КБ	14	6	8 МГц	17.8 x 33.0 мм	USB
Arduino Leonardo Board	5В	32 КБ	20	12	16 МГц	68.6 x 53.3 мм	USB
Arduino Micro	7-12В	32 КБ	20	12	16 МГц	17.8 x 33 мм	FTDI-совместимый заголовок

Выбор правильной платы Arduino

Сборка проекта Arduino

Когда вы строите систему или инициируете проект, вам нужно понять природу проблемы, которую вы пытаетесь решить. Вы будете основывать требования для вашей платы на этом. Например, если вы строите очень простую систему, где вы контролируете только один параметр, естественно, вам понадобится самая маленькая и базовая плата Arduino.

Arduino DIY робот соединение с ноутбуком

Arduino Rev 3, кажется, самая популярная плата. У нее есть всё, что вам нужно для большинства ваших проектов. Однако она может быть слишком мощной для более простых проектов. Если доступность и ваш бюджет — проблема, вы можете начать с более дешевой платы, такой как Arduino Nano. Они удивительно мощны и универсальны.

Однако если вы стремитесь строить более высококлассные системы, мы бы предложили Arduino Mega или Leonardo. Всегда помните, что даже если вы покупаете плату с низкой мощностью, вы всегда можете обновить ее позже, добавив шилд или два к ней.

Каждая плата совместима с Arduino IDE. Когда вы покупаете плату, обратите внимание на требования к питанию, особенно если вы планируете питать плату от батареи.

Преимущества плат Arduino

Два студента, работающие над проектом Arduino

Типы плат Arduino невероятно универсальны и расширяемы. Они совместимы с тысячами инженерных проектов. Если вы знакомы с C++, вы можете пересадить часть этих знаний в кодирование на языке Arduino.

Язык программирования Arduino

Но почему вы хотели бы выбрать типы Arduino над его конкурентами и альтернативами? Arduino:

• Экономически эффективны
• Легко программируемы
• Имеют процветающее сообщество
• Открыты
• Кроссплатформенны

Заключение

В этой статье мы исследовали типы Arduino и их различные микроконтроллерные и микропроцессорные платы. Кроме того, мы также кратко обсудили несколько типов шилдов Arduino, которые вы можете использовать для расширения ваших проектов. У вас теперь должно быть четкое представление о том, какие типы плат Arduino вы хотели бы включить в ваш следующий проект. Тем не менее, мы надеемся, что вы нашли это руководство полезным. Как всегда, спасибо за чтение.