3- Pinout de la placa Arduino

El pinout de la placa muestra qu茅 pines son responsables de qu茅. 隆El microcontrolador es tan vers谩til que la mayor铆a de los pines tienen m谩s de una funci贸n!. Considere los pines e interfaces de la placa basada en el Arduino Nano, ya que otros modelos de Arduino tienen exactamente las mismas entradas / salidas / interfaces, pero solo en una cantidad diferente.

Pinout arduino nano
Pinout arduino nano

GPIO

Comencemos con los pines, de los cuales la mayor铆a son GPIO. Entrada-Salida, entradas-salidas de prop贸sito general, est谩n etiquetadas en la placa como D0 – D13 y A0 – A5 . Seg煤n la imagen de los pines, se denominan PD * , PB * y PC * , (en lugar de un asterisco, un n煤mero) est谩n marcados en beige oscuro. 驴Por qu茅 se les llama 鈥渙ficialmente鈥 PD / PB / PC ? Debido a que los pines se combinan en puertos de varias piezas (no m谩s de 8), en el ejemplo del Nano hay tres puertos: D, B y C, respectivamente, los pines est谩n marcados: PD3– Puerto D 3 – la tercera salida del puerto D. Estos son pines digitales capaces de producir una se帽al l贸gica (0 o VCC) y leer la misma se帽al l贸gica. VCC es el voltaje de suministro del microcontrolador, lo normal de una placa Arduino convencional es de 5 voltios, respectivamente, esta es una l贸gica de 5 voltios: 0V – se帽al de nivel bajo ( LOW ), 5V – nivel alto ( HIGH ). La tensi贸n de alimentaci贸n del microcontrolador juega un papel muy importante, de esto hablaremos m谩s adelante. Los GPIO tienen varios modos de funcionamiento: entrada ( INPUT ), salida ( OUTPUT ) y una entrada con un pull-up a la fuente de alimentaci贸n con una resistencia de 20 kOhm incorporada en el Mc ( INPUT_PULLUP ). Hablaremos m谩s sobre los modos en una lecci贸n separada.

Todos los pines GPIO en modo de entrada pueden aceptar una se帽al con un voltaje de 0 a 5 voltios (de hecho, hasta 5,5 voltios, seg煤n la hoja de datos del microcontrolador). Un voltaje negativo o un voltaje superior a 5,5 voltios provocar谩 que el pin o incluso el propio MC falle. Un voltaje de 0-2.5 voltios se considera un nivel bajo ( BAJO ), 2.5, y 5.5 – un nivel alto ( ALTO ). Si el GPIO no est谩 conectado en ning煤n lugar, es decir 芦en el aire sin conectar禄, adquiere un voltaje aleatorio que surge de las interferencias de la red y de ondas electromagn茅ticas a diferentes frecuencias que impregnan el mundo moderno.

Los GPIO en el modo de salida ( OUTPUT ) son salidas de transistor del microcontrolador y pueden generar una tensi贸n de 0 o VCC (tensi贸n de alimentaci贸n MC). Vale la pena se帽alar que el microcontrolador es un dispositivo l贸gico, no de potencia, sus salidas est谩n dise帽adas para enviar se帽ales a otros componentes, y no para alimentarlos directamente. La corriente m谩xima que se puede absorber del GPIO de la salida arduino es 40 mA. Si intenta sacar m谩s, el pin fallar谩 (el transistor de salida se quemar谩 y eso es todo). 驴Qu茅 es 40 mA? Un LED t铆pico de un solo color de 5 mm consume 20 mA, y esto es pr谩cticamente lo 煤nico que se puede alimentar directamente desde el Arduino. Adem谩s, no se olvide de la corriente m谩xima de todos los pines, est谩 limitada a 200 mA, es decir, no se pueden alimentar m谩s de 10 LED desde la placa con el brillo total.


Interfaces.

La mayor铆a de los GPIO tienen capacidades adicionales, dado que los pines de otros sistemas de microcontroladores est谩n conectados a ellos, ya est谩 familiarizado con ellos en la lecci贸n anterior:

  • ADC (ADC, convertidor anal贸gico a digital) – marcas ADC verdes * en el pinout
  • UART (interfaz de comunicaci贸n): TXD y RXD azules en el pinout
  • Temporizadores, son los mismos pines PWM: violeta claro OC * A y OC Bed y * , donde * es el n煤mero del temporizador
  • SPI (interfaz de comunicaci贸n) – azul SS , MOSI , MISO , SCK
  • I2C (interfaz de comunicaci贸n) – azul SDA y SCL
  • INT (interrupciones de hardware) – rosa INT0 y INT1 , y PCInt * – PinChangeInterrupt

ADC.

Los pines ADC (del ADC) est谩n marcados en la placa con la letra A. S铆, los pines A6 y A7 en la placa Nano solo tienen una entrada al ADC y no son pines GPIO. ADC– convertidor de anal贸gico a digital, le permite medir voltaje de 0 a VCC (voltaje de suministro MC) o voltaje de referencia. En la mayor铆a de las placas Arduino, la capacidad de ADC es de 10 bits (2 ^ 10 = 1024), lo que significa lo siguiente: el voltaje de 0 a la referencia se convierte a un valor digital de 0 a 1023 (1024-1 ya que el conteo comienza desde cero). El voltaje de referencia juega un papel muy importante: con una referencia de 5 V, un paso de medici贸n de ADC ser谩 de 4.9 milivoltios (0.00488 V), y con una referencia de 1.1V – 1.1 mV (0.00107 V). El punto es exactamente, creo que entiendes la idea. Si el voltaje de referencia se establece por debajo del voltaje de suministro del Mc, luego digitalizando el voltaje por encima de la referencia obtenemos 1023. Al aplicar un voltaje por encima de 5.5 Voltios al ADC, obtenemos un puerto quemado. Tampoco se recomienda el suministro de voltaje negativo. Hay varios modos de referencia de voltaje en arduino: Aref , por lo que puede ajustar el rango deseado y obtener la precisi贸n deseada. Otros modelos de Arduino (como Mega) tambi茅n tienen otros modos integrados. Se recomienda conectar la tensi贸n de referencia a la placa a trav茅s de una resistencia, por ejemplo, 1 kOhm. Para medir voltajes superiores a 5,5 voltios, se debe utilizar un divisor de voltaje de resistencia.


Temporizadores (PWM).

Conclusiones del temporizador: en el microcontrolador, adem谩s del n煤cleo habitual con el que trabajamos, tambi茅n existen contadores 芦hardware禄 que funcionan en paralelo con todo el resto del hardware. Estos contadores tambi茅n se denominan temporizadores, aunque no tienen nada que ver con los temporizadores: los contadores cuentan literalmente el n煤mero de tics que hace el oscilador de cristal, lo que establece la frecuencia de funcionamiento de todo el sistema. Conociendo la frecuencia del generador (generalmente 16 MHz), puede determinar los intervalos de tiempo con una precisi贸n muy alta y hacer algo sobre esta base. 驴Para qu茅 sirven estos contadores? En Arduino IDE, tenemos varias herramientas listas para usar basadas en temporizador (funciones de tiempo, retrasos, mediciones de longitud de pulso, etc.).

En este art铆culo, estamos hablando de pines y salidas, y hablaremos de ellos: cada contador tiene dos salidas GPIO. El nano (MK ATmega328p) tiene tres contadores, respectivamente 6 salidas. Una de las capacidades de los contadores es la generaci贸n de una se帽al PWM, que se env铆a a los GPIO correspondientes. Para nano, estos son los pines D5 y 6 (contador 0), 9 y 10 (temporizador 1) y 3 y 11 (temporizador 2). Una lecci贸n separada est谩 dedicada a la se帽al PWM, ahora solo recuerde que puede usarse para controlar el brillo de los LED, la velocidad de rotaci贸n de los motores, la potencia de calentamiento de las bobinas y mucho m谩s. Pero debe recordar que la limitaci贸n de corriente de 40 mA no se ha ido a ninguna parte y no se puede alimentar nada m谩s potente que los LED desde los pines.


Interrupciones.

Las interrupciones de hardware permiten que el procesador cambie instant谩neamente a un determinado bloque de acciones (funci贸n de manejo de interrupciones) cuando cambia el nivel de la se帽al en el pin. Hablaremos m谩s sobre esto, as铆 como sobre PinChangeInterrupts en otra lecci贸n.


Otros pines.

  • El pin de 3.3V se puede usar para alimentar sensores y m贸dulos de baja potencia: la corriente m谩xima que se puede eliminar del pin de 3.3V es 150 mA, que es suficiente para cualquier sensor y m贸dulo, excepto quiz谩s los m贸dulos de radio nrf25L01.
  • Pin GND – suministro a tierra GND todo conectado
  • Pin 5V : alimentado desde una fuente con un voltaje de hasta 5.5V (para obtener m谩s detalles sobre la alimentaci贸n, consulte la siguiente lecci贸n)
  • Pin Vin : alimentado desde una fuente con un voltaje de 7-15 V (para obtener m谩s detalles sobre la alimentaci贸n, consulte la siguiente lecci贸n)
  • RST : reinicia el Mc. Adem谩s, este pin se lleva al pulsador

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