Arduino.ru
Arduino Leonardo
Общие сведения
Arduino Leonardo — контроллер на базе ATmega32u4 (техническое описание, pdf). Платформа имеет 20 цифровых вход/выходов (7 из которых могут использоваться как выходы ШИМ и 12 как аналоговые входы), кварцевый генератор 16 МГц, разъем микро-USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB, либо подать питание при помощи адаптера AC/DC или батареи.
В отличие от всех предыдущих плат ATmega32u4 имеет встроенную поддержку для USB соединения, это позволяет задать как Leonardo будет виден при подключение к компьютеру, это может быть клавиатура, мышь, виртуальный серийный / COM порт.
Характеристики
Схема и исходные данные
Питание
Arduino Leonardo может получать питание через подключение USB или от внешнего источника питания. Источник питания выбирается автоматически.
Внешнее питание (не USB) может подаваться через преобразователь напряжения AC/DC (блок питания) или аккумуляторной батареей. Преобразователь напряжения подключается посредством разъема 2.1 мм с центральным положительным полюсом. Провода от батареи подключаются к выводам Gnd и Vin разъема питания.
Платформа может работать при внешнем питании от 6 В до 20 В. При напряжении питания ниже 7 В, вывод 5V может выдавать менее 5 В, при этом платформа может работать нестабильно. При использовании напряжения выше 12 В регулятор напряжения может перегреться и повредить плату. Рекомендуемый диапазон от 7 В до 12 В.
- VIN. Вход используется для подачи питания от внешнего источника (в отсутствие 5 В от разъема USB или другого регулируемого источника питания). Подача напряжения питания происходит через данный вывод.
- 5V. Регулируемый источник напряжения, используемый для питания микроконтроллера и компонентов на плате. Питание может подаваться от вывода VIN через регулятор напряжения, или от разъема USB, или другого регулируемого источника напряжения 5 В.
- 3V3. Напряжение на выводе 3.3 В генерируемое встроенным регулятором на плате. Максимальное потребление тока 50 мА.
- GND. Выводы заземления.
- IOREF. Вывод с рабочим напряжением вход/выходов платы. Для Leonardo это 5 В. Предполагается к использованию платами расширения для правильноего выбора рабочего напряжения.
Память
Микроконтроллер ATmega32u4 располагает 32 кБ флэш памяти, из которых 4 кБ используется для хранения загрузчика, а также 2.5 кБ ОЗУ (SRAM) и 1 Кб EEPROM.(которая читается и записывается с помощью библиотеки EEPROM).
Входы и Выходы
Каждый из 20 цифровых выводов Leonardo может настроен как вход или выход, используя функции pinMode(), digitalWrite(), и digitalRead(), . Выводы работают при напряжении 5 В. Каждый вывод имеет нагрузочный резистор (по умолчанию отключен) 20-50 кОм и может пропускать до 40 мА. Некоторые выводы имеют особые функции:
- Последовательная шина: 0 (RX) и 1 (TX). Выводы используются для получения (RX) и передачи (TX) данных TTL. Данные выводы подключены к соответствующим выводам микросхемы последовательной шины ATmega32U4 USB-to-TTL. Обратите внимание что у Leonardo, класс Serial относится к последовательному соединению USB CDC. Последовательное соединение через выводы 0 и 1 осуществляется через класс Serial1.
- TWI: 2 (SDA) и 3 (SCL). Посредством выводов осуществляется связь I2C (TWI), для создания которой используется библиотека Wire.
- Внешнее прерывание: 2 и 3. Данные выводы могут быть сконфигурированы на вызов прерывания либо на младшем значении, либо на переднем или заднем фронте, или при изменении значения. Подробная информация находится в описании функции attachInterrupt().
- ШИМ: 3, 5, 6, 9, 10, 11 и 13. Любой из выводов обеспечивает ШИМ с разрешением 8 бит при помощи функции analogWrite().
- SPI: на разъеме ICSP. Посредством данных выводов осуществляется связь SPI, для чего используется библиотека SPI. Обратите внимание, что в Leonardo выводы SPI не разведены на цифровые вход/выходы как это было в предыдущих версиях Arduino контроллеров.
- LED: 13. Встроенный светодиод, подключенный к цифровому выводу 13. Если значение на выводе имеет высокий потенциал, то светодиод горит.
- Аналоговые входы: A0-A5, A6-A11 (на цифровых выводах 4, 6, 8, 9, 10 и 12). Leonardo имеет 12 аналоговых входов, помеченных от A0 до A11. Все анадоговые входы могут работать в режиме цифровых вход/выходов. Входы с A0 по A5 совпадают с аналоговыми входами UNO. Входы с A6 по A11 на цифровых выводах 4, 6, 8, 9, 10 и 12 соответственно. Рарешение аналоговых входов — 10 бит, т.е. 1024 различных значения. По умолчанию значение на аналоговых входах измеряется от земли (0) до 5 Вольт, верхний предел диапазона может быть изменен с помощью AREF входа и analogReference() функции.
Дополнительная пара выводов платформы:
- AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Используется с функцией analogReference().
- Reset. Низкий уровень сигнала на выводе перезагружает микроконтроллер. Обычно применяется для подключения кнопки перезагрузки на плате расширения, закрывающей доступ к кнопке на самой плате Arduino.
Обратите внимание на соединение между выводами Arduino и портами ATmega328.
Связь
На платформе Arduino Leonardo может устанавливать связь с компьютером, другими устройствами Arduino или микроконтроллерами несколькими способами. ATmega32U4 поддерживают последовательный интерфейс UART TTL (5 В), осуществляемый выводами 0 (RX) и 1 (TX). ATmega32U4 позволяет также организовать последовательное соединение с программами на стороне компьютера через USB так, чтобы они «общались» с платой через виртуальный COM порт. Leonardo c помощью стандартных драйверов USB COM (для Windows потребуется .inf файл) может подключаться как USB 2.0 устройтво. Мониторинг последовательной шины (Serial Monitor) среды разработки Arduino позволяет посылать и получать текстовые данные при подключении к платформе. Светодиоды RX и TX на платформе будут мигать при передаче данных через USB подключение (но не при использовании последовательной передачи через выводы 0 и 1).
Библиотекой SoftwareSerial возможно создать последовательную передачу данных через любой из цифровых выводов Leonardo.
ATmega32U4 поддерживает интерфейсы I2C (TWI) и SPI. В Arduino включена библиотека Wire для удобства использования шины I2C. Для SPI может использоваться библиотека SPI.
Arduino Leonardo умеет определяться при подключение к компьютеру как устройство мышь или клавиатура. Управление этим режимом осуществляется через классы Keyboard и Mouse.
Программирование
Платформа программируется посредством ПО Arduino. Из меню Tools > Board выбирается «Arduino Leonardo» (согласно установленному микроконтроллеру). Подробная информация находится в справочнике и инструкциях.
Микроконтроллер ATmega32U4 на Leonardo поставляется с записанным загрузчиком, опрощающим запись новых программ без использования внешних программаторов. Связь осуществляется протоколом AVR109.
Имеется возможность не использовать загрузчик и запрограммировать микроконтроллер через выводы ICSP (внутрисхемное программирование). Подробная информация находится в данной инструкции.
Автоматическая (программная) перезагрузка
Leonardo разработана таким образом, чтобы перед записью нового кода перезагрузка осуществлялась самой программой Arduino на компьютере, а не нажатием кнопки на платформе. Перезагрузка срабатывает когда виртуальный CDC COM порт открывается со скоростью 1200 бод, а затем закрывается. Когда это происходит, микропроцессор уходит на перезагрузку, разрывая USB соединение. После перезагрузки стартует загрузчик (бутлодер) и остается активным примерно 8 секунд. Загрузчик также можно инициировать нажатием кнопки Reset. Обратите внимание, что при подачи питания контроллер сразу переходит к выполнению загруженной пользовательской программы без выполнения загрузчика.
Токовая защита разъема USB
В Arduino Leonardo встроен самовостанавливающийся предохранитель (автомат), защищающий порт USB компьютера от токов короткого замыкания и сверхтоков. Хотя практически все компьютеры имеют подобную защиту, тем не менее, данный предохранитель обеспечивает дополнительный барьер. Предохранитель срабатыват при прохождении тока более 500 мА через USB порт и размыкает цепь до тех пока нормальные значения токов не будут востановлены.
Физические характеристики
Размер печатной платы Leonardo составляют 6.9 на 5.3 см. Разъем USB и силовой разъем выходят за границы данных размеров. Четыре отверстия в плате позволяют закрепить ее на поверхности. Расстояние между цифровыми выводами 7 и 8 равняется 0,4 см, хотя между другими выводами оно составляет 0,25 см.
Leonardo
The Leonardo differs from all preceding boards in that the ATmega32u4 has built-in USB communication, eliminating the need for a secondary processor. This allows the Leonardo to appear to a connected computer as a mouse and keyboard, in addition to a virtual (CDC) serial / COM port.
The high Performance, low power AVRВ® 8-bit microcontroller.
The ATmega32U4 has built-in USB communication that allows the Micro to appear as a mouse/keyboard on your machine.
The Arduino Leonardo features a barrel plug connector, that works great with a standard 9V battery.
The ATmega32U4 features 1kb of EEPROM, a memory which is not erased when powered off.
Here you will find the technical specifications for the Arduino Leonardo.
Please note:
If the Mouse or Keyboard library is constantly running, it will be difficult to program your board. Functions such as Mouse.move() and Keyboard.print() will move your cursor or send keystrokes to a connected computer and should only be called when you are ready to handle them.
It is recommended to use a control system to turn this functionality on, like a physical switch or only responding to specific input you can control. When using the Mouse or Keyboard library, it may be best to test your output first using Serial.print(). This way, you can be sure you know what values are being reported. Refer to the Mouse and Keyboard examples for some ways to handle this.
| Board | Name | ArduinoВ® Leonardo |
|---|---|---|
| SKU | A000057 | |
| Microcontroller | ATmega32u4 | |
| USB connector | Micro USB (USB-B) | |
| Pins | Built-in LED Pin | 13 |
| Digital I/O Pins | 20 | |
| Analog input pins | 12 | |
| PWM pins | 7 | |
| Communication | UART | Yes |
| I2C | Yes | |
| SPI | Yes | |
| Power | I/O Voltage | 5V |
| Input voltage (nominal) | 7-12V | |
| DC Current per I/O Pin | 10 mA | |
| Power Supply Connector | Barrel Plug | |
| Clock speed | Processor | ATmega32U4 16 MHz |
| Memory | ATmega32U4 | 2.5KB SRAM, 32KB FLASH, 1KB EEPROM |
| Dimensions | Weight | 20 g |
| Width | 53.3 mm | |
| Length | 68.6 mm | |
Software & Cloud
The following software tools allow you to program your board both online and offline.
Hardware
The hardware listed below is compatible with this product.
Ардуино Леонардо распиновка, схема платы
Arduino Leonardo по своим основным характеристикам: объему памяти, физическому размеру и частоте работы процессора схожа с Arduino UNO, но имеет свои отличия. Плата может подключаться к компьютеру, как периферийное устройство (клавиатура или оптическая мышь). Рассмотрим принципиальную схему, порты ввода и вывода, характеристики Arduino Leonardo драйвера, как подключить питание к плате.
Arduino Leonardo: распиновка платы
Плата Arduino Leonardo постороена на базе микроконтроллера ATmega 32U4, имеет разъем micro USB для более быстрой передачи данных, 20 портов ввода/вывода, из которых 7 портов могут использоваться, как ШИМ выходы. По расположению и количеству PWM порты на Leonardo отличаются от Arduino UNO R3. USB-контроллер (необходим для прошивки платы) встроен в микроконтроллер ATmega32U4.
Схема распиновки платы Arduino Leonardo, ICSP
Еще одно отличие данной платы от других плат линейки Ардуино в том, что к каждому порту ввода/вывода подключен подтягивающий резистор. Порты SDА, SCL и аналоговые порты не имеют подтягивающих резисторов. Шина I2C для LCD дисплея и других устройств подключена параллельно к выводам 2(SDA) и 3(SCL). Резисторы на всех цифровых портах по умолчанию выключены, но могут быть включены в скетче.
Характеристики Arduino Leonardo R3
- Микроконтроллер: ATmega32u4
- Тактовая частота: 16 МГц
- Напряжение логических уровней: 5 В
- Входное напряжение питания: 7–12 В
- Портов ввода-вывода общего назначения: 20
- Максимальный ток с пина ввода-вывода: 40 мА
- Максимальный выходной ток пина 3.3V: 50 мА
- Максимальный выходной ток пина 5V: 800 мА
- Портов с поддержкой ШИМ: 7
- Портов, подключённых к АЦП: 12
- Разрядность АЦП: 10 бит
- Flash-память: 32 КБ
- EEPROM-память: 1 КБ
- Оперативная память: 2,5 КБ
- Размеры Arduino Leonardo: 69×53 мм
Arduino Leonardo ATmega 32U4: схема
Arduino Leonardo: порты ввода вывода
Подключение платы к источнику питания можно выполнить тремя способами, как и в случае подключения Arduino MEGA. Через порт USB плата не только прошивается, еще по кабелю на плату подается питание 5 Вольт, использовать в качестве источника можно любое устройство. Также подать питание на Arduino Leonardo ATmega 32U4 можно через штекер на плате или пин VIN, которые соединены параллельно.
Arduino Leonardo — плата на базе микроконтроллера atmega32u4 leonardo
В обоих случаях (через штекер и порт VIN) ток проходит через встроенный стабилизатор напряжения, который защищает микроконтроллер от перегрузок напряжения. Рекомендуемое напряжение от 7 до 12 Вольт. Цифровые входы/выходы Arduino Leonardo имеют логический уровень единицы — 5 Вольт, логический нуль — 0 Вольт. Максимальный ток выхода — 40 мА, как и на плате Arduino Nano V3.0.
Arduino Leonardo: питание от внешнего источника
5V – на пин подается стабилизированное напряжение 5 Вольт
3.3V – на пин подается стабилизированное напряжение 3.3 Вольт
GND – общее заземление (вывод земли)
VIN – пин служит для подачи внешнего напряжения
IREF – пин служит для информации о рабочем напряжении платы
Arduino Leinardo: прошивка, драйвера
Программирование производится в среде Arduino IDE 1.8, которую можно бесплатно скачать на сайте разработчика www.arduino.cc. Для подключения устройств к Arduino Leonardo используются коннекторы («папа-мама» и «папа-папа»), которые вставляются в порты ввода — вывода. Чтобы быстро изучить язык программирования Arduino перейдите в раздел «Уроки для начинающих» с множеством примеров и скетчей.
Оригинальная Arduino UNO Leonardo ATmega32u4
Плата поддерживает три типа памяти:
Flash – память объемом 32 кБ, используется для хранения скетчей. Когда плата Leonardo прошивается, скетч записывается именно во Flash – память.
SRAM память — оперативная память объемом 2,5 кБ. Здесь хранятся переменные, создаваемые в скетче, при отключении питания все данные удалятся.
EEPROM — энергонезависимая память объемом 1 кБ. Здесь можно сохранять различные данные, которые не исчезнут при отключении питания от платы.
Где купить Arduino Leonardo
Приобрести плату можно в специализированном магазине, через интернет-магазин или маркетплейс. Во втором случае, внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения Arduino Leonardo на Алиэкспресс. В некоторых случаях есть вариант отгрузки со склада в РФ, при этом товар можно получить максимально быстро.