Распиновка платы
Распиновка (Pinout) платы показывает, какие пины за что отвечают. Микроконтроллер штука настолько универсальная, что большинство пинов имеют гораздо больше одной функции! Рассмотрим пины и интерфейсы платы на основе Arduino Nano, так как другие модели Ардуино имеют абсолютно точно такие же входы/выходы/интерфейсы, но просто в другом количестве.
Начнем с пинов, которых больше всего, это GPIO, с англ. General Purpose Input-Output, входы-выходы общего назначения, на плате они подписаны как D0–D13 и A0–A5. По картинке распиновки они называются PD*, PB* и PC*, (вместо звёздочки – цифра) отмечены тёмно-бежевым цветом. Почему “официально” они называются PD/PB/PC? Потому что пины объединены в пОрты по несколько штук (не более 8), на примере Нано есть три порта: D, B и C, соответственно пины так и подписаны: PD3 – Port D 3 – третий выход порта D. Это цифровые пины, способные выдавать логический сигнал (0 или VCC) и считывать такой же логический сигнал. VCC это напряжение питания микроконтроллера, при обычном использовании обычной платы Ардуино это 5 Вольт, соответственно это 5 вольтовая логика: 0V – сигнал низкого уровня (LOW), 5V – высокого уровня (HIGH). Напряжение питания микроконтроллера играет очень большую роль, об этом мы ещё поговорим. GPIO имеют несколько режимов работы: вход (INPUT), выход (OUTPUT) и вход с подтяжкой к питанию встроенным в МК резистором на 20 кОм (INPUT_PULLUP). Подробнее о режимах поговорим в отдельном уроке.
Все GPIO пины в режиме входа могут принять сигнал с напряжением от 0 до 5 вольт (на самом деле до 5.5 вольт, согласно даташиту на микроконтроллер). Отрицательное напряжение или напряжение, превышающее 5.5 Вольт приведёт к выходу пина или даже самого МК из строя. Напряжение 0-2.5 вольта считается низким уровнем (LOW), 2.5-5.5 – высоким уровнем (HIGH). Если GPIO никуда не подключен, т.е. “висит в воздухе”, он принимает случайное напряжение, возникающее из за наводок от сети (провода 220в в стенах) и электромагнитных волн на разных частотах, которыми пронизан современный мир.
GPIO в режиме выхода (OUTPUT) являются транзисторными выходами микроконтроллера и могут выдать напряжение 0 или VCC (напряжение питания МК). Стоит отметить, что микроконтроллер – логическое, а не силовое устройство, его выходы рассчитаны на подачу сигналов другим железкам, а не на прямое их питание. Максимальный ток, который можно снять с GPIO выхода ардуино – 40 мА. Если попытаться снять больше – пин выйдет из строя (выгорит выходной транзистор и всё). Что такое 40 мА? Обычный 5мм одноцветный светодиод потребляет 20 мА, и это практически единственное, что можно питать напрямую от Ардуино. Также не стоит забывать о максимальном токе со всех пинов, он ограничен 200 мА, то есть не более 10 светодиодов можно запитать от платы на полную яркость…
Интерфейсы
Большинство GPIO имеют дополнительные возможности, так как к ним подключены выводы с других систем микроконтроллера, с ними вы уже знакомы из предыдущего урока:
ADC пины (с АЦП) помечены на плате буквой A. Да, пины A6 и A7 на плате Нано имеют только вход на АЦП и не являются GPIO пинами! АЦП – аналогово-цифровой преобразователь, позволяет измерять напряжение от 0 до VCC (напряжения питания МК) или опорного напряжения. На большинстве плат Ардуино разрядность АЦП составляет 10 бит (2^10 = 1024), что означает следующее: напряжение от 0 до опорного преобразуется в цифровую величину от 0 до 1023 (1024-1 так как отсчёт идёт с нуля). Опорное напряжение играет очень большую роль: при опорных 5V один шаг измерения АЦП составит 4.9 милливольта (0.00488 В), а при опорных 1.1В – 1.1 мВ (0.00107 В). Вся суть в точности, я думаю вы поняли. Если опорное напряжение установлено ниже напряжения питания МК, то оцифровывая напряжение выше опорного мы получим 1023. Подавая на АЦП напряжение выше 5.5 Вольт получим выгоревший порт. Подавать отрицательное напряжение также не рекомендуется. На ардуино есть несколько режимов опорного напряжения: оно может быть равно VCC (напряжению питания), 1.1V (от встроенного в МК стабилизатора) или получать значение с внешнего источника в пин Aref, таким образом можно настроить нужный диапазон и получить нужную точность. У других моделей Ардуино (например у Меги) есть и другие встроенные режимы. Опорное напряжение рекомендуется заводить на плату через резистор, например на 1 кОм. Для измерения напряжений выше 5.5 вольт необходимо использовать делитель напряжения на резисторах.
Таймеры (ШИМ)
Выводы таймеров: в микроконтроллере, помимо обычного вычислительного ядра, с которым мы работаем, находятся также “хардварные” счётчики, работающие параллельно со всем остальным железом. Эти счётчики также называют таймерами, хотя к таймерам они не имеют никакого отношения: счётчики буквально считают количество тиков, которые делает кварцевый генератор, задающий частоту работы для всей системы. Зная частоту генератора (обычно 16 МГц) можно с очень высокой точностью определять интервалы времени и делать что-то на этой основе. Какой нам прок от этих счётчиков? “Из коробки” под названием Arduino IDE мы имеем несколько готовых, основанных на таймерах инструментов (функции времени, задержек, измерения длин импульсов и другие).
В этой статье речь идёт о пинах и выходах, о них и поговорим: у каждого счётчика есть два выхода на GPIO. У нано (у МК ATmega328p) три счётчика, соответственно 6 выходов. Одной из возможностей счётчиков является генерация ШИМ сигнала, который и выводится на соответствующие GPIO. Для нано это D пины 5 и 6 (счётчик 0), 9 и 10 (таймер 1) и 3 и 11 (таймер 2). ШИМ сигналу посвящен отдельный урок, сейчас просто запомним, что с его помощью можно управлять яркостью светодиодов, скоростью вращения моторчиков, мощностью нагрева спиралей и многим другим. Но нужно помнить, что ограничение по току в 40 мА никуда не делось и питать от пинов ничего мощнее светодиодов нельзя.
Прерывания
Аппаратные прерывания позволяют процессору мгновенно переключаться на некий блок действий (функция обработчик прерывания) при изменении уровня сигнала на пине. Подробнее об этом, а также о PinChangeInterrupts поговорим в другом уроке.
Разбираюсь с предстоящим подключением
Итак, в воскресенье будет установка магнитолы. Являясь человеком дотошным, предпочитаю приступать к делу хоть с какой-то теоретической базой, тем более что я сталкиваюсь с подобным в первый раз (по образованию я химик, поэтому в электрике и электрических схемах не соображаю вообще). Я не стесняюсь признавать, что не знаю ничего, поэтому задаю вопросы, много вопросов. Надеюсь, что таким же «чайникам», как и я, эта запись пригодится.
Что имеется в комплекте.
1. Сама магнитола.
На фото 1 представлена задняя часть магнитолы.
1 — разъем для штекера штатной антенны (штекер вытаскивается из старой магнитолы, подключается сюда);
2 — разъем для подсоединения адаптера управления кнопками на руле;
3 — разъем для подключения CD-changer;
4 — разъем от переходника 2;
5 — разъем для TV-антенны;
6 — разъем для микрофона (штекер вытаскивается из старой магнитолы, подключается в разъем MIC);
7 — разъем USB-мама (в него втыкается USB-папа переходника 1, чтобы заработал штатный разъём USB-мама, который рядом с прикуривателем);
8 — разъем USB/3G-мама (в него втыкаем USB-папу с фото 5, а USB-маму с фото 5 выкидываем в бардачок);
9, 10 — разъемы питания/управления (в них втыкаем штекеры переходника 1);
11 — GPS (сюда подключаем GPS-антенну с фото 8, а саму антенну выбрасываем в бардачок, либо оставляем внутри на самой магнитоле).
На фото 2 представлена схема распиновки одного разъема с задней части магнитолы, а также обозначены некоторые других входы.
На фото 3 представлен переходник 1.
Что и куда включается, я подписал на фото 3. Назначение проводков ILLUMI, ANT, ACC толком неизвестно, говорят, их не нужно никуда подключать, подсветка магнитолы и так будет работать. Посмотрим на практике.
На фото 4 представлен переходник 2.
Белый штекер мы подключаем в магнитолу (в позицию 4 на фото 1). С другой стороны переходника у нас имеется куча «мам» и проводков. Физически все наименования сфотографировать невозможно, поэтому перечислю:
FL OUT — сюда вставляем «папу» от двух передних левых колонок;
FR OUT — сюда вставляем «папу» от двух передних правых колонок (у меня 6 колонок, я так понял, что передние дублируют друг друга просто);
RR OUT — сюда вставляем «папу» от задней правой колонки;
RL OUT — сюда вставляем «папу» от задней левой колоноки;
Если колонки штатные, то от них проводка приходит в фишку, ничего сюда втыкать не надо!
SUB WOOFER — сабвуфера у меня нет, так что сюда ничего не втыкаем, как я полагаю;
AUX RIN — в него втыкаем AUX-RIN «папу» переходника 1 с фото 3;
AUX LIN — в него втыкаем AUX-LIN «папу» переходника 1 с фото 3;
VIDEO OUT1 — не понадобится;
AV-OUT-VID2 (он же VIDEO OUT2) — не понадобится;
AUX VIN — не понадобится;
CAMERA — сюда втыкаем «папу» от камеры заднего вида;
и следующие проводки:
ANT — не понадобится (антенна штатная к самой магнитоле подключается);
ILLUMI — не понадобится;
CAM-POW — не понадобится, так как питание на камеру у меня подаётся по другой схеме (парковочная система не штатная, у неё своя схема, мне только видео сигнал на голову с неё продублировать нужно будет);
REVERSE — не знаю, надо его подключать или нет, так как на задний ход мы с переходника 1 провод кидаем и так.
BRAKE — этот провод соединяем с металлической гайкой («массой»), чтобы можно было в движении видео включать.
На фото 5 представлен USB, который подключается в магнитолу в разъем 8 на фото 1, а «маму» выкидываем в бардачок под 3G-модем или ещё одну флешку.
На фото 6 представлен микрофон. Мне он не понадобится, так как микрофон у меня уже есть.
На фото 7 представлены крепления и болтики для металлических «ушей» магнитолы.
На фото 8 представлена GPS-антенна, которая подключается к магнитоле, а сам приемник выкидывается в бардачок или оставляем на магнитоле внутри под панелью.
На фото 9 я попытался обобщить всю принципиальную схему подключения.
Прошу не ругать, комментировать, делать замечания, может, кто-то увидит ошибку, либо подскажет, что ещё нужно что-то подключить. Буду очень признателен!
Выражаю благодарность за особую помощь и поддержку следующим людям:
GND — что это такое на схеме? (или на материнской плате)
Провод GND на материнской плате/схеме означает земля (масса, минус). Стандартный цвет — черный, белый. Варианты цвета провода питания — красный, синий, зеленый, оранжевый, желтый.
Пример — обозначение черного провода маркировкой GND на разьеме подключения USB к материнской плате:
GND на материнской плате/схеме — важная информация
Стоит учитывать также:
Важный комментарий по поводу обозначений:
Простыми словами. Я подключал в компьютерном корпусе дополнительный вентилятор. Ноль вентилятора, черный провод — подключал к проводу молекс-разьема блока питания, который также имеет черный цвет (важно — это и есть GND). Питание на вентиляторе был желтым — его подключал к желтому проводу питания молекса. На молексе главное нужно понимать:
Еще по поводу молекса. Возможно так задумано, но кажется для подключения нужно использовать провода, которые идут рядышком. Например желтый и черный (12 вольт), красный и черный (5 вольт) — они идут рядом. Два черных провода GND возможно специально предназначены для двух видов подключения.
Под молекс разьемом подразумеваю данный тип коннектора (к нему подключаются жесткие диски например):
Также на плате/коннекторах можете заметить маркировку POWER — означает питание (плюс).
Подключая устройства, например переднюю панель ПК к материнке — будьте очень аккуратны, читайте инструкцию к материнской плате, чтобы не спалить например порты USB. Также смотрите на коннекторы и гнезда — иногда их конструкция исключает неправильное подключение. На заметку — кнопки компьютера, например включение, перезагрузка — неважно как подключить, дело в том, что здесь главное — замыкание. Неважно где плюс/минус, важно — замыкание контактов на секунду, что и делает кнопка, что и приводит к включению/выключению/перезагрузки компа.
Главное — правильно соблюдайте полярность, перед подключением не ленитесь сто раз проверить, чтобы быть уверенными. Ведь короткое замыкание — почти всегда ведет к неисправности..
Надеюсь информация кому-то пригодилась. Удачи и добра!
Что значит rin на плате
Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc
Света  | | |||
Карма: 160 |
| |||
| ||||
| Anaferon1 | | |||
Зарегистрирован: Пн апр 08, 2013 17:14:22 |
| |||
| ||||
| pashka000 | | |||
Карма: 11 |
| |||
| ||||
| Engineer_Keen | | |||
Карма: 32 |
| |||
| ||||
| Alex717 | | |||
Зарегистрирован: Пт янв 11, 2013 00:53:07 |
| |||
| ||||
| Леонид Иванович | | |||
Карма: 82 |
| |||
| ||||
| Anaferon1 | | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Зарегистрирован: Пн апр 08, 2013 17:14:22 |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
