คุณสมบัติของ Arduino UNO R3

คุณสมบัติของ Arduino UNO R3 

          ก่อนหน้านี้ผมได้แนะนำในส่วนของเจ้าตัวไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ชื่อว่า Arduino (อาดูอิโน่) ซึ่งเป็นบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์สำเร็จรูป ที่มีความสะดวกในการใช้งาน และนิยมนำมาใช้ในการเรียนรู้และพัฒนาโครงงานต่าง ๆ เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้น และที่สำคัญมีราคาถูก ตลอดจนไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูลนี้ใช้ชิป AVR เป็นหลักในการประมวลผลเนื่องจากมีความทันสมัยและชิปบางตัวสามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ผ่านสายยูเอสบีได้เลย และยังมีโปรแกรมบูตโหลดเดอร์ (ฺBool loader) ที่จะถูกเรียกขึ้นมาก่อนจะเรียกโปรแกรมปกติ ทำให้สามารถเขียนหรือสั่งงานได้ก่อนการเรียกโปรแกรมปกติ ทำให้การใช้งานสามารถโปรแกรมผ่านพอร์ตอนุกรม USR ได้ทันที ทำให้ผมเลือกที่จะใช้บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino UNO R3 เป็นตัวศึกษาเรียนรู้ไมโครคอนโทรลเลอร์

ภาพจาก http://digital.csic.es/bitstream/10261/127788/7/D-c- Arduino uno.pdf

คุณสมบัติของบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino UNO R3

    1. ชิปไอซีไมโครคอนโทรเลอร์ ATmega328
    2. ใช้แรงดันไฟฟ้า 5 V
    3. รองรับการจ่ายแรงดันไฟฟ้า (ที่แนะนำ) 7 – 12 V
    4. พอร์ต Digital I/O 14 พอร์ต (มี 6 พอร์ต PWM output)
    5. พอร์ต Analog Input 6 พอร์ต
    6. กระแสไฟที่จ่ายได้ในแต่ละพอร์ต 40 mA
    7. กระแสไฟที่จ่ายได้ในพอร์ต 3.3V 50 mA
    8. พื้นที่โปรแกรมภายใน 32 KB พื้นที่โปรแกรม
    9. พื้นที่แรม 2 KB
    10. พื้นที่หน่วยความจำถาวร (EEPROM) 1 KB
    11. ความถี่คริสตัล 16 MHz
    12. ขนาด 68.6 x 53.4 mm น้ำหนัก 25 กรัม
แหล่งจ่ายไฟ
         Arduino Uno สามารถใช้พลังงานไฟฟ้าได้จากพอร์ต USB หรือจากแหล่งจ่ายไฟภายนอก โดยบอร์ดสามารถเลือกแหล่งจ่ายไฟฟ้าได้โดยอัตโนมัติ
        แหล่งไฟจากภายนอก (ที่ไม่ใช่ USB) สามารถใช้ได้ทั้งแบบ AC - DC อะแดปเตอร์หรือแบตเตอรี่ ขั้วไฟฟ้าของอะแดปเตอร์สามารถเชื่อมต่อด้วยการเสียบปลั๊กขนาด 2.1mm เข้ากับแจ็คเพาเวอร์ของบอร์ดหรืออาจต่อจากแบตเตอรี่เข้าที่ขั้ว Gnd และ Vin
        บอร์ดต้องการแรงดันไฟฟ้าของ 6-20 โวลต์ แต่แรงดันของแหล่งจ่ายไฟฟ้าน้อยกว่า 7V แรงดันเอาต์พุตที่ขา 5V อาจน้อยว่าห้าโวลต์และบอร์ดอาจไม่เสถียร แต่ถ้าใช้มากกว่า 12V, ไอซีควบคุมแรงดันไฟฟ้าจะร้อนมากเกินไป และเกิดความเสียต่อบอร์ดได้ช่วงแรงดันของแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่แนะนำคือ 7-12 โวลต์
        ขาเพาเวอร์ซัพพลาย มีดังต่อไปนี้ :
            • VIN ขารับแรงดันไฟฟ้าเลี้ยงบอร์ด Arduino จากแหล่งจ่ายไฟภายนอก
            • 5V ขาจ่ายแรงดันไฟ 5V ที่ได้จากแรงดันจาก VIN ผ่านวงจรเร็กกูเลเตอร์ภายในบอร์ดหรือจากแรงดันที่ได้
            • 3V3 ขาจ่ายแรงดันไฟฟ้า3.3 โวลต์ ที่สร้างขึ้นโดยควบคุมวงจรเร็กกูเลเตอร์ภายในบอร์ด จ่ายกระแสสูงสุดคือ 50 มิลลิแอมป์
            • GND ขากราวน์ 

หน่วยความจำ

    ไมโครคอนโทรลเลอร์ ATmega328 มี หน่วยความจำแฟลชสำหรับการจัดเก็บรหัสขนาด 32 กิโลไบต์ (ซึ่งหน่วยความจำนวน 0,5 KB ที่จะใช้สำหรับการบูต ); หน่วยความจำสแตติกแรม(SRAM )ขนาด 2 กิโลไบต์ และหน่วยความจำอีอีพรอม 1 กิโลไบต์ (ซึ่งสามารถอ่านและเขียนด้วยคำสั่งในไลบราลี EEPROM)
Input/Output

    ขาดิจิตอลทั้ง 14 ขาบนบอร์ด Uno สามารถนำมาใช้เป็น input หรือ output ได้โดยใช้ฟังก์ชั่น
pinMode () digitalWrite () และ digitalRead () แต่ละขาทำงานที่แรงดัน 5 โวลต์ สามารถจ่ายหรือรับกระแสไฟฟ้าได้สูงสุด 40 mA และมีตัวต้านทานพูลอัพภายในค่า 20-50 kohms (ปกติจะยังไม่ต่อตัวต้านทานนี้ไว้) 

    ขาที่มีหน้าที่พิเศษ

    - ขาพอร์ตสื่อสารอนุกรมขา RX (ขา 0) ขารับสัญญาณสื่อสารแบบอนุกรม ขา TX (ขา 1) ขาส่งสัญญาณสื่อสารแบบอนุกรม
    - ขารับสัญญาณอินเตอร์รัพต์ภายนอก Interrupts : ขา2 และ ขา3 ขาเหล่านี้สามารถกำหนดค่าให้รับสัญญาณขัดจังหวะได้ทั้งแบบลอจิกสูง ลอจิกต่ำ หรือ แบบอื่น ๆ ดูรายละเอียดฟังก์ชัน attachInterrupt ()
    - ขาสัญญาณเอาต์พุตแบบ PWM ขา3, ขา5, ขา6, ขา9, ขา10, และ ขา 11 สามารถส่งสัญญาณ PWM ขนาด8 บิต ด้วยฟังก์ชัน analogWrite ()
    - ขาพอร์ตสื่อสารแบบ SPI ขา SS( ขา10), ขาMOSI (ขา11 ), ขาMISO (ขา12 ), ขาSCK (ขา13 ) ขาสัญญาณสื่อสารแบบ SPI ที่สามารถทำงานได้ในระดับฮาร์ดแวร์ ขาควบคุมแอลอีดี ขา 13 เป็นขาที่ต่อกับแอลอีดีที่ติดตั้งบนบอร์ด เมื่อขา 13จ่ายเอาต์พุตลอจิกหนึ่ง แอลอีดี จะติดสว่าง และเมื่อจ่ายเอาต์พุตลอจิกศูนย์ แอลอีดี จะดับ

อะนาล็อกอินพุต
     บอร์ดอูโน่มีอะนาล็อกอินพุต 6 ช่อง (ขาA0- ขาA5) ซึ่งแต่ช่องมีความละเอียด 10 บิต แบ่งระดับความแตกต่าง 1024 ระดับ โดยเริ่มต้นจากระดับ GND 0 โวลต์ ถึงระดับลอจิกหนึ่ง 5 โวลต์ และสามารถจะเปลี่ยนระดับแรงดันอ้างอิงได้โดยใช้การป้อนแรงดันอ้างอิงภายนอกให้ ขา Aref ร่วมกับการใช้ฟังก์ชั่น analogReference() นอกจากนี้ยังมีบางขาที่มีหน้าที่พิเศษ ได้แก่
    - ขาพอร์ตสื่อสารแบบ I2C: ขาSDA (ขาA4 ) และ ขาSCL (ขาA5 )
    - ขา Aref แรงดันอ้างอิงสำหรับอินพุตอะนาล็อก ใช้งานร่วมกับการใช้ฟังก์ชั่น analogReference()
    - ขารีเซ็ต เมื่อได้รับลอจิกศูนย์ไมโครคอนโทรลเลอร์ จะรีเซ็ตการทำงาน โดยทั่วไปจะใช้ในการเพิ่ม ปุ่มรีเซ็ต ไว้ที่วงจรส่วนขยาย  

การสื่อสาร

    บอร์ด Arduino Uno มีพอร์ตสื่อสารเพื่อเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์หรือบอร์ด Arduino อื่น ๆ หรือไมโครคอนโทรลเลอร์อื่น ๆ หลายรูปแบบ ตามความสามารถของไมโครคอนโทรลเลอร์ ATmega328 ที่มีพอร์ตสื่อสารอนุกรมแบบ UART TTL (5V) ที่ขาดิจิตอล 0 (RX) และ ขาดิจิตอล1 (TX) ช่องทางการสื่อสารแบบอนุกรมยังเชื่อมโยงผ่าน USB และปรากฏเป็นพอร์ต COM เสมือนซอฟต์แวร์บนเครื่องคอมพิวเตอร์ ด้วยเฟิร์มแวร์ 8U2 คอมพิวเตอร์สามารถเชื่อมต่อได้Ffp โดยใช้ไดรเวอร์ USBCOM มาตรฐาน 

    ซอฟต์แวร์ Arduino แสดงผลการสื่อสารผ่านพอร์ตแบบอนุกรมทาง USB ระหว่างบอร์ดกับคอมพิวเตอร์ผ่านขา RX และ TX ไฟ LED จะกระพริบเมื่อข้อมูลถูกส่งผ่านทาง USB (แต่ไม่กระพริบสำหรับการสื่อสารแบบอนุกรมโดยตรงบนขา 0 และ 1)
     ไลบรารี SoftwareSerial ช่วยในการเพิ่มพอร์ตสื่อสารแบบอนุกรม ให้ขาดิจิตอลบนบอร์ดอูโน่ และไมโครคอนโทรลเลอร์ ATmega328 ยังสนับสนุน I2C (TWI) ซอฟต์แวร์ Arduino ใช้ร่วมกับไลบรารี wire เพื่อให้ I2C บัสใช้งานได้ง่าย และการสื่อสาร SPI

ขอบขอบคุณข้อมูล 
นพพร จูจันทร์ แปลจาก http://digital.csic.es/bitstream/10261/127788/7/D-c- Arduino uno.pdf
http://digital.csic.es/bitstream/10261/127788/7/D-c- Arduino uno.pdf
http://www.arduino.cc/en/Hacking/PinMapping168