Arduino Esplora

Arduino Esplora – это отладочная микроконтроллерная плата, построенная на основе Arduino Leonardo. Arduino Esplora отличается от всех предыдущих плат Arduino тем, что она обеспечивает ряд встроенных, готовых к использованию, установленных на плате датчиков для взаимодействия. Она разработана для людей, которые хотят взять и начать работать с Arduino без предварительного изучения электроники.

Arduino Esplora имеет установленные на плате выходы звука и света и несколько входных датчиков, в том числе джойстик, ползунок, датчик температуры, акселерометр, микрофон и датчик света. Также у нее есть возможность расширить функционал с помощью двух входных и выходных разъемов Tinkerkit и разъема для подключения цветного TFT LCD экрана.

Как и Arduino Leonardo, Arduino Esplora использует микроконтроллер ATmega32U4 с кварцевым резонатором 16 МГц и micro-USB соединение, которое может действовать, как клиентское USB устройство, например, мышь или клавиатура.

В верхнем левом углу платы расположена кнопка сброса, которую вы можете использовать для перезапуска платы. Там же расположены четыре светодиода:

• ON (зеленый) показывает, что на плату подается питание;
• L (желтый) подключен напрямую к микроконтроллеру, доступен через вывод 13;
• RX и TX (желтые) показывают прием и передачу данных через USB соединение.

Плата содержит всё необходимое для работы с микроконтроллером; для того, чтобы начать работу с ней, просто подключите ее к компьютеру с помощью USB кабеля.

Arduino Esplora имеет встроенные средства для связи через USB и может подключаться к компьютеру, как мышь или клавиатуру, в дополнение к виртуальному (CDC) последовательному COM порту.

Технические характеристики

Память

ATmega32u4 обладает 32 килобайтами флэш-памяти для хранения кода программы (из которых 4 килобайт используется загрузчиком), 2,5 килобайтами SRAM и 1 килобайтом EEPROM (которая может быть считана и записана с помощью библиотеки EEPROM).

Входы и выходы

Дизайн платы Arduino Esplora напоминает дизайн обычного геймпада с аналоговым джойстиком слева и четырьмя кнопками справа.

Arduino Esplora обладает следующими встроенными средствами ввода и вывода:

• аналоговый джойстик с кнопкой в центре: две оси (X и Y) и кнопка в центре;
• 4 кнопки, расположенные в виде ромба;
• линейный потенциометр: ползунок внизу платы;
• микрофон для получения уровня громкости звука в окружающей среде;
• датчик света для получения информации об освещенности;
• датчик температуры для получения информации об внешней температуре;
• трехосевой акселерометр измеряет ускорение платы по трем осям (X, Y и Z);
• зуммер генерирует звуковой сигнал прямоугольной формы;
• RGB светодиод с тремя элементами (красный, зеленый и синий) для смешивания цветов;
• 2 Tinkerkit входа для подключения Tinkerkit модулей датчиков с 3-пиновыми разъемами;
• 2 Tinkerkit выхода для подключения Tinkerkit модулей приводов с 3-пиновыми разъемами;
• разъем подключения TFT дисплея служит для подключения дополнительного LCD экрана, SD карты или других устройств, использующих протокол SPI.

Для того, чтобы использовать весь ряд доступных датчиков, плата использует аналоговый коммутатор. Это означает, что один аналоговый вход микроконтроллера делится на все входные каналы (кроме трехосевого акселерометра). Четыре дополнительных вывода микроконтроллера используются для выбора канала для чтения.

Связь

Плата Arduino Esplora обладает рядом возможностей для связи с компьютером, с другой платой или с другими микроконтроллерами. ATmega32U4 также позволяет использовать последовательную (CDC) связь через USB и отображается на компьютере, как виртуальный COM порт. Микросхема также действует, как полноскоростное USB 2.0 устройство, использующее стандартные USB COM драйвера. Windows машинам понадобится inf-файл. Arduino IDE включает в себя монитор последовательного порта, который позволяет посылать и принимать от платы простые текстовые данные. Светодиоды RX и TX на плате загораются при передаче данных через микросхему ATmega8U2/ATmega16U2 и USB соединение.

Arduino Esplora также поддерживает связь через SPI. Для связи через SPI используется библиотека SPI.

Arduino Esplora отображается, как стандартные клавиатура и мышь, и может быть запрограммирована для управления этими устройствами ввода с помощью классов Keyboard и Mouse.

Программирование

Arduino Esplora может быть запрограммирована с помощью Arduino IDE. Выберите "Arduino Esplora" в меню Инструменты → Плата.

ATmega32U4 на Arduino Esplora поставляется с уже зашитым загрузчиком, что позволяет вам загружать в микроконтроллер новый код программы без использования внешнего аппаратного программатора. Связь осуществляется с помощью протокола AVR109.

Вы можете также обойти загрузчик и прошить микроконтроллер через разъем ICSP (внутрисхемное последовательное программирование).

Библиотека Esplora

Для облегчения написания скетчей для Arduino Esplora существует предназначенная для этой платы библиотека, которая содержит методы для чтения датчиков и записи во встроенные устройства вывода.

Библиотека предлагает высокоуровневые методы, которые предоставляют предварительно обработанные данные, например, градусы Фаренгейта или Цельсия от датчика температуры. Также она предоставляет простой доступ для устройств вывода, например запись значений в RGB светодиод.

Автоматическая (программная) перезагрузка и запуск загрузчика

Вместо того, чтобы требовать физического нажатия кнопки перезагрузки перед прошивкой кода новой программы, Arduino Esplora спроектирована таким образом, что она позволяет перезагружать ее с помощью программного обеспечения, запущенного на подключенном компьютере. Перезагрузка вызывается, когда на Arduino Esplora виртуальный (CDC) последовательный COM порт сначала открывается со скоростью 1200 бод, а затем закрывается. Когда это происходит, процессор перезагружается, разрывая USB соединение с компьютером (то есть виртуальный последовательный COM порт исчезает). После перезагрузки процессора, запускается загрузчик и остается в активном состоянии около 8 секунд. Загрузчик также может быть запущен нажатием кнопки перезагрузки на Arduino Esplora. Обратите внимание, что при подаче напряжения питания на плату Arduino Esplora сразу переходит к выполнению пользовательской программы (если та загружена) без запуска загрузчика.

Из-за этого способа обработки перезагрузки платой Arduino Esplora лучше всего позволить Arduino IDE попытаться вызвать перезагрузку перед прошивкой, особенно если вы привыкли нажимать кнопку перезагрузки перед прошивкой на других платах. Если IDE не может перезагрузить плату, вы всегда можете запустить загрузчик нажатием кнопки перезагрузки на плате.

Защита от перегрузки по току при питании через USB

Arduino Esplora имеет самовосстанавливающийся предохранитель, который защищает USB порты вашего компьютера от короткого замыкания и перегрузки по току. Несмотря на то, что большинство компьютеров обеспечивают свою собственную внутреннюю защиту, этот предохранитель дает дополнительный уровень защиты. Если ток через USB порт превышает 500 мА, предохранитель автоматически разрывает соединение, пока короткое замыкание или перегрузка не будут устранены.