Для подключения Arduino Due к компьютеру понадобится USB-кабель типа Micro-B. USB-кабель необходим как для питания, так и для прошивки устройства.

Один конец кабеля с разъемом micro-USB вставьте в разъем для программирования Arduino Due (находится возле разъема питания). Для прошивки скетча необходимо в среде программирования Ардуино IDE из меню Tools > Board выбрать пункт Arduino Due (Programming port), а также из меню Tools > Serial Port выбрать соответствующий последовательный порт.

Основные отличия от плат на основе микроконтроллеров ATMEGA

В целом, для программирования и работы с Arduino Due используются те же принципы, что и с другими моделями Ардуино. Однако, есть и несколько ключевых отличий Due от других плат.

Печатная плата Due похожа на модель Arduino Mega 2560.

Напряжение

Микроконтроллер в составе Arduino Due работает от 3.3В, что влечет за собой некоторые ограничения. В частности, напряжение, используемое для питания подключаемых датчиков или управления исполнительными устройствами, так же не может превышать 3.3В. В случае подачи большего напряжения (например, 5В, характерных для большинства плат Ардуино) Arduino Due выйдет из строя.

Устройство может быть запитано, как от USB, так и от разъема питания. Во втором случае, напряжение питания должно лежать в диапазоне от 7В до 12В.

В Arduino Due есть импульсный стабилизатор напряжения с высоким КПД, соответствующий требованиям, предъявляемым USB-хост устройствам. Благодаря этому, Ардуино может служить источником питания для какого-либо USB-гаджета, подключаемого к штатному USB-порту, выполняющего роль хоста. Ардуино может работать в качестве USB-хоста только при питании от внешнего источника.

Последовательные порты на Arduino Due

В Arduino Due есть два USB-порта. Штатный USB-порт (обозначен на рисунке, как Native ) соединен непосредственно с процессором SAM3X и поддерживает последовательную CDC-связь через объект SerialUSB . Второй USB-порт - это порт для программирования (обозначен на рисунке, как Programming port). Он подключен к контроллеру ATMEL 16U2, выступающего в роли USB-UART преобразователя. По умолчанию для загрузки программ и взаимодействия с Ардуино используется порт для программирования.

Преобразователь USB-UART порта для программирования соединен с первым UART`ом контроллера SAM3X. Поэтому программно взаимодействовать с эти портом можно через объект "Serial".

Штатный USB-порт подключен непосредственно к выводам контроллера SAM3X, отвечающим за функцию USB-хоста. Штатный USB-порт позволяет использовать Arduino Due как в качестве внешнего периферийного устройства компьютера (например, USB-мыши или клавиатуры), так и в роли USB-хоста, к которому можно подключать различные устройства (такие, как мышь, клавиатура или Android-смартфон, например). А с помощью объекта "SerialUSB", описанного в языке программирования Ардуино, этот же порт можно использовать и как виртуальный последовательный порт.

Автоматический (программный) сброс

Микроконтроллер SAM3X отличается от AVR-микроконтроллеров тем, что перед перепрошивкой его флеш-памяти, ее содержимое сперва необходимо стереть. Чтобы сделать это вручную, необходимо где-то на секунду зажать кнопку очистки памяти, нажать кнопку Upload в среде Ардуино, а затем нажать кнопку сброса.

Чтобы не повторять эту процедуру каждый раз, она была автоматизирована и может выполнятся программно как через штатный порт, так и через порт для программирования:

Процедура программной очистки (т.н. "soft-erase") автоматически активируется при закрытия порта, открытого на скорости 1200 бит/с. При это очищается флеш-память контроллера, устройство сбрасывается и стартует загрузчик. Если по какой-либо причине во время этого в процессоре произойдет сбой, то вероятнее всего soft-erase не произойдет, поскольку эта процедура выполняется программно самим контроллером.

Открытие и закрытие штатного порта на скоростях, отличных от 1200 бод, не приведет к перезагрузке контроллера SAM3X. Для того, чтобы использовать программу Serial Monitor для наблюдения данных, отправляемых вашим скетчем, необходимо добавить несколько строк кода в программный блок setup(). Такой фрагмент заставит контроллер SAM3X дождаться открытия порта SerialUSB перед выполнением основной программы:

While (!Serial) ;

Нажатие кнопки сброса на Arduino Due приводит не только к перезагрузке SAM3X, но и к сбросу USB-соединения. В случае, если программа Serial Monitor открыта, то после разрыва соединения необходимо закрыть и заново открыть ее для восстановления сеанса связи.

USB-порт для программирования взаимодействует с USB-UART преобразователем Ардуино, который в свою очередь соединен с первым UART`ом микроконтроллера SAM3X (а именно, с выводами RX0 и TX0). Причем микросхема USB-UART преобразователя управляет также выводами Reset и Erase главного микроконтроллера. При открытии последовательного порта, USB-UART преобразователь перед тем, как обмениваться данными с UART`ом контроллера, формирует на выводах Erase и Reset активный уровень сигнала, что приводит к очистке памяти SAM3X. Этот способ более надежен, чем "программная очистка" при использовании штатного USB-порта, и работает даже в случае зависания процессора.

Для программного взаимодействия с этим портом в среде разработки Ардуино используйте объект "Serial". Аналогично построена работа с USB-портом и на Arduino Uno, поэтому все программы, написанные для Uno, будут так же работать и на Due. Кроме того, порт для программирования Arduino Due ведет себя так же, как и последовательный порт Uno, в том плане, что USB-UART преобразователь в составе устройства сбрасывает главный контроллер при каждом открытии последовательного порта.

Нажатие кнопки сброса во время использования порта для программирования не разрывает USB-соединение с компьютером, поскольку сбрасывается только главный контроллер SAM3X.

USB-хост

Arduino Due может работать в качестве USB-хоста для периферийных устройств, подключаемых к порту SerialUSB. Для получения дополнительной информации и примеров кода, см. справку по USB-хост .

Когда Due используется в качестве хоста, он же служит источником питания для подключенного устройства. Поэтому в таком режиме работы настоятельно рекомендуется запитывать Arduino Due от внешнего источника питания.

Разрядность АЦП и ШИМ

В Arduino Due есть возможность изменять разрядность для считывания и формирования аналоговых величин (которые, по умолчанию, равны 10 и 8 битам, соответственно). Максимальная разрядность АЦП и ШИМ составляет 12 бит. Для получения дополнительной информации см. описание функций analogWriteResolution() и analogReadResolution() .

Расширенные возможности SPI

Установка драйверов для Arduino Due

OSX

• В операционной системе OSX установка драйверов не требуется. В зависимости от установленной версии ОС, при подключении устройства к компьютеру должно появится диалоговое окно, предлагающее открыть Сетевые настройки (“Network Preferences”). Кликните "Network Preferences...", дождитесь появления окна и нажмите кнопку "Apply". Arduino Due появится в системе под статусом "Not Configured", но при этом будет работать нормально. Теперь можно выйти из системных настроек.

Windows (протестировано на XP и 7)

Linux

• На Linux установка драйверов не требуется вообще.

Прошивка программы в Arduino Due

С точки зрения пользователя, процесс прошивки программ в Arduino Due осуществляется точно так же, как и в других моделях Ардуино. Несмотря на то, что для прошивки скетчей можно использовать любой USB-порт Due, все же рекомендуется задействовать для этой цели порт для программирования.

Для прошивки своей программы через порт для программирования, сделайте следующее:

• Подключите устройство к компьютеру, подсоединив USB-кабель к порту для программирования Ардуино (этот порт расположен ближе к разъему питания).
• Откройте среду разработки Ардуино.
• В меню "Tools" выберите пункт "Serial Port" и укажите последовательный порт, ассоциированный в системе с Arduino Due
• Из меню "Tools > Boards" выберите пункт "Arduino Due (Programming port)"

После выполнения указанных действий можно прошивать в Ардуино свою программу.

Arduino Due - представляет более серьезное решение, по сравнению с . Это первая плата Arduino на основе 32-разрядного ядра.

Характеристики

• Микроконтроллер: AT91SAM3X8E;
• Тактовая частота: 84 МГц;
• Разрядность: 32 бита
• Напряжение питания: 3.3В;
• Входное напряжение (рекомендуемое): 7-12В;
• Входное напряжение (предельное): 6-16 В;
• Цифровые выводы I/0: 54 линии (12 из них - ШИМ);
• Аналоговые входы: 12 (АЦП);
• Аналоговые выходы: 2 (ЦАП);
• Flash-память: 512 Кб (вся память доступна для программ);
• SRAM-память: 96 Кб;
• Максимальный ток на выводе I/0: 130 мА;
• Максимальный ток на выводе 3,3V: 800 мА;
• Максимальный ток на выводе 5V: 800 мА;
• Длина: 101,52 мм;
• Ширина: 53,3 мм;
• Вес: 36 г.;

Подключение

Для подключения к компьютеру понадобится .

Питание

Arduino Due может быть запитан от USB, через , либо от внешнего источника питания: , , штекер которого (Ø 2,1 мм, центральный вывод - положительный) необходимо подключить к силовому разъему питания. Если внешним источником питания служит аккумуляторная батарея, то её нужно подключить к выводам Vin и GND. Тип источника питания выбирается автоматически.

Подробнее о плате

Arduino Due построена на базе 32-разрядного микроконтроллера Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3 с тактовой частотой 84МГц. В отличии от большинства плат Arduino, Arduino Due работает от 3,3 В, имеет 2 порта I2C, порт CAN, 2 аналоговых выхода (ЦАП), 2 порта microUSB с поддержкой USB OTG - возможность подключения других USB-устройств к USB порту. Наличие контроллера DMA позволяет освободить процессор от ресурсоемких задач. Помимо кнопки Reset имеется кнопка Erase (бортового стирания) удержание которой в течении нескольких секунд, при наличии питания, приведет к аппаратному стиранию данных из Flash-памяти. Загрузчик прошивается на заводе изготовителе в специально для него выделенную область памяти. Следует учесть, что наличие напряжения больше 3,3В на любом входе, может повредить плату.

Программное обеспечение

Скачать (загрузить) программу Arduino IDE для создания, редактирования и загрузки скетчей в Arduino или Genuino, Вы можете с

Первая плата Arduino на основе 32-битного микроконтроллера с ARM ядром на базе процессора Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3. Обладая тактовой частотой 84 МГц и 32-битной архитектурой, позволяет выполнять большинство операций над целыми числами в 4 байта за один такт. На плате предусмотрено 54 цифровых вход/выхода (из них 12 можно задействовать под выходы ШИМ), 12 аналоговых входов, 4 UARTа (аппаратных последовательных порта), связь по USB с поддержкой OTG, 2 ЦАП (цифро-аналоговых преобразователя), 2 TWI, разъем питания, разъем SPI, разъем JTAG, кнопка сброса и кнопка стирания.

Подключение и настройка

Для работы с платформой Arduino Due в операционной системе Windows скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino - Arduino IDE.

Добавление платформы

Элементы платы

Микроконтроллер Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3

Сердцем платы Arduino Due является 32-битное ARM ядро AT91SAM3X8E с тактовой частотой 84 МГц, 512 КБ флеш-памяти и 96 ОЗУ, превосходящее по производительности обычные 8-битные микроконтроллеры.

Микроконтроллер ATmega16U2

Микроконтроллер ATmega16U2 создает порт программирования для связи микроконтроллера SAM3X с USB-портом компьютера. При подключении к ПК Arduino Due определяется как виртуальный COM-порт. Перепрошивка микросхемы 16U2 производится через ICSP разъём используя стандартные драйвера USB-COM.

Пины питания

VIN: Напряжение от внешнего источника питания (не связано с 5 В от USB или другим стабилизированным напряжением). Через этот вывод можно как подавать внешнее питание, так и потреблять ток, когда устройство запитано от внешнего адаптера.

5V: На вывод поступает напряжение 5 В от стабилизатора напряжения на плате, независимости от того, как запитано устройство: от адаптера (7–12 В), от USB (5 В) или через вывод VIN (7–12 В). Питать устройство через вывод 5V не рекомендуется - в этом случае не используется стабилизатор напряжения, что может привести к выходу платы из строя.

3.3V: 3,3 В от стабилизатора напряжения платы. Максимальный ток - 800 мА. Cтабилизатор также обеспечивает питание микроконтроллера SAM3X.

GND: Выводы земли.

IOREF: Этот вывод предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера. В зависимости от напряжения на нём, плата расширения может переключиться на соответствующий источник питания либо задействовать преобразователи уровней, что позволит ей работать как с 5 В, так и с 3,3 В устройствами.

Порты ввода/вывода

Внимание! В отличие от других плат Arduino, Arduino Due работает от 3,3 В. Максимальное напряжение, которое могут выдержать вход/выходы составляет 3,3 В. Подав напряжение, например 5 В, на выводы Arduino Due, можно вывести плату из строя.

Цифровые входы/выходы: пины 0 – 53
Логический уровень единицы - 3,3 В, нуля - 0 В. Максимальный ток выхода - 3 или 15 мА в зависимости от вывода микроконтроллера, или ток входа - 6 или 9 мА. К контактам подключены подтягивающие резисторы 100 кОм, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.

ШИМ: пины 2 – 13
Позволяют выводить аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала. Разрешение ШИМ позволяет менять функция analogWriteResolution().

АЦП: пины A0 – A11
12 аналоговых входов, каждый из которых может представить аналоговое напряжение в виде 12-битного числа (4096 значений). По умолчанию выставлена разрядность - 10 бит, для совместимости с другими платами. Разрешение АЦП можно менять с помощью функции analogReadResolution(). Аналоговые входы платы производят измерения от 0 до максимального значения 3,3 В. Если подать на вход напряжения свыше 3,3 В - это вызовет повреждение кристалла SAM3X.

TWI/I²C: пины 20(SDA) , 21(SCL) и TWI 2/I²C 2: SDA1 и SCL1
Для общения с периферией по синхронному протоколу, через 2 провода. Для работы используйте библиотеку Wire .

SPI: Пины SPI выведены на центральный 6-контактный разъем, совместимый с Uno, Leonardo и Mega2560.
Для коммутации по интерфейсу SPI используйте библиотеку SPI .

UART: Serial: пины 0(RX) и 1(TX) ; Serial1: пины 19(RX1) и 18(TX1) ;Serial2: пины 17(RX2) и 16(TX2) ; Serial3: пины 15(RX3) и 14(TX3) .
Эти выводы используются для получения (RX) и передачи (TX) данных по последовательному интерфейсу. Выводы 0(RX) и 1(TX) соединены с соответствующими выводами микросхемы ATmega16U2 , выполняющей роль преобразователя USB-UART. Для связи Arduino Due с компьютером через порт программирования, используйте класс Serial.

DAC1/DAC2: На выводах ЦАП DAC1 и DAC2 доступны аналоговые выходы с 12-битным разрешением (4096 уровней) при помощи функции analogWrite(). Данные выводы можно использовать в качестве аудиовыхода, используя библиотеку Audio.

Светодиодная индикация

Разъём Programming USB

Разъём предназначен для прошивки платформы Arduino Due с помощью компьютера. Для использования этого порта выберите в Arduino IDE в качестве вашей платы "Arduino Due (Programming Port)". При этом также производится стирание предыдущей прошивки. Аппаратное стирание более надежно, чем «программное стирание», которое происходит на собственном USB порте, и будет работать даже при повреждении главного микропроцессора. В программное обеспечение Arduino входит монитор последовательной шины, который дает возможность компьютеру обмениваться простыми текстовыми сообщениями с платой подключенной через Programming USB посредством контроллера ATmega16U2.

Разъём Native USB

Чтобы использовать этот порт, выберите в Arduino IDE тип вашей платы "Arduino Due (Native USB Port)". Native USB port подключен к SAM3X, тем самым осуществляя последовательную связь (CDC) посредством USB обеспечивая подключение к монитору последовательной шины, или другим приложениям на вашем компьютере. Открытие и закрытие собственного порта при скорости передачи 1200 бит в секунду запускает процедуру «программного стирания»: флеш-память стирается и плата перезапускается с помощью загрузчика. Также это дает Due возможность эмулировать USB мышь или клавиатуру.

Native USB может также работать как USB хост для подключенных периферийных устройств: мыши, клавиатуры и прочего.

Разъём для внешнего питания

Разъём для подключения внешнего питания от 7 В до 12 В.

ICSP-разъём для ATmega2560

ICSP-разъём предназначен для внутрисхемного программирования микроконтроллера ATmega2560. Также с применением библиотеки SPI данные выводы могут осуществлять связь с платами расширения по интерфейсу SPI. Линии SPI выведены на 6-контактный разъём, а также продублированы на цифровых пинах 50(MISO) , 51(MOSI) , 52(SCK) и 53(SS) .

ICSP-разъём для ATmega16U2

ICSP-разъём для внутрисхемного программирования микроконтроллера ATmega16U2.

Распиновка

Arduino Due – это микроконтроллерная плата на базе процессора Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3 . Это первая плата Arduino на базе микроконтроллера с 32-битным ядром ARM . У нее 54 цифровых I/O контакта (из которых 12 можно использовать для выдачи ШИМ ), 12 аналоговых контактов, 4 аппаратных последовательных порта (UART ), частота 84 МГц , поддержка OSB OTG , 2 ЦАП (цифро-аналоговых преобразователя), 2 TWI , разъем для питания, SPI -гребешок, JTAG -гребешок, кнопка сброса и кнопка очистки flash -памяти.

Внимание: В отличие от большинства плат Arduino, Due работает на 3,3 вольтах. Максимальное напряжение, к которому терпимы I/O контакты – 3,3 вольта. Если подать на них более высокое напряжение, это может повредить плату.

Плата оснащена всем необходимым для микроконтроллера; просто подключите ее к компьютеру через кабель micro-USB либо запитайте через батарею или адаптер, конвертирующий переменный ток в постоянный. Модель Due совместима со всеми «шилдами» Arduino , которые работают на 3,3 вольтах .

Кроме того, Due совместима с распиновкой 1.0:

• Интерфейс TWI : контакты SDA и SCL расположены рядом с контактом AREF
• Контакт IOREF : позволяет правильно настроенному «шилду» , подключенному к плате, адаптировать напряжение, даваемое платой. Благодаря этому «шилды» совместимы с 3,3-вольтовыми платами вроде Due и 5-вольтовыми платами на базе AVR
• Бездействующий, ни к чему не подключенный контакт : зарезервирован для использования в будущем

С чего начать

Чип SAM3X также поддерживает коммуникацию через интерфейсы SPI и TWI . Чтобы упростить использование TWI , в IDE Arduino есть библиотека Wire , а для SPI есть библиотека SPI .

Программирование

Для программирования платы можно использовать оба USB -порта, но лучше отдать предпочтение USB -порту для программирования – из-за того, каким образом осуществляется стирание памяти на чипе:

• USB-порт для программирования. IDE Arduino и выберите пункт Инструменты > Плата > Arduino Due (Programming Port) . Затем подключите USB-порт для программирования (он находится ближе к разъему для питания) к компьютеру. В качестве чипа, конвертирующего USB-данные в последовательные данные, USB-порт для программирования использует чип ATmega16U2 , и он подключен к первому UART на SAM3X (контакты RX0 и TX0 ). Два контакта Atmega16U2 подключены к контактам Erase и Reset на SAM3X . Открытие и закрытие USB -порта для программирования на скорости 12000 бит/сек запускает на чипе SAM3X процесс «аппаратной очистки» , который активирует на SAM3X контакты Erase и Reset перед коммуникацией с UART . Для программирования Due рекомендуется использовать именно этот порт. Он более надежен, т.к. работает, как правило, даже если неисправен главный микроконтроллер.
• Штатный USB-порт. Чтобы использовать этот порт, зайдите в IDE Arduino и выберите пункт Инструменты > Плата > Arduino Due (Native USB Port) . Штатный USB-порт подключен напрямую к чипу SAM3X . Теперь подключите штатный USB-порт (он находится рядом с кнопкой сброса) к компьютеру. Открытие и закрытие штатного USB-порта на скорости 1200 бит/сек запускает процедуру «мягкой очистки» : стирается flash -память, а затем перезапускается плата. Если главный микроконтроллер по какой-то причине неисправен, то «мягкая очистка» может не сработать, поскольку эта процедура полностью выполняется на программном уровне в SAM3X . Открытие и закрытие штатного USB-порта на другой скорости не сбросит SAM3X .

В отличие от других плат Arduino , на которых используется avrdude , плата Due использует .

Защита USB-портов от перегрузок

Плата Arduino Due оснащена восстанавливаемым предохранителем, который защищает USB-порты вашего компьютера от перегрузок. Хотя у большинства компьютеров есть собственная защита от подобных неприятностей, предохранитель добавляет к ней еще один слой. Если на USB-порт будет подано более 500 миллиампер , этот предохранитель автоматически прервет соединение, пока короткое замыкание или перегрузка не будут устранены.

Физические характеристики и совместимость с «шилдами»

Максимальные длина и ширина печатной платы Arduino Due составляют 10,16 и 5,33 см соответственно, однако USB-коннекторы и разъем для питания могут немного выходить за эти пределы. Кроме того, на плате имеются три отверстия, которые позволяют прикрепить ее к какой-либо поверхности или корпусу. Обратите внимание, что расстояние между 7-ым и 8-ым контактами составляет 0,406 см , а между остальными контактами – 0,254 см .

Плата Arduino Due совместима с большинством «шилдов» , разработанных для плат Uno , Diecimila и Duemilanove . Цифровые контракты с 0-го по 13-ый (и прилегающие к ним контакты AREF и GND ), аналоговые контакты с 0-го по 5-ый , гребешок для питания и ICSP -гребешок (для SPI ) находятся на тех же местах. Более того, на тех же контактах (т.е. на 0-ом и 1-ом ) находится и UART (последовательный порт). Обратите внимание, что интерфейс I2C расположен на 20-ом и 21-ом контактах, тогда как у Duemilanove и Diecimila она находится на 4-ом и 5-ом контактах.

Документация

Плата Arduino Due – это оборудование, распространяемое по принципу «open-source» . Вы можете создать на ее основе собственную плату, используя следующие файлы:

См.также

Внешние ссылки