Мини-обзор Arduino-совместимых плат различных архитектур. Чем отличается оригинальная Arduino от китайского аналога

Среди всего разнообразия плат Arduino новичку сложно выбрать подходящую. Кроме официальных плат, типа Arduino UNO, Nano, MEGA, существуют еще и ардуино-совместимые платы, типа Digispark, «Электронные войска», Seeeduino, Freeduino, Robocraft и другие. В чем их отличие и какую плату Arduino выбрать? Давайте разберемся!

Совместимость с шилдами и основные отличия

Пожалуй, эта характеристика стоит на ряду с такими как: объём памяти, тактовая частота и тип используемого микроконтроллера. Платы клоны Ардуино можно разделить по подобию с базовыми платами Arduino UNO, MEGA и прочие. Самой распространенной является UNO, собственно большинство клонов связаны, именно с ней. Совместимость с шилдами обеспечивается расположением клеммных колодок и разводкой печатной платы.

Размер платы оригинальной UNO 6.9х5.3 см, размеры плат сторонних производителей могут отличаться, но расположение клеммных колодок и расстояние между разъемами должно оставаться одинаковым. В таком случае плата будет совместима со стандартными шилдами любого происхождения.

Если речь идет в контексте «ардуино», скорее всего, именно эта версия и имеется в виду. Отличия между оригиналом и клоном могут отсутствовать, т.е. полная копия, а разницей могут быть лишь цвет покрытия платы и способ прошивки. USB-serial конвертер, на той же УНО, выполнен на микроконтроллере, тогда как на оригинальных НАНО - на 232-ой микросхеме, а на китайской - на CH340, встречаются и УНО с такими конвертерами, об этом позже.

С другой стороны в отличиях могут быть и схемы питания, и встроенные в плату дополнительные микросхемы-драйверы, защитные цепи, развязочные, расширители портов на сдвиговых регистрах и пр.

Понятие Arduino-совместимая - значит, что она и соответствующим языком программирования, при этом она необязательно совместима с шилдами. Примером такой платы можно привести Lillypad.

Плата совместима с языком ардуино, но не совместима с шилдами. Если их нужно подключать, то нужно производить подключение вручную к соответствующим пинам. Кстати эта плата ориентирована на носимые устройства, как вариант для умной одежды. Такую плату производит компания SparkFun.

Обзор плат и советы по их применению

Большое количество модификаций и сторонних плат не является плагиатом или подделкой. Так произошло, потому что Arduino ведет открытую политику, что позволяет вносить модификацию в конструкцию и собирать наборы, со свободной комплектацией предназначенные для специализированных сфер:

Роботехника;

Автоматика;

Для обучения и пр.

Названия плат обычно содержат приставку «Duino», как craftduino или DCduino, а модель платы может и совпадать по названию, как та же DCduino UNO, если она дополнена - тогда будет еще одна приставки или совсем другое слово описывающее добавочные функции. Кроме выше перечисленного стоит обращать внимание на напряжение питания и логических уровней, они могут быть 3.3 и 5 В.

Для начала однозначно брать нужно распространенную плату - Arduino UNO-подобную или Nano, первая стоит порядка 5 долларов, вторая немногим дешевле - 3-5 долларов.

Если вам встретится модель под названием Duemilanove, это полный аналог UNO. Отличия лишь в способе связи с компьютером, выше я упомянул, что на UNO она организована на дополнительном микроконтроллере - Atmega8u2, Duemilanove общается с компьютером через FT232RL.

Перейдем к обзору плат. На фото ниже это полные клоны ардуино, ниже мы рассмотрим модернизированные платы.

Отличный клон UNO, главное отличие - наличие дополнительных контактов разъёма «GVS» (ground-voltage-signal). Это не совсем разъём, а скорее порядок размещения проводов в разъёме. Именно так подключаются многие датчики и прочая периферия.

Но в стандартной гребенке контакты расположены иначе, при этом вам обязательно не хватит контактов питания (Vcc и Gnd), придется скручивать провода, либо использовать беспаечную макетную плату для подсоединения. Разработчики Iteaduino предусмотрели это и решили проблему дублированием контактов типа «папа» в правильной последовательности.

Если вы не нашли такую плату - придется покупать шилд, но работать с ним не так удобно, тем более для начинающего лучше, когда деталей меньше.

Подобные платы позволяют уменьшить габариты и вес конечного продукта за счет уменьшения количества шилдов.

Еще одна уно-подобная плата с возможностью подключения к сети по кабелю и установки микро SD-карты. Хотя и есть Ethernet-shield, но опять-таки - он увеличит объём занимаемый платой в корпусе и вес продукта. Плата , но на ней отсутствует USB-интерфейс.

Для прошивки нужно дополнительно приобрести USB-UART конвертер вот такой, например, его гребенка подходит к такой же на плате Arduino Ethernet.

Leonardo и Esplora

Модель Arduino для тех, кому нужно много аналоговых входов, для считывания аналоговых датчиков, здесь их 12, против 6 на плате УНО.

Это получилось за счет использования Atmega32u4, а не Atmega328, как на большинстве плат они подключены к пинам, те, что на UNO были цифровым: 4, 6, 8, 9, 10, 12.

Такая разводка позволяет использовать их как раньше, что даёт совместимость с платами расширения или подключать источники аналогового сигнала. ШИМ выводов здесь не 6, а 7.

Исчезла необходимость в USB-UART конвертере, в Atmega32u4 интегрирована аппаратная поддержка USB. Для работы может потребоваться дополнительный модуль PoE. Такие платы отлично подходят для создания контроллеров для ПК, он поддерживает USB HID, и может выступать в роли мыши или клавиатуры или геймпада, с соответствующей обвязкой и деталями.

Интересен Leonardo тем, что при одинаковых размерах и совместимости с UNO имеет больше функций в плане работы с ШИМ и аналоговым сигналом.

На его основе сделана Esplora - по сути плата джойстика совместимая с арудиновским кодом и возможностью программирования и создания уникального девайса. На фото ниже вы видите такую плату с дополнительным дисплеем (в комплект его нет), напоминает портативную консоль.

MEGA и DUE

Если вы собрались делать систему автоматизации для целого дома или другой объёмный проект вам не хватит выводов . На помощь придет контроллер Atmega2560, и плата ардуино с аналогичным названием, здесь есть 54 цифровых входа-выхода и 16 аналоговых. Это более, чем в 2 раза больше, чем у тех, что мы рассмотрели выше. К ней продаются соответствующие большие шилды.

UNO-шилды условно совместимы. Только нужно в библиотеках править расположение пинов, потому что их нумерация различна.

Если вам нужно еще больше возможностей, стоит сменить архитектуру. Arduino DUE построен не на МК семейства AVR8, а на ARM CORTEX-M3. Это 32-х разрядный контроллер. 54 цифровых и 12 аналоговых каналов помогут реализовать большой проект. 4 UART интерфейса, SPI, Twin-Wire, JTAG. 512 кб флеш, 96 SRAM, 32 разряда - всё это нужно для высокой скорости выполнения сложных программ.

Напомню, что у атмеги328 всего 32 кб флеш-памяти и 2 кб SRAM

ВНИМАНИЕ:

Питание и напряжение логических уровне - 3.3 В, если хотите убить DUE, подайте на неё 5 В.

Самые маленькие ардуины

Для тех, кому важна мобильность есть целый ряд официальных плат и одна весьма занимательная ардуино-совместимая. Они подходят для тех, кто хочет спроектировать скрытое устройство или носимое (портативное). Давайте рассмотрим их подробнее.

Актуальная версия - Arduino Nano v3.0. Из маленьких она наиболее удобна, для прошивки используется Mini-b USB-кабель, но китайские копии часто используют micro-USB разъём, который очень распространен для подключения смартфона к компьютеру или его зарядки.

По количеству и назначению пинов она аналогична UNO, но не совместима с шилдами. Кстати, для нано встречаются специализированные шилды (китайцы делают все, что только можно вообразить). Чаще всего китайские копии используют CH340G для связи с компьютером через USB, лично у меня на Windows 8.1 драйвер не установился автоматически, проблема решилась после 2-х минут поиска в гугле по названию микросхемы, дальше всё пошло как по маслу.

Немного больше, чем нано. Микро и нано отлично подходят для размещения на макетной плате, почти всегда это делает сборку схемы и монтаж более удобным. В остальном всё аналогично предыдущей различия лишь в компоновке платы.

Arduino mini - не работает по USB

Самая мелкая плата, аналогичная по функционалу «ункам» и «нанкам» - это «мини». Забавно, что самая маленькая плата, судя по названию, должна быть больше, чем «нано». Получилось наоборот. Экономия размеров достигнута за счет исключения узла связи по юсб (rs232, ch340g и подобных) и самого разъёма. Для этого есть контактные площадки для подключения по последовательному интерфейсу.

Прошивка осуществляется с помощью USB-serial (usb-uart) переходников. Если вы собираетесь заниматься микроконтроллерами - стоит его приобрести, он много где может пригодиться.

Может поставляться как с распаянными контактными площадками, так и просто приложенными в комплекте, для самостоятельной установки.

Интересная разработка Digispark. Её форм-фактор напоминают флешку, для её прошивки не нужен кабель, она сама вставляется в USB-порт компьютера.

В вашем распоряжении всего 6 выводов(3 PWM и 4 аналоговых, I2C), 8 Кб флэш-памяти для программ, по 512 б ROM и RAM, 2 кб памяти, как обычно, заняты загрузчиком, так что вам доступно лишь 6 кб.

При прошивке 2 цифровых пина (P3, P4) задействуются под USB, но вы их можете использовать после прошивки, когда отключите от компьютера. Обратите внимание на распиновку - она написана на обратной стороне платы, на картинке справа. Для работы с ней нужно настроить IDE.

Еще несколько особенностей:

1. пин P5 - это «RESET», если подать на него логический ноль - плата перезагрузится, он же A0, т.е. первый аналоговый вход, сигнал может считываться в диапазонах более, чем 1.2 в, поскольку всё что ниже воспринимается, как «ноль» и идёт перезагрузка. Сомнительный пин вообще, но если подумать, как его использовать, и достигает ли измеряемый сигнал вообще нуля, то всё не так плохо.

2. Забудьте о мониторинге порта, Serial отсутствует как таковой, поэтому отладку платы с компьютера проводить не получится. Этого можно и избежать - если больше времени уделить проектированию, ну или использовать внешние измерительные приборы - контрольные лампы, мультиметры, осциллографы.

Заключение

Надеюсь, что эта статья помогла вам определиться с выбором платы. Я постарался рассмотреть максимально широкий спектр ардуино в малом объёме текста, детально рассматривать каждую плату не имеет смысла, ведь они почти одинаковы, за исключением разных дополнений.

Платформа Arduino является открытой (Open Source) и крайне популярной. Её производят сотни производителей по всему миру и далеко не всегда легально и качественно.

Arduino, xDuino или подделка?

Оригинальный производитель

Плата Arduino была разработана компанией, которую основал итальянец Массимо Банци. До сих пор настоящие Arduino производятся только в Италии (Торино) и в США (Нью-Йорк). Платы можно купить либо в итальянском магазине , либо у официальных дистрибьюторов, перечень которых опубликован на этом сайте. Только такие платы имеют право называться «Arduino» и являются оригинальными.

Сторонние производители xDuino

Политика компании Arduino не запрещает сторонним производителям выпускать свои совместимые платы. Единственное ограничение — такие платы не должны называться «Arduino», так как это зарегистрированный товарный знак. При этом допустимо использовать в названиях окончание «duino», поэтому эти платы часто обозначают как xDuino. Многие крупные официальные дистрибьюторы Arduino производят и продают свои xDuino-платы. Например: Redboard от компании Sparkfun, DFRduino от DFRobot, Seeeduino от Seeed Studio и т.д.

Такие платы чаще всего ничем не хуже оригинальных и стоят дешевле. Сторонние производители отвечают за их качество собственным именем, поэтому делают хорошие платы.

Амперка — официальный дистрибьютор плат Arduino. Также мы занимаемся производством собственных железок, среди которых есть и xDuino-платы:

• Iskra Neo — аналог Arduino Leonardo
• Iskra Mini — аналог Arduino Mini

Нелегальные производства

Популярность бренда Arduino подталкивает многих производить эти платы и незаконно печатать на них название «Arduino» и «Made in Italy». Такие производители заявляют, что продают оригинальные платы, но это всего лишь подделка, контрафакт.

Качество таких плат низкое, делаются они преимущественно в Китае, а установить истинных производителей невозможно, так как они скрываются за именем Arduino. Таких производств много, они открываются и закрываются, главная их цель — сделать плату и втюхать, используя в качестве козыря низкую цену.

Что выбрать?

Оригинальная Arduino

Вы станете обладателем аутентичной итальянской платы Можете быть уверенным в качестве сборки Нет проблем с совместимостью и драйверами Цена выше, чем у сторонних производителей xDuino

Хорошее качество, за которое производитель отвечает репутацией Нет проблем с совместимостью и драйверами Цена ниже, чем на оригинальную итальянскую плату Нельзя похвастаться тем, что у вас итальянская Arduino Подделки

Из всех вариантов, самая низкая цена Покупка контрафакта — лотерея: качество может быть каким угодно. Собираются из дешёвых и пиратских компонентов, поэтому часто встречаются проблемы с подключением и драйверами. Может быстро выйти из строя. Бывают случаи блокировки чипов на аппаратном уровне со стороны операционной системы (защита от пиратства).

Как отличить оригинальную Arduino от подделки?

Многие продавцы в России торгуют контрафактом. Хуже того, некоторые продают их по цене оригинала, что вовсе сбивает с толку.

Если вы только собираетесь купить Arduino:

• Прямо спросите у продавца: «У вас оригинальная Arduino или китайская реплика?». В большей части случаев вам ответят честно.
• Проверьте, есть ли магазин, в котором вы решили купить Arduino, в перечне официальных дистрибьюторов . Если нет, то скорее всего он продаёт китайские клоны.
• Обратите внимание на цену. Оригинальная Arduino Uno стоит в официальном магазине 20€. Дешевле их продавать нельзя по условиям договора.

Если вы уже купили Arduino, обратите внимание на характерные отличия.

Поставка — в фирменной коробочке

Оригинальные Arduino (слева) поставляются в фирменных картонных коробочках. Внутри: плата, наклейки, аннотация и защитная пластиковая подложка под плату. Китайские подделки чаще всего поставляются в простом пластиковом пакете (справа).

Цвет — бирюзовый

Для производства плат итальянцы используют специальный микс из масок нескольких цветов — получается бирюзовый оттенок, который сложно передать даже на фотографиях. Нелегальные производители обычно не заморачиваются и используют стоковую тёмно-синюю маску.

На колодках — гравировка

На оригинальных платах вы увидите дублирующие подписи к контактом прямо на пластиковых колодках (слева). Нелегалы для экономии этим не утруждаются (справа).

Шрифты — чёткие, шелкография аккуратная

На оригинальных платах используется специальный шрифт, который похож на естественный печатный (слева). Такого шрифта нет из коробки в программах для подготовки производства, поэтому у недобросовестных китайцев вместо него обычно используется штатный «чертёжный шрифт» (справа).

Обратная сторона текущей ревизии Arduino Uno выглядит так.

Качество и точность оборудования, на котором делаются платы, у подпольщиков обычно ниже, поэтому мелкий текст и тонкие линии часто замыливаются, слипаются, размазываются.

Выбирайте оригинальные итальянские Arduino или xDuino-платы от производителей с именем, например, наши Iskra Neo или Iskra Mini . С ними вы оградите себя от неприятных сюрпризов и траты времени впустую.

Сайт Ардуино+

Сайт Ардуино+ (сайт) создан для того, чтобы помочь начинающим и профессиональным любителям радиоэлектроники в создании проектов различной сложности. Огромное количество библиотек, распиновка разных плат и устройств, библиотеки сенсоров и датчиков. Всё это включает в себя не только информацию про платы Ардуино, но и про многие-многие микроконтроллеры и устройства.

Что такое Ардуино?

Ардуино (Arduino)

Ардуино - плата с процессором, которая позволяет собрать любое устройство/гаджет. Благодаря Arduino своими руками можно собрать даже свой собственный «умный дом».

Arduino - эффективная аппаратно-программная платформа для проектирования и создания новых устройств, разработанная компанией Arduino Software и представляет собой плату с контактами для подключения дополнительных компонентов. Технические характеристики устройства зависят от модели используемого микроконтроллера. Это касается совместимости с дополнительными компонентами. Последнее обновление программной части 1.8.0 было выпущено 20 декабря 2016 года

Бесплатная программная интегрированная среда разработки создана на базе языков программирования C/C++ и обладает одноимённым с самим устройством название. Наличие Ардуино-совместимых плат расширяет пользовательские возможности разработки с применением аппаратных и программных компонентов.

Что можно создать при помощи Ардуино?

На базе Arduino можно создаются автономные и подключаемые к компьютеру проекты.

Миллионы возможных комбинаций элементов программы ограничиваются только человеческой фантазией. Устройство способно получать и обрабатывать данные об окружающем мире, используя присоединяемые и программируемые датчики.

Вы можете запрограммировать систему быстро среагировать на определённое изменение, управлять светом, движущимися элементами, моторчиками и разнообразными приводами. Система подходит для домашнего и промышленного использования.

Рынок дополнительных плат постоянно обновляется, появляются новые инновационные разработки. Этому способствует полностью открытая архитектура системы. Программный код записывается на саму плату, благодаря встроенному в процессор программатору. Однако, проект может выполняться с компьютера, используя проводные или беспроводные источники передачи данных.

При их отсутствии можно приобрести дополнительный модуль, добавляющий новые функции. Большая открытая база готовых проектов и чертежей CAD открывает пользователю возможности для углублённого изучения среды, порождая новые идеи для создания собственного устройства.

Преимущества работы с Arduino

Как уже было сказано ранее, Ардуино обладает открытой архитектурой, что позволяет сторонним разработчикам полностью копировать систему. Несмотря на высокую конкуренцию, Ардуино - самое популярное аппаратно-программное средство. Это достигается благодаря простоте с многофункциональностью. Рассмотрим преимущество системы над сторонними аналогами:

• плата обладает встроенным программатором, что позволяет использовать систему без дополнительного подключения дешифратора и компилятора;
• программная часть построена на базе C/C++, что делает её простой в использовании и изучении;
• наличие библиотеки готовых проектов и чертежей CAD, доступных для свободного использования;
• для сбора устройства не требуется пайка, компоненты соединяются при помощи специальной макетной доски, перемычек и проводов;
• возможность автономной работы расширяет сферу применения устройства;
• наличие версии для работы с популярной мобильной операционной системой Android;
• большое количество дополнительных модулей как от разработчика, так и от сторонних производителей.

Создание проекта с Arduino - одно удовольствие. Дружелюбная система, наличие готовых проектов и видеоуроков и простая среда разработки позволяют реализовать даже ваши самые невероятные задумки.

Работа с Arduino IDE: что и зачем

Для работы платы и вашего будущего проекта необходимо написать и загрузить на Arduino скетч. Скетч (sketch) - программа, написанная специально для Adruno. Для выполнения данного пункта вам понадобятся:

• ардуино;
• USB-кабель Type-A;
• устройство, работающее на ОС Windows.

Скачайте - бесплатную среду разработки для Ардуино с официального сайта производителя. Вместе с программой автоматически установятся драйвера для определения девайса при подключении к USB-порту. Если же Ардуино не определится - произведите ручную установку необходимых компонентов.

На схеме должен загореться зелёный светодиод при подключении к USB. Запустите приложение и приступайте к созданию собственного скетча. Проверка работоспособности и совместимости Arduino с ПО можно проверить при помощи встроенного скетча «LED». Запуск данного процесса должен вызвать мигание светодиода.

В меню Tool - Board выберите используемую плату. Далее следует загрузка скетча в Arduino при помощи кнопки «Upload». Успешное завершение данной операции подтверждается миганием светодиода оранжевого цвета на плате. Для подробного изучения создано множество англоязычных и отечественных ресурсов, где рассказывается что такое Ардуино и как с ним работать.

Среда разработки оснащена стандартным менеджером добавления библиотек в виде исходного кода на языке C++. Данная возможность расширяет применение компонентов, добавляя новый функционал.

Платы и модули, раскрывающие функционал Arduino

Платы Ардуино различаются в частоте процессора, объемах памяти и поддерживаемых архитектурах. Можно выделить следующие модели:

• . Хорошее решение для начинающих пользователей и простых проектов. Поддерживает работу с Windows, Linux и MacOS. Встроенный микропроцессор работает на частоте 16 МГц, обладает 32 Кб встроенной памяти. Включается в комплекты для начинающих;
• Arduino Yun . Комплект с встроенным портом Ethernet и модулем WiFi. Оптимизирован для работы с семейством Linux. Подойдёт для работы как с любительскими, так и промышленными проектами;
• Arduino ADK . Устройство оптимизировано для работы с платформой Android. Хорошая совместимость и уникальный программный комплект позволяют создать проект, управляемый с мобильного телефона;
• Arduino Due . Улучшенная версия, работающая на мощном 32 битном ARM процессоре с тактовой частотой 84 МГц. В плату установлено 96 Кб SRAM и 512 Кб флеш-памяти.
• . Одна из самых миниатырных, но очень полезных и популярных плат особенностью которой является разъем USB.

Это далеко не вся линейка плат. Существуют и другие модификации, созданные для выполнения разнообразных целей. Перед приобретением платы нужно заранее продумать будущий проект и выявить требующиеся технические характеристики. Полностью раскрыть потенциал Arduino позволяют дополнительные модули, подключающиеся к PIN-слотам центральной платы. Наиболее интересные и популярные модули расширения, они же шилды:

• 3D-джойстик . Своеобразный программируемый 3D-стик, способный стать способом управления спроектированного механизма или робота;
• Bluetooth-модуль . Даёт возможность управления механизмом или обменом данными через Bluetooth;
• EasyVR Shield 3.0 . Разработка, служащая для распознавания голосовых команд;
• Espruino Pico . Контролер, позволяющий выполнять Java-скрипты, расширяя варианты применения платы;
• GPRS Shield . Расширение, позволяющее принимать и отправлять голос, SMS и GPRS-данные;
• Motor Shield . Подключаемый модуль, позволяющий программно управлять двумя моторчиками;
• Power Bank . Аккумулятор для переносных компактных модулей на 2000 МАч.

Рассмотрев список выше, вы уже представили множество вариантов применения дополнительных модулей. Это далеко не весь список, а лишь популярные и распространённые устройства. Существуют разнообразные подключаемые картридеры, акселерометры, передатчики и модули для разнообразных сфер жизнедеятельности. Andruino начинает эффективно применяться даже в медицине.

Небольшая цена, доступность модулей и открытая база данных помогут в реализации задумки. Готовый проект может быть как автономным, так и переносным. Наличие портативных аккумуляторов и беспроводных источников передачи данных способствуют созданию расширенной сети из группы плат и компьютеров.

Доступный язык программирования обладает возможностью установки дополнительных компонентов и библиотек. Модули добавляют возможность работы с Java. Покупайте комплект Ардуино для начинающих и реализовывайте ваши задумки! Ваша фантазия безгранична, а Arduino позволит её воплотить.

Существует множество разновидностей плат Арудино: Nano, Mini, Uno, Leonardo, Mega, Lilypad… Новичку сложно разобраться в их многообразии. В этой статье я расскажу о разновидностях плат ардуино. В конце статьи есть ссылки на проверенных мной продавцов, у которых можно купить плату Arduino. Нажмите на для быстрого перехода к таблице со ссылками.

Основные различия плат Arduino:

Ардуино отличаются между собой:

• размером
• количеством выводов
• объёмом памяти

Размер платы , прежде всего влияет на удобство работы с ней. Самая распространённая плата – Arduino Uno (и её обновлённая версия Arduino Leonardo) имеют размер примерно 6×5 см. Это позволяет обходиться без лупы при создании прототипа на макетной плате и получать достаточно компактные рабочие устройства. Arduino Nano - очень компактна. Её размер всего 4,4×1.9 см, при этом её функционал ничем не отличается от больших плат. Также Arduino Nano отлично крепится на макетной плате за счет выводов типа «папа». В попытке сделать платы еще меньше были выпущены версии Arduino Micro (клон Arduino Uno, выпущенный на плате размером 4.8х1.77 см) и Arduino Mini (минимальная комплектация — отсутствует разъем USB для питания и заливки прошивки, прошивка заливается через специальный переходник. Забавный факт: arduino mini гораздо меньше, чем micro, при этом micro почти одинакового размера с nano. Так что название моделей плат — это просто названия моделей плат и реальный размер оно не отражает. Существует ещё огромная, 10,2 * 5,3 сантиметров Arduino Mega. Такой размер она получила не просто так. На плате расположено целых 70 выводов.

Количество выводов определяет количество внешней периферии, которое вы сможете подключить к плате: светодиоды, сервоприводы, разнообразные датчики, модули,кнопки и многое другое. На платах есть цифровые и аналоговые выводы. Цифровые выводы могут принимать только 2 значения: HIGH и LOW. HIGH соответствует наличию тока на выводе, LOW – отсутствию. Захотели зажечь светодиод - перевели вывод в состояние HIGH. На выводе появилось напряжение и светодиод загорелся. Выдали LOW и светодиод погас. Цифровые выводы могут также и считывать значения, аналогично, только 2 состояния. Если на вывод извне (например, с кнопки) подаётся напряжение ~+5В, то контроллер считает значение HIGH. Напряжение меньше 5 вольт будет определено, как LOW.
Аналоговые выводы позволяют считывать значение прилагаемого напряжения в диапазоне от 0 до 1024. Где 0 — 0 вольт, 1024 — 5 вольт. Диапазон измерений может быть изменён путём подачи опорного напряжения на специальный вывод AREF. При этом, любой аналоговый вывод можно использовать как цифровой. Но цифровой не может быть использован как аналоговый.

Цифровые выводы могут ещё поддерживать : специальный режим работы для управления яркостью свечения светодиода или скоростью вращения моторчика. Однако, здесь всё просто: nano, mini и uno располагают шестью выводами с поддержкой ШИМ. Leonardo и micro оборудованы семью ШИМ выводами, и только гигантская Arduino Mega 2560 вырывается вперёд с четырнадцатью ШИМ выводами.

Объём памяти , на первый взгляд, очень важный параметр. Однако, не относитесь к плате, как к компьютеру. Здесь не нужно много оперативной и уж тем более постоянной памяти. Я не буду подробно останавливаться на этом. Потому, что самая «бедная» в этом плане Arduino Nano имеет всего 32 килобайта постоянной и 2 килобайта оперативной памяти, но к тому моменту, как написанная вами программа для микроконтроллера перестанет влезать в эти 32 килобайта постоянной памяти, вы уже будете прекрасно разбираться во всём самостоятельно, и эта статья вам не понадобится. Серъёзно: 32 килобайта — просто огромная память для программы микроконтроллера.

Объём энергонезависимой памяти , более интересный параметр. Энергонезависимая память, как ясно из её названия, сохраняет в себе данные независимо от наличия питания. При этом значения переменных в вашей программе сохраняются в оперативную память, которая стирается при перезагрузке контроллера. Помимо энергонезависимой памяти для хранения самой программы, отдельно выделена область памяти (она же EEPROM), которая позволяет прямо из программы контроллера сохранить значения переменных в специальную ячейку. Тогда после перезагрузки устройство сможет восстановить состояние, в котором оно находилось перед отключением питания. Большинство контроллеров позволяют сохранить лишь 1 килобайт данных. Кроме малого объёма существует ещё и лимит на количество операций записи. Всего 10 000 раз можно записать данные в одну ячейку (считывать данные можно любое количество раз). 10 000 — на первый взгляд не так уж и мало. Запись осуществляется в ячейки по 1 байту. Итого, у нас есть 1 000 ячеек. Например, если опрашивать некий датчик всего один раз в минуту и сохранять его значение в память и при том каждый раз в новую ячейку, устройство проработает (((100 000 * 1 000)/60)/24)/365 = 190 лет. Однако, чаще всего приходится записывать данные в одну ячейку (например, количество секунд). И тогда ресурс снижается уже до 2,5 месяцев непрерывной работы, и это для записи раз в минуту. Если же возникнет задача обновлять значение раз в секунду, то и вовсе всего через 27 часов EEPROM будет повреждена. Поэтому, энергонезависимую память используют для сохранения настроек и других редко обновляемых значений. А показания датчиков или журнал работы устройства удобнее писать на SD карту (кстати, у меня есть о подключении SD карты к Arduino).

Выбираем плату

Самая популярная плата - Arduino Uno. Все остальные платы имеет смысл сравнивать именно с ней. Это плата небольшого размера. По краям платы расположены 14 цифровых и 6 аналоговых входов/выходов.

Плата размером 6,9 × 5 ,3 см наиболее удобна для создания быстрых прототипов. Не слишком большой размер и удобные разъёмы для подключения проводов от макетной платы делают её весьма удобной для новичков. Так называемые шилды (Shield) - в 99% случаев созданы именно для установки на плату Arduino Uno. Сейчас получает распространение другая плата, Arduino Leonardo, которая является идеологическим продолжением UNO. Она имеет незначительные различия в назначении некоторых специальных выводов и подключается к компьютеру гораздо более компактным кабелем micro USB. Большинство шилдов для UNO подходят и к Leonardo, но возможны неприятные сюрпризы из-за несоответствия некоторых выводов.

Это действительно наиболее оптимальный вариант платы Arduino. Если вы приобретаете плату первый раз и просто хотите попробовать свои силы, ваш выбор — Arduino Uno или Leonardo. Большинство готовых наборов, кстати именно поэтому и комплектуются именно платой UNO. Подробнее о подборе готового набора я расскажу в конце статьи.

Довольно интересная разновидность - Arduino Nano. Это плата размером всего 4,4см x 1.9см, при этом она полностью совместима с Leonardo по функционалу. Продаются даже специальные переходники для подключения шилдов от UNO к Nano. Платы идентичны по количеству выводов, объёму памяти, быстродействию. Nano, благодаря миниатюрным размерам, удобно использовать в готовом устройстве, чтобы сэкономить место в тесном корпусе. Ардуино Нано вместо отверстий для подключения соединительных проводов оборудована штырьками. Это добавляет хлопот при прототипировании (плату приходится устанавливать на макетную плату и занимать место, однако помогает при переносе прототипа в реальное устройство. К выводам контроллера можно просто припаять провода.

Arduino Mega - самая большая плата семейства Arduino. Больше памяти, огромное количество выводов (70!). Эта плата предназначена для сложных устройств, к которым планируется подключение множества разнообразной периферии. На самом деле правильное название для платы - Arduino Mega 2560. Но поскольку Arduino Mega (без цифр в названии) в данный момент считается устаревшей, купить её фактически невозможно и для краткости плату называют просто Arduino Mega. Но в реальности плата оказывается бесполезной как при создании прототипа. так и в готовом устройстве. В прототипе больше всего мешает её огромный размер, а для готового устройства может быть полезным, разве что, количество выводов, но получить дополнительные выводы легко можно на любой другой плате с помощью или, если не хватает выводов с ШИМ, можно воспользоваться . Единственное серъёзное преимущество Mega перед другими платами- объём памяти для загрузки программы. Однажды мне понадобилось вывести на бегущую строку большое количество графической информации и программа занимала почти 100Кб. Проект собирался на пару дней и переписывать алгоритм под хранение информации на SD карте не хотелось. Тут мне на помощь и пришла Mega.

Где покупать плату Arduino

Изначально Arduino была разработана итальянскими инженерами. Автором идеи считается Массимо Банци (Massimo Banzi). Именно плата, произведённая в Италии считалась оригинальной Ардуино. Позже в команде разработчиков случился раскол и оригинальные платы производятся как в Италии, так и в США. Однако, изначально чертежи Arduino стали распространяться под свободной лицензией. Это значит, что кто угодно может производить платы в точности повторяющие конструкцию оригинала. Авторские права распространяются лишь на само название Arduino. Именно поэтому существует огромное количество модификаций и альтернативных версий платы от сторонних производителей. Разумеется, Китай, как настоящий центр производства электроники в настоящее время предлагает массу ардуино совместимых плат. Лично я рекомендую не переплачивать тысячи рублей за оригинал, а обратить внимание на копию платы по приемлемой цене. Серъёзно, самая дешёвая плата Arduino Mini, оригинал с завода в Италии, в России стоит 1400 рублей, тогда как Китайский клон можно заказать за 2$ c бесплатной доставкой. Покупать платы удобнее всего на популярной интернет-площадке Aliexpress. В конце статьи я собрал для вас ссылки для заказа плат и различных датчиков, которые я сам заказал и убедился в их качестве. Так же там вы найдёте ссылки для заказа готовых наборов для начала изучения мира Arduino. Если же вы по каким-то причинам намерены приобрести оригинальную плату, то отправляйтесь на сайт «Амперка» . Там точно оригинальные платы.

Итог

Если вы новичок, то без раздумий покупайте Arduino Leonardo.
Если у вас уже есть несколько прототипов, и вы планируете превратить их в готовые устройства, присмотритесь к Arduino Nano.
Если же вы сломали голову, но так и не придумали, как впихнуть всю начинку устройства в тесный корпус, воспользуйтесь сверхкомпактной Arduino Mini.

Небольшая сравнительная таблица основных характеристик:

Плата	Размер, см	Количество выводов (цифровых/аналоговых)	Объём постоянной памяти, КБ	Объём оперативной памяти, КБ	Объём энергонезависимой памяти для хранения значений переменных, КБ	Тактовая частота, МГц
	4,4×1,9	14 / 8	30	2	1	16
Arduino Mini	1,8×3,3	14 / 8	16	1	0,5	16
	6,9×5,3	14 / 6	32	2	1	16
	6,6×5,2	20 / 12	32	2,5	1	16
	11×5,2	54 / 16	128	8	4	16

Платы Arduino

Название	Статус

Но даже если так, то все равно эта статья окажется полезной для вас. Ардуино - это современный электронный конструктор и полноценная рабочая платформа для создания электронных устройств как профессионалами, так и новичками.

Удобство этой платформы кроется в том, что используемый язык программирования универсален и прост в освоении, а у программного кода открытая архитектура. Собираемые устройства на базе Arduino получают информацию обо всех внешних процессах с помощью датчиков, а управление реализуется с помощью разных исполнительных устройств.

Проблема заключается в высокой себестоимости комплектов для сбора и программирования, которые реализуются компанией-разработчиком. Но благодаря всемирной популярности Arduino, речь сегодня уже может идти об аналогах. Но не подумайте, что это частично упрощенная и ограниченная в функциональном плане адаптация. Аналоги ничем не уступают оригиналу и даже могут работать в объединенном комплекте.

Так какие же аналоги Arduino сегодня можно встретить на рынке?

Платформа Netduino построена на микроконтроллерах класса ARM с запрограммированным программным кодом.NET Framework.

В исходной плате устанавливаются «камни» с рабочей частотой до 168 Mhz. Среди причин, по которым стоит отдать предпочтение именно этому аналогу, наиболее очевидным видится совместимая компоновка пинов, как в случае с Arduino UNO.

На сегодняшний день представлено достаточное количество модификаций таких плат, но определенная трудность в том, что Netduino – это не самый доступный вариант, если вы рассматриваете бюджетные аналоги.

В ценовой категории 10$ также можно подобрать очень достойные варианты аналогов Arduino. Ti MSP430 LaunchPad – это достойный внимания аналог, который стоит отнести к малобюджетной серии устройств. При этом заметьте, что это не китайская копия, а вполне себе самостоятельное решение.

MSP430 LaunchPad можно адаптировать к использованию совместно с тремя версиями Ti, которые поддерживают IDEs – это Code Composer Studio, версия CCS Cloud и вариант Energia IDE.

В случае с версией Energia, стоит заметить, что она похожа визуально на Arduino IDE и предоставляется в продажу в комплекте с большим набором программ. Среди доступного ПО стоит отметить 2 следующих варианта: The MSP430 is Very Easy и Getting Started with Energia.

Платформа LaunchPad, по аналогии с программной начинкой Arduino, имеет возможность использования различных шилдов, которые рассчитаны на расширение функциональной базы LaunchPad.

С английского языка «Teensy» переводится, как «крошечный», а отсюда и вывод, что платы этой серии имеют достаточно небольшие размеры. Они основаны на микропроцессоре серии Freescale ARM Cortex-M4 .

Подобные платы комплектуются «камнем» с рабочей тактовой частотой до 75 Mhz. Но при всех своих небольших размерах такая плата имеет ничуть не урезанный функционал.

Teensy построен на базе Arduino IDE, что удобно в первую очередь следующим – большинство ваших программных кодов можно адаптировать здесь без лишних изменений. Доступны для установки add-on платы, если вы планируете их использовать.

Данный аналог Arduino изначально был известен на рынке под именем Kickstarter, но позже стал использовать только одно обозначение Particle Photon. Фирменные платы имеют встроенный модуль Wi-Fi, что особо актуально в наши дни.

Используемое ядро – ARM Cortex M3 при допустимой максимальной рабочей частоте 120 Mhz. Программирование выполняет при помощи облачного IDE. За счет этого можно функционально обогатить персональные IOT проекты.

Собственная линейка Photon расширяется за счет использования дополнительных шилдов. Доступен также и 3G вариант основной платы – версия «The Electron» .

На современном рынке представлены и другие аналоги Arduino, но в этой статье мы рассмотрели самые актуальные варианты из них. Будьте осторожны при знакомстве с другими версиями аналогов, так как у каждого из них есть свои индивидуальные особенности.