ARDUINO NANO. Распиновка

Arduino Nano — это одна из самых популярных плат среди любителей электроники. Она очень компактная, удобная и подходит для большинства проектов разной сложности.

Чтобы успешно работать с этой платой, нужно разобраться в её распиновке — в том, какие функции выполняет каждый из её выводов (пинов). В этой статье мы подробно рассмотрим все пины Arduino Nano, объясним их назначение и приведём примеры подключения.

Что такое эта ваша “распиновка”?

Распиновка — это схема, на которой показано, какие пины есть на плате и за что каждый из них отвечает. Без понимания распиновки не получится правильно подключить кнопки, датчики, светодиоды и другие компоненты к Arduino Nano.

На плате можно найти 30 выводов (по 15 с каждой стороны), микроконтроллер Atmega328P, разъем Mini-USB или Type-C (зависит от версии) и микросхему CH340 или FT232RL для связи с компьютером.

Ниже приведена таблица распиновки Arduino Nano во всех подробностях:

№ пина	Название на плате	Назначение
D0	RX	Приём данных по UART (Serial)
D1	TX	Передача данных по UART
D2-D7	Digital I/O	Цифровые входы/выходы
D3, D5, D6, D9-D11	PWM (с ~)	ШИМ-выходы
D8-D13	Digital I/O	Цифровые пины, включая SPI
A0-A7	Аналоговые входы	Считывание аналоговых сигналов
A6, A7	Только вход	Без цифровой функции
RST	Reset	Сброс платы
3.3V	3.3 вольта	Питание модулей с 3.3V (ограничено по току)
5V	5 вольт	Основное питание
GND	Ground	Общий провод (земля)
VIN	Питание	Вход для внешнего питания (7–12V)

Как можно заметить, пинов на Arduino Nano не очень много, некоторые дублируются (например, цифровые входы/выходы, аналоговые входы и тд). Теперь давайте посмотрим на схему распиновки непосредственно на плате:

На этой схеме четко видно, какие пины поддерживают PWM, где находятся пины SPI (они же D10-D13), I2C (A4 - SDA, A5 - SCL), а какие пины являются аналоговыми входами.

ЗАНЯТНО! Вы можете знать, где расположен каждый из пинов, но не понимать их истинного назначения. Не будем терять ни минуты и скорее разберемся

Цифровые пины (D0-D13)

Теперь очевидно, что Arduino Nano имеет 14 цифровых пинов, пронумерованных от D0 до D13 (D - от слова Digital, то есть цифровой). Каждый из этих пинов можно использовать как вход (INPUT), чтобы считывать сигналы (например, нажата кнопка или нет) и как выход (OUTPUT), чтобы подавать сигнал (скажем, включить светодиод, подать сигнал на реле и прочее).

Надо полагать, при написании очередной прошивки ни один робототехник не обходится без следующих команд:

pinMode(7, OUTPUT); // Настроить D7 как выход
digitalWrite(7, HIGH); // Подать 5V (включить)

Это лишь один из всевозможных сценариев, к которому вы можете прибегнуть при программировании с использованием цифровых пинов.

Вместо семерки можно подставить любой из 13 доступных номеров, и каждый будет соотноситься с определенным пином на плате. Таким образом, у вас есть возможность подключить несколько компонентов одновременно и организовать из них полноценную систему.

Необходимо подчеркнуть некоторые особенности цифровых пинов:

Пины D0 (RX) и D1 (TX) используются для обмена данными по UART. Не рекомендуется подключать к ним что-то во время прошивки устройства.
Пины D2–D7 обычные, цифровые.
Пины D3, D5, D6, D9–D11 поддерживают PWM.
Пины D8, D12, D13 поддерживают SPI или обычные выходы.

Что такое PWM (ШИМ-пины)

PWM — это широтно-импульсная модуляция. Проще говоря — это способ подавать не полные 5 вольт, а «среднее» напряжение, создавая эффект регулировки мощности.

ШИМ применяется для регулировки яркости светодиода, управления скоростью моторов, управления громкостью зуммера и много еще для чего. На Arduino Nano ШИМ-пины обозначаются как D3, D5, D6, D9, D10 и D11 и обозначаются значком тильда (~) рядом с номером пина.

Для примера, как используется PWM в коде:

analogWrite(6, 127); // Установить среднюю яркость (из 255)

Необходимо пояснить, что 0 будет равно тому, чтобы выключить подключенный компонент, а 255 - наоборот, подать максимальное напряжение. Все, что будет между - это средняя мощность.

Интерфейсы Arduino Nano

Для общения с другими модулями и платами, Arduino Nano использует интерфейсы связи. Их несколько и каждый создан для разных задач.

UART (Serial) — последовательная передача

Пин D0 (RX) на прием данных, а D1 на передачу. Данный интерфейс используется для общения с компьютером (посредством монитора порта) и для Bluetooth-модулей (HC-05, HC-06).

Важно помнить! При программировании платы через USB не рекомендуется подключать что-то к D0 и D1, иначе загрузка может не пройти.

I2C — двухпроводный интерфейс

Пин A4 (SDA) - это данные, а A5 (SCL) тактовый сигнал. I2C применяется для дисплеев (OLED, LCD), гироскопов, акселерометров, расширителей пинов (PCF8574).

Этот интерфейс позволяет подключить много устройств на одни и те же два пина, и каждому присваивается свой адрес. Для примера, включить I2C через код можно следующим образом:

Wire.begin(); // Включить I2C

SPI — высокоскоростной интерфейс

У SPI много пинов: D10 (SS), D11 (MOSI), D12 (MISO) и D13(SCK). Интерфейс используется для карты памяти, дисплеев типа TFT и OLED, а еще для радиомодулей (nRF24L01).

По сравнению с I2C, SPI значительно быстрее, однако, он требует большего количества пинов.

Как устроено питание в Arduino Nano

Существует несколько способов подачи питания на Arduino Nano, а именно:

Через USB (Mini-USB или Type-C). Этот способ самый удобный, напряжение 5V и ограничение по току до 500 mA.
Через VIN. Подавать можно от 7 до 12 вольт, к тому же есть встроенный стабилизатор, который преобразует напряжение до 5 вольт. Используется такой способ питания, как правило, при автономной работе от батарейки или блока питания.
Питание через пин 5V. Питание подается уже стабилизированное, 5V. Этот способ нужно использовать только в том случае, когда вы уверены в стабильности источника. Главный минус - это обход встроенной защиты от перенапряжения, поэтому нужно быть особенно внимательным.

На плате есть следующие выходы питания: 5V (напряжение 5 вольт, можно забирать или подавать питание), 3.3V (низковольтный выход, максимум до ~50 мА), GND (земля), VIN (вход внешнего питания 7–12V) и RST (принудительный сброс платы, можно подключить кнопку Reset).

Для примера, чтобы подать питание от USB, достаточно просто подключить кабель к компьютеру или зарядке. Тогда питание 5V подается на плату и 5V можно забирать также с пина 5V.

Если же питать устройство, скажем, от батарейки, то делать это нужно через VIN. Просто подключаем плюс батарейки к VIN, а минус - к GND.

Критически важно понять, что подавать питание 12 вольт напрямую на пин 5 вольт - это заведомо плохая идея, ведь так можно очень просто спалить плату. Также, 3.3V пин не предназначен для питания тяжёлых устройств, его максимум ~50 мА! А модульные дисплеи и радио лучше не питать напрямую с 5V Nano, для этого используйте внешний источник, так надежнее.

Подарите ребёнку профессию будущего!

Обучение перспективной IT-профессии — легко и увлекательно! Онлайн-курсы программирования для детей и подростков.

Хочу записаться

Примеры подключения компонентов к Arduino Nano

Чтобы было нагляднее, давайте рассмотрим некоторые схемы подключения к Arduino Nano.

Первый пример - светодиод:

Анод светодиода подключается к D3, а катод - к GND. Во схеме также присутствует резистор, чтобы не пережечь светодиод.

Далее, подключение кнопки к Nano. Схема почти такая же:

И снова, в цепи участвует резистор, ведь и кнопка может перегореть.

Советы для начинающих

Перед тем, как загружать скетч в свою Arduino Nano, отключайте все, что подключено к пинам D0 и D1 (TX/RX).
Не используйте A6 и A7 как цифровые пины, поскольку они поддерживают только аналоговый вход.
Если же плата не определяется компьютером, возможно, нужно установить драйвер CH340. Но, как правило, среда разработки Arduino IDE самостоятельно подкачивает все необходимое для работы с платами.