أجهزة مفتوحة المصدر (OSH): المخططات

لوحة Arduino Leonardo هي أجهزة مفتوحة المصدر! يمكنك بناء لوحتك الخاصة باستخدام الملفات التالية:

• ملفات Eagle بتنسيق .ZIP
• المخططات بتنسيق .PDF

مخطط توزيع الأطراف (Pinout)

قم بتنزيل مخطط توزيع الأطراف الكامل بتنسيق PDF من هنا.

الطاقة

يمكن تشغيل لوحة Arduino Leonardo عبر اتصال micro USB أو باستخدام مصدر طاقة خارجي. يتم اختيار مصدر الطاقة تلقائياً.
يمكن أن تأتي الطاقة الخارجية (غير USB) إما من محول تيار متردد إلى تيار مستمر أو بطارية. يمكن توصيل المحول عن طريق توصيل قابس مقاس 2.1 مم موجب المركز بمقبس الطاقة الخاص باللوحة. يمكن إدخال أسلاك البطارية في رؤوس دبابيس Gnd و Vin لموصل الطاقة.
دبابيس الطاقة هي كما يلي:

• VIN. جهد الإدخال إلى لوحة Arduino عند استخدام مصدر طاقة خارجي (على عكس 5 فولت من اتصال USB أو مصدر طاقة منظم آخر). يمكنك توفير الجهد من خلال هذا الدبوس، أو إذا كنت توفر الجهد عبر مقبس الطاقة، يمكنك الوصول إليه من خلال هذا الدبوس.
• 5V. مصدر الطاقة المنظم المستخدم لتشغيل المتحكم الدقيق والمكونات الأخرى على اللوحة. يمكن أن يأتي هذا إما من VIN عبر منظم على اللوحة، أو يتم توفيره بواسطة USB أو مصدر طاقة آخر منظم بجهد 5 فولت.
• 3V3. مصدر طاقة 3.3 فولت يتم توليده بواسطة المنظم الموجود على اللوحة. الحد الأقصى لسحب التيار هو 50 مللي أمبير.
• GND. دبابيس التأريض.
• IOREF. الجهد الذي تعمل عنده دبابيس الإدخال/الإخراج للوحة (أي VCC للوحة). هذا هو 5 فولت في لوحة Leonardo.

الذاكرة

يحتوي المتحكم ATmega32u4 على 32 كيلوبايت (مع 4 كيلوبايت مستخدمة لمحمل الإقلاع). كما يحتوي على 2.5 كيلوبايت من ذاكرة SRAM و 1 كيلوبايت من ذاكرة EEPROM (والتي يمكن قراءتها وكتابتها باستخدام مكتبة EEPROM).

الإدخال والإخراج

يمكن استخدام كل من دبابيس الإدخال/الإخراج الرقمية العشرين على Leonardo كمدخل أو مخرج، باستخدام وظائف pinMode()، وdigitalWrite()، وdigitalRead(). تعمل هذه الدبابيس عند 5 فولت. يمكن لكل دبوس توفير أو استقبال بحد أقصى 40 مللي أمبير، ويحتوي على مقاومة سحب داخلية (مفصولة افتراضياً) تتراوح بين 20-50 كيلو أوم. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي بعض الدبابيس على وظائف متخصصة:

• التسلسلي (Serial): 0 (RX) و 1 (TX). تُستخدم لاستقبال (RX) وإرسال (TX) بيانات تسلسلية TTL باستخدام قدرة الاتصال التسلسلي لأجهزة ATmega32U4. لاحظ أنه في لوحة Leonardo، تشير فئة Serial إلى اتصال USB (CDC)؛ للاتصال التسلسلي TTL على الدبابيس 0 و 1، استخدم فئة Serial1.
• TWI: 2 (SDA) و 3 (SCL). تدعم اتصال TWI باستخدام مكتبة Wire.
• المقاطعات الخارجية: 3 (مقاطعة 0)، 2 (مقاطعة 1)، 0 (مقاطعة 2)، 1 (مقاطعة 3)، و 7 (مقاطعة 4). يمكن تهيئة هذه الدبابيس لتشغيل مقاطعة عند قيمة منخفضة، أو حافة صاعدة أو هابطة، أو تغيير في القيمة. انظر وظيفة attachInterrupt() للحصول على التفاصيل.
• PWM: 3، 5، 6، 9، 10، 11، و 13. توفر مخرج PWM بدقة 8 بت مع وظيفة analogWrite().
• SPI: على رأس ICSP. تدعم هذه الدبابيس اتصال SPI باستخدام مكتبة SPI. لاحظ أن دبابيس SPI غير متصلة بأي من دبابيس الإدخال/الإخراج الرقمية كما هي في لوحة Uno، فهي متاحة فقط على موصل ICSP. هذا يعني أنه إذا كان لديك درع (shield) يستخدم SPI، ولكن لا يحتوي على موصل ICSP بـ 6 دبابيس يتصل برأس ICSP المكون من 6 دبابيس في لوحة Leonardo، فلن يعمل الدرع.
• LED: 13. يوجد مصباح LED مدمج متصل بالدبوس الرقمي 13. عندما تكون قيمة الدبوس عالية (HIGH)، يكون المصباح مضاءً، وعندما تكون القيمة منخفضة (LOW)، يكون مطفأً.
• المدخلات التناظرية: A0-A5، و A6-A11 (على الدبابيس الرقمية 4، 6، 8، 9، 10، و 12). تحتوي لوحة Leonardo على 12 مدخلاً تناظرياً، مصنفة من A0 إلى A11، ويمكن استخدام جميعها كإدخال/إخراج رقمي. تظهر الدبابيس A0-A5 في نفس المواقع كما في لوحة Uno؛ بينما توجد المدخلات A6-A11 على دبابيس الإدخال/الإخراج الرقمية 4، 6، 8، 9، 10، و 12 على التوالي. يوفر كل مدخل تناظري دقة 10 بت (أي 1024 قيمة مختلفة). افتراضياً، تقيس المدخلات التناظرية من التأريض إلى 5 فولت، على الرغم من أنه من الممكن تغيير النهاية العليا لنطاقها باستخدام دبوس AREF ووظيفة analogReference().

هناك زوجان من الدبابيس الأخرى على اللوحة:

• AREF. جهد مرجعي للمدخلات التناظرية. يُستخدم مع analogReference().
• إعادة الضبط (Reset). اجعل هذا الخط منخفضاً (LOW) لإعادة ضبط المتحكم الدقيق. يُستخدم عادةً لإضافة زر إعادة ضبط للدروع التي تعيق الزر الموجود على اللوحة.

انظر أيضاً التعيين بين دبابيس Arduino ومنافذ ATmega32u4.

الاتصال

يحتوي لوح Leonardo على عدد من الوسائل للتواصل مع جهاز كمبيوتر، أو لوحة Arduino أخرى، أو وحدات تحكم دقيقة أخرى. يوفر متحكم ATmega32U4 اتصالا تسلسلياً من نوع UART TTL (بجهد 5 فولت)، وهو متاح عبر الدبابيس الرقمية 0 (RX) و 1 (TX). كما يسمح متحكم 32U4 باتصال تسلسلي (CDC) عبر منفذ USB، ويظهر كمنفذ COM افتراضي للبرامج الموجودة على الكمبيوتر. تعمل الرقاقة أيضاً كجهاز USB 2.0 كامل السرعة، باستخدام برامج تشغيل USB COM القياسية. على نظام ويندوز، يلزم وجود ملف .inf. يتضمن برنامج Arduino مراقباً تسلسلياً (Serial Monitor) يسمح بإرسال واستقبال بيانات نصية بسيطة من وإلى لوحة Arduino. ستومض مصابيح LED الخاصة بـ RX و TX الموجودة على اللوحة عند إرسال البيانات عبر وصلة USB إلى الكمبيوتر (ولكن ليس عند التواصل التسلسلي عبر الدبابيس 0 و 1). تسمح مكتبة SoftwareSerial بالاتصال التسلسلي على أي من الدبابيس الرقمية في لوحة Leonardo. يدعم متحكم ATmega32U4 أيضاً اتصالات I2C (TWI) و SPI. يتضمن برنامج Arduino مكتبة Wire لتبسيط استخدام ناقل I2C؛ راجع التوثيق للحصول على التفاصيل. بالنسبة لاتصال SPI، استخدم مكتبة SPI. يظهر لوح Leonardo كلوحة مفاتيح وفأرة عامة، ويمكن برمجته للتحكم في أجهزة الإدخال هذه باستخدام فئات لوحة المفاتيح والفأرة (Keyboard and Mouse).

البرمجة

يمكن برمجة لوح Leonardo باستخدام برنامج Arduino (تنزيل). اختر "Arduino Leonardo" من قائمة Tools > Board (بناءً على المتحكم الدقيق الموجود على لوحتك). للحصول على التفاصيل، راجع المرجع والدروس التعليمية. يأتي متحكم ATmega32U4 الموجود على لوحة Arduino Leonardo محملاً مسبقاً بـ محمل إقلاع (Bootloader) يسمح لك بتحميل كود جديد عليه دون الحاجة إلى مبرمج أجهزة خارجي. يتواصل هذا المحمل باستخدام بروتوكول AVR109. يمكنك أيضاً تجاوز محمل الإقلاع وبرمجة المتحكم الدقيق عبر رأس ICSP (البرمجة التسلسلية داخل الدائرة) باستخدام Arduino ISP أو ما يشابهه؛ راجع هذه التعليمات للحصول على التفاصيل.

إعادة الضبط التلقائي (البرمجية) وبدء محمل الإقلاع

بدلاً من الحاجة إلى الضغط الفعلي على زر إعادة الضبط (Reset) قبل التحميل، تم تصميم لوح Leonardo بطريقة تسمح بإعادة ضبطه بواسطة برمجيات تعمل على جهاز كمبيوتر متصل. يتم تفعيل إعادة الضبط عند فتح منفذ تسلسلي/COM افتراضي (CDC) الخاص بـ Leonardo بمعدل 1200 بود (baud) ثم إغلاقه. عند حدوث ذلك، يقوم المعالج بإعادة الضبط، مما يقطع اتصال USB بجهاز الكمبيوتر (مما يعني أن منفذ التسلسلي/COM الافتراضي سيختفي). بعد إعادة ضبط المعالج، يبدأ محمل الإقلاع في العمل، ويظل نشطاً لمدة 8 ثوانٍ تقريباً. يمكن أيضاً بدء محمل الإقلاع بالضغط على زر إعادة الضبط الموجود على لوح Leonardo. لاحظ أنه عند تشغيل اللوحة لأول مرة، فإنها ستنتقل مباشرة إلى برنامج المستخدم (Sketch)، إذا كان موجوداً، بدلاً من بدء محمل الإقلاع.
بسبب الطريقة التي يتعامل بها Leonardo مع إعادة الضبط، من الأفضل ترك برنامج Arduino يحاول بدء عملية إعادة الضبط قبل التحميل، خاصة إذا كنت معتاداً على الضغط على زر إعادة الضبط قبل التحميل على لوحات أخرى. إذا لم يتمكن البرنامج من إعادة ضبط اللوحة، يمكنك دائماً بدء محمل الإقلاع بالضغط على زر إعادة الضبط الموجود على اللوحة.

حماية USB من التيار الزائد

يحتوي لوح Leonardo على صمام أمان قابل لإعادة الضبط (polyfuse) يحمي منافذ USB في جهاز الكمبيوتر الخاص بك من الدوائر القصيرة والتيار الزائد. على الرغم من أن معظم أجهزة الكمبيوتر توفر حمايتها الداخلية الخاصة، إلا أن هذا الصمام يوفر طبقة إضافية من الحماية. إذا تم تطبيق تيار يزيد عن 500 مللي أمبير على منفذ USB، سيقوم الصمام تلقائياً بقطع الاتصال حتى تتم إزالة الدائرة القصيرة أو الحمل الزائد.

الخصائص الفيزيائية

يبلغ الحد الأقصى لطول وعرض لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) للوحة Leonardo 2.7 و 2.1 بوصة على التوالي، مع بروز موصل USB ومقبس الطاقة خارج هذا البعد. تسمح أربع فتحات براغي بتثبيت اللوحة على سطح أو صندوق. لاحظ أن المسافة بين الدبابيس الرقمية 7 و 8 تبلغ 160 ميل (0.16 بوصة)، وليس مضاعفاً متساوياً لمسافة 100 ميل المعتمدة للدبابيس الأخرى.