عتاد مفتوح المصدر (OSH): المخططات، تصميم المرجع، أبعاد اللوحة

لوحة Arduino Micro هي عتاد مفتوح المصدر! يمكنك بناء لوحتك الخاصة باستخدام الملفات التالية:

• ملفات Eagle بتنسيق .ZIP
• المخطط بتنسيق .PDF
• أبعاد اللوحة بتنسيق .DXF

مخطط الدبابيس (Pinout)

قم بتنزيل مخطط الدبابيس الكامل بتنسيق PDF هنا.

البرمجة

يمكن برمجة لوحة Micro باستخدام برمجيات Arduino (IDE). اختر "Arduino/Genuino Micro" من قائمة الأدوات (Tools) > اللوحة (Board). لمزيد من التفاصيل، راجع المرجع والدروس التعليمية.

يأتي متحكم ATmega32U4 الموجود في لوحة Micro محملاً مسبقاً بمحمل إقلاع (bootloader) يسمح لك برفع كود جديد عليه دون الحاجة إلى مبرمج عتاد خارجي. وهو يتواصل باستخدام بروتوكول AVR109.

يمكنك أيضاً تجاوز محمل الإقلاع وبرمجة المتحكم الدقيق عبر رأس ICSP (البرمجة التسلسلية داخل الدائرة) باستخدام Arduino ISP أو ما شابه ذلك؛ راجع هذه التعليمات للحصول على التفاصيل.

تحذيرات

تحتوي لوحة Micro على مصهر (polyfuse) قابل لإعادة الضبط 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 المصهر يوفر طبقة إضافية من الحماية. إذا تم تطبيق تيار يزيد عن 500 مللي أمبير على منفذ USB، فسيقوم المصهر بقطع الاتصال تلقائياً حتى يتم إزالة الدائرة القصيرة أو الحمل الزائد.

الطاقة

يمكن تشغيل لوحة Micro عبر منفذ micro USB أو باستخدام مصدر طاقة خارجي. يتم اختيار مصدر الطاقة تلقائياً.

يمكن أن تأتي الطاقة الخارجية (غير التابعة لـ USB) إما من مصدر طاقة تيار مستمر أو بطارية. يمكن توصيل أطراف البطارية أو مصدر الطاقة بدبابيس Gnd وVin.

يمكن للوحة العمل بمصدر خارجي يتراوح بين 6 و20 فولت. ومع ذلك، إذا تم تزويدها بأقل من 7 فولت، فقد يوفر دبوس 5 فولت أقل من خمسة فولت وقد تصبح اللوحة غير مستقرة. إذا كنت تستخدم أكثر من 12 فولت، فقد ترتفع درجة حرارة منظم الجهد وتتلف اللوحة. النطاق الموصى به هو 7 إلى 12 فولت.

دبابيس الطاقة هي كما يلي:

• VIN. جهد الإدخال للوحة Micro عند استخدام مصدر طاقة خارجي (على عكس 5 فولت من اتصال USB أو مصدر طاقة منظم آخر). يمكنك توفير الجهد من خلال هذا الدبوس.
• 5V. مصدر الطاقة المنظم المستخدم لتشغيل المتحكم الدقيق والمكونات الأخرى على اللوحة. يمكن أن يأتي هذا من VIN عبر منظم موجود على اللوحة، أو يتم توفيره بواسطة USB أو مصدر طاقة آخر منظم بجهد 5 فولت.
• 3.3V. مصدر جهد 3.3 فولت يتم إنتاجه بواسطة المنظم الموجود على اللوحة. الحد الأقصى لسحب التيار هو 50 مللي أمبير.
• GND. دبابيس الأرضي.

الذاكرة

يحتوي ATmega32U4 على 32 كيلوبايت (مع 4 كيلوبايت مستخدمة لمحمل الإقلاع). كما يحتوي على 2.5 كيلوبايت من ذاكرة الوصول العشوائي الساكنة (SRAM) و1 كيلوبايت من ذاكرة EEPROM (التي يمكن قراءتها والكتابة فيها باستخدام مكتبة EEPROM).

الإدخال والإخراج

انظر إلى الربط بين دبابيس Arduino ومنافذ ATmega 32U4، ومخطط دبابيس Arduino Micro:

ربط دبابيس ATmega 32U4: يمكن استخدام كل من دبابيس الإدخال/الإخراج الرقمية العشرين على لوحة Micro كمدخل أو مخرج، باستخدام وظائف pinMode()، وdigitalWrite()، وdigitalRead(). تعمل هذه الدبابيس بجهد 5 فولت. يمكن لكل دبوس توفير أو استقبال 20 مللي أمبير كحالة تشغيل موصى بها، ويحتوي على مقاومة سحب داخلية (مفصولة افتراضياً) تتراوح بين 20-50 كيلو أوم. يجب ألا يتجاوز التيار 40 مللي أمبير كحد أقصى لتجنب حدوث ضرر دائم للمتحكم الدقيق.

بالإضافة إلى ذلك، تمتلك بعض الدبابيس وظائف متخصصة:

• تسلسلي (Serial): 0 (RX) و1 (TX). تُستخدم لاستقبال (RX) وإرسال (TX) بيانات تسلسلية بتنسيق TTL باستخدام إمكانية التسلسل العتادية لـ ATmega32U4. لاحظ أنه في لوحة Micro، تشير الفئة Serial إلى اتصال USB (CDC)؛ للاتصال التسلسلي TTL على الدبوسين 0 و1، استخدم الفئة Serial1.
• TWI: 2 (SDA) و3 (SCL). تدعم اتصال TWI باستخدام مكتبة Wire.
• المقاطعات الخارجية (External Interrupts): 0(RX)، 1(TX)، 2، 3، و7. يمكن تهيئة هذه الدبابيس لإطلاق مقاطعة عند قيمة منخفضة، أو حافة صاعدة أو هابطة، أو تغيير في القيمة. راجع وظيفة attachInterrupt() للحصول على التفاصيل.
• PWM: 3، 5، 6، 9، 10، 11، و13. 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 هو الحال في Uno، فهي متاحة فقط على موصل ICSP وعلى الدبابيس المجاورة المسماة MISO وMOSI وSCK.
• RX_LED/SS: هذا دبوس إضافي مقارنة بـ Leonardo. إنه متصل بـ RX_LED الذي يشير إلى نشاط الإرسال أثناء اتصال USB، ولكن يمكن استخدامه أيضاً كدبوس اختيار التابع (SS) في اتصال SPI.
• LED: 13. يوجد مصباح LED مدمج متصل بالدبوس الرقمي 13. عندما تكون قيمة الدبوس HIGH، يكون المصباح مضاءً، وعندما تكون القيمة LOW، يكون المصباح مطفأً.
• المداخل التناظرية: A0-A5، A6 - A11 (على الدبابيس الرقمية 4، 6، 8، 9، 10، و12). تحتوي لوحة Micro على إجمالي 12 مدخلاً تناظرياً، الدبابيس من A0 إلى A5 مسماة مباشرة على الدبابيس، أما الدبابيس الأخرى التي يمكنك الوصول إليها في الكود باستخدام الثوابت من A6 إلى A11 فهي مشتركة على التوالي مع الدبابيس الرقمية 4، 6، 8، 9، 10، و12. يمكن استخدام جميعها أيضاً كمدخلات/مخرجات رقمية. يوفر كل مدخل تناظري دقة 10 بت (أي 1024 قيمة مختلفة). افتراضياً، تقيس المداخل التناظرية من الأرضي إلى 5 فولت، على الرغم من أنه من الممكن تغيير الطرف العلوي لنطاقها باستخدام دبوس AREF ووظيفة analogReference().

هناك دبوسان آخران على اللوحة:

• AREF. جهد مرجعي للمداخل التناظرية. يُستخدم مع analogReference().
• Reset. اجعل هذا الخط منخفضاً (LOW) لإعادة ضبط المتحكم الدقيق. يُستخدم عادةً لإضافة زر إعادة ضبط للوحات الإضافية (Shields) التي تحجب الزر الموجود على اللوحة الرئيسية.

الاتصال

تحتوي لوحة Micro على عدد من الوسائل للتواصل مع جهاز كمبيوتر، أو لوحة أخرى من عائلة Arduino & Genuino، أو متحكمات دقيقة أخرى. يوفر 32U4 اتصالاً تسلسلياً UART TTL (5 فولت)، وهو متاح على الدبابيس الرقمية 0 (RX) و1 (TX). يسمح ATmega32U4 أيضاً بالاتصال التسلسلي (CDC) عبر USB ويظهر كمنفذ COM افتراضي للبرامج على جهاز الكمبيوتر. تعمل الشريحة أيضاً كجهاز USB 2.0 كامل السرعة، باستخدام برامج تشغيل USB COM القياسية. على نظام Windows، يلزم وجود ملف .inf. تتضمن برمجيات Arduino (IDE) مراقباً تسلسلياً يسمح بإرسال بيانات نصية بسيطة من وإلى اللوحة. سيومض مصباحا RX وTX على اللوحة عند نقل البيانات عبر اتصال USB إلى الكمبيوتر (ولكن ليس للاتصال التسلسلي على الدبوسين 0 و1).

تسمح مكتبة SoftwareSerial بالاتصال التسلسلي على الدبابيس الرقمية الأخرى في لوحة Micro.

يدعم ATmega32U4 أيضاً اتصال I2C (TWI) وSPI. تتضمن برمجيات Arduino (IDE) مكتبة Wire لتبسيط استخدام ناقل I2C؛ راجع التوثيق للحصول على التفاصيل. لاتصال SPI، استخدم مكتبة SPI.

تظهر لوحة Micro كـ لوحة مفاتيح وفأرة عامة، ويمكن برمجتها للتحكم في أجهزة الإدخال هذه باستخدام فئتي Keyboard وMouse.

الخصائص الفيزيائية

يبلغ الحد الأقصى لطول وعرض لوحة Micro المطبوعة 4.8 سم و1.77 سم على التوالي، مع بروز موصل USB خارج البعد الأول. يسمح التصميم بوضعه بسهولة على لوحة تجارب بدون لحام.

إعادة الضبط التلقائي (البرمجية) وبدء محمل الإقلاع

بدلاً من الحاجة إلى الضغط الفعلي على زر إعادة الضبط (Reset) قبل التحميل، صُممت لوحة Micro بطريقة تسمح بإعادة ضبطها بواسطة برنامج يعمل على الحاسوب المتصل. يتم تفعيل إعادة الضبط عند فتح منفذ تسلسلي/منفذ COM افتراضي (CDC) الخاص بلوحة Micro بسرعة 1200 باود ثم إغلاقه. عند حدوث ذلك، يقوم المعالج بإعادة الضبط، مما يؤدي إلى قطع اتصال USB بالحاسوب (وهذا يعني اختفاء المنفذ التسلسلي/منفذ COM الافتراضي). بعد إعادة ضبط المعالج، يبدأ مُحمل الإقلاع (bootloader) بالعمل، ويبقى نشطاً لمدة 8 ثوانٍ تقريباً. يمكن أيضاً بدء تشغيل مُحمل الإقلاع بالضغط على زر إعادة الضبط الموجود على لوحة Micro. لاحظ أنه عند تشغيل اللوحة لأول مرة، فإنها ستنتقل مباشرة إلى برنامج المستخدم (sketch)، إذا كان موجوداً، بدلاً من تشغيل مُحمل الإقلاع.

نظراً للطريقة التي تتعامل بها لوحة Micro مع إعادة الضبط، فمن الأفضل ترك برنامج Arduino (IDE) يحاول بدء عملية إعادة الضبط قبل التحميل، خاصة إذا كنت معتاداً على الضغط على زر إعادة الضبط قبل التحميل في اللوحات الأخرى. إذا لم يتمكن البرنامج من إعادة ضبط اللوحة، يمكنك دائماً بدء تشغيل مُحمل الإقلاع بالضغط على زر إعادة الضبط الموجود على اللوحة.