На этом уроке поговорим о принципиальной схеме Arduino. Схема данной платы Arduino - это конечно же что-то профессиональное. Мы не собираемся вносить изменения в схему, но нам будет полезно её рассмотреть. Потому-что понимание схем, возможность их чтения - это очень полезный навык. Так как часто, я ловлю себя на том, что при разработке новых устройств, первое что я делаю - это ищу уже готовые похожие разработки других людей. Я лезу в интернет и начинаю искать не делал ли кто-нибудь что-то подобное. И вы находите электронные проекты и делаете их сами по примеру тех, что опубликованы в сети. А традиционный метод внедрения электронного проекта - это разработка принципиальных электрических схем. 

Схемы демонстрируют нам каким образом всё соединено. Вот что такое принципиальные схемы, это графическое отображение того, какие компоненты задействованы в устройстве и как они соединены вместе.

И вы можете повторять их. Я довольно часто занимаюсь тем, что изучаю существующие схемы и затем копирую их. Внедряю и монтирую компоненты соответственно схеме.

Вам прийдётся научиться разбираться в принципиальных схемах, что бы делать то же.

Так как мы выяснили на сколько это полезно, слегка взглянем на схемы Arduino. Лицензия open source нам разрешает это делать.

Вот перед нами схема платы Arduino UNO R3. Проект Arduino имеет открытую лицензию open source, поэтому эта принципиальная електрическая схема в открытом доступе. И вы можете скачать её с сайта arduino.cc. Вы можете разработать и свою собственную. Вы можете, руководствуясь этой схемой, разработать свои электронные цепи, и выполнить их монтаж.

Я хочу обратить внимание, что это упрощённая схема, но и тут достаточно много компонентов. Мы далеко не на всём будем останавливаться, но рассмотрим некоторые важные элементы на схеме, просто что-бы понимать что это и как оно относится ко всей плате. Потому, что всё, что вы видите на этой схеме, физически расположено на вашей плате разработчика. Оно всё там.

Также замечу, что расположение элементов на схеме не соответствует их расположению на реальной законченной плате? Когда их устанавливают на физической плате, то расположение элементов выбирают таким, чтобы все разместить как можно компактнее.

Здесь на схематическом представлении вам нет необходимости волноваться насчет компактности, ведь вам важнее читабельность. Поэтому и получается такое различие схематического представления с физическим.

Но, если вам интересно увидеть схемы печатной платы и как элементы расположены на ней, они тоже доступны на Arduino.cc и их конечно же сложнее читать, но взглянуть на них можно. Но не они для нас важны. Это всего лиш схемы монтажа, которые показывают к чему компоненты должны быть соединены. И какие выводы должны быть соединены с какими выводами.

Давайте остановимся на принципиальной схеме подетальней. Если вы взглянёте на схему, то увидете, что я обвёл некоторые компоненты красным. Первое, что выделено, это процессоры. Как и говорилось ранее, тут два микроконтроллера. Это ATmega328, который за главного и который вы будете программировать. А так же ATmega16U2 который решает вопросы обмена данными с USB-портом.

Они оба выделены на рисунке и тут кажется, что ATmega16U2 больше размером. На самом деле он конечно меньше. Этот рисунок не в масштабе. Так что ATmega16U2 вообще-то - меньшая микросхема на плате. Но это не важно. Тут она больше, потому-что на ней больше текста.

Каждая надпись на прямоугольнике микроконтроллера, это подпись одного из его выводов. Значит вы можете видеть названия каждого вывода, которые подсказывают, к чему их нужно подключить.

Так же вы можете видеть контакты платы ардуино, которые тоже выделены красным. Это выводы питания, аналоговых входов и дискретных входов - выходов.

Все выше сказанные элементы выделены и подписаны тут. Они напрямую связаны с другими компонентами, которые мы видели на плате.

Так что тут ещё бросается в глаза? Вот несколько интересных электронных деталей. Разъем питания, который выделен здесь красным. Порты ICSP. ICSP1 и ICSP2 - те самые порты, которые используются для заливки прошивок на два процессора и которые тоже выделены фломастером. Дальше разъем USB-порта. Так же для протокола снова вспомню микроконтроллер ATmega328. Это для вас самые основные элементы платы, которые выделены на схеме.

Там есть ещё куча других мелких компонентов: светодиоды, резисторы и остальные, но на них мы останавливаться подробно не будем. Главное послание этой схемы пользователю - это показать, как все соединено вместе.

Автор профессор Ian Harris из Калифорнийского университета

Перевод Гресько Евгений