Цифровые и аналоговые пины Ардуино
Назначение пинов Arduino плат: Uno, Nano, Mega 2560 — важная информация, для тех кто начал свое знакомство с микроконтроллерами этого семейства. Мы решили в этом обзоре максимально подробно описать аналоговые, цифровые и шим пины Arduino, также вы узнаете, как сделать аналоговые пины цифровыми. Еще мы рассмотрим назначение пинов с дополнительными функциями: SDA и SCL, TX и RX, и другие.
Аналоговые, цифровые и шим пины Ардуино
Для этого занятия потребуется:
- Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega
Все пины можно разделить на несколько видов, различие будет только в количестве данных выводов на различных платах. Например, на Arduino Mega 2560 цифровых и аналоговых портов, значительно больше, чем на Uno или Nano из-за большего размера платы и производительности микроконтроллера. В остальном характеристики и способы программирования пинов не отличаются друг от друга.
- Power Pins — порты питания, режим их работы нельзя запрограммировать или изменить. Они выдают стабилизированное напряжение 5V или 3,3V, Vin выдает напряжение от источника питания, а GND — это заземление (общий минус);
- PWM Pins — порты с ШИМ модуляцией, которые можно запрограммировать, как цифровой выход/вход. Данные порты обозначены на плате знаком тильда (˜);
- Analog In — порты, принимающие аналоговый сигнал от датчиков, работают на вход. Данные порты тоже можно запрограммировать, как цифровой вход/выход. Данные пины не поддерживают ШИМ модуляцию.
Режим пинов назначается в процедуре void setup с помощью pinMode(), например:
Пояснения к коду:
- к выходу 10 и A2 можно подключить светодиод, который будет включаться и выключаться при вызове команды в программе;
- пин 10 может использоваться для ШИМ сигнала, например, чтобы плавно включить светодиод, а пин A2 может выдавать только цифровой сигнал (0 или 1);
- к входу 12 и A1 можно подключить цифровой датчик и микроконтроллер будет проверять наличие сигнала на этих пинах (логический нуль или единицу);
- к входу A1 можно подключить аналоговый датчик тогда микроконтроллер будет получать не только сигнал но и узнавать характеристику сигнала.
Мы не случайно разделили пины с ШИМ модуляцией (PWM Pins) и аналоговые. PWM пины создают аналоговый сигнал, к ним подключают сервопривод, шаговый двигатель и другие устройства, где требуется подавать сигнал с разными характеристиками. Аналоговые пины (Analog In) используются для подключения аналоговых датчиков, с них входящий сигнал преобразуется в цифровой с помощью встроенного АЦП.
Ардуино Uno пины: шим, аналоговые, цифровые
Arduino UNO распиновка платы на русском
| ШИМ (PWM) порты (Analog Out) |
3, 5, 6, 9, 10, 11 |
| Аналоговые порты (Analog In) |
A0, A1, A2, A3, A4, A5 на некоторых платах: A6, A7 |
| Цифровые порты (Digital In/Out) |
все порты со 2 по 13 пин можно использовать: A0 — A7 |
Из таблицы видно, какие пины на Arduino UNO поддерживают шим. Аналоговые пины (Analog In) используют, как цифровые если недостаточно портов общего назначения, например, вы хотите подключить к плате 15 светодиодов. Кроме того, на плате Arduino Uno и Nano порты A4 и A5 используются для I2C протокола (SDA и SCL пины) — они работают параллельно с пинами A4 и A5. Об этом мы расскажем чуть позже.
Ардуино Nano пины: шим, аналоговые, цифровые
Arduino Nano распиновка платы на русском
| ШИМ (PWM) порты (Analog Out) |
3, 5, 6, 9, 10, 11 |
| Аналоговые порты (Analog In) |
A0, A1, A2, A3, A4, A5 на некоторых платах: A6, A7 |
| Цифровые порты (Digital In/Out) |
все порты со 2 по 13 пин можно использовать: A0 — A7 |
Если вы заметили, то пины на Arduino Nano и Uno имеют одинаковое количество и назначение. Платы отличаются лишь своими габаритами. Nano — более компактная и удобная плата, для экономии места на нее не ставят разъем питания, для этого используются пины Vin и GND на которое подается питание от источника.
Ардуино Mega пины: шим, аналоговые, цифровые
Схема распиновки платы Arduino Mega 2560 r3
| ШИМ (PWM) порты (Analog Out) |
все порты со 2 по 13 пин дополнительно: 44, 45, 46 пин |
| Аналоговые порты (Analog In) |
с A0 до A15 |
| Цифровые порты (Digital In/Out) |
все порты со 2 по 13, со 22 по 52 пин можно использовать: A0 — A15 |
Пины коммуникации нежелательно использовать, как обычные цифровые порты. Особенно при таком количестве портов общего назначения, как на Mega 2560. Более подробную информацию о рассмотренных платах, а также о других микроконтроллерах семейства Arduino (Pro Mini, Leonardo, Due и пр.): характеристики, описание пинов, габариты и т.д. можно узнать в разделе Микроконтроллеры на нашем сайте.
Аналоговые пины Ардуино, как цифровые
Как вы уже поняли, при подключении большого количества устройств к плате, пинов общего назначения может не хватить. Тогда в скетче указываете, что вы используете аналоговые пины, как цифровые. Также можно использовать не буквенное, а цифровое обозначение выходов, т.е. A0 — это 14 пин, A1 — это 15 пин и т.д. (работает только на Uno или Nano). В следующем примере две строчки имеют одинаковое значение.
Пины коммуникации на плате Arduino
Назначение пинов SDA, SCL Arduino
Данные пины используются для приема/передачи информации по протоколу I2C. Например, при подключении жк дисплея с модулем I2C или GPS модуля. С помощью специальной библиотеки микроконтроллер может обмениваться информацией с подключенным периферийным устройством, поддерживающим данный протокол. На Ардуино Мега, в отличии от Уно и Нано, имеется целых три пары пинов SDA, SCL.
Назначение пинов TX, RX Arduino
Пины TX/RX также используются для коммуникации, но уже по протоколу UART. На платах Уно и Нано пины TX/RX подключены параллельно USB разъему для связи с компьютером. Поэтому, если вы подключите к данным портам устройство, например, блютуз модуль, то вы не сможете загрузить в Ардуино скетч, так как плата автоматически переключается на чтение данных с устройства, а не с компьютера.
Блоки питания: распиновка 24 pin и 20+4pin и другие разъемы
При желании произвести апгрейд персонального компьютера часто возникает вопрос о совместимости комплектующих, разъемов и мощности блока питания. Для обновления конфигурации ПК с целью увеличения его производительности могут заменяться материнские платы, процессор, планки памяти, интегрироваться более мощная видеокарта.
И если при замене звуковой или графической карты следует обратить внимание на соответствие гнезд на материнской плате, то при необходимости поменять «мать» важна и распиновка 24 pin блока питания.
Блок питания PC и принцип его работы
Блок питания компьютера использует сетевое напряжение стандартного уровня 230V с частотой 50Hz (Россия). Принцип работы довольно прост: сетевое напряжение выпрямляется, чистится и с помощью генератора преобразуется в сигнал высокой частоты с размахом 310V+. А маленький высокочастотный трансформатор преобразует высокое напряжение в нужные для PC уровни с последующим выпрямлением. Присутствуют в БП также стабилизация напряжения и защиты по току, напряжению и в продвинутых моделях по температуре.
А теперь разберемся с распиновкой 24 pin блока питания.
PC и напряжения, необходимые для работы
Для работы современного компьютера от блока питания требуются следующие уровни напряжения: +3.3 вольт, +5 вольт, +12 вольт. Последнее (+12V) подается на двигатели, вентиляторы и подсветку, а низкие (+3.3V и +5V) используются для питания цифровых схем.
Самый большой разъем блока питания ATX 24pin
Самый большой кабель с разъемом блока питания — 24 pin, или 20+4, как он иногда называется еще. Разъем на 20 pin применялся для старых плат. Сейчас это практически одно и то же. Разница лишь в съемной дополнительной фишке на 4pin, за счет чего поддерживаются платы нового образца, требующие более плотного энергетического рациона.
В этом разъеме выполнена распиновка 24 Pin, и блок питания имеет все вышеперечисленные напряжения. Также есть служебные контакты для включения и выключения компьютера и для подачи питания от дежурного источника.
Важная особенность этого разъема — его можно вставить в гнездо строго в одном положении. Обеспечено это тем, что все контакты (pin) имеют разную геометрическую форму. Можете убедиться в этом сами, но не стоит усердствовать — платы очень хрупкие.
Распайка 24 pin у блока питания
Для удобства и простоты все провода напряжения БП и все служебные контакты имеют свой цвет изоляции. Стоит их запомнить на будущее. Попробуем перечислить их, итак:
- Черный цвет — общий провод (COM). Относительно него измеряются все напряжения на выходе блока питания.
- Красный цвет — +5 вольт.
- Желтый цвет — +12 вольт.
- Оранжевый цвет — +3,3 вольта.
- Синий цвет — минус 12 вольт.
- Зеленый (салатовый) — включение БП (PS-ON). Для включения (и выключения) блока питания надо кратковременно замкнуть этот контакт на черный провод. В дополнительном разъеме 4pin для версии 20+4 продублированы напряжения +12V, +5V и +3.3V.
Как видите, ничего сложного в распиновке 24 pin блока питания современного компьютера нет.
Дополнительные разъемы
Кроме главного разъема из современного блока питания выходят также дополнительные штекеры. Они имеют меньше контактов, малые размеры. Предназначены они для подключения к периферийным устройствам компьютера, таким как картридеры, оптические дисководы, жесткие диски HDD и SSD, дискретные аудио- и видеокарты, модемы, вентиляторы и прочие устройства.
Разъемы эти тоже обладают ключами и защищены от неправильного подключения, что не отменяет требования быть аккуратным и внимательным, ибо автору этих строк удалось вставить разъем дополнительного питания +12V CPU неправильно (но без поломок и негативных последствий, просто плата не запустилась).
Основные типы таких разъемов:
- Molex — подводит к потребителям +5 вольт, +12 вольт и два COM.
- PCI-E — в основном для материнских плат и видеокарт, в зависимости от конфигурации могут быть на 4, 6 и 8 Pin. Подают +12V и рассчитаны на передачу больших токов.
- SATA 15, подводит питание к оптическим приводам и жестким дискам с интерфейсом SATA. Содержит +3.3V, +5V и +12V, а также COM.
Существуют также разъемы для подключения дисковода магнитных дискет (флоппи дисков). Ввиду их старости и бесперспективности в данной статье не рассматриваются.
Распиновка блока питания компьютера
В данной статье речь пойдет о блоках питания для компьютера. Конкретно, хочу донести информацию о распиновке разъема и назначении коннекторов, о маркировке и напряжении на каждом проводе. Материал будет полезен каждому, кто собирает собственный компьютер и всем, кто желает знать о современных блоках питания немножко больше.
- Особенности
- Коннекторы БП
- Маркировка для проводов БП
- Коннектор мат. платы
- Molex коннекторы
- SATA коннекторы
- Коннекторы для графической карты
- Коннекторы для процессора
- Другие коннекторы
Особенности
Не секрет, что современные блоки питания (БП) стали мощнее, имеют улучшенные характеристики и конечно же современный дизайн, нежели их предшественники те же 10-15 лет назад. Также, многие из вас знают (или узнают сейчас), что современные БП имеют новые коннекторы для комплектующих, ранее не используемых в персональных компьютерах (ПК). Наличие новых коннекторов связано с появлением новых (или модернизацией старых) комплектующих компьютера, улучшения их ТТХ и как следствие, потребность в дополнительном питании.
На рынке, кроме обычных, можно найти модульные или частично модульные БП. Отличительная черта модульного от обычного — кабели из блока заменены разъемами для подключения кабелей с коннекторами. Так, вы можете отключить неиспользуемые кабели в блоке питания, освободив место в системном блоке для лучшей вентиляции.
Современный БП соответствует стандартам сертификации энергоэффективности и коэффициенту полезного действия, которые применяются для распределения мощности и эффективности подачи питания на комплектующие компьютера. Благодаря «большей прожорливости» в питании тех же видеокарт, материнских плат, БП содержит дополнительные провода, контакты и коннекторы.
Коннекторы БП
В блоке питания присутствуют основные коннекторы (электрические соединители), используемые ранее в старых БП, с подачей напряжений 3,3, 5 и 12 Вольта. Каждый контакт коннектора это один Pin.
Материнская плата подключается к БП по коннектору (папа) 24 Pin (так называемой шине), который с усовершенствованием системных плат претерпел изменений. Предыдущие поколения материнских плат подключались к БП по шине в 20 Pin.
Из-за этого, чтобы поддерживать любой вид подключения к материнской плате, коннектор выполнен в виде разборной конструкции с 20 Pin основной и 4 Pin дополнительный разъем питания.
Если материнке нужно только 20 Pin, коннектор 4 Pin снимается (потяните вниз по пластмассовым рельсам) и отгибается для удобства установки 20-ти пиновой шины.
Для запитки оптических дисков и иных накопителей с интерфейсом подключения PATA (Parallel ATA) используются коннекторы molex 8981 (по названию фирмы разработчика-производителя).
Сейчас вытеснены современным интерфейсом подключения SATA (Serial ATA) для накопителей всех видов.
Обычно, для питания накопителей, в БП присутствует два специальных разъема в 15 Pin (или существует переходник для питания PATA HDD — SATA HDD).
Центральному процессору необходимо питание от коннектора 4 или 8 Pin (может быть разборной).
Видеокарте нужно питание 6 или 8 Pin. Коннектор может быть разборным на 6+2 Pin
Некоторые современные БП могут содержать устаревший 4 Pin коннектор для флоппи дисководов, картридеров и т.д.
Также 3 и 4 Pin коннекторы используются для подключения кулеров.
Маркировка для проводов БП
Чтобы обслуживание и ремонт материнских плат и блоков питания не были страшной мукой, используется единый стандарт цветовой маркировки. Каждому проводу присвоен цвет, который привязан к подаваемому напряжению на этот провод. Маркировка по буквам используется только в технической документации, где можно сопоставить цвет с его буквенным значением. Для удобства, вся информация распиновки по каждому коннектору вынесена в таблицы.
Коннектор мат. платы
Форм фактор ATX является доминирующим стандартом для всех выпускаемых настольных ПК с 2001 года. Отталкиваясь от данного форм фактора, внизу приведу таблицу распиновки контакта (шины) блока питания ПК, что подключается к материнской плате.