Arduino UNO R3 (sử dụng Atmega 328P - PU)

Arduino UNO R3 là gì

Khi nhắc tới việc lập trình bằng dòng mạch Arduino,  Arduino UNO là cái tên được đề cập nhiều nhất. Hiện thế hệ thứ 3 (R3) của dòng mạch này đã được đưa ra thị trường. Nếu đấy là lần đầu tiên bạn tìm hiểu về điện tử và lập trình thì  Arduino UNO R3 là bản mạch tốt nhất để bạn có thể bắt đầu

Thông số kĩ thuật:

Nguồn Power

 Bạn có thể cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-9V DC cho kit Arduino UNO. Khi bạn không có sẵn nguồn từ cổng USB, lời khuyên là nên thiết kế ứng dụng cấp nguồn bằng pin vuông 9V là tối ưu nhất. Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn 20V, kit sẽ cháy ngay, nên bạn hãy tuyệt đối cẩn thận và dùng đồng hồ đo kỹ trước khi cắm nguồn.

Các Power pin 

• GND (Ground): đất của nguồn điện cấp cho kit. Khi bạn dùng các ứng dụng sử dụng nguồn điện riêng hoặc nhiều nguồn thì phải nối những chân GND này với nhau .
• 5V: Đầu ra điện áp 5V . Các bạn phải lưu ý là dòng tối đa cho phép cấp ở pin này là 0.5A.
• 3.3V: Đầu ra điện áp 3.3V . Dòng tối đa cho phép cấp ở pin này là 0.05A.
• Vin (Voltage Input): Cấp nguồn ngoài cho kit. Khi kết nối, tiến hành nối cực dương của nguồn với pin này và cực âm của nguồn với pin GND.
• IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO. Bạn có thể dùng đồng hồ đo được ở pin này. Khi đo bạn sẽ thấy nó luôn là 5V. Tuy nhiên ko được lấy nguồn từ pin này cấp đi chỗ khác, vì đơn giản chức năng của nó không phải là cấp nguồn
• RESET: Chân reset sẽ được nối với nút bấm. Khi bạn nhấn nút Reset, kit sẽ reset vi điều khiển. Nguyên lý là chân RESET sẽ được nối với Ground qua 1 điện trở 10KΩ.

Vi điều khiển 

Arduino UNO  sử dụng 3 vi điều khiển chính thuộc họ 8bit AVR là ATmega328, ATmega168, ATmega8. Với 3 dòng VDK này, mạch có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển nhấp nháy đèn LED, thiết lập ứng dụng đo độ ẩm - nhiệt độ sau đó truyền và hiển thị lên LCD , tiếp nhận và xử lí tín hiệu cho ứng dụng điều khiển xe từ xa .

Trên thị trường, Thiết kế tiêu chuẩn của Arduino UNO sử dụng vi điều khiển ATmega328P với giá 170.000đ tại smart-techvn. Tuy nhiên nếu yêu cầu ứng dụng của bạn không cao hoặc kinh tế không cho phép, bạn có thể sử dụng các loại vi điều khiển khác có chức năng tương đương nhưng rẻ hơn như ATmega168 (bộ nhớ flash 16KB)  hoặc ATmega8 (bộ nhớ flash 8KB). Những vi điều khiển này có thể dùng ở những mạch tự chế với rất nhiều ứng dụng chứ không nhất thiết chỉ dùng được cho Arduino UNO

Bộ nhớ của Arduino UNO R3

Với chiếc board tiêu chuẩn, bạn sẽ có:

• 32KB bộ nhớ Flash: Đây là nơi lưu trữ  những đoạn lệnh bạn lập trình. Những ứng dụng thông thường thì sẽ để ra vài KB trong số này  cho bootloader, nhưng bạn yên tâm, vì mình chắc bạn không dùng quá 20KB đâu.
• 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): Đây là nơi lưu những giá trị các biến bạn khai báo khi lập trình. Bạn khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM. Cũng như Flash, bạn không cần quá quan tâm đến dung lượng của bộ nhớ RAM này. Và đã là Ram thì tất nhiên dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất khi mất điện.
• 1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): Đây được coi là chiếc mini USB, nơi bạn có thể đọc và ghi dữ liệu của mình mà không phải lo bị mất khi mất điện. Với những ứng dụng lớn, các bạn nên quan tâm đến dung lượng của bộ nhớ này để phân bố cho hiệu quả

Các cổng vào/ra trên Arduino UNO R3

Nhìn hình ảnh trên ta có thể thấy 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Mức điện áp logic là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ở mỗi chân đều có các điện trở pull-up đươc thiết kế có sẵn trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định thì các điện trở này không được kết nối) Khi muốn dùng các điện trở pull up này, các bạn cần đến lập trình.

Ngoài ra, cần lưu ý một số chân dùng cho các giao tiếp cơ bản:

• 2 chân Serial: 1 (TX)  và 0 (RX): dùng để nhận (receive – RX) và gửi (transmit – TX)  dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này. Bạn không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết
• Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn băm xung PWM với độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 2⁸-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm analogWrite(). Đây là một ứng dụng rất hay, khi bạn có thể thay đổi được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác. Hãy thử làm một ứng dụng băm xung thay đổi độ sáng của led nhé
• Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK).  Ngoài các chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với các thiết bị khác.
• LED 13: trên board Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy khi nhấn nút reset. Công dụng của nó chỉ để báo hiệu. Nó được nối với chân số 13. 
• Analog Pin: 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 → 2¹⁰-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Bạn có thể để đưa vào chân AREF trên board điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Nói cách khác, khi bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể đo điện áp trong khoảng từ 0V  → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.
• Giao tiếp I2C: 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác.

Sẽ có một bài viết riêng hướng dẫn các bạn lập trình. Hãy mua một board Arduino UNO R3 về để tự tay mình cảm nhận những chi tiết trên phần cứng và để thực hiện được những ứng dụng của riêng bạn. Hãy nhớ rằng, đừng bao giờ học điện tử dựa trên lý thuyết suông. Chúc các bạn thành công

Tutorials:

Arduino tutorial

Viết đánh giá