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1.6 Arduino ETHERNET

Arduino ETHERNET开发板相当于有以太网链接的Arduino UNO,Arduino ETHERNET主要特征类似于Arduino UNO加一个RJ45以太网连接,如图1-8所示。

图1-8 Arduino ETHERNET

1.6.1 概述

Arduino ETHERNET是一款基于ATmega328的微控制器板。它有14个数字输入输出引脚、6个模拟输入、1个16MHz晶体振荡器、1个RJ45连接、1个电源插座、1个ICSP接口和1个复位按钮。

引脚10、11、12和13只能用于连接以太网模块。这样就将可用引脚减至9个,其中4个可用作PWM输出。还可以选择为电路板添加以太网供电模块。

Arduino ETHERNET不同于其他电路板,因为它没有板载USB转串口驱动器芯片,但是有1个Wiznet以太网接口。该接口与以太网扩展板上的一样。

板载microSD读卡器可用于存储文件,能够通过SD库进行访问。引脚10留作Wiznet接口,SD卡的SS在引脚4上。

6引脚串行编程接口与USB串口适配器兼容,与FTDIUSB电缆或Sparkfun和Adafruit FTDI式基本USB转串口分线板也兼容。它支持自动复位,从而无须按下电路板上的复位按钮即可上传程序。插入USB转串口适配器时,Arduino ETHERNET由适配器供电。

电路板R3引进了标准化引脚,其存在于:

AREF引脚附近的新增SDA和SCL引脚以及另外2个靠近RESET引脚的新引脚,这样扩展板就有可能使用与所有Arduino板都兼容的I2C或TWI元件;

IOREF,让扩展板能够适应电路板提供的电压。采用IOREF引脚的扩展板与使用AVR、工作电压为5V的电路板和工作电压为3.3V的Arduino DUE兼容。紧挨着IOREF引脚的是1个未连接引脚,留作将来之用。

Arduino ETHERNET的微处理器、微控制器和总体参数,如表1-12~表1-14所示。

表1-12 Arduino ETHERNET的微处理器参数

表1-13 Arduino ETHERNET的微控制器参数

表1-14 Arduino ETHERNET的总体参数

1.6.2 技术规范

本部分主要介绍Arduino ETHERNET开发板的电源、存储器、输入和输出、通信、编程、自动(软件)复位、USB过流保护和物理特性。

1.电源

电路板还可由外部电源、可选以太网供电(PoE)模块或者使用FTDI电缆/USB串行连接器供电。外部电源可以是AC-DC适配器(壁式),也可以是电池。通过将2.1mm中心正极插头插入电路板的电源插座即可连接适配器。电池的引线可插入电源连接器的GND和Vin排针。

电路板可由6~20V外部电源供电。然而,如果电源电压低于7V,那么5V引脚可能会提供低于5V的电压,电路板也许会不稳定。如果电源电压超过12V,稳压器可能会过热,从而损坏电路板。电压范围建议为7~12V。电源引脚如下:

Vin:使用外部电源时Arduino板的输入电压(与通过USB连接或其他稳压电源提供的5V电压相对)。如果通过电源插座提供电压,则可通过该引脚使用。

5V:该引脚通过电路板上的稳压器输出5V电压。电路板可由DC电源插座(7~12V)、USB连接器(5V)或电路板的Vin引脚(7~12V)供电。通过5V或3.3V引脚供电会旁路稳压器,从而损坏电路板,不建议如此。

3V3:板载稳压器产生的3.3V电源,最大电流消耗为50mA。

GND:接地引脚。

IOREF:Arduino板上的该引脚提供微控制器的工作电压参考。配置得当的扩展板可以读取IOREF引脚电压,选择合适的电源或者启动输出上的电压转换器以便在5V或3.3V电压下运行。

可选PoE模块设计用于从1条传统的双绞线5类以太网电缆获取电力,有以下特点:

使用电源适配器时,电源可以是AC-DC适配器(壁式),也可以是电池。通过将2.1mm中心正极插头插入电路板的电源插座即可连接适配器。电池的引线可插入电源连接器的GND和Vin排针。

电路板可由6~20V外部电源供电。然而,如果电源电压低于7V,那么5V引脚可能会提供低于5V的电压,电路板也许会不稳定。如果电源电压超过12V,稳压器可能会过热,从而损坏电路板。建议电压范围为7~12V。

2.存储

ATmega328具有32KB闪存(其中0.5KB被启动加载器占用)。它还具有2KB SRAM和1KB EEPROM(可以利用EEPROM库读取和写入)。

3.输入输出

利用pinMode()、digitalWrite()和digitalRead()功能,以太网板上的14个数字引脚都可用作输入或输出。它们的工作电压为5V。每个引脚都可以提供或接受最高40mA的电流,都有1个20~50kΩ的内部上拉电阻器(默认情况下断开)。此外,某些引脚还具有特殊功能:

串口:0(RX)和1(TX)。用于接收(RX)和发送(TX)TTL串口数据。

外部中断:2和3。这些引脚可以配置成在低值、上升、下降沿或者数值变化时触发中断。详情请参照attachInterrupt()功能。

PWM:3、5、6、9和10。使用analogWrite()功能提供8位PWM输出。

SPI:10(SS)、11(MOSI)、12(MISO)、13(SCK)。这些引脚支持利用SPI库进行SPI通信。

LED:9。有1个内置式LED连至数字引脚9。在引脚为高值时,LED打开;引脚为低值时,LED关闭。在其他大多数Arduino板上,该LED在引脚13上。在Arduino以太网板上,它在引脚9上,因为引脚13被用作SPI连接的一部分。

以太网板有6个模拟输入,编号为A0~A5,每个模拟输入都提供10位的分辨率(即1024个不同的数值)。默认情况下,它们的电压为0~5V,但是可以利用AREF引脚和analogReference()功能改变其范围的上限值。此外,某些引脚还具有特殊功能:

TWI:A4(SDA)和A5(SCL)。支持通过Wire库实现TWI通信。

电路板上还有另外2个引脚:

AREF:模拟输入的参考电压,与analogReference()一起使用。

Reset:降低线路值以复位微控制器,通常用于为扩展板添加复位按钮。

4.通信

Arduino以太网有很多工具可供与计算机、另一个Arduino或其他微控制器通信之用。

ATmega328还支持TWI和SPI通信。Arduino软件包含1个Wire库,可简化TWI总线的使用;至于SPI通信,则使用SPI库。

电路板还能够通过以太网连至有线网络。连至网络时,需要提供1个IP地址和1个MAC地址,完全支持以太网库。

可以通过SD库访问板载microSD读卡器。使用该库时,SS在引脚4上。

5.编程

给Arduino以太网板编程有2种方法:通过6引脚串行编程接口,或利用外部ISP编程器。

6引脚串行编程接口、FTDIUSB电缆和带有Arduino USB转串口连接器的Sparkfun与Adafruit FTDI型基本USB转串口分线板兼容。它支持自动复位,从而无须按下电路板上的复位按钮即可上传程序。插入FTDI型USB适配器时,Arduino以太网被适配器断电。

还可以旁路启动加载器,利用Arduino ISP等通过ICSP(在线串行编程)接口为微控制器编程。处理以太网扩展板时,所有以太网实例程序都务必修改网络设置。

6.物理特性

以太网PCB的最大长度和宽度分别为2.7inch和2.1inch,RJ45连接器和电源插座超出了以前的尺寸。4个螺丝孔让电路板能够附着在表面或外壳上。请注意,数字引脚7和8之间的距离是160mil(0.16″),不是其他引脚间距(100mil)的偶数倍。 Yaif+KsabBZPIwD6+2JXFM2ci0D82ZgI1yqi//R32DpT3rmLp+zCGpkyKDMMiNMA

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