(SKU:RB-01C103)Arduino Leonardo ETH 以太網(wǎng)控制器

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目錄

產(chǎn)品概述

Leonardo ETH是基于ATmega32U4（數(shù)據(jù)手冊）和全新W5500 TCP/IP嵌入式以太網(wǎng)控制器（數(shù)據(jù)手冊）的微控制器電路板。Leonardo ETH有20個數(shù)字輸入/輸出引腳（其中7個可用作PWM輸出，12個用作模擬輸入），一個16 MHz晶體振蕩器，一個RJ45接口，一個微型USB連接器，一個電源插孔，一個ICSP頭部，以及一個重置按鈕。它含有為微控制器提供支持所需的一切；只需利用USB電纜將其連接到計算機，或通過AC-DC適配器或電池為其供電來啟動。Leonardo ETH不同于以前的以太網(wǎng)電路板，因為ATmega32u4有內(nèi)置的USB通信功能，不必配備外部USB-串口轉(zhuǎn)換器。這使得Leonardo ETH在所連接的計算機上顯示為鼠標和鍵盤——除虛擬（CDC）串行/ COM端口之外。還有針對電路板行為的其他暗示。此外，還有全新板載W5500 TCP/IP嵌入式以太網(wǎng)控制器?？蛇x的以太網(wǎng)供電模塊也可添加到Leonardo ETH電路板上。Leonardo ETH具有與以太網(wǎng)擴展板2同樣的Wiznet以太網(wǎng)接口。板載microSD讀卡器可用于存儲文件，以便通過網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)，該讀卡器可通過SD庫訪問。引腳10為Wiznet接口預(yù)留，用于SD卡的SS在引腳4上。
Leonardo ETH使用標準化的1.0引腳，包括：
增加的SDA和SCL引腳：在AREF引腳旁邊增加了兩個TWI引腳。這樣就可以將Leonardo ETH連接到利用I2C或TWI總線通信的擴展板。
IOREF：使擴展板可以適應(yīng)電路板提供的IO電壓等級。使用IOREF引腳的擴展板將兼容3.3V和5V（譬如Due和Uno）IO等級Arduino電路板。在IOREF引腳旁邊，可以發(fā)現(xiàn)另一個（當(dāng)前未使用）引腳，這是為將來使用而預(yù)留的。

規(guī)格參數(shù)

  1. 微控制器：ATmega32u4
  2. 工作電壓：5V
  3. 輸入電壓插頭（推薦）：7-12V
  4. 輸入電壓插頭（限值）：6-20V
  5. 輸入電壓PoE（限值）：36-57V
  6. 數(shù)字I/O引腳：20 個
  7. PWM通道：7 個
  8. 預(yù)留的Arduino引腳：4用于SD卡選擇、10用于W5500選擇
  9. 模擬輸入引腳：12 個
  10. 每個I/O引腳的直流電流：40 mA
  11. 3.3V引腳的直流電流：1 A（僅在通過外部電源供電時）
  12. Flash Memory：32 KB (ATmega32u4)，其中引導(dǎo)加載程序使用4 KB
  13. SRAM：2.5 KB (ATmega32u4)
  14. EEPROM：1 KB (ATmega32u4)
  15. 時鐘速度：16 MHz
  16. 外形尺寸：長*寬為2.7*2.1英寸

接口介紹

電源

  • 供電方式：Leonardo ETH可通過外部電源、可選以太網(wǎng)供電（PoE）模塊或利用微型USB連接供電。
  • 外部（非USB）電源：可來自AC-DC適配器（wall-wart）或電池。在使用電源適配器時，可通過將2.1mm公插頭插入電路板的電源插孔進行連接。電池引線可插入POWER連接器的Gnd和Vin排針。Leonardo ETH可以使用6至20伏外部電源。不過，如果供電電壓低于7V，5V引腳供電電壓可能低于5伏，電路板可能不穩(wěn)定。如果使用高于12V的電源，穩(wěn)壓器可能會過熱而損壞電路板。推薦的電壓范圍為從7到12伏。
  • 電源引腳如下：
  • VIN. Arduino電路板在使用外部電源時的輸入電壓（相對于來自USB連接或其他穩(wěn)壓電源的5伏）。你可以通過該引腳提供電壓，或者，如果通過電源插孔供給電壓，通過該引腳接入。
  • 5V. 該引腳從電路板上的穩(wěn)壓器輸出5V穩(wěn)壓。電路板可利用DC電源插孔（7 - 12V）、USB連接器（5V）或電路板的VIN引腳（7-12V）供電。通過5V或3.3V引腳的供電電壓繞過穩(wěn)壓器，可能損壞電路板。我們不建議使用。
  • 3V3. 板載穩(wěn)壓器產(chǎn)生的3.3伏電源。最大電流消耗為50 mA。
  • GND. 接地引腳。
  • IOREF. Arduino電路板上的這個引腳可提供微控制器正常工作使用的基準電壓。適當(dāng)配置的擴展板可讀取IOREF引腳電壓，并選擇相應(yīng)的電源，或者使輸出端口上的電壓轉(zhuǎn)換器能支持5V或3.3V。
  • 可選的PoE模塊專為從傳統(tǒng)的雙絞線5類以太網(wǎng)電纜獲得電力而設(shè)計。

PoE模塊的特性如下：

  • 符合IEEE802.3af標準
  • 輸入電壓范圍36V至57V
  • 過載和短路保護
  • 12V輸出
  • 高效DC/DC轉(zhuǎn)換器：典型值85% @ 80%負荷
  • 1500V隔離（輸入到輸出）

存儲

ATmega32u4有32 KB（4 KB用于引導(dǎo)加載程序）內(nèi)存。另外，還有2.5 KB的SRAM和1 KB的EEPROM（可利用EEPROM庫讀?。?

輸入和輸出

使用pinMode()、digitalWrite()和digitalRead()函數(shù)，Leonardo ETH電路板上14個數(shù)字引腳中的每一個都可用作輸入或輸出端口。其工作電壓為5伏。每個引腳都可提供或接收的最大電流為40 mA，并有20-50千歐的內(nèi)部上拉電阻（默認斷開）。此外，一些引腳具有專用功能：

  • Serial：0 (RX)和1 (TX)：用于利用ATmega32U4硬件串口功能接收（RX）和發(fā)送（TX）TTL串行數(shù)據(jù)。注意，在Leonardo ETH上，串行類是指USB（CDC）通信；對于引腳0和1上的TTL串口，使用Serial1類。
  • TWI：2（SDA）和3（SCL）：它們支持利用Wire庫進行TWI通信。
  • 外部中斷：(interrupt 0)、2 (interrupt 1)、0 (interrupt 2)、1 (interrupt 3)和7 (interrupt 4)。這些引腳可被配置為在低值、上升沿或下降沿或值的變化時觸發(fā)中斷。參閱attachInterrupt()函數(shù)，了解詳情。
  • PWM：3、5、6、9、10、11和13。利用analogWrite()函數(shù)提供8位PWM輸出。
  • SPI：在ICSP頭部。這些引腳支持利用SPI庫進行SPI通信。注意，SPI 引腳并非像在Uno上一樣連接到任何數(shù)字I/O引腳。它們僅在ICSP接口上提供。這意味著，如果你有使用SPI的擴展板，但沒有連接到Leonardo的6引腳ICSP頭部的6引腳ICSP連接器，擴展板將無法工作。
  • LED：13。有連接到數(shù)字引腳13的內(nèi)置LED。當(dāng)引腳為HIGH值時，LED亮起，當(dāng)引腳為LOW值時，LED熄滅。
  • 模擬輸入：A0-A5、A6 - A11（在數(shù)字引腳4、6、8、9、10和12上）。Leonardo有12個模擬輸入，標有A0至A11，也全部都可以用作數(shù)字輸入/輸出。引腳A0-A5出現(xiàn)在與Uno上同樣的位置； A6-A11輸入分別在數(shù)字輸入/輸出引腳4、6、8、9、10和12上。每個模擬輸入都提供10位分辨率（即1024個不同的值）。默認情況下，模擬輸入從接地到3.3伏不等，盡管可以利用AREF引腳和analogReference()函數(shù)改變其范圍的上限值。
  • AREF：模擬輸入端口的參考電壓。配合analogReference()使用。
  • Reset：設(shè)置為LOW，重置微控制器。在使用擴展板時，這通常用于添加重置按鈕。

通信

Arduino Leonardo ETH有許多裝置支持與計算機、另一個Arduino或其他微控制器之間進行通信。

  • UART TTL (5V)串行通信:在數(shù)字引腳0 (RX)和1 (TX)上可用。另外，32U4還支持通過USB進行串行（CDC）通信，顯示為計算機上軟件的一個虛擬com端口。另外，芯片還作為一個全速USB 2.0器件，使用標準USB COM驅(qū)動程序。在Windows上，需要.inf文件。Arduino軟件包括一個串口監(jiān)視器，允許Arduino電路板收發(fā)簡單的文本數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)正在通過USB連接傳輸?shù)接嬎銠C上時（但并不支持引腳0和1上的串行通信），電路板上的RX和TX LED閃爍。
  • SoftwareSerial庫支持使用Leonardo ETH的任何數(shù)字引腳進行串行通信。
  • I2C (TWI)和SPI通信。Arduino軟件包括一個Wire庫，可以簡化使用I2C總線。對于SPI通信，使用SPI庫。
  • 連接：Leonardo ETH顯示為通用的鍵盤和鼠標，并可進行編程，以利用鍵盤和鼠標類控制這些輸入設(shè)備。另外，Leonardo ETH也可通過以太網(wǎng)連接到固網(wǎng)。在連接到網(wǎng)絡(luò)時，需要提供一個IP地址和一個MAC地址。Ethernet 庫獲得充分支持。
  • microSD讀卡器:可通過SD庫訪問。在使用SD庫工作時，SS在引腳4上。

編程

Leonardo ETH可利用Arduino軟件進行編程。選擇“Arduino Leonardo ETH from the Tools > Board menu。
Arduino Leonardo ETH上的ATmega32U4利用引導(dǎo)加載程序進行預(yù)燒錄，讓你可以向其上傳新代碼，無需使用外部硬件編程。它可以利用AVR109協(xié)議進行通信。還可以繞過引導(dǎo)加載程序，利用Arduino ISP或類似方式通過ICSP （總線串行編程）頭部對微控制器進行編程。
所有的Leonardo ETH示例sketch的工作方式與使用以太網(wǎng)擴展板一樣。

自動（軟件）重置

在上傳之前不用實際按重置按鈕，Leonardo ETH被設(shè)計為可以通過在所連接的計算機上運行的軟件對其重置。當(dāng)Leonardo的虛擬（CDC）串行/ COM端口在1200波特下打開然后關(guān)閉時，會觸發(fā)重置。當(dāng)這種情況發(fā)生時，處理器將重置，斷開與計算機的USB連接（意味著虛擬串行/ COM端口將消失）。在處理器重置后，引導(dǎo)加載程序啟動，保持激活狀態(tài)大約8秒鐘時間。另外，也可通過按Leonardo上的重置按鈕來啟動引導(dǎo)加載程序。注意，當(dāng)Leonardo板第一次加電時，會直接跳轉(zhuǎn)到用戶sketch，如果存在，就不會啟動引導(dǎo)加載程序。由于Leonardo ETH處理重置所采用的方式，最好讓Arduino軟件嘗試在上傳之前啟動重置，特別是如果你習(xí)慣于在其他電路板上傳之前按重置按鈕的話。如果軟件不能對電路板重置，隨時都可以通過按電路板上的重置按鈕啟動引導(dǎo)加載程序。

USB 過流保護

Leonardo ETH具有可復(fù)位的多晶硅熔斷器，可以保護計算機的USB端口，使其免受短路和過流的影響。盡管大多數(shù)計算機都提供自己的內(nèi)部保護，但熔斷器可以提供額外的一層保護。如果超過500 mA施加到USB端口，那么，熔斷器將自動中斷連接，直至去除短路或過載。

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