Arduino Due Handbuch

Beschreibung

Das Arduino Due ist eine wegweisende Mikrocontroller-Platine mit der Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3 CPU, was sie zur ersten Arduino-Platine macht, die um einen 32-Bit-ARM-Core-Mikrocontroller herum gebaut ist. Mit ihren 54 digitalen Ein-/Ausgangspins, 12 analogen Eingängen, 4 UARTs, USB-OTG-Fähigkeit und einem 84 MHz Takt bietet der Due verbesserte Leistung und Vielseitigkeit für eine Vielzahl von Projekten. Kompatibel mit allen Arduino-Shields, die für den Betrieb mit 3,3 V ausgelegt sind, und konform mit dem 1.0 Arduino Pinbelegungsstandard, ist der Due ein leistungsstarkes Werkzeug sowohl für Anfänger als auch für erfahrene Entwickler.

Anwendungsbereiche

Entwicklung eingebetteter Systeme, Robotik, 3D-Druck, CNC-Maschinen, Prototypenentwicklung

Anwendungsbeispiele

Das Arduino Due vereint die Leistung des Atmel SAM3X8E Mikrocontrollers mit der Flexibilität der Arduino-Plattform und bietet eine vielseitige Lösung für Entwickler, Bastler und Profis gleichermaßen. Mit ihrer 32-Bit-Architektur und einer Taktfrequenz von 84 MHz bietet die Due robuste Leistung für anspruchsvolle Anwendungen.

• Entwicklung eingebetteter Systeme: Das Arduino Due kann zur Erstellung eines Echtzeit-Datenerfassungssystems zur Überwachung und Analyse von Umgebungsparametern in industriellen Umgebungen genutzt werden. Durch die Verbindung von Sensoren wie Temperatur-, Feuchtigkeits- und Drucksensoren mit den zahlreichen I/O-Pins des Due können Entwickler Echtzeitdaten erfassen und diese mit dem leistungsstarken Mikrocontroller des Due verarbeiten. Das System kann diese Daten dann drahtlos oder über USB zur Analyse an einen Host-Computer übertragen, was eine kontinuierliche Überwachung und Fernverwaltung kritischer Prozesse ermöglicht.
• Robotik: Das Arduino Due kann als Gehirn eines autonomen mobilen Roboters dienen, der in der Lage ist, seine Umgebung zu navigieren und mit ihr zu interagieren. Durch die Integration von Sensoren wie Ultraschall-Entfernungsmessern, Gyroskopen und Encodern können Entwickler den Roboter mit Wahrnehmungsfähigkeiten ausstatten, um seine Umgebung zu erfassen und Hindernisse zu erkennen. Mithilfe der zahlreichen I/O-Pins und leistungsstarken Verarbeitungsfähigkeiten des Due können Algorithmen zur Lokalisierung, Kartierung und Pfadplanung implementiert werden, um eine autonome Navigation zu ermöglichen. Zusätzlich können Aktuatoren wie Motoren oder Servos vom Due gesteuert werden, um Bewegungsbefehle auszuführen, wodurch der Roboter Objekte in seiner Umgebung autonom bewegen und manipulieren kann.
• 3D-Druck & CNC-Maschinen: Das Arduino Due kann als vielseitiger Controller für DIY-Projekte fungieren. Durch die Verbindung von Schrittmotortreibern und Endschaltern mit den zahlreichen I/O-Pins des Due können Enthusiasten ihre eigenen 3D-Drucker oder CNC-Maschinen erstellen. Die Hochgeschwindigkeits-Verarbeitungsfähigkeiten des Due ermöglichen eine präzise Steuerung von Schrittmotoren für eine genaue Positionierung und Bewegung.
• Prototypenentwicklung: Das Arduino Due dient als unschätzbares Werkzeug für das schnelle Iterieren und Testen neuer Ideen für IoT-Geräte. Durch die Nutzung der umfangreichen I/O-Fähigkeiten des Due und dessen Kompatibilität mit verschiedenen Sensoren, Kommunikationsmodulen und Aktuatoren können Entwickler schnell Prototypen von IoT-Geräten zusammenstellen und testen. Ob es sich um einen Smart-Home-Sensorknoten, eine Wetterstation oder ein Fernüberwachungssystem handelt, bietet der Arduino Due eine flexible Plattform für die Integration von Komponenten, das Schreiben von Firmware und die Validierung der Funktionalität. Mit der Unterstützung des Due für Arduino-Bibliotheken und der benutzerfreundlichen Entwicklungsumgebung können Prototypenentwickler sich auf Innovation und Experimente konzentrieren und den Prozess der Ideenverwirklichung beschleunigen.

Merkmale

Allgemeine Spezifikationen im Überblick

Das Arduino Due ist eine vielseitige Mikrocontroller-Platine, die für eine Vielzahl von Anwendungen entwickelt wurde. Angetrieben von der Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3 CPU bietet sie hohe Leistung und eine robuste Ausstattung, wodurch sie für komplexe Projekte geeignet ist. Die 32-Bit-Architektur des Due bietet verbesserte Verarbeitungsfähigkeiten im Vergleich zu herkömmlichen Arduino-Platinen. Mit einem ähnlichen Formfaktor wie das Arduino® Mega konzipiert, behält es die Kompatibilität mit den meisten Arduino-Shields durch seine umfangreichen I/O-Pins und Header bei. Die folgende Tabelle fasst die Hauptmerkmale der Platine zusammen.

Mikrocontroller

Eingänge

Ausgänge

Zubehör

• USB-Kabel Typ-A Stecker auf Micro Typ-B Stecker (Nicht enthalten)

Verwandte Produkte

• Arduino Mega Proto Shield Rev3 (A000080)
• Arduino 4 Relays Shield (A000110)
• Arduino Motor Shield Rev3 (A000079)

Kenndaten

Empfohlene Betriebsbedingungen

Hinweis: V_DD steuert den Logikpegel und ist an die 3,3 V Stromschiene angeschlossen. V_AREF ist für die analoge Logik.

Stromversorgungsspezifikation

Sicherheitshinweis: Im Gegensatz zu den meisten herkömmlichen Arduino-Platinen läuft die Arduino Due Platine mit 3,3 V. Beachten Sie, dass die maximale Spannung, die die I/O-Pins vertragen, 3,3 V beträgt. Das Anlegen von Spannungen über 3,3 V an einen I/O-Pin könnte die Platine beschädigen.

Stromverbrauch

Funktionsübersicht

Pinbelegung

Die Pinbelegung des Arduino Due ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Arduino Due Pinbelegung

Sicherheitshinweis: Trennen Sie die Stromversorgung vor Änderungen an der Platine, um Kurzschlüsse zu vermeiden.

Vollständige Pinbelegungstabelle

Die vollständige Pinbelegung des Arduino Due ist in den folgenden Tabellen verfügbar.

24-Pin Header der Platine

Pinbelegung des 24-Pin Headers der Platine

26-Pin Header der Platine

Pinbelegung des 26-Pin Headers der Platine

SPI

Die Platine bietet eine SPI-Schnittstelle und vollen Zugriff auf deren Pinbelegung, wie in der folgenden Tabelle zu sehen ist.

SPI-Pinbelegung:

Digitale Pins D22 - D53 LHS

Pinbelegung D22 - D53 LHS

Digitale Pins D22 - D53 RHS

Pinbelegung D22 - D53 RHS

JTAG Pins

Die Platine bietet Zugriff auf die Debugging-Schnittstelle über die JTAG-Pins, wie in der folgenden Tabelle zu sehen ist.

JTAG-Pinbelegung für Debugging:

Blockschaltbild

Das Blockschaltbild mit den Hauptkomponenten des Produkts kann in der folgenden Abbildung eingesehen werden:

Arduino Due Blockschaltbild

Stromversorgung

Der Arduino Due kann auf verschiedene Arten mit Strom versorgt werden:

• USB Type-B Anschluss (Native Port und Programmier-Port).
• Verwendung einer externen Spannungsquelle, die an den VIN-Pin angeschlossen ist und einen empfohlenen Spannungsbereich von 7-12 VCC aufweist.
• Der Hohlstecker (Power Jack): Der Due kann über ein an den Hohlstecker angeschlossenes DC-Netzteil mit Strom versorgt werden, das einen Spannungsbereich von 7 bis 12 V akzeptiert.

Es ist wichtig zu beachten, dass der Arduino Due mit 3,3 V arbeitet, daher muss jede externe Stromquelle auf dieses Spannungsniveau geregelt werden. Darüber hinaus sollte die Stromversorgung ausreichend Strom für den Betrieb der Platine und aller angeschlossenen Peripheriegeräte liefern können.

Arduino Due Strombaum

Produkttopologie

In der folgenden Zeichnung sehen Sie die wichtigsten integrierten Schaltkreise und passiven Komponenten des Arduino Due Boards.

Arduino Due Topologie

JTAG-Anschluss

Debugging-Funktionen sind direkt in den Arduino Due integriert und über den 6-Pin JTAG-Anschluss zugänglich.

JTAG-Pinbelegung:

Nativer USB-Anschluss

Der native USB-Anschluss des Arduino Due verfügt über einen USB Type-B-Stecker. Dieser Anschluss ermöglicht es dem Board, direkt mit einem Computer als USB-Gerät zu kommunizieren, wodurch Funktionen wie USB-Host-/Gerätefähigkeiten und USB OTG (On-The-Go) Funktionalität ermöglicht werden.

Arduino Due USB-Anschluss

Programmier-USB-Anschluss

Dieser Anschluss ermöglicht es, das Board über eine USB-Verbindung mit einem Computer zu programmieren und mit Strom zu versorgen. Er erleichtert die serielle Kommunikation zwischen dem Arduino Due und dem Computer, wodurch das Hochladen von Sketches und die Interaktion mit der Arduino IDE ermöglicht werden. Der Anschluss ist mit dem ATmega16U2-Mikrocontroller verbunden, der als USB-zu-Seriell-Wandler fungiert und den Programmierprozess vereinfacht. Wenn das Board mit einem Computer verbunden ist, erkennt die Arduino IDE das Board als COM-Port, was eine nahtlose Kommunikation für Programmier- und Debugging-Zwecke ermöglicht.

24-Pin Header-Anschluss des Boards

Der 24-Pin Header-Anschluss bietet eine Reihe von Schnittstellen und Allzweck-Pins, die für verschiedene Anwendungen unerlässlich sind.

Diese Pins bieten eine Reihe von Funktionalitäten, darunter analoge und digitale Eingabe/Ausgabe, Stromversorgungsanschlüsse, Analog-Digital-Wandlung, Digital-Analog-Wandlung und CAN-Bus-Kommunikation.

24-Pin Header-Pinbelegung des Boards

26-Pin Header-Anschluss des Boards

Der 26-Pin Header-Anschluss auf dem Arduino Due bietet einen umfassenden Satz an Schnittstellen und vielseitigen Pins, die für diverse Anwendungen entscheidend sind.

Diese Pins bieten eine Reihe von Funktionalitäten, darunter digitale Eingabe/Ausgabe, serielle Kommunikation, PWM (Pulsweitenmodulation) Ausgänge und I2C (Inter-Integrated Circuit) Kommunikation.

26-Pin Header-Pinbelegung des Boards

SPI

Diese Pins erleichtern die Kommunikation zwischen dem Arduino Due und externen SPI-Geräten.

SPI-Pinbelegung:

D22 bis D53 auf linker und rechter Seite

Diese digitalen Pins bieten eine breite Palette von GPIO (General Purpose Input/Output)-Funktionen zur Anbindung externer Sensoren, Aktoren und anderer digitaler Geräte in Arduino Due Projekten.

D22 - D53 LHS Pinbelegung:

D22 - D53 RHS Pinbelegung:

Gerätebetrieb

Erste Schritte - IDE

Wenn Sie Ihr Arduino Due offline programmieren möchten, müssen Sie die Arduino® Desktop IDE [1] installieren. Um das Arduino Due mit Ihrem Computer zu verbinden, benötigen Sie ein USB-Typ-B-Kabel, das die Platine auch mit Strom versorgen kann, wie durch die LED (DL1) angezeigt.

Erste Schritte - Arduino Web Editor

Alle Arduino-Platinen, einschließlich dieser, funktionieren direkt mit dem Arduino® Web Editor [2], indem Sie einfach ein Plugin installieren.

Der Arduino Web Editor wird online gehostet und ist daher immer auf dem neuesten Stand mit den neuesten Funktionen und der Unterstützung für alle Platinen. Folgen Sie [3], um im Browser mit dem Programmieren zu beginnen und Ihre Sketche auf Ihre Platine hochzuladen.

Erste Schritte - Arduino Cloud

Alle Arduino IoT-fähigen Produkte werden in der Arduino Cloud unterstützt, mit der Sie Sensordaten protokollieren, grafisch darstellen und analysieren, Ereignisse auslösen und Ihr Zuhause oder Geschäft automatisieren können.

Online-Ressourcen

Nachdem Sie die Grundlagen dessen, was Sie mit der Platine tun können, kennengelernt haben, können Sie die unendlichen Möglichkeiten erkunden, die sie bietet, indem Sie spannende Projekte auf ProjectHub [4], in der Arduino Bibliotheksreferenz [5] und im Online-Shop [6] überprüfen; dort können Sie Ihre Platine mit Sensoren, Aktoren und mehr ergänzen.

Platinenwiederherstellung

Alle Arduino-Platinen verfügen über einen integrierten Bootloader, der das Flashen der Platine über USB ermöglicht. Falls ein Sketch den Prozessor blockiert und die Platine über USB nicht mehr erreichbar ist, kann der Bootloader-Modus durch zweimaliges Tippen auf die Reset-Taste direkt nach dem Einschalten aufgerufen werden.

Mechanische Informationen

Das Arduino Due ist eine Mikrocontroller-Platine mit den Maßen 101,52 mm x 53,3 mm, die über zwei USB-B-Anschlüsse und eine große Anzahl von GPIO-Pin-Headern verfügt.

Platinenabmessungen

Die Umrisse und Abmessungen der Befestigungslöcher der Arduino Due-Platine sind in der Abbildung unten dargestellt; alle Abmessungen sind in mm.

Arduino Due Befestigungslöcher und Platinenumriss

Platinenanschlüsse

Die Anschlüsse des Arduino Due befinden sich auf der linken Seite der Platine; ihre Platzierung ist in der Abbildung unten dargestellt. Alle Abmessungen sind in mm.

Arduino Due Technische Zeichnung

Anleitung herunterladen

Hier können Sie die vollständige PDF-Version des Handbuchs herunterladen. Sie kann zusätzliche Sicherheitsanweisungen, Garantieinformationen, FCC-Regeln usw. enthalten.

Arduino Due Handbuch herunterladen

Verfügbare Sprachen