아두이노 나노 시작하기(Let me start with Arduino Nano)

참조: https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardNano

아두이노 나노를 컴퓨터에 연결하기 위해선 Mini-B USB 케이블이 필요하다.

Mini-B cable

이 케이블은 또한 나노 보드에 전력을 공급하는데 그것은 아두이노 나노 2.2의 밑부분의 푸른 LED가 전력이 공급됨을 의미한다.(Arduino Nano 3.0은 보드의 윗면에 LED 표시)

아두이노 나노는 ATmega328(Arduino Nano 3.x)나 ATmega168(Arduino Nano 2.x)에 기반을 둔 작고, 완벽하고, 브레드보드와 친숙한 모드이다.

Atmega328 micro controller: Atmel에 의해 개발되었고 megaAVR series에 속하는 single chip micro-controller이다.

마이크로프로세서는 메모리와 입출력장치를 갖추어야 컴퓨터의 역할을 할 수 있다. 이를 제어전용으로 사용할 때는 대용량의 메모리가 필요치 않고, 제어대상에 따라 필요한 입출력장치는 정해진다. 따라서 이들을 하나의 칩에 집적하는 것이 가능하다. 마이크로컴퓨터의 3대 구성요소를 하나의 칩에 집적하여 칩 하나만으로 컴퓨터의 기능을 하도록 함으로써 별도의 부가장치 없이 제어장치를 구성할 수 있다. 이런 종류의 칩들은 주로 제어전용으로 사용되므로 마이크로컴퓨터 대신 마이크로컨트롤러라고 부른다.

eagle fire

Schematic

특징

Microcontroller(마이크로 컨트롤러)	Atmel ATmega168 or ATmega328
Operating Voltage(logic level) 동작 전압(논리 레벨)	5V
Input Voltage(recommended) 권장허용입력전압	7-12V
Input Voltage(limits) 제한허용입력전압	6-20V
Digital I/O Pins	14(of which 6 provide PWM output)
Analog Input Pins	8
DC Current per I/O Pin [I/O Pin별 직류 전류 ]	40 mA
Flash Memory	16 KB (ATmega168) or 32 KB (ATmega328) of which 2 KB used by bootloader
SRAM	1 KB(ATmega168) or 1KB (ATmega328)
EEPROM	512 bytes(ATmega168) or 1 KB(ATmega328)
Clock Speed	16 MHz
Dimensions	0.73"x1.70"
Length	45 mm
Width	18 mm
weigth	5g

PWM(Pulse Width Modulation): 디지털 수단과 함께 아날로그 결과를 얻기 위한 기술.

EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory): 컴퓨터나 다른 전자기기에서 소량의 데이터(전원이 제거될때도 필수로 저장되어야하는)를 저장하기위해 사용되는 비휘발성 메모리

각각의 14 디지털 핀은 pinMode(), digitalWrite(), 그리고 digitalRead()함수를 이용하여 input 혹은 output으로 사용될 수 있다. 이들은 5 volts에서 작동된다. 각각의 핀은 최대 40mA를 제공하거나 받고, 내부의 20-50kOhms의 pull-up 레지스터를 갖는다. 

이와 더불어, 몇개의 핀은 특별한 함수를 갖는다.

• Serial: 0(RX) and 1(TX). TTL serial data를 받거나(RX) 전송(TX)하는데 사용된다. 이 판들은 FTDI USB-to-TTL Serial chip의 상응하는 핀들에 연결되어있다.

시리얼 버스는 단지 2개의 와이어로 구성되어있다. 하나는 데이터를 보내기위한 것이고, 다른 하나는 데이터를 받기위한 것이다. 

시리얼 디바이스는 두개의 시리얼 핀을 가져야만 한다: the receiver, RX, 그리고 the transmitter, TX.

참조: https://learn.sparkfun.com/tutorials/serial-communication/wiring-and-hardware

• External Interrupts: 2 and 3. 이 핀들은 낮은 값의 인터럽트를 발생시키기 위해 configure될 수 있다. attachInterrupt() 함수를 보아라.
• PWM: 3, 5, 6, 9, 10, and 11. analogWrite()함수와 함께 8-bit PWM 출력을 제공한다.
• SPI: 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK). 이 판들은 SPI 통신을 제공한다. 비록 하드웨어하에서 제공되더라도, SPI 통신은 현재 아두이노 언어에서 포함되지 않는다.

- SPI(Serial Peripheral Interface): 고속 일내다 통신을 위한 프로토콜. I2C와는 다르게 입력, 출력 커넥션이 분리되어 있어서 동시에 읽기, 쓰기를 할 수 있어 빠른 것이 장점. 마이크로컨트롤러간의 통신에도 사용이 가능하며, I2C처럼 하나의 마스터 디바이스(보통 아두이노 보드)가 있고, 마스터에서 다른 슬레이브 디바이스를 컨트롤한다.

> MISO (Master In Salve Out): 마스터로 데이터를 전송하는 핀

> MOSI (Master Out Slave In): 마스터에서 디바이스로 전송

> SCK (Serial Clock): 데이터 전송의 동기화를 맞추기 위해 마스터가 생성하는 clock pulse.

> SS (Slave Select): 마스터가 특정 디바이스를 활성화/비활성화 하기 위해 사용되는 디바이스 상의 핀

• LED: 13. 디지털 핀 13에 연결된 LED가 있다. 그 핀이 HIGH value가 될 때, LED가 on이 되고, 핀이 LOW가 될 때, 꺼진다.

아두이노 나노는 8개의 아날로그 입력을 가지는데, 각각의 핀은 10bits을 제공한다. 비록 analogReference()함수를 이용하여 그들의 가장높은 전압을 측정하는게 가능하더라도, 기본적으로 그들은 그라운드에서 5 volts를 측정한다.

아날로그 핀 6과 7은 디지털 핀으로써 사용될 수 없다. 게다가, 몇가지 핀들은 특수화된 목적을 가지고 있다:

• I2C: A4(SDA) and A5(SCL). Wire library (documentation on the Wiring website).를 이용하여 I2C(TWI) 통신을 제공한다.

또한 나노 보드에는 몇가지 다른 핀들이 있다.

• AREF: 아날로그 입력들을 위해 전압을 참조한다. analogReference()와 함께 사용되어진다.
• Reset. 마이크로컨트롤러를 리셋하기위해 이 라인을 LOW로 가져온다. 전형적으로, 리셋 버튼을 쉴드(보드위에서 보드를 덮는)에 더하기 위하여 사용되어진다.

통신

아두이노 나노는 컴퓨터, 또다른 아두이노, 혹은 다른 마이크로컨트롤러들과 통신하기위한 많은 기능을 가지고 있다. ATmega168, ATmega328은 UART TTL(5V) 시리얼 통신을 제공하는데, 이 통신은 디지털 핀 0(RX), 1(TX)위에서 이용이 가능하다. 나노보드의 FTDI FT232RL은 USB를 거쳐 시리얼 통신을 보내고, FTDI drivers는 컴퓨터의 소프트웨어로 가상의 com port를 제공한다. 아두이노 소프트웨어는 시리얼 모니터를 포함하는데, 이것은 간단한 텍스트 형태의 데이터가 아두이노로부터 보내지는 것을 허용한다. 나노보드의 RX와 TX LED는 데이터가 FTDI칩을 통해 전송되어질때, 그리고 USB가 컴퓨터로 연결될 때 flash된다.

SoftwareSerial library은 아무 나노보드의 디지털 핀이 시리얼 통신을 하도록 허용한다.

The ATmega168과 ATmega328은 또한 I2C(TWI)와 SPI 통신을 제공한다. 아두이노 소프트웨어는 I2C bus의 사용을 simplifying하기 위하여 a Wire library를 제공한다. 자세한 내용은 documentation를 참조하라. SPI 통신을 사용하기 위해서, ATmega168 or 328의 datasheet을 보아라.