Co musisz wiedzieć o ATmega328P przed użyciem Arduino

ATmega328P to jeden z najpopularniejszych na świecie mikrokontrolerów do samodzielnego montażu. Ten jednoukładowy mikrokontroler jest dobrym wyborem dla tych, którzy zagłębiają się w elektronikę DIY i można go znaleźć w najnowszej generacji Arduino Unos (wraz z innymi płytami mikrokontrolerowymi). Ale co musisz wiedzieć o ATmega328P, zanim zaczniesz korzystać z Arduino?

Co to jest mikrokontroler ATmega328P?

Stworzony przez Atmel, ATmega328P to jednoukładowy mikrokontroler oparty na 8-bitowym rdzeniu procesora RISC. Ten mały mikrokontroler jest energooszczędny i niedrogi, co czyni go doskonałym wyborem do różnych zastosowań, w tym projektów DIY, które chcesz wykonać.

Układ ATmega328P od wielu lat jest ważnym elementem Arduino. Arduino Uno wykorzystuje ten mikrokontroler wraz z płytami Arduino Pro Mini i Arduino Nano. To sprawia, że ​​jest to niezwykle powszechne w przestrzeni DIY elektroniki i warto poznać jego możliwości, jeśli planujesz korzystać z tych płytek.

Płyty Arduino wykorzystujące mikrokontroler ATmega328P

ATmega328P znajduje się na płytkach mikrokontrolerów Arduino Uno i Arduino Nano, dwóch najpopularniejszych produktach Arduino. Możesz również kupić ten układ jako samodzielny produkt, jeśli chcesz go przetestować bez płytki mikrokontrolera, chociaż będzie to trudny sposób na rozpoczęcie pracy. Możesz skorzystać z naszego podręcznego przewodnika, aby dowiedzieć się o różne typy płytek mikrokontrolerów Arduino.

ATmega328P Dane techniczne arkusza danych

ATmega328P ma zaskakująco gęsty arkusz danych jak na tak mały układ. Istnieje szereg specyfikacji, o których należy pamiętać przed rozpoczęciem pisania kodu dla mikrokontrolera. Podzieliliśmy je, aby ułatwić zrozumienie ograniczeń i ograniczeń tego chipa. Zacznijmy od podstawowych specyfikacji, aby dać ci wyobrażenie o tym, jak kształtuje się ATmega328P.

• PROCESOR: 8-bitowy AVR o maksymalnej prędkości 20 MHz
• Pamięć flash: Wbudowana pamięć flash 32kB
• SRAM: 2kB
• EEPROM: 1kB
• Liczba pinów: 28 lub 32 (w zależności od rodzaju opakowania)
• Pojemnościowe kanały dotykowe: 16
• Maksymalna liczba pinów we/wy: 23
• Przerwania zewnętrzne: 2

Każda z tych różnych specyfikacji odgrywa własną rolę w tym, że ATmega328P jest tak dobrze przystosowany do współpracy z płytkami rozwojowymi, takimi jak Arduino. Ale co to właściwie oznacza?

• PROCESOR: Procesor w układzie ATmega328P to 8-bitowy procesor AVR RISC. RISC oznacza „komputer o zredukowanym zestawie instrukcji” i jest rodzajem procesora zaprojektowanego w celu uproszczenia poszczególnych zadań wykonywanych przez komputer. W przeciwieństwie do tego, procesor Intel lub AMD komputera jest prawdopodobnie procesorem CISC (komputer z zestawem instrukcji złożonych).
• Pamięć flash: Flash to rodzaj pamięci nieulotnej, która służy do stałego przechowywania. ATmega328P jest wyposażony w zaledwie 32kB pamięci flash, ale to wystarcza na dużą ilość kodu. Możesz dowiedzieć się o różnice między pamięcią ulotną i nieulotną na stronie MUO.
• SRAM: SRAM oznacza „statyczną pamięć o dostępie swobodnym”. Ta pamięć odgrywa tę samą rolę, co pamięć RAM w komputerze, zapewniając układowi ATmega328P pamięć tymczasową do przechowywania danych i zmiennych podczas wykonywania kodu.
• EEPROM: Jest to rodzaj kasowalnej pamięci bajtowej, używanej do przechowywania niewielkich ilości danych. W przeciwieństwie do SRAM, EEPROM jest nieulotny i zachowuje swoje dane, gdy układ ATmega328P nie jest zasilany.

Schemat wyprowadzeń ATmega328P

Powyższy schemat wyprowadzeń ATmega328P pokazuje różne szpilki w układzie DIP ATmega328P i szpilki na płycie Arduino Uno. Powinno to dać dobre pojęcie o tym, jak ten układ i popularna płyta mikrokontrolera współpracują ze sobą.

ATmega328P to wszechstronny układ o różnorodnych zastosowaniach. W związku z tym dla tego chipa dostępnych jest wiele różnych opakowań, wszystkie w różnych kształtach i z różnymi rodzajami ołowiu. Najpopularniejsze z tych pakietów to TQFP (pakiet quad-flat), MLF/VQFN (micro leadframe lub quad-flat no-leads) oraz DIP (pakiet dual-in-line).

Oryginalne płyty Arduino Uno wykorzystują wariant DIP układu ATmega328P (znanego również jako ATmega328P-PU), co oznacza, że ​​układ można usunąć i wymienić (w przeciwieństwie do ATmega328P-AU). Inne typy płyt Arduino wykorzystują różne układy ATmega typu quad-flat i nie można ich usunąć.

Ograniczenia ATmega328P i Arduino Uno

Podobnie jak w przypadku każdego mikrokontrolera, ATmega328P ma pewne ograniczenia, które należy wziąć pod uwagę, zanim zdecydujesz się z nim pracować. Te ograniczenia dotyczą również płyt Arduino, które wykorzystują te układy.

Niski budżet SRAM

Układ ATmega328P jest wyposażony w 2kB pamięci SRAM, co jest wystarczające dla większości projektów. Dla tych, którzy chcą korzystać z wielu bibliotek i kodu z wieloma zmiennymi, może łatwo zabraknąć pamięci SRAM, powodując niepowodzenie programu.

Programiści pracujący z płytkami Arduino mają dużą kontrolę nad zarządzaniem pamięcią dzięki wykorzystaniu C++. Tekst, obrazy i inne gotowe zasoby mogą być przechowywane w pamięci flash jako sposób na zwolnienie dodatkowej pamięci dla uruchomionych programów, poprawiając budżet SRAM.

Ograniczona moc przetwarzania

Procesor 20 Hz znajdujący się w układzie ATmega328P doskonale nadaje się do uruchamiania prostego kodu, ale oferuje ograniczoną moc obliczeniową w przypadku złożonych aplikacji. Oznacza to, że nie nadaje się do takich rzeczy, jak rozpoznawanie mowy, głębokie uczenie lub inne typowe zadania mikrokontrolera.

Rozwiązanie tego problemu nie jest możliwe z ATmega328P. Jeśli potrzebujesz więcej mocy, będziesz musiał poszukać bardziej odpowiedniej płytki mikrokontrolera do tego zadania chciałbyś działać, ale na rynku dostępnych jest wiele opcji, które zapewnią Ci dostęp do tego, czego potrzebujesz.

Zalety ATmega328P i Arduino Uno

Oprócz ograniczeń ATmega328P, korzystanie z takiego układu ma również zalety. W przypadku prostych projektów często przewyższają one ograniczenia mikrokontrolera, zwłaszcza jeśli dopiero zaczynasz pracę z mikrokontrolerami.

• Przystępność: Układ ATmega328P jest niedrogi i łatwy do znalezienia, dzięki czemu idealnie nadaje się do tanich projektów DIY. Dzięki świetnej wartości tego układu, Arduino Uno jest również płytą bardzo przystępną cenowo.
• Łatwość użycia: Stworzony z myślą o konsumentach, ATmega328P jest łatwy w użyciu w porównaniu z innymi mikrokontrolerami, co czyni go idealnym dla osób rozpoczynających własne projekty DIY.
• Samodzielny chip: Układ ATmega328P może być używany samodzielnie lub z płytką mikrokontrolera, taką jak Arduino Uno.

Poznawanie ATmega328P i Arduino Uno

W Internecie dostępnych jest wiele zasobów, które mają pomóc w rozpoczęciu pracy z Arduino Uno i ATmega328P, z których korzysta. Warto poświęcić czas na poznanie tego sprzętu przed rozpoczęciem kolejnego projektu z mikrokontrolerem, dając sobie wyobrażenie o ograniczeniach i wyzwaniach, które możesz napotkać po drodze.