Arduino Grundlagen Teil 2: Die Bauteile des Arduino

Arduino Grundlagen Teil 2 Bauteile des Arduino

Die Bauteile des Arduino in der Übersicht

Es gibt nicht „den Arduino“, sondern eher „die Arduino Boards“. Ein bei mir sehr häufig eingesetztes Board ist der Arduino Nano. Was er genau kann und wieso ich ihn so gerne nutze, schauen wir uns im Beitrag  >> ARDUINO Boards im Detail an. Jetzt interessiert uns der allgemeine Aufbau und die einzelnen Bauteile des Arduino.

Das Erste was wir sehen ist eine blaue Platine mit vielen verlöteten SMD-Bauteilen (SMD = Surface Mounted Device), Stiften (diese langen Drähte) und einen USB-Anschluss. Das Herz eines Arduinos ist immer ein ATMEL Mikro-Controller. Um es zukünftig einfacher zu haben, bezeichnen wir einen Mikro-Controller ab jetzt als µC.

Die Bauteile des Arduino: MikrocontrollerEs gibt viele verschiedene µC der Firma ATMEL, die sich an Rechenleistung, Speicher und Anzahl der Anschlüsse unterscheiden. Die häufigsten Varianten, die man auf Arduino Boards finden kann, bzw. die ich persönlich im Einsatz habe, sind:

  • ATmega168 
  • ATmega328p 
  • ATmega32u4 
  • ATmega2560 

Auf Arduino Nano Boards bis Version 2.3 ist ein ATmega 168 und ab Version 3.0 ein ATmega 328p µC verbaut. Solch ein µC läuft mit einer gewissen Frequenz, die er aber nicht eigenständig erzeugen kann. Dazu wird ein externer Oszillator benötigt, der durch einen Schwingquarz (ein Quarzkristall, der meist einfach nur als Quarz bezeichnet wird) realisiert wird. Dieser findet sich direkt neben dem eigentlichen µC.Die Bauteile des Arduino: Quarz

Durch den Quarz läuft der ATmega 328p in diesem Fall mit einer Frequenz von 16MHz. Direkt daneben finden wir einen kleinen Taster, der mit Reset beschriftet ist. Wie der Name schon sagt, kann der µC durch Betätigen zurückgesetzt und neu gestartet werden.Die Bauteile des Arduino: Reset-Taster

Es gibt auch LEDs, die uns über verschiedene Aktivitäten bzw. Zustände des Arduinos informieren. Da sie sich je nach Board unterscheiden können, schauen wir sie uns an dieser Stelle nicht genauer an.Die Bauteile des Arduino: LEDsAuf der rechten Seite befindet sich der ICSP-Port. ICSP steht für In-Circuit Serial Programming. Über diese Schnittstelle (auch SPI – Serial Periphal Interface genannt) kann über einen speziellen Programmier-Adapter direkt mit dem µC kommuniziert werden. Man kann den µC über diese Schnittstelle sowohl mit einer neuen Firmware beschreiben, als auch zusätzliche Peripherie (externe elektronische Geräte, wie z.B. LCD, RFID-Reader und viele mehr) anschließen.Die Bauteile des Arduino: ICSP-Port

Ein großer Vorteil des Arduino Nano ist der USB-Port (Universal Serial Bus). Dieser ist nicht auf allen Arduino Boards verbaut. Über diese serielle Schnittstelle kann, ohne den eben erwähnten Programmier-Adapter, eine neue Firmware auf den µC gespielt werden. Zusätzlich kann man den Arduino über den USB-Port mit Strom versorgen und sogar Daten (z.B. Befehle) an ihn senden bzw. Daten (z.B. Sensor-Werte oder Rückmeldungen unseres Programms) von ihm empfangen.Die Bauteile des Arduino: USB-PortDamit sowohl die Programmierung als auch die Kommunikation über den USB-Port funktioniert, wird ein FTDI benötigt. FTDI steht eigentlich für den Firmen-Namen Future Technology Devices International Ltd. Die Firma stellt natürlich nicht nur einen einzigen Chip bzw. ein einziges Produkt her, in der Arduino Welt ist dieser Chip aber so weit verbreitet, dass es immer wieder einfach nur heißt: „Du brauchst einen FTDI.“ oder „Schau mal, ob Dein FTDI-Adapter richtig angeschlossen ist.“ Gemeint ist aber eigentlich eine USB Host to UART Bridge bzw. eine USB Host to RS232 Bridge, also ein Chip, der die USB-Signale auf UART bzw. RS232 übersetzt und umgekehrt. Dieser kann, wie beim Arduino Nano, direkt verbaut sein, oder ist als zusätzlicher Adapter erhältlich.

Weit verbreitet sind auch die Chips der Firma Silicon Labs, die genau dasselbe machen. Frag mich jetzt aber nicht, warum sich FTDI bzw. der Begriff FTDI für solch eine Bridge durchgesetzt hat. „Hey, schmeiß mal den FTDI-Adapter rüber!“ geht vielleicht einfach schneller als „Könntest Du mir bitte Deinen USB Host to UART Bridge Adapter geben?“.Die Bauteile des Arduino: FTDI

Dann sind auf der Unterseite noch ein Spannungs-Regler, ein paar Kondensatoren, Widerstände und Dioden verbaut. Was die alle machen bzw. wofür sie da sind, schauen wir uns bei Gelegenheit auch noch genauer an.Die Bauteile des Arduino: Widerstände, Spannungs-Regler, Kondensatoren

Eigentlich sind diese Bauteile auf jedem Arduino Board zu finden. Natürlich mal ein paar mehr, mal ein paar weniger, aber das Gröbste haben wir jetzt schon geschafft. Um mit einem Arduino zu arbeiten müssen wir uns um diese Dinge nicht kümmern. Das ist für mich der zweite tolle Punkt an Arduinos!

Was uns jetzt noch interessiert, sind die ganzen Anschlüsse. Ab sofort bezeichne ich die Anschlüsse als Pins! Das ist das, womit wir uns zukünftig intensiv beschäftigen werden. Bevor wir aber in die einzelnen Pins und deren Möglichkeiten abtauchen, brechen wir die Theorie an dieser Stelle ab und behandeln die einzelnen Pins dann, wenn wir sie einsetzen.

Die Bauteile des Arduino: 2x15-Pins

 

 


Arduino Grundlagen Kurs im Überblick:

>> Teil 1: Der Arduino im Detail
>> Teil 2: Die Bauteile des Arduino
>>Teil 3: Ein Programm auf einen Arduino laden
>> Teil 4: Eine LED blinken lassen!
>> Teil 5: Eine externe LED blinken lassen
>> Teil 6: Die LED Schaltung im Detail
>> Teil 7: Mehrere LEDs ansteuern & blinken lassen
>> Teil 8: Eine LED dimmen
>> Teil 9: Mehrere LEDs dimmen
>> Teil 10: Taster an Arduino anschließen
>> Teil 11: Serielle Schnittstelle
>> Teil 12: Softwareserial Library

 

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