บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino

Arduino เป็นภาษาอิตาลี โดยเป็นซื่อโครงการพัฒนาไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล AVR ในรูปแบบ Open Source คือวิธีการในการออกแบบ พัฒนา และแจกจ่ายสำหรับต้นฉบับของสินค้าหรือความรู้ โดยเฉพาะซอฟต์แวร์โดยโอเพนซอร์ซถูกพิจารณาว่าเป็นทั้งรูปแบบหนึ่งในการออกแบบ และแผนการในการ ดำเนินการ โอเพนซอร์ซเปิดโอกาสให้บุคคลอื่นนำเอาระบบนั้นไปพัฒนาไค้ต่อไป การพัฒนามาจากโครงการ Open Source เดิมของ AVR ที่ซื่อ Wiring โดยโครงการ Wiring ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR เบอร์ ATmegal28 ซึ่งมีข้อจำกัดหลายค้าน เซ่นเป็นซิปที่มีตัวถังแบบ SMD ทำให้นำมาใช้งานยากเพราะตัว ไมโครคอนโทรลเลอร์มีขนาดเล็กเกินไป ทำให้ไม,สะดวกในการต่อใช้งานจริง มีขาอินพุทและเร้าทํพุทจำนวน มากเกินไป ตัวบอร์ดมีขนาดใหญ่เกินไป ไม่เหมาะสมสำหรับผู้ที่เริ่มต้นเรียนรู้ค้านไมโครคอนโทรลเลอร์ ด้วย เหตุผลช้างต้นจึงทำให้ไม,ไค้รับความนิยม ระยะต่อมาทีมงาน Arduino จึงไค้นำโครงการ Wiring มาพัฒนา ใหม่โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR ขนาดเล็ก คือ ATMega8 และ ATMegal68 ทำให้ไค้รับความนิยม จนถึงปีจจุบันนี้ ตัวอย่างรายละเอียดรุ่นต่างๆมีดังนี้

Arduino Uno R3

คำว่า Uno เป็นภาษาอิตาลี ซึ่งแปลว่าหนึ่ง เป็นบอร์ด Arduino รุ่นแรกที่ผลิตออกมา มีขนาด ประมาณ 68.6x53.4 ทาทา. เป็นบอร์ดมาตรฐานที่นิยมใช้งานมากที่สุด เนื่องจากเป็นขนาดที่เหมาะสำหรับ การเริ่มต้นเรียนรู้ Arduino และมี Shields ให้เลือกใช้งานไค้มากกว่าบอร์ด Arduino รุ่นอื่นๆ ที่ออกแบบมา เฉพาะมากกว่า โดยบอร์ด Arduino Uno ไค้มีการพัฒนาเรื่อยมา ตั้งแต่ R2 R3 และรุ่นย่อยที่เปลี่ยนซิปไอซี เป็นแบบ SMD เป็นบอร์ด Arduino ที่ไค้รับความนิยมมากที่สุด เนื่องจากราคาไม,แพง และส่วนใหญ่โปรเจค และ Library ต่างๆ ที่พัฒนาขึ้นมา Support จะร้างอิงกับบอร์ดนี้เป็นหลัก และช้อดีอีกอย่างคือกรณีที่ MCU เลียผู้ใช้งานสามารถซื้อมาเปลี่ยนเองได้ง่าย Arduino Uno R3 มี MCU ที่เป็น Package DIP

ข้อมูลจาเพาะ

• ชิปไอซีไมโครคอนโทรเลอร์ ATmega328 ใช้แรงดัน ไฟฟ้า 5 V
• รองรับการจ่ายแรงดันไฟฟ้า (ที่แนะนา) 7 – 12 V
• รองรับการจ่ายแรงดันไฟฟ้า (ที่จากัด) 6 – 20 V
• พอร์ต Digital I/O 14 พอร์ต (มี  6 พอร์ต PWM output) 
• พอร์ต Analog Input 6 พอร์ต กระแสไฟที่จ่ายได้ในแต่ละพอร์ต 40 mA 
• กระแสไฟที่จ่ายได้ในพอร์ต 3.3V 50 mA
• พื้นที่โปรแกรมภายใน 32 KB พื้นที่โปรแกรม , 500B ใช้โดย Boot Loader 
• พื้นที่แรม 2 KB
• พื้นที่หน่วยความจาถาวร (EEPROM) 1 KB
• ความถี่คริสตัล 16 MHz 
• ขนาด 68.6 x 53.4 mm 
• น้าหนัก 25 กรัม

รูป ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino UNO R3 

(ที่มา www.Ce.kmitl.ac.th/download.php?DOWNLOAD_ID=4307&database=subject)

 

หมายเลขต่างๆ ตามรูปที่ 1.17 มีความหมายดังนี้

1. USB Port: ใช้สำหรับต่อกับ Computer เพื่ออับโหลดโปรแกรมเช้า MCU และจ่ายไฟให้กับบอร์ด

2. Reset Button: เป็นปม Reset ใช้กดเมื่อต้องการให้ MCU เริ่มการทำงานใหม่

3. ICSP Port ของ ATmegal6U2: เป็นพอร์ตทีใช้โปรแกรม VisualComport บน ATmegal6U2

4. I/O Port: Digital I/O ตั้งแต่ขา DO ถึง D13 นอกจากนี้ บาง Pin จะทำหน้าที่อื่นๆ เพิ่มเติมด้วย เซ่น PinO,l เป็นขา Tx,Rx / Serial, Pin3,5,6,9,10 และ 11 เป็นขา PWM

5. ICSP Port: ATmega328 เป็นพอร์ตที่ใช้โปรแกรม Bootloader

6. MCU: ATmega328 เป็น MCU ที่ใช้บนบอร์ด Arduino

7. I/O Port: นอกจากจะเป็น Digital I/O แล้ว ยังเปลี่ยนเป็นซ่องรับสัญญาณแอนะล็อก ตั้งแต่ขา A0-A5

8. Power Port: ไฟเลี้ยงของบอร์ดเมื่อต้องการจ่ายไฟให้กับวงจรภายนอก ประกอบด้วยขาไฟเลี้ยง +3.3 V, +5V, GND, Vin

9. Power Jack: รับไฟจาก Adapter โดยที่แรงดันอยู่ระหว่าง 7-12 V

10. MCU ของ ATmegal6U2 เป็น MCU ที่ทำหน้าที่เป็น USB to Serial โดย ATmega328 จะ ติดต่อกับ Computer ผ่าน ATmegal6U2

 

Arduino Uno SMD

    เป็นบอร์ดที่มีคุณสมบัติและการทำงานเหมือนกับบอร์ด Arduino Uno R3 ทุกประการ แต่จะ แตกต่างกันที่ Package ของ MCU ซึ่งบอร์ดนี้จะมื MCU ที่เป็น Package SMD

 

รูปไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino Uno SMD (ที่มา www.Thaieasyelec.com)

 

Arduino Mega 2560 R3

บอร์ด Arduino Mega 2560 จะเหมือนกับ Arduino Mega ADK ต่างกันตรงที่บนบอร์ดไม่มื USB Host มาให้ การโปรแกรมยังต้องทำผ่านโปรโตคอล UART อยู่บนบอร์ดใช้ซิปไอซีไมโครคอนโทรเลอร์เบอร์ ATmega2560 เป็นบอร์ด Arduino ที่ออกแบบมาสำหรับงานที่ต้องใช้ 10 มากกว่า Arduino Uno R3 เซ่น งานที่ต้องการรับสัญญาณจาก Sensor หรือควบคุมมอเตอร์ Servo หลายๆตัว ทำให้ Pin 10 ของบอร์ด Arduino Uno R3 ไม,สามารถรองรับได้ ทั้งนี้บอร์ด Mega 2560 R3 ยังมืความหน่วยความจำแบบ Flash มากกว่า Arduino Uno R3 ทำให้สามารถเขียนโค้ดโปรแกรมเช้าไปได้มากกว่า ในความเร็วของ MCU ที่ เท่ากัน

ข้อมูลจาเพาะ

• ชิปไอซีไมโครคอนโทรเลอร์ ATmega2560 ใช้แรงดัน ไฟฟ้า 5 V
• รองรับการจ่ายแรงดันไฟฟ้า (ที่แนะนา) 7 – 12 V
• รองรับการจ่ายแรงดันไฟฟ้า (ที่จากัด) 6 – 20 V
• พอร์ต Digital I/O 54 พอร์ต (มี 15 พอร์ต PWM output)
• พอร์ต Analog Input 16 พอร์ต
• กระแสไฟฟ้ารวมที่จ่าย ได้ในทุกพอร์ต 40 mA
• กระแสไปที่จ่า ยได้ในพอร์ต 3.3V 50 mA
• พื้นที่โปรแกรมภายใน 256 KB แต่ 8 KB ถูกใช้โดย Boot Loader
• พื้นที่แรม 8 KB
• พื้นที่หน่วยความจาถาวร (EEPROM) 4 KB
• ความถี่คริสตัล 16 MHz

Arduino  Mega ADK

        บอร์ด Arduino Mega ADK ใช้ชิปไมโครคอนโทรเลอร์เบอร์ ATmaega2560 มีชิปไอซี USB Host เบอร์ M AX3421e มาให้บนบอร์ด ใช้สาหรับเชื่อมต่อกับโทรศัพท์มือถือแอนดรอยผ่าน OTG มีพอร์ตดิจิตอล อินพุตเอาต์พุตจานวน 54 พอร์ต มีอนาล็อกอินพุตมาให้ 16 พอร์ต ทาง านที่ความถี่ 16 MHz บอร์ด Arduino  Mega ADK จะแตกต่างกับบอร์ด Arduino Duo ตรงที่ชิป บนบอร์ดนั้น ฉลาดไม่เท่า และใช้ความถี่ ต่ากว่า ดังนั้น จึงไม่เหมาะจะนาไปใช้กับงานคานวณ แต่เหมาะสาหรับงานที่ใช้การเชื่อมต่อกับโทรศัพท์มือถือ

แอนดรอยมากกว่า

รูปไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino  Mega 2560 R3 (ที่มา www.Thaieasyelec.com)

ข้อมูลจาเพาะ

• ชิปไอซีไมโครคอนโทรเลอร์ ATmega2560 ใช้แรงดัน ไฟฟ้า 5 V
• รองรับการจ่ายแรงดันไฟฟ้า (ที่แนะนา) 7 – 12 V
• รองรับการจ่ายแรงดันไฟฟ้า (ที่จากัด) 6 – 20 V
• พอร์ต Digital I/O 54 พอร์ต (มี 15 พอร์ต PWM output)
• พอร์ต Analog Input 16 พอร์ต
• กระแสไฟฟ้ารวมที่จ่าย ได้ในทุกพอร์ต 40 mA
• กระแสไปที่จ่า ยได้ในพอร์ต 3.3V 50 mA
• พื้นที่โปรแกรมภายใน 256 KB แต่ 8 KB ถูกใช้โดย Boot Loader
• พื้นที่แรม 8 KB
• พื้นที่หน่วยความจาถาวร (EEPROM) 4 KB
• ความถี่คริสตัล 16 MHz ขนาด 101.52x53.3 mm น้าหนัก 36 กรัม

 

Arduino  Leonardo

        บอร์ด Arduino Leonard เป็นบอร์ดที่เลือกใช้ชิปไอซีเบอร์ Atmega32u4 ที่รองรับการเชื่อมต่อกับ พอร์ต USB ได้โดยตรง ทาให้บอร์ดสามารถเขียนโปรแกรมเพื่อจาลองตัวเองให้เป็นเมาส์ หรือคีย์บอร์ดได้ ทางานที่แรงดัน 5V ทาให้ไม่มีปัญหากับเซ็นเซอร์ หรือ Shields ที่ใช้งานกับ Arduino  Uno การทางานจะ คล้ายกับบอร์ด Arduino  Uno R3 แต่มีการเปลี่ยน MCU ตัวใหม่เป็น ATmega32U4 ซึ่งมีโมดูลพอร์ต USB มาด้วยบนชิป (แตกต่างจากบอร์ด Arduino Uno R3 หรือ Arduino Mega 2560 ที่ต้องใช้ชิป ATmega16U2 ร่วมกับ ATmega328 ในการเชื่อมต่อกับพอร์ต USB)

 

รูป ไมโครคอนโทรลเลอร์  Arduino  Leonardo (ที่มา www.Thaieasyelec.com)

ข้อมูลจำเพาะ

ชิปไอซีไมโครคอนโทรเลอร์ Atmega32u4 ใช้แรงดัน ไฟฟ้า 5 V

• รองรับการจ่ายแรงดันไฟฟ้า (ที่แนะนา) 7 – 12 V
• รองรับการจ่ายแรงดันไฟฟ้า (ที่จากัด) 6 – 20 V
• พอร์ต Digital I/O 20 พอร์ต (มี  7 พอร์ต PWM output)
• พอร์ต Analog Input 12 พอร์ต
• กระแสไฟฟ้ารวมที่จ่าย ได้ในทุกพอร์ต 40 mA
• กระแสไปที่จ่า ยได้ในพอร์ต 3.3V 50 mA
• พื้นที่โปรแกรมภายใน 32 KB แต่ 4 KB ถูกใช้โดย Boot Loader
• พื้นที่แรม 2.5 KB
• พื้นที่หน่วยความจาถาวร (EEPROM) 1 KB
• ความถี่คริสตัล 16 MHz ขนาด 68.6x53.3 mm น้าหนัก 20 กรัม

 

ข้อควรระวัง : เนื่องจาก MCU เป็นคนละเบอร์กับ Arduino Uno R3 อาจะทาให้บอร์ด Shield บางตัวหรือ Library ใช้ร่วมกันกับบอร์ด Arduino Leonardo ไม่ไ ด้ ผู้ใช้งานต้องตรวจสอบก่อนใช้งาน

 

Arduino  Mini 05

เป็นบอร์ด Arduino  ขนาดเล็กที่ใช้ MCU เบอร์ Atmega328

รูป ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino  Mini (ที่มา www.Thaieasyelec.com)

ข้อแตกต่างของบอร์ด Arduino Mini 05 จะไม่มีพอร์ต USB มาให้ ผู้ใช้งานต้องต่อกับบอร์ด USB to Serial Converter เพิ่มเมื่อต้องการโปรแกรมบอร์ด

 

Arduino  Pro Mini 328 3.3V

เป็นบอร์ด Arduino ขนาดเล็ก ที่ใช้ MCU เบอร์ ATmega328 ซึ่งจะคล้ายกับบอร์ด Arduino  Mini 05 แต่บนบอร์ดจะมี Regulator 3.3 V ชุดเดียวเท่าน ั้น ระดับแรงดัน ไฟที่ขา I/O คือ 3.3V

รูป ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino  Pro Mini 328 3.3V (ที่มา www.Thaieasyelec.com)

 

Arduino  Pro Mini 328 5V

เป็นบอร์ด Arduino ขนาดเล็ก ที่ใช้ MCU เบอร์ ATmega328 เช่นเดียวกับบอร์ด Arduino Mini 05 แต่บนบอร์ดจะมี Regulator 5V ชุดเดียวเท่านั้น ระดับแรงดันไฟที่ขา I/O คือ 5V

รูป ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino  Pro Mini 328 5V (ที่มา www.Thaieasyelec.com)

Arduino Ethernet With PoE Module

เป็นบอร์ด Arduino ที่ใช้ MCU เบอร์เดียวกับ Arduino Uno SMD ในบอร์ดมีชิป Ethernet และ ช่องสาหรับเสียบ SD Card รวมทั้งโมดูล POE ทาให้บอร์ดนี้สามารถใช้แหล่งจ่ายไฟจากสาย LAN ได้ โดยตรง โดยไม่ต้องต่อ Adapter เพิ่ม แต่บอร์ด Arduino Ethernet With PoE Module นี้จะไม่มี พอร์ต USB ทาให้เวลาโปรแกรมต้องต่อบอร์ด USB to Serial Converter เพิ่มเติม

รูป ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino  Ethernet with PoE Module (ที่มา www.Thaieasyelec.com)

 

Arduino  Ethernet Without PoE Module

บอร์ดนี้จะตัดโมดูล POE ออกไป ต้องใช้ไฟจากพอร์ต Power Jack เท่านั้น คุณสมบัติอื่นๆจะ เหมือนกับบอร์ด Arduino Ethernet With PoE Module

รูปไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino  Ethernet without PoE module (ที่มา www.Thaieasyelec.com)

 

Arduino Due

Duo เ ป็ น ภ าษ า อิ ต า ลี แ ป ล ว่ า สอ ง เ ป็ น รุ่ น ที่ เ พิ่ มพ อ ร์ ต ให้ ม า ก ขึ้ น เ ป็ น 54 พอ ร์ ต ดิ จิ ตอ ล อิ น พุ ต เอาต์พุต และ 12 พอร์ตแอนะล็อกอินพุต 2 พอร์ตแอนะล็อกเอาต์พุต เพิ่มพื้นที่โปรแกรมเป็น 512 KB สามารถใช้งาน พื้นที่ไ ด้เต็มไม่มี Bootloader เนื่องจากสามารถใช้กับพอร์ต USB ได้โดยตรง มีขนาด บอร์ด 101.52x53.3 mm สามารถใช้ Shields ของ Arduino Uno ได้ แต่บางตัวจาเป็นต้องแก้ขาให้ ถูกต้อง จากรูปจะเห็นได้ว่าบอร์ดได้เปลี่ยนมาใช้ชิปไอซีแบบ SMD จึงไม่นิยมนามาใช้ในแบบ Standalone แต่นิยมนามาใช้ในงานที่จาเป็นต้องพื้นที่โปรแกรมมากขึ้น ทางานที่ซับซ้อนมากยิ่งขึ้น บอร์ด Arduino Duo ใช้ชิปไอซีเบอร์ AT91SAM3X8E ซึ่งเป็นชิปไอซีที่ใช้เทคโนโลยี ARM Core สถาปัตย กรรม 32 บิต เร่ง ความถี่คริสตอลขึ้นไปสูงถึง 84 MHz จึงทาให้สามารถ ทางานด้านการคานวน หรือการประมวลผลอัลกอริทึมได้เร็วกว่า Arduino Uno มาก เนื่องจากชิปไอซีทางานที่แรงดัน 3.3 V ดังนั้น การนาไปใช้ง านกับเซ็นเซอร์ควรระวังไม่ให้แรงดัน 5 V ไหลเข้าบอร์ด ควรใช้วงจรแบ่งแรงดันเพื่อช่วยให้ลอจิกลดแรงดันลงมาให้เหมาะสม

 

ข้อมูลจาเพาะ

• ชิปไอซีไมโครคอนโทรเลอร์ AT91SAM3X8E
• ใช้แรงดันไฟฟ้า 3.3 V
• รองรับการจ่ายแรงดันไฟฟ้า (ที่แนะนา) 7 – 12 V
• รองรับการจ่ายแรงดันไฟฟ้า (ที่จากัด) 6 – 16 V
• พอร์ต Digital I/O 54 พอร์ต (มี 12 พอร์ต PWM Output)
• พอร์ต Analog Input 2 พอร์ต
• กระแสไฟฟ้าร วมที่จ่า ยได้ในทุกพอร์ต 130 mA
• กระแสไฟที่จ่า ยได้ใน พอร์ต 3.3V 800 mA
• กระแสไปที่จ่า ยได้ในพอร์ต 5V 800 mA
• พื้นที่โปรแกรมภายใน 512 KB พื้นที่โปรแกรม
• พื้นที่แรม 2 KB
• พื้นที่หน่วยความจาถาวร (EEPROM) 96 KB
• ความถี่คริสตัล 84 MHz 
• ขนาด 101.52x53.3 mm น้าหนัก 36 กรัม

เป็นบอร์ด Arduino  ที่เปลี่ยนชิป MCU ใหม่ ซึ่งจากเดิมเป็นตระกูล AVR เปลี่ยนเป็นเบอร์ AT91SAM3X8E (ตระกูล ARM Cortex-M3) แทน ทาให้การประมวลผลเร็วขึ้น แต่ยังคงรูปแบบโค้ด โปรแกรมของ Arduino  ที่ง่ายอยู่ มีข้อควรระวังคือ เนื่องจาก MCU เป็นคนละเบอร์กับ Arduino Uno R3 อาจะทาให้บอร์ด Shield บางตัวหรือ Library ใช้ร่วมกันกับบอร์ด Arduino  Leonardo ไม่ไ ด้ ผู้ใช้งานจาเป็นต้องตรวจสอบก่อนใช้งาน

รูปไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino  Due (ที่มา www.Thaieasyelec.com)