LilyPad Arduino Simple

Общие сведения

LilyPad Arduino Simple - это микропроцессорное устройство, специально разработанное для предметов одежды и текстиля. Его можно легко пришивать к ткани и с помощью проводящих нитей подключить питание, различные датчики или приводы. В отличие от базовой модели LilyPad Arduino, LilyPad Simple имеет всего 9 цифровых входов/выходов. Помимо этого, устройство содержит JST-разъем и встроенный блок для зарядки литий-полимерных аккумуляторов. Ядром устройства является микроконтроллер ATmega328.

LilyPad Arduino Simple спроектирован и разработан компаниями Leah Buechley и SparkFun Electronics.

Схема и исходный проект

Файлы EAGLE: LilyPadSimple_Board.zip

Схема: LilyPadSimple_schematic.pdf

Характеристики

Внимание: напряжение питания LilyPad Arduino Simple не должно превышать 5.5В и не должно быть отрицательным. При несоблюдении этого условия плата может выйти из строя.

Микроконтроллер ATmega328
Рабочее напряжение 2.7 - 5.5В
Напряжение питания 2.7 - 5.5В
Цифровые входы/выходы 9 (из них 5 могут использоваться как ШИМ-выходы)
Аналоговые входы 4
Максимальный ток одного вывода   40 мА
Flash-память 32 КБ (из которых 2 КБ используются загрузчиком)
SRAM 2 КБ
EEPROM 1 КБ
Тактовая частота 8 МГц

Программирование

LilyPad Arduino Simple программируется с помощью программного обеспечения Ардуино (скачать). Для этого из меню Tools > Board необходимо выбрать "LilyPad Arduino" с микроконтроллером, соответствующим вашей плате. Для получения более подробной информации см. инструкцию "Начало работы с LilyPad".

ATmega328 в LilyPad Arduino Simple выпускается с прошитым загрузчиком, позволяющим загружать в микроконтроллер новые программы с помощью программного обеспечения Ардуино.

Поскольку LilyPad Simple не содержит ни встроенного USB-UART преобразователя, ни USB-разъема, для прошивки микроконтроллера понадобится специальный адаптер, совместимый с микросхемами FTDI (например, USBSerial Light Adapter).

Питание

LilyPad Arduino Simple может быть запитан как от внешнего источника питания, так и от FTDI-совместимого адаптера.

Включение/выключение платы осуществляется встроенным переключателем. Когда устройство отключено от адаптера FTDI и запитано от аккумулятора, этот переключатель отвечает за питание микроконтроллера: в положении "ON" на микроконтроллер подается питание и устройство включается, в положении "OFF" - отключается. Когда устройство запитано от адаптера FTDI - плата все время остается включенной; при этом в положении "ON" микроконтроллер потребляет энергию от аккумулятора, а в положении "OFF" - от адаптера FTDI. Если же аккумулятор не подключен к Ардуино, то питание подается от платы FTDI через цепи, отвечающие за зарядку аккумулятора.

Напряжение внешнего источника питания должно быть в пределах от 2.7 до 5.5 В. LilyPad Simple спроектирован с учетом питания устройства от внешнего аккумулятора; благодаря этому, для питания Ардуино достаточно просто подключить к JST-разъему литий-полимерный аккумулятор с напряжение 3.7В. Не забывайте, что напряжение питания LilyPad Arduino Simple не должно превышать 5.5В и не должно быть отрицательным. При несоблюдении этого условия устройство может выйти из строя.

LilyPad Arduino Simple содержит микросхему MCP73831, управляющую процессом заряда LiPo-аккумулятора. Процесс заряда активизируется при подключении устройства с установленным аккумулятором к компьютеру через кабель FTDI, о чем будет свидетельствовать светодиод возле переключателя. Подзарядка аккумулятора осуществляется вне зависимости от положения переключателя питания и автоматически прекращается, когда аккумулятор полностью заряжен.

Из-за особенностей организации цепей, отвечающих за процесс заряда аккумулятора, в устройстве не предусмотрена возможность питания внешних компонентов (таких, как bluetooth-модем) через разъем FTDI.

Входы и выходы

В LilyPad Simple не так много входов и выходов, как в базовой модели LilyPad Arduino. На плате Ардуино Simple предусмотрено всего 9 цифровых входов/выходов, один вывод +3.3VDC и один вывод земли.

С использованием функций pinMode()digitalWrite() и digitalRead() каждый из 9 цифровых выводов LilyPad Arduino Simple может работать в качестве входа или выхода. Уровень напряжения на выводах ограничен 5В. Максимальный ток, который может отдавать или потреблять один вывод, составляет 40 мА. Все выводы сопряжены с внутренними подтягивающими резисторами (по умолчанию отключенными) номиналом 20 кОм. Помимо этого, некоторые выводы Ардуино могут выполнять дополнительные функции:

  • ШИМ: выводы 5, 6, 9, 10 и 11. С помощью функции analogWrite() могут выводить 8-битные аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала.
  • Аналоговые входы: выводы A2 - A5. В LilyPad Arduino Simple есть 4 аналоговых входа (A2 - A5), каждый из которых может использоваться как обычный цифровой вывод. Каждый из входов может представить аналоговое напряжение в виде 10-битного числа (1024 различных значения). По умолчанию, измерение напряжения осуществляется относительно диапазона от 0 до 5 В. Однако, верхнюю границу этого диапазона можно изменить, используя вывод AREF и функцию analogReference().

Автоматический (программный) сброс и запуск загрузчика

Чтобы каждый раз перед загрузкой программы не требовалось нажимать кнопку сброса, LilyPad Arduino Simple спроектирован таким образом, который позволяет осуществлять его сброс программно с подключенного компьютера. Инициировать загрузчик можно также нажатием кнопки сброса на плате LilyPad Arduino Simple. 

Из-за особенностей механизма сброса LilyPad Arduino Simple, рекомендуется предоставлять программному обеспечению Ардуино возможность осуществить сброс перед загрузкой программы. Если же программное обеспечение не сможет сбросить устройство, вы всегда сможете запустить загрузчик вручную, нажав кнопку сброса.

Физические характеристики

Печатная плата LilyPad Arduino Simple имеет форму круга диаметром около 50мм (2"). Толщина самой платы составляет 0.8мм (1/32"), а общая высота с учетом всех компонентов - приблизительно 3мм (1/8").

Устойчивость к стирке и мытью

В случае необходимости рекомендуется подвергать устройство только ручной стирке с применением мягкого моющего средства. Не подвергать отжиму и не использовать сушилку - процесс высушивания должен быть естественным. Не подвергать химчистке. Перед процессом стирки следует обязательно извлечь аккумулятор!

Дополнительная информация

Для начала работы с LilyPad Arduino Simple см. это руководство.

SparkFun Electronics предлагает ряд аксессуаров для совместного использования с устройствами серии LilyPad Arduino.

Для получения дополнительной информации о LilyPad Arduino Simple, включая подробные указания о том, как пришить устройство к ткани, см. на странице LilyPad Arduino Simple на веб-сайте LilyPad.