Программируемый контроллер IoT ESP-JS-AR
Программируемый контроллер IoT ESP-JS-AR представляет собой Arduino-подобную аппаратную платформу, оснащенную всеми необходимыми конструктивными элементами и интерфейсами для взаимодействия с различными подключаемыми периферийными модулями. В качестве таких модулей могут выступать как стандартные Arduino-совместимые электронные модули, такие как: светодиоды, простейшие аналоговые и цифровые датчики, а также модули расширения ("Shields"), так и специфические – например, умные периферийные модули производства ООО "Прикладная робототехника ПРО". Основным отличием которых от их простейших аналогов является встроенный микроконтроллер, обеспечивающий возможность последовательного подключения таких модулей в цепь, и совместимость с устройствами различных производителей за счет согласованности используемого протокола.
Помимо возможности подключения различных периферийных модулей, контроллер ESP-JS-AR обладает возможностью подключения и управления исполнительными механизмами – двигателями постоянного тока и сервоприводами. Для этого на его борту располагается 2 блока клеммников для подключения классических двигателей постоянного тока. Также предусмотрена возможность подключения как квадратурных (до 2х штук), так и инкрементных (до 4х штук) энкодеров. Кроме обычных двигателей постоянного тока, контроллер может управлять двигателями по интерфейсу CAN.
Из специфических интерфейсов контроллер обладает интерфейсами RS-485 и 3х пиновым полудуплексным UART, что позволяет подключать к контроллеру Dynamixel-совместимые модули – как сенсорные, так и сервоприводы. В зависимости от модификации используется либо 3х, либо 4х пиновые разъемы MOLEX или JST.
Для беспроводного обмена данными на контроллере имеются как классические интерфейсы – Wi-Fi и Bluetooth, реализованные в централь-
ном модуле контроллера – ESP32 WROVER"е, так и модули для приема и передачи данных в ИК-диапазоне на частоте в 38 КГц.
Питание контроллера может быть осуществлено следующими способами:
-
от 5В через miniUSB разъем. Однако, в данном случае часть функционала контроллера будет недоступна (из-за ограниченности отдачи тока по шине USB). Более того, в ряде случае контроллер от питания через USB вообще не будет функционировать. Поэтому, совместно с подключением по USB, рекомендуется использовать дополнительное внешнее питание;
-
От Ethernet разъема, используя технологию POE. Данный контроллер поддерживает как классический стандарт питания POE, так и Passive POE, который, как правило, применяется в дешёвых источниках POE питания. Для использования Passive POE требуется установить джамперы на блок штырей PAS_POE в соответствии с меткой (белый прямоугольник вокруг двух штырей). Однако, в случае питания с использованием POE, стоит помнить, что POE не пропускает большой ток. В результате чего, часть функционала контроллера, где требуется силовое питание, окажется недоступной;
-
От DC Jack 5.5x2.1 или от клеммника BAT. К этим выводам может быть поведено силовое питание – до 16В (рекомендуется 12В) и до 5А (рекомендуется не менее 2А). Данное питание будет роздано по плате на узлы, требующие силового питания, например, на драйверы управления двигателями постоянного тока, либо на Dynamixel-совместимые устройства.
Внешний вид контроллера показан на рисунках 1.1 и 1.2.
Рисунок 1.1. Внешний вид Рисунок 1.2. Внешний вид
программируемого контроллера программируемого контроллера
IoT ESP-JS-AR. Вид сверху IoT ESP-JS-AR. Вид снизу
Расположение значимых элементов изображено на схеме (Рисунок 1.3):
Рисунок 1.3. Расположение значимых элементов программируемого контроллера IoT ESP-JS-AR
Описание элементов:
-
ON-OFF_BUT - Кнопка включения/выключения контроллера.
-
PWR_IN – Разъем для подключения внешнего силового питания.
-
BAT – Клеммник для подключения внешнего силового питания. По своей сути аналогичен с разъемом PWR_IN. Внимание! При подключении питания соблюдайте полярность!
-
Индикаторы питания. Красный – 5В, зеленый – 12В.
-
USB – Порт типа miniUSB для программирования контроллера.
-
ETHERNET – Разъем для подключения к проводной сети Ethernet. Поддерживает POE.
-
IR_RX – Приемник сигнала в ИК диапазоне на частоте 38кГц.
-
RS485 – 4х пиновый разъем типа Molex для подключения совместимых периферийных устройств.
-
HALF-DUPLEX UART – 3х пиновый разъем типа Molex для подключения совместимых периферийных устройств.
-
RS485 – 4х пиновый разъем типа JST для подключения совместимых периферийных устройств.
-
HALF-DUPLEX UART – 3х пиновый разъем типа JST для подключения совместимых периферийных устройств.
-
IR_TX – Передатчик сигнала в ИК диапазоне.
-
RST_BUT – Кнопка перезагрузки контроллера.
-
USR_BUT – Пользовательская программируемая кнопка.
-
EXPANDER_LED – Программируемый индикационный светодиод расширителя портов ввода-вывода.
-
ESP_LED – Программируемый индикационный светодиод модуля ESP32 WROVER.
-
Аналог ISP интерфейса для совместимости контроллера с подключаемыми Arduino-совместимыми платами расширения. По факту, содержит в себе интерфейс SPI, продублированный с боковых гребенок, 5В, GND и RST.
-
PAS_POE – штыри для подключения джамперов в случае использования Passive POE. Джамперы устанавливаются по прямоугольникам, изображенным на плате.
Помимо указанных элементов на обратной стороне плате также имеются:
- микрокнопка BOOT_BUT – для принудительного ввода модуля ESP32 WROOM в загрузочный режим. Может быть использована в случае отсутствия поддержки автоматического сброса в IDE (среде разработки);
- разъем для подключения microSD карты.
Соединительные выводы на контроллере ESP-JS-AR размещены в 3х блоках (см Рисунок 1.3.). Блоки №I и №II содержат в себе выводы в виде штыревых соединителей непосредственно с модуля ESP32 WROOVER. И организованы они таким образом, чтобы обеспечить совместимость с модулями расширения Arduino.
Для обеспечения совместимости с уровнем сигнала 5В и защиты модуля, все выводы оснащены схемами согласования уровней различных типов:
-
OD – двусторонний преобразователь уровней с открытым коллектором и подтяжкой 10к к 5 В.
-
PP – высокоскоростные цепи интерфейса SPI снабжены однонаправленными преобразователями типа Push Pull.
-
Делитель – аналоговые входы оснащены отключаемыми делителями напряжения 43 кОм/82 кОм (5 В на соединителе преобразуется в 3.3 В на входе АЦП модуля). Эти выводы могут работать только на вход.
Некоторые выводы модуля ESP альтернативно используются отключаемыми периферийными блоками, расположенными на плате, например: передатчиком Ethernet, CAN, ИК приемником и передатчиком, USB, полудуплексным UART, RS-485, SD картой.
Дополнительно на плате установлен расширитель портов ввода-вывода (расширитель GPIO), подключенный к модулю ESP32 WROVER через интерфейс UART. Он используется для управления питанием, включения и отключения периферийных модулей, дублирования занятых внутренней периферией выводов ESP на внешних соединителях, обеспечения выходных сигналов с высоким током (10 мА) в режиме Push Pull с высоким уровнем напряжения 5 В, обеспечения цифровых входов и входов АЦП с диапазоном 0В..5В без искажения сигнала делителем.
Описание сигнальных цепей контроллера Описание цепей штыревых соединителей цифровых сигналов Arduino (Блок I).
Рисунок 1.4. Блок штыревых соединителей цифровых сигналов
Сигнал RX – вход системного UART модуля ESP32 WROVER (вывод 3 ESP32). Используется одновременно для нескольких функций. Все входные сигналы: USB, UART, GPIO расширителя, UART HALF-DUPLEX и RS-485 объединяются через логическое "И", т.е. прослушиваются одновременно. При этом модули UART HALFF-DUPLEX и RS-485 работают на вход только при высоком уровне на выводе 5 ESP.
Сигнал TX – выход системного UART (вывод 1 ESP32) модуля заведен на мультиплексор. При низком уровне на выводе 5 ESP, сигнал подается на выход UART HALF-DUPLEX и RS-485. При высоком – в USB (через преобразователь). На внешние соединители и расширитель GPIO сигнал поступает всегда.
| Название контакта | Тип | Функция ESP | Используется блоками внутри модуля | Функция расширителя GPIO |
|---|---|---|---|---|
| RX | OD | UART RX | Программирование и отладка, HALF-DUPLEX UART, RS-485 | |
| TX | OD | UART TX | Программирование и отладка, HALF-DUPLEX UART, RS-485 | |
| 5 | OD | Вывод 5 ESP | Выбор направления HALF- DUPLEX UART, RS-485 | |
| 23 | OD | Вывод 23 ESP, ШИМ | Ethernet | GPIO, ШИМ |
| 19 | OD | Вывод 19 ESP, ШИМ | Ethernet | GPIO, ШИМ |
| 18 | OD | Вывод 18 ESP, ШИМ | Ethernet | GPIO, ШИМ |
| 21 | OD | Вывод 21 ESP, ШИМ | Ethernet | GPIO, ШИМ |
| 22 | OD | Вывод 22 ESP, ШИМ | Ethernet | GPIO, ШИМ |
| 2 | OD | Вывод 2 ESP, ШИМ, UART TX | CAN TX, ИК передатчик (IR_ TX), светодиод (ESP_LED) | GPIO, ШИМ |
| 4 | OD | Вывод 4 ESP, ШИМ, UART RX | ||
| 15 | OD | Вывод 15 ESP, SPI NSS, ШИМ | SD карта (SPI) – NSS; SDкарта (SDIO 1bit/4bit) – CMD/DI | |
| 13 | OD, PP | Вывод 13 ESP, ШИМ, SPI MOSI | SD карта (SPI) – MOSI; SDкарта (SDIO 4bit) – DATA3 | GPIO |
| 12 | OD, PP | Вывод 12 ESP, ШИМ, SPI MISO | SD карта (SPI) – MISO; SDкарта (SDIO 4bit) – DATA2 | |
| 14 | OD, PP | Вывод 14 ESP, ШИМ, SPI CLK | SD карта (SPI) – CLK; SD карта (SDIO 1bit/4bit) – CLK | |
| 0V | Питания | Земля | ||
| 5V | Питание | Выход питания 5 В | ||
| 32 | OD,Делитель | Вывод 32 ESP, ШИМ, I2C SDA, АЦП | GPIO, АЦП | |
| 33 | OD,Делитель | Вывод 32 ESP, ШИМ, I2C SDA, АЦП | GPIO, АЦП |
Описание цепей штыревых соединителей аналоговых сигналов и питания Arduino (Блок II).
Рисунок 1.5. Блок штыревых соединителей аналоговых сигналов и питания
| Название контакта | Тип | Функция ESP | Используется блоками внутри модуля | Функция расширителя GPIO |
|---|---|---|---|---|
| 33 | OD,Делитель | Вывод 33 ESP, ШИМ, I2C SCL, АЦП | GPIO, АЦП | |
| 32 | OD,Делитель | Вывод 32 ESP, ШИМ, I2C SDA, АЦП | GPIO, АЦП | |
| 35 | Делитель, DAC | Вход 35 ESP, АЦП Выход 26 ESP (ЦАП) | Кнопка USR | GPIO, АЦП |
| 34 | Делитель, DAC | Вход 34 ESP, АЦП | ИК приемник (IR RX) | GPIO, АЦП |
| 39 | Делитель | Вход 39 ESP, АЦП | CAN RX | GPIO, АЦП |
| 36 | Делитель | Вход 36 ESP, АЦП Выход 25 ESP (ЦАП) | GPIO, АЦП | |
| VIN | Питание | Защищенный выход общего питания (12 В) | ||
| 0V | Питание | Земля | ||
| 0V | Питание | Земля | ||
| 5V | Питание | Выход питания 5 В | ||
| 3V3 | Питание | Выход питания 3.3 В | ||
| RST | OD | Вход/выход сброса | ||
| 5V | Питание | Выход питания 5 В |
Описание цепей клеммных соединителей (Блок III).
Блок №III содержит в себе клеммные соединители, рассчитанные для подключения и управления внешними исполнительными механизмами – двигателями постоянного тока. Расположение контактов в блоке приведено на рисунке 1.6:
Рисунок 1.6. Блок клеммных соединителей
| Название контакта | Функция |
|---|---|
| CAN_L | CAN, инвертированный сигнал дифф. пары передатчика |
| CAN_H | CAN, прямой сигнал дифф. пары. передатчика |
| 0V | Земля |
| E1A | Вход A квадратурного AB энкодера 1 либо вход инкрементного энкодера 1 |
| E1B | Вход B квадратурного AB энкодера 1 либо вход инкрементного энкодера 2 |
| 5V | Защищенный выход питания 5 В |
| VCC | Защищенный выход основного питания (12 В) |
| H1 | Выход силового полумоста 1 |
| H2 | Выход силового полумоста 2 |
| E2A | Вход A квадратурного AB энкодера 2 либо вход инкрементного энкодера 3 |
| E2B | Вход B квадратурного AB энкодера 2 либо вход инкрементного энкодера 4 |
| 5V | Защищенный выход питания 5 В |
| H3 | Выход силового полумоста 3 |
| H4 | Выход силового полумоста 4 |
| 0V | Земля |
Прочие входы, выходы, элементы управления и индикации.
| Название элемента | Функция | Подключено к выводам ESP |
|---|---|---|
| IR_TX | ИК передатчик | 2 |
| HALF-DUPLEX UART | Соединитель MOLEX для подключения полудуплексного UART. Цепи: 1. Земля, 2. Выход питания VCC, 3. Сигнал. | RX (3), TX (1), 5 длявыбора направления |
| HALF-DUPLEX UART JST | Соединитель JST для подключения полудуплексного UART. Цепи: 1. Земля, 2. Выход питания VCC, 3. Сигнал. | RX (3), TX (1), 5 длявыбора направления |
| RS485 | Соединитель MOLEX для подключения RS-485. Цепи: 1. Земля, 2. Выход питанияVCC, 3. Сигнал прямой, 4. Сигнал инвертированный | RX (3), TX (1), 5 длявыбора направления |
| RS485 JST | Соединитель JST для подключения RS-485. Цепи: 1. Земля, 2. Выход питания VCC, 3.Сигнал прямой, 4. Сигнал инвертированный | RX (3), TX (1), 5 длявыбора направления |
| ETHERNET | Соединитель RJ45 для подключения к сети Ethernet 10/100 Мбит/с и питания (POE) | 18, 19, 21, 22, 23,25, 26 |
| PAS POE | Перемычки для выбора режима POE: без перемычек IEEE 802.3; установлены 2 перемычки – пассивный режим (Passive POE) | |
| USB | Mini USB интерфейс для программирования и отладки модуля | RX (3), TX (1) |
| PWR_IN | Вход питания от источника (Jack 5 мм / 2.5 мм) 6.8 В..16 В | |
| IR_RX | ИК приемник | 34 |
| BAT- | Вход (-) питания от аккумуляторной батареи | |
| BAT+ | Вход (+) питания от аккумуляторной батареи | |
| ESP_LED | Светодиод, подключенный к ESP | 2 |
| EXPANDER_LED | Светодиод, подключенный к расширителю GPIO | |
| ON-OFF_BUT | Кнопка включения/выключения | |
| USR_BUT | Пользовательская кнопка | 35 |
| RST_BUT | Кнопка сброса | |
| BOOT_BUT | Кнопка принудительного перевода модуля ESP в режим загрузчика |
Технические характеристики контроллера ESP-JS-AR
| Возможность программирования контроллера на языке JavaScript и организации web-сервера обмена данными через Интернет | Наличие |
|---|---|
| Количество ядер процессора, шт. | 2 |
| Тактовая частота процессора, МГц | 240 |
| Постоянное запоминающее устройство, Flash память, Мбайт | 4 |
| Оперативная память, Мбайт | 4 |
| Интерфейс SDIO для подключения карты памяти MicroSD, шт. | 1 |
| Максимальный объем карт памяти MicroSD, Гбайт | 32 |
| Возможность работы SDIO в полном 4-х битовом режиме | Наличие |
| Беспроводной интерфейс Wi-Fi 802.11 b/g/n, шт. | 1 |
| Максимальная скорость передачи данных по Wi-Fi в пакетах TCP на открытом воздухе, Мбит/с | 15 |
| Интерфейс Ethernet, шт. | 1 |
| Максимальная скорость передачи данных по Ethernet, Мбит/с | 50 |
| Возможность взаимозаменяемо использовать Wi-Fi и Ethernet для подключения модуля к Интернет в программах JavaScript | Наличие |
| Возможность подключения модуля по Wi-Fi к мобильным устройствам (смартфону, планшету) с предоставлением им доступа (моста) к сети Интернет через Ethernet модуля | Наличие |
| Мощность питания модуля через Ethernet по технологии Power over Ethernet (PoE) стандарта IEEE 802.3af, Вт | 12 |
| Возможность питания модуля через Ethernet постоянным током от пассивного источника (Passive PoE) | Наличие |
| Беспроводной интерфейс Bluetooth для подключения модуля к мобильным устройствам (смартфону, планшету), шт. | 1 |
| Версия Bluetooth | 4.2 |
| Поддержка режимов работы Bluetooth: BR, EDR и BLE | Наличие |
| Напряжение питания, В | Нижняя граница диапазона 6.8; верхняя граница диапазона 16 |
| Вход питания от лабораторного источника, шт. | 1 |
| Вход питания от аккумулятора, шт. | 1 |
| Защита входов питания от: неверной полярности, короткого замыкания, превышения напряжения и тока, заряда аккумулятора токами других источников, переразряда | Наличие |
| Возможность настройки уровня напряжения защиты от переразряда | Наличие |
| Максимальное входное напряжение, не приводящее к повреждению модуля, В | 30 |
| Максимальный ток питания нагрузки от входного напряжения, А | 5 |
| Максимальный ток стабилизированного выхода питания 5 В, А | 5 |
| Максимальный ток стабилизированного выхода питания 3.3 В, А | 1 |
| Выключатель питания модуля, шт. | 1 |
| Раздельно управляемые ШИМ силовые транзисторные полумосты (драйверы) для подключения моторов, ламп, реле, питаемые входным напряжением и оснащенные защитой от короткого замыкания, превышения тока, перегрева, шт. | 4 |
| Максимальный пиковый ток одного полумоста, А | 2 |
| Максимальный действующий ток одного полумоста, А | 1 |
| Интерфейс USB для программирования модуля, шт. | 1 |
| Максимальный ток питания вычислительных устройств модуля напряжением 5В через интерфейс USB, А | 0.5 |
| Количество физических портов ввода-вывода (GPIO) для назначения функций цифровых и аналоговых интерфейсов, шт. | 20 |
| Допустимое входное напряжение портов ввода-вывода | Нижняя граница диапазона 0; верхняя граница диапазона 5.2 |
| Выходное напряжение высокого логического уровня портов ввода-вывода, В | Нижняя граница диапазона 4.5; верхняя граница диапазона 5.2 |
| Возможность отключения портов ввода-вывода (GPIO) в высокоимпедансное состояние на время включения, загрузки и перезагрузки управляющего контроллера. | Наличие |
| Возможность одновременной работы следующей группы интерфейсов без взаимного ограничения: Ethernet, SPI, I2C, UART, ШИМ, АЦП и всех полумостовых ключей | Наличие |
| Интерфейсы SPI, работающие в группе, шт. | 1 |
| Максимальная частота интерфейса SPI, МГц | 40 |
| Интерфейсы UART, работающие в группе, шт. | 1 |
| Интерфейсы I2C, работающие в группе, шт. | 1 |
| Аналоговые входы с АЦП, работающие в группе, шт. | 4 |
| Максимальное количество входов АЦП, шт. | 6 |
| Выходы ШИМ, работающие в группе, шт. | 5 |
| Максимальное количество выходов ШИМ, шт. | 16 |
| Интерфейс CAN, шт. | 1 |
| Интерфейс 3-х выводной, содержащий цепи земли, входного питания и полудуплексный, шт. | 1 |
| Интерфейс 4-х выводной, содержащий цепи земли, входного питания и цифровой интерфейс стандарта RS-485, шт. | 1 |
| Инфракрасный интерфейс дистанционного управления (приемник сигналов) частотой 38 кГц, шт. | 1 |
| Инфракрасный передатчик сигналов для дистанционного управления бытовыми приборами в системах домашней автоматизации, шт. | 1 |
| Интерфейс I2S для подключения цифровых усилителей звука, шт. | 2 |
| Габариты, мм | 110х60x20 |
Плата расширения для подключения периферийных модулей
В состав набора, помимо основного программируемого контроллера ESP-JS-AR, входит плата расширения для подключения периферийных модулей. Цель этой платы – упростить процесс подключения различных внешних модулей к основному контроллеру за счет большого количества организованных стандартным образом выводов. Данная плата может быть использована не только совместно с контроллером ESP-JS-AR. Её форм-фактор и расположение выводов реализовано таким образом, чтобы быть совместимой с большинством Arduino-подобных контроллеров (Рисунок 1.7.). Нанесенная маркировка линий на плате соответствует нотации Arduino Leonardo. В связи с чем необходимо помнить, что, подключая данную плату к любому другому Arduino-подобному контроллеру, нумерация сигнальных линий и их тип (например, поддержка PWM) может различаться от той, которая должна быть использована при разработке управляющей программы.
Рисунок 1.7. Внешний вид платы расширения для подключения периферийных модулей
Данная плата оснащена как классическим расширением портов, так и обладает реализацией Dynamixel-интерфейса как в 1-wire TTL исполнении, так и в RS-485. Также, для корректной работы подключаемых устройств, плата расширения имеет на своем борту систему обеспечения питания, благодаря которой можно выбрать, запитывать подключенное оборудование от дополнительного внешнего источника или от основного контроллера.
Питание и силовая часть
Плата расширения для подключения периферийных модулей обладает разъемом и клеммником для подключения внешнего питания. Допустимый входной диапазон находится от 7 до 15 Вольт (рекомендуемое 12В). Напряжение за счет встроенного блока питания расходится по плате, запитывая необходимые узлы, а также подается к тем выводам платы, к которым подключаются периферийные модули, требующие силовое питание. Элементы силового питания платы показаны на рис. 1.8-1.9.
Рисунок 1.8. Элементы силового питания платы расширения для подключения периферийных модулей
Описание элементов питания:
-
Клеммник для подключения внешнего питания от аккумулятора. Рекомендуемое напряжение не более 12В.
-
Разъем 5.5х2.1 для подключения блока питания с соответствующим разъемом.
-
Тумблер питания.
-
Блок джамперов для организации питания. Джамперы могут быть установлены следующим образом:
Положение А
Положение Б
Положение С
Положение Д
Рисунок 1.9. Элементы силового питания платы расширения для подключения периферийных модулей
Положение А – В таком положении джамперы установлены по умолчанию. Питание разомкнуто.
Положение Б – Схема организации питания от платы расширения.
Питание 12В подключается к плате расширения, но к основной плате питание не подключается. В этом случае оно пойдет следующим образом: Блок питания/аккумулятор – напряжение приходит на плату расширения – далее через предохранитель расходится по плате – приходит на силовые линии и запитывается основная плата через линию VIN. Основная суть такой схемы подключения – цепь защищена предохранителем.
Положение С – Схема организации питания от основной платы.
Внимание! В этом случае плата должна иметь мощный источник питания и систему защиты. Питание 12В подключается к основной плате, к плате расширения внешние питание не подключено. В таком случае питание пойдет следующим образом:
Запитывается основная плата – питание через линию VIN приходит на плату расширения – проходит через предохранитель – поступает на нагрузку.
Основная суть такой схемы организации питания – на основной плате полноценно реализована система питания со всеми необходимыми элементами.
Положение Д – Схема организации питания от платы расширения. Если плата расширения подключается к маломощной основной плате, которую нельзя запитывать от 12В, то ей можно передать 5В. В таком случае джамперы с блока организации питания снимаются и переставляются на блок штырей 5В. Вследствие чего стабилизированные и защищенные 5В попадут на основную плату через линию 5В.
-
Линия VIN – используется для проброса питания 12В.
-
Блок штырей VCC в составе колодки. Данные колодки используются для прямого подключения периферийных модулей, требующих силовое питание.
Внимание! Будьте осторожны! При подключении к данным колодкам обычных Arduino-совместимых датчиков возможен их выход из строя!
-
Блок 4х проводных разъемов интерфейса RS-485, используемого для подключения Dynamixel-совместимых устройств, использующих 4х пиновую схему подключения. В качестве питания приходит VCC - 12В.
-
Блок 3х проводных разъемов интерфейса 1-wire TTL, используемого для подключения Dynamixel-совместимых устройств, использующих 3х пиновую схему подключения. В качестве питания приходит VCC – 12В.
Интерфейсы
Для удобства подключения на плате расширения дублируются все популярные интерфейсы и добавлены дополнительные линии питания. Таким образом, для подключения к интерфейсам I2C, SPI и UART больше не требуется присоединяться к разным местам платы. На плату выведен интерфейс для подключения Dynamixel-совместимых устройств. И данный интерфейс продублирован всеми популярными типами разъемов – Molex 3pin, Molex 4pin, Molex mini, JST 3pin, JST 4pin (Рисунок 1.10):
Рисунок 1.10. Интерфейсы платы расширения для подключения периферийных модулей
Описание элементов платы:
-
Блок 4-х проводных разъемов интерфейса RS-485, используемого для подключения Dynamixel-совместимых устройств, использующих 4-х пиновую схему подключения. В качестве питания сюда приходит VCC - 12В. Рекомендуется использовать для подключения сервоприводов DYNAMIXEL серий MX и новее, рассчитанных на 4-х проводную схему подключения. Он содержит в себе разъемы типа MOLEX и JST, которые запараллелены между собой и рассчитаны на подключение сервоприводов разных серий.
-
Блок 3-х проводных разъемов интерфейса 1-wire TTL, используемого для подключения Dynamixel-совместимых устройств. Рекомендуется использовать блоки питания VCC – 12В для подключения периферийных модулей, производимых ООО "Прикладная робототехника ПРО", а также сервоприводов DYNAMIXEL всех серий, рассчитанных на 3-х проводную схему подключения. Блок содержит в себе разъемы типа MOLEX, MOLEX mini и JST, которые запараллелены между собой и рассчитаны на подключение как сервоприводов разных серий, так и периферийных модулей.
-
Джампер DIR служит для выбора полярности пина, управляющего Dynamixel-линией. В зависимости от основной платы (микропроцессора), управляющий пин может быть инвертирован. Для исправления этой ситуации и служит этот джампер.
-
Джамперы, замыкающие линии UART. При установленных джамперах линии UART расходятся по плате и реализуют Dynamixel-интерфейс. При снятых джамперах UART по плате не расходится.
-
4-х пиновый блок подключения к интерфейсу UART. Данный UART является замультиплексированным к основному UART платы. Таким образом, его можно использовать параллельно с Dynamixel-интерфейсом. Функционирует только при установленных джамперах 10.
-
Колодка для вывода программного UART. TX – 8 цифровая линия, RX – 9 цифровая линия.
-
Колодка для подключения к SPI интерфейсу.
-
Проходной ISP интерфейс. Содержит в себе SPI. Не является аналогом колодки 13 – в зависимости от типа основной платы SPI, от основной платы будет выводиться либо на колодку 13, либо на колодку 14.
-
Две колодки линий для подключения устройств по интерфейсу I2C. Колодки запараллелены.
Дополнительные функции
Рисунок 1.11. Дополнительные элементы платы расширения для подключения периферийных модулей
-
Программируемый светодиод, по умолчанию управляется цифровой линией 13.
-
Индикационный светодиод наличия питания 5В.
-
Индикационный светодиод линии RX интерфейса UART.
-
Индикационный светодиод линии TX интерфейса UART.
-
Блок цифровых линий, совмещенных с питанием VCC. Может быть использован для удобного подключения 3х пиновых периферийных модулей, требующих силовое питания, например, сервоприводов. Не рекомендуется подключать сюда Arduino-совместимые датчики.
-
Блок цифровых линий, совмещенных с питанием 5В. Может быть использован для подключения цифровых датчиков.
-
Блок линий 5В. Может быть использован для взятия питания 5В (нижние 2 штыря – с основной платы, верхние 2 штыря – с платы расширения), либо для установки джамперов и передачи питания 5В с платы расширения на основную плату (см. схемы организации питания).
-
Блок аналоговых линий, совмещенных с питанием 5В. Может быть использован для удобного подключения 3х пиновых аналоговых периферийных модулей.
-
Пользовательские гнезда, содержащие в себе аналоговые линии с линиями питания. По умолчанию заведены на линии A2 и A3.
-
Джампер подключения аналоговых линий к блоку 24.