Anschlussmöglichkeiten
Über die Steckkontakte am Rand des Boards erfolgt der Anschluss externer elektronischer Komponenten an den Mikrocontroller. Weiter besteht auch die Möglichkeit zusätzliche Boards - sogenannte Shields - auf das Arduino Board zu stecken.
Folgende Anschlussmöglichkeiten bietet das Arduino UNO Board:
- 14 digitale Ein- bzw. Ausgänge D0, ..., D13
- 6 digitale PWM Ausgänge D3, D5, D6, D9, D10, D11
- 6 analoge Eingänge A0, ... , A5
- UART D0-RX, D1-TX
- I2C A5-SCL, A4-SDA
- SPI D13-SCK, D11-MOSI, D12-MISO
Digitale Ausgänge
Wird ein PIN als digitaler Ausgang konfiguriert, liegt je nach Zustand (LOW oder HIGH) eine Spannung von 0V oder 5V an diesem PIN an.
Digitale Eingänge
Die 14 I/O PINs des Arduino Boards können individuell als digitale Ein- oder Ausgänge konfiguriert werden. Als Ausgang festgelegt liegt je nach Zustand (LOW oder HIGH) eine Spannung von 0V oder 5V an. Wird ein PIN als Eingang verwendet, ergibt sich aus der anliegenden Spannung (0V oder 5V) der digitale Zustand des PINs. An 6 von diesen 14 PINs kann ein PWM-Signal (Pulse Width Modulation) generiert werden. Dabei wird der Zustand eines PINs kontinuierlich mit einer bestimmten Frequenz geändert. Die Länge des HIGH-Zustandes kann mit einem Prozentwert festgelegt werden und bestimmt in der Folge das Verhalten eines elektronischen Bauteils. Ein PWM-Signal kann zum Beispiel verwendet werden um die Helligkeit einer Leuchtdiode oder die Geschwindigkeit eines Motors zu steuern.
Digitale PWM Ausgänge
Der Vorteil der Verwendung eines PWM-Signals zur Ansteuerung von Motoren liegt darin, dass ein Motor auch, wenn er sich langsam drehen soll, die volle Leistung bringt, da auch dann die volle Spannung zur Verfügung steht. Bei der Regelung der Geschwindigkeit eines Gleichstrommotors nur über die Veränderung der Spannung hat ein Motor gerade im niedrigen Geschwindigkeitsbereich (wo eine verringerte Spannung anliegt) auch eine dementsprechend verringerte Leistung.
Die Helligkeit von Leuchtdioden lässt sich nur über die Verwendung eines PWM-Signals regeln, da eine Leuchtdiode eine definierte Spannung hat bei der sie Licht aussendet. Liegt die Spannung unterhalb dieser Betriebsspannung, bleibt eine Leuchtdiode einfach dunkel. Durch das wiederholte Ein- und Ausschalten einer Leuchtdiode mit unterschiedlichen Längen der Ein- und Ausschaltzeiten werden unserem Sehorgan unterschiedliche Helligkeiten „vorgetäuscht“.
Analoge Eingänge
An sechs PINs können Spannungen zwischen 0V und 5V gemessen werden. In dem ATmega328 Mikroprozessor befindet sich ein Analog Digital Wandler der den gemessenen Spannungen Werte zwischen 0 und 1023 zuordnet. Liegt an einem analogen Eingang eine Spannung von 0V an liefert der Analog Digital Wandler den Wert 0, bei einer Spannung von 5V erhält man den Wert 1023. Die Werte dazwischen ergeben sich proportional zur anliegenden Spannung.
Stromversorgung
Das Arduino Board wird grundsätzlich über die USB-Schnittstelle mit Strom versorgt. Soll das Board ohne Anschluss an die USB-Buchse betrieben werden oder benötigen die angeschlossenen Komponenten mehr Strom als über die USB-Schnittstelle zur Verfügung steht, kann das Board über eine externe Stromquelle, z. B. ein Steckernetzgerät, betrieben werden. Die Spannung einer externen Stromquelle darf zwischen 7 und 20 V liegen.
UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)
Über die UART-Schnittstelle erfolgt der Datenaustausch zwischen Mikrocontrollern über eine Datenleitung. Dieser Standard kommt auch bei der seriellen Schnittstelle von PCs zum Einsatz.
I2C (Inter-Integrated Circuit)
Über der I2C Bus können mehrere Mikrocontroller über dieselben zwei Datenleitungen miteinander kommunizieren. Das Senden und Empfangen von Daten erfolgt bei diesem Bus hintereinander.
SPI (Serial Peripheral Interface)
Der SPI Bus dient zum Datenaustauch zwischen mehreren Mikrocontrollern über kurze Distanzen. Die Übertragung der Daten erfolgt über vier Datenleitungen. Dieser Standard ermöglicht gleichzeitiges Senden und Empfangen von Daten (full duplex) mit sehr hohen Geschwindigkeiten.
