Платы разработки: распиновка и устройство

Платы разработки по их собственной документации: где какой контакт, к какому выводу микроконтроллера он подключён, что умеет и как устроены питание и загрузка. Расположение контактов взято из CAD-файлов и чертежей производителя, а назначение выводов сверено с ядром Arduino, схемами и даташитами микроконтроллеров.

Платы разработки — это микроконтроллер, питание, преобразователь USB и разъёмы на одной печатной плате. Для каждой платы здесь своя страница: рисунок с расположением контактов по CAD-файлу, таблицы «контакт → вывод микроконтроллера → что умеет», схема питания и настройки загрузчика.

Платы Arduino

Плата	Микроконтроллер	Цифровые / ШИМ / аналоговые	USB	Размер, мм
Arduino Uno R3	ATmega328P	14 / 6 / 6	USB-B, ATmega16U2	68,6 × 53,4
Arduino Nano	ATmega328P	14 / 6 / 8	Mini-B USB, FT232RL	45 × 18
Arduino Mega 2560	ATmega2560	54 / 15 / 16	USB-B, ATmega16U2	101,5 × 53,3

Цифровой вывод Arduino — это вывод порта микроконтроллера: D13 у Uno и Nano — это PB5 у ATmega328P, а у Mega 2560 — PB7 у ATmega2560. Поэтому один скетч работает на разных платах по номерам Arduino, а код на регистрах приходится переписывать. Порты, таймеры ШИМ и код на регистрах для любого вывода показывает инструмент «Пины Arduino», а что ядро Arduino делает при запуске — статья «Arduino и AVR».

Платы на других микроконтроллерах

Плата	Микроконтроллер	GPIO / из них АЦП	USB	Размер, мм
Raspberry Pi Pico	RP2040	26 / 3	micro-USB, USB 1.1 самого RP2040	21 × 51
Raspberry Pi Pico W	RP2040	26 / 3	micro-USB, USB 1.1 самого RP2040	21 × 51
Raspberry Pi Pico 2	RP2350A (QFN-60)	26 / 3	micro-USB, USB 1.1 самого RP2350	21 × 51
ESP32-DevKitC V4	ESP32 (модуль ESP32-WROOM-32E и др.)	26 / 16	micro-USB, мост USB-UART CP2102N	27,94 × 48,26
ESP32-S3-DevKitC-1 v1.1	ESP32-S3 (модуль ESP32-S3-WROOM-1, -1U или -2)	36 / 20	2 × micro-USB: мост USB-UART CP2102N и встроенный USB ESP32-S3	25,4 × 62,74
ESP32-C3-DevKitM-1	ESP32-C3 (модуль ESP32-C3-MINI-1 или -1U)	15 / 6	micro-USB, мост USB-UART CP2102N	25,4 × 38,91
NodeMCU DevKit V1.0	ESP8266EX (модуль ESP-12E)	11 / 0	micro-USB, мост USB-UART CP2102	25,4 × 48,26
LOLIN (Wemos) D1 mini V4.0.0	ESP8266EX (на плате, флеш 4 МБ)	11 / 0	USB-C, мост USB-UART CH340C	25,4 × 34,3
STM32 Blue Pill	STM32F103C8T6	32 / 10	micro-USB, USB самого STM32F103	23 × 53
WeAct Black Pill V3.1 (STM32F411)	STM32F411CEU6 (раньше и STM32F401CCU6/CEU6)	32 / 10	USB-C, USB OTG FS самого STM32F411	20,78 × 52,81

У этих плат два ряда контактов по длинным сторонам, и каждый GPIO может работать с несколькими блоками периферии. Поэтому на их страницах у каждого контакта перечислены все функции, которые микроконтроллер может на него вывести, а кнопки над рисунком подсвечивают контакты одного блока — например, все выводы, куда можно назначить UART1.

Одноплатные компьютеры

Raspberry Pi 5 — 40-контактный разъём GPIO, функции выводов контроллера RP1 (UART, I²C, SPI, ШИМ, I²S), ток выводов и питание 5 В 5 А.

Как проверены данные

Расположение контактов — из CAD-файлов Eagle самих плат: координаты контактов, контур платы и крепёжные отверстия.
Назначение контактов — по цепям CAD-файла: от контакта разъёма до вывода микроконтроллера. Номер вывода в корпусе сверен с распиновкой из атласа AVR, а номер Arduino — с таблицами ядра Arduino AVR. Подписи, напечатанные на плате рядом с контактами, совпадают с этими номерами.
Питание, сброс и тактирование — по деталям и цепям CAD-файла; характеристики платы — по tech-specs.yml и даташиту Arduino.
Платы без открытого CAD-файла (Raspberry Pi Pico, ESP32-DevKitC) — по чертежу размеров и рисунку нумерации контактов из даташита платы и по её схеме; функции GPIO — по таблице функций из даташита микроконтроллера, сверенной с заголовочными файлами SDK производителя.
NodeMCU — по открытой схеме и Gerber-файлам платы: координаты контактов и отверстий взяты из файлов сверловки и контура, назначение — из листа IO CONN схемы и карты выводов; функции GPIO — по таблицам даташита ESP8266EX, сверенным с заголовками SDK Espressif.

Готовятся к публикации

Arduino Leonardo и Micro · Arduino Pro Mini

Частые вопросы

Чем отличаются Arduino Uno, Nano и Mega 2560?

Uno и Nano построены на ATmega328P: у обеих 14 цифровых выводов, из них 6 с ШИМ, но у Nano 8 аналоговых входов вместо 6 (A6 и A7 — только аналоговые), он меньше и вставляется в макетную плату, а USB у него через FT232RL вместо ATmega16U2. Mega 2560 построена на ATmega2560: 54 цифровых вывода, 15 с ШИМ, 16 аналоговых входов и четыре аппаратных UART.

Откуда взято расположение контактов?

Из CAD-файлов Eagle, которые Arduino публикует в своей документации под лицензией CC BY-SA 4.0: в них есть координаты каждого контакта и цепь, к которой он подключён. По цепи контакт доходит до вывода микроконтроллера, а номер этого вывода сверен с атласом и с таблицами ядра Arduino.

Подходят ли страницы для клонов плат?

Назначение контактов у клонов обычно такое же, потому что они повторяют разводку разъёмов, но детали питания и преобразователь USB часто другие. Страницы описывают оригинальные платы Arduino; на клоне сверяйте маркировку микросхем.