KS0486 Scheda Keyestudio PLUS

La scheda di controllo Keyestudio PLUS (codice KS0486 ) compatibile con la Arduino UNO, è prodotta dalla Keyestudio ed è completamente compatibile con l’ambiente di sviluppo Arduino IDE.
Contiene tutte le funzioni della scheda Arduino UNO R3 e alcuni miglioramenti che ne incrementano le funzioni (come mostrato di seguito).

Indice

Descrizione

La scheda di controllo Keyestudio PLUS KS0486 è perfettamente compatibile con la Arduino UNO e con l’ambiente di sviluppo Arduino IDE.
Contiene tutte le funzioni della scheda Arduino UNO R3 con alcuni miglioramenti che ne rafforzano la funzione (come sarà mostrato di seguito).
Per cablare in modo efficiente, viene fornito un cavo USB da 1 m con connettore di interfaccia di tipo C.

Migliorie presenti sulla scheda

Sulla scheda Keyestudio PLUS il chip USB/seriale è stato sostituito. Nella Arduino originale è il tipo 16U2 (datasheet), nella scheda è il tipo CP2102 (datasheet) più stabile e compatibile
Alla scheda possono essere collegati dispositivi alimentati a 3,3V o a 5V, un deviatore permette di scegliere la tensione disponibile sui pin;
Il range della tensione di alimentazione passa dai 7-12V a 6-15V;
Il circuito di alimentazione è stato progettato per fornire sino a 5V e correnti sino a 2A; può alimentare direttamente un carico di corrente elevato, come un motore elettrico;
Sono state aggiunte due porte Analogiche, ora sono disponibili A6 e A7;
Un nuovo gruppo di 6 connettori collegate alle porte PWM D3,5,6,9,10,11 che permettono di collegare direttamente sensori digitali e dispositivi come dei servomotori;
Un nuovo gruppo di 6 connettori collegate alle porte analogiche da A0 a A5 che permettono di collegare direttamente sensori analogici a tre pin (OUT, VCC, GND)
Due nuovi connettori a 4 PIN uno con accesso ai pin TX, RX, GND, +5V e uno a SDA, SCL, +5V, GND (porta I2C);
Il connettore della porta USB (Universal Serial Bus) è ora il Type-C (in italiano “USB di tipo C”). Si tratta di un nuovo tipo di connettore per la trasmissione di dati e alimentazione elettrica che, a tutti gli effetti, sostituisce i precedenti Tipi A e B. Rispetto ai suoi predecessori, offre una serie di vantaggi fra cui la reversibilità, ossia la possibilità di essere inserito in qualsiasi verso, e maggior velocità di trasferimento.

Dove trovare la scheda

La scheda Keyestudio PLUS può essere trovata su vari siti on line . La scheda vi sarà fornita in una scatola contenente oltre alla scheda, un cavo USB C e un foglio illustrativo con il riferimento alla pagina wiki relativo al prodotto codice KS0486

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Contenuto della confezione

Cosa troviamo sulla scheda

Sotto sono indicate le varie funzioni dei connettori, pulsanti , deviatore, ecc della scheda Keyestudio PLUS

Schema elettrico della scheda Keyestudio PLUS

Processore

Il cuore della scheda Keyestudio PLUS è rappresentato dal processore ATmega328P U-TH (datasheet) un microcontrollore ad alte prestazioni con bus a 8 bit prodotto dalla Atmel (azienda che è stata acquisita da Microchip nell’aprile 2016) con architettura di tipo RISC (acronimo di Reduced Instruction Set Computer)

Le caratteristiche salienti di questo processore sono:

Memoria flash da 32KB ISP con possibilità di lettura/scrittura
EEPROM da 1KB
SRAM da 2KB.
23 porte general purpose di I / O
32 registri di lavoro general purpose
Tre flessibili timer / contatori con modalità di confronto
Possibilità d’interrupts esterni e interni,
Una seriale USART programmabile,
Un’interfaccia seriale a 2 fili compatibile I2C
Una porta SPI seriale
8 convertitori A / D a 10-bit
Timer watchdog programmabile con oscillatore interno
Cinque modalità di risparmio energetico selezionabili via software.
Tensione di funzionamento compresa tra 2,7-5,5 volt.

La memoria

Il microcontrollore ATmega328 della scheda dispone di 32 kB di memoria di programma. Di queste 0,5 kB sono usati per il bootloader, abbiamo poi di 2 kB di SRAM (Static Random Access Memory) ed 1 kB di EEPROM che possiamo leggere o scrivere utilizzando la EEPROM library.

Alimentazione

Il circuito di alimentazione della scheda Keyestudio PLUS è diverso da quello originale di Arduino e utilizza un CHIP RT6212A/B (datasheet) . Un convertitore CC-CC step-down sincrono monolitico ad alta efficienza è in grado di fornire una corrente di uscita fino a 2 A da un’alimentazione di ingresso da 4,5 V a 18 V (6-15 consigliati). L’RT6212A/B adotta l’architettura ACOT per consentire il miglioramento della risposta ai transitori e il mantenimento di una frequenza costante. Il limite di corrente fornisce protezione contro il cortocircuito delle uscite e l’avvio graduale elimina i picchi di corrente in ingresso durante l’avvio.
Le condizioni di guasto includono anche la protezione da sotto tensione in uscita, la protezione da sovracorrente in uscita e lo spegnimento termico.

Pin connettore POWER

Tutte le tensioni sono disponibili sui pin del connettore POWER

Vin; restituisce la tensione applicata dall’alimentatore al plug e può essere usato per alimentare altri circuiti che dispongano già di un regolatore di tensione (ad esempio gli shield applicati al modulo);
GND; è il contatto di massa (GND).
5 V; fornisce i 5 volt prelevati dall’uscita del regolatore interno ed è utile per alimentare altri circuiti compatibili con i 5 volt;
3.3V; questo pin fornisce i 3,3 volt ricavati dal regolatore corrispondente e consente di alimentare circuiti compatibili con tensioni di 3,3 volt
RESET: Portando questa linea a livello basso permette di resettare il microcontrollore. Generalmente utilizzato per aggiungere un pulsante di reset sugli shields esterni. La funzione corrispondente può essere attivata anche tramite il pulsante presente sulla scheda Arduino;
IOREF: consente agli shield di adattarsi alla tensione fornita dalla scheda.
A6 e A7: due nuove porte analogiche non presenti sulla scheda Arduino originale

Pin connettore DIGITAL (PWM ~)

Ciascuno dei 14 pin digitali presenti sulla Arduino Uno può essere utilizzato indifferentemente come un ingresso o un’uscita, utilizzando le funzioni pinMode(), digitalWrite(), e digitalRead().
Le uscite operano a 5 o 3 Volt(a seconda di come è impostato il selettore di tesine della scheda) e ogni pin può fornire o ricevere un massimo di 40 mA ed è dotato di una resistenza pull-up (sconnessa di default) del valore di 20-50 kΏ. Inoltre, alcuni pin hanno funzioni specializzate:

Pin: 0 (RX) e 1 (TX): possono essere utilizzati per ricezione (RX) e trasmissione (TX) dei dati seriali TTL. Questi sono collegati ai pin corrispondenti della porta USB-TTL del processore ATmega8U2.
Pin 2 e 3: possono essere configurati come trigger per eventi esterni, come ad esempio il rilevamento di un fronte di salita o di discesa di un segnale in ingresso.
Pin 3, 5, 6, 9, 10 e 11: possono essere configurati via software con la funzione analogWrite() per generare segnali PWM con risoluzione di 8 bit. Tramite un semplice filtro RC è possibile ottenere tensioni continue di valore variabile.
Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK): possono essere programmati per realizzare una comunicazione SPI, utilizza un’apposita libreria SPI.
Pin 13: è connesso a un LED interno alla scheda, utile per segnalazioni di diagnostica. Quando il livello del pin è HIGH, il LED si accende , se il livello del pin è LOW, il led si spegne
GND; è il contatto di massa (GND).
AREF: Tensione di riferimento per gli ingressi analogici. Utilizzato con analogReference().
SDA e SCL: I pin SDA (A4) e SCL (A5) permettono di realizzare una comunicazione nello standard I2C a due fili, in abbinamento alla libreria Wire().

Pin Analogici

La scheda Keyestudio PLUS ha 8 ingressi analogici etichettati da A0 ad A7, ognuno dei quali fornisce 10 bit di risoluzione (in pratica 1024 valori diversi). Per impostazione predefinita, possono misurare una tensione di 5V riferita a massa, anche se è possibile cambiare l’estremità superiore del loro intervallo utilizzando il pin AREF e la funzione analogReference(). Inoltre, come per i pin digitali, alcuni piedini hanno funzionalità specifiche:
I pin A4 (SDA) e A5 (SCL) permettono poi di realizzare una comunicazione nello standard I2C a due fili, in abbinamento alla libreria Wire.

Estensione Pin Digitali

La scheda Keyestudio PLUS ha un gruppo 6 connettori collegati alle porte PWM D3,5,6,9,10,11 che permettono di collegare direttamente sensori digitali e dispositivi come dei servomotori.
Su ogni pin strip sono presenti, oltre al collegamento alla porta digitale (in giallo) , il collegamento all’alimentazione VCC (in rosso) e GND (in blu).
A lato è inoltre presente un connettori a 4 PIN con accesso ai pin TX, RX, GND

Estensione pin Analogici

La scheda Keyestudio PLUS ha un gruppo 6 connettori collegate alle porte analogiche da A0 a A5 che permettono di collegare direttamente per esempio sensori analogici a tre pin.
Su ogni pin strip sono presenti oltre al collegamento alla porta analogica (in giallo) , il collegamento all’alimentazione VCC (in rosso) e GND (in blu).
A lato è inoltre presente un connettore a 4 PIN con accesso ai pin SDA (A4) e SCL (A5), +5V, e GND (porta I2C) a cui collegare per esempio dei sensori digitali, display OLED (foto sotto)

Connettore ICSP

Il connettore posto sul lato destro della scheda con la serigrafia ICSP (In-Circuit Serial Programming) serve per programmare l’ATmega 328 in modalità ISP (con programmatore hardware), inoltre questo connettore può essere usato per il bus SPI. Il connettore è formato da 6 pin disposti su due file, sotto la loro funzione.

Gestione della scheda con l’IDE di Arduino

Installazione dell’IDE Arduino

Per la gestione della scheda occorre aver istallato l’IDE Arduino. L’installazione è possibile accedendo al sito Web https://www.arduino.cc, fare clic su

a questo punto è possibile scaricare l’ultima versione dell’IDE. Al momento della scrittura dell’articolo è disponibile la versione 1.8.19.

Installazione del driver

Come anticipato, sulla scheda di controllo Keyestudio PLUS KS0486 il chip per la gestione della comunicazione seriale è il CP2102. Sarà automaticamente riconosciuto e installato, se la versione dell’IDE è nella versione 1.8 o successive.
Il collegamento avverrà appena la scheda sarà collegata al computer tramite il cavo USB.
Nel caso non fosse presente il driver, si può scaricare da questo link https://fs.keyestudio.com/CP2102-WIN

Alcuni esempi di utilizzo della scheda

Sotto sono riportati alcuni esempi di utilizzo della scheda Keyestudio PLUS

Gestione display Display IPS 1.3″ 240×240/ST7789 – Arduino

Accensione anello LED RGB con pulsante tattile

Gestione Display IPS 0.96″ 80×160/ST7735 – Arduino

Come utilizzate il Pulsante di navigazione a 5 direzioni