(SKU:RB-01C103)Arduino Leonardo ETH 以太网控制器

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产品概述

Leonardo ETH是基于ATmega32U4（数据手册）和全新W5500 TCP/IP嵌入式以太网控制器（数据手册）的微控制器电路板。Leonardo ETH有20个数字输入/输出引脚（其中7个可用作PWM输出，12个用作模拟输入），一个16 MHz晶体振荡器，一个RJ45接口，一个微型USB连接器，一个电源插孔，一个ICSP头部，以及一个重置按钮。它含有为微控制器提供支持所需的一切；只需利用USB电缆将其连接到计算机，或通过AC-DC适配器或电池为其供电来启动。Leonardo ETH不同于以前的以太网电路板，因为ATmega32u4有内置的USB通信功能，不必配备外部USB-串口转换器。这使得Leonardo ETH在所连接的计算机上显示为鼠标和键盘——除虚拟（CDC）串行/ COM端口之外。还有针对电路板行为的其他暗示。此外，还有全新板载W5500 TCP/IP嵌入式以太网控制器。可选的以太网供电模块也可添加到Leonardo ETH电路板上。Leonardo ETH具有与以太网扩展板2同样的Wiznet以太网接口。板载microSD读卡器可用于存储文件，以便通过网络提供服务，该读卡器可通过SD库访问。引脚10为Wiznet接口预留，用于SD卡的SS在引脚4上。
Leonardo ETH使用标准化的1.0引脚，包括：
增加的SDA和SCL引脚：在AREF引脚旁边增加了两个TWI引脚。这样就可以将Leonardo ETH连接到利用I2C或TWI总线通信的扩展板。
IOREF：使扩展板可以适应电路板提供的IO电压等级。使用IOREF引脚的扩展板将兼容3.3V和5V（譬如Due和Uno）IO等级Arduino电路板。在IOREF引脚旁边，可以发现另一个（当前未使用）引脚，这是为将来使用而预留的。

规格参数

  1. 微控制器：ATmega32u4
  2. 工作电压：5V
  3. 输入电压插头（推荐）：7-12V
  4. 输入电压插头（限值）：6-20V
  5. 输入电压PoE（限值）：36-57V
  6. 数字I/O引脚：20 个
  7. PWM通道：7 个
  8. 预留的Arduino引脚：4用于SD卡选择、10用于W5500选择
  9. 模拟输入引脚：12 个
  10. 每个I/O引脚的直流电流：40 mA
  11. 3.3V引脚的直流电流：1 A（仅在通过外部电源供电时）
  12. Flash Memory：32 KB (ATmega32u4)，其中引导加载程序使用4 KB
  13. SRAM：2.5 KB (ATmega32u4)
  14. EEPROM：1 KB (ATmega32u4)
  15. 时钟速度：16 MHz
  16. 外形尺寸：长*宽为2.7*2.1英寸

接口介绍

电源

  • 供电方式：Leonardo ETH可通过外部电源、可选以太网供电（PoE）模块或利用微型USB连接供电。
  • 外部（非USB）电源：可来自AC-DC适配器（wall-wart）或电池。在使用电源适配器时，可通过将2.1mm公插头插入电路板的电源插孔进行连接。电池引线可插入POWER连接器的Gnd和Vin排针。Leonardo ETH可以使用6至20伏外部电源。不过，如果供电电压低于7V，5V引脚供电电压可能低于5伏，电路板可能不稳定。如果使用高于12V的电源，稳压器可能会过热而损坏电路板。推荐的电压范围为从7到12伏。
  • 电源引脚如下：
  • VIN. Arduino电路板在使用外部电源时的输入电压（相对于来自USB连接或其他稳压电源的5伏）。你可以通过该引脚提供电压，或者，如果通过电源插孔供给电压，通过该引脚接入。
  • 5V. 该引脚从电路板上的稳压器输出5V稳压。电路板可利用DC电源插孔（7 - 12V）、USB连接器（5V）或电路板的VIN引脚（7-12V）供电。通过5V或3.3V引脚的供电电压绕过稳压器，可能损坏电路板。我们不建议使用。
  • 3V3. 板载稳压器产生的3.3伏电源。最大电流消耗为50 mA。
  • GND. 接地引脚。
  • IOREF. Arduino电路板上的这个引脚可提供微控制器正常工作使用的基准电压。适当配置的扩展板可读取IOREF引脚电压，并选择相应的电源，或者使输出端口上的电压转换器能支持5V或3.3V。
  • 可选的PoE模块专为从传统的双绞线5类以太网电缆获得电力而设计。

PoE模块的特性如下：

  • 符合IEEE802.3af标准
  • 输入电压范围36V至57V
  • 过载和短路保护
  • 12V输出
  • 高效DC/DC转换器：典型值85% @ 80%负荷
  • 1500V隔离（输入到输出）

存储

ATmega32u4有32 KB（4 KB用于引导加载程序）内存。另外，还有2.5 KB的SRAM和1 KB的EEPROM（可利用EEPROM库读取）。

输入和输出

使用pinMode()、digitalWrite()和digitalRead()函数，Leonardo ETH电路板上14个数字引脚中的每一个都可用作输入或输出端口。其工作电压为5伏。每个引脚都可提供或接收的最大电流为40 mA，并有20-50千欧的内部上拉电阻（默认断开）。此外，一些引脚具有专用功能：

  • Serial：0 (RX)和1 (TX)：用于利用ATmega32U4硬件串口功能接收（RX）和发送（TX）TTL串行数据。注意，在Leonardo ETH上，串行类是指USB（CDC）通信；对于引脚0和1上的TTL串口，使用Serial1类。
  • TWI：2（SDA）和3（SCL）：它们支持利用Wire库进行TWI通信。
  • 外部中断：(interrupt 0)、2 (interrupt 1)、0 (interrupt 2)、1 (interrupt 3)和7 (interrupt 4)。这些引脚可被配置为在低值、上升沿或下降沿或值的变化时触发中断。参阅attachInterrupt()函数，了解详情。
  • PWM：3、5、6、9、10、11和13。利用analogWrite()函数提供8位PWM输出。
  • SPI：在ICSP头部。这些引脚支持利用SPI库进行SPI通信。注意，SPI 引脚并非像在Uno上一样连接到任何数字I/O引脚。它们仅在ICSP接口上提供。这意味着，如果你有使用SPI的扩展板，但没有连接到Leonardo的6引脚ICSP头部的6引脚ICSP连接器，扩展板将无法工作。
  • LED：13。有连接到数字引脚13的内置LED。当引脚为HIGH值时，LED亮起，当引脚为LOW值时，LED熄灭。
  • 模拟输入：A0-A5、A6 - A11（在数字引脚4、6、8、9、10和12上）。Leonardo有12个模拟输入，标有A0至A11，也全部都可以用作数字输入/输出。引脚A0-A5出现在与Uno上同样的位置； A6-A11输入分别在数字输入/输出引脚4、6、8、9、10和12上。每个模拟输入都提供10位分辨率（即1024个不同的值）。默认情况下，模拟输入从接地到3.3伏不等，尽管可以利用AREF引脚和analogReference()函数改变其范围的上限值。
  • AREF：模拟输入端口的参考电压。配合analogReference()使用。
  • Reset：设置为LOW，重置微控制器。在使用扩展板时，这通常用于添加重置按钮。

通信

Arduino Leonardo ETH有许多装置支持与计算机、另一个Arduino或其他微控制器之间进行通信。

  • UART TTL (5V)串行通信:在数字引脚0 (RX)和1 (TX)上可用。另外，32U4还支持通过USB进行串行（CDC）通信，显示为计算机上软件的一个虚拟com端口。另外，芯片还作为一个全速USB 2.0器件，使用标准USB COM驱动程序。在Windows上，需要.inf文件。Arduino软件包括一个串口监视器，允许Arduino电路板收发简单的文本数据。当数据正在通过USB连接传输到计算机上时（但并不支持引脚0和1上的串行通信），电路板上的RX和TX LED闪烁。
  • SoftwareSerial库支持使用Leonardo ETH的任何数字引脚进行串行通信。
  • I2C (TWI)和SPI通信。Arduino软件包括一个Wire库，可以简化使用I2C总线。对于SPI通信，使用SPI库。
  • 连接：Leonardo ETH显示为通用的键盘和鼠标，并可进行编程，以利用键盘和鼠标类控制这些输入设备。另外，Leonardo ETH也可通过以太网连接到固网。在连接到网络时，需要提供一个IP地址和一个MAC地址。Ethernet 库获得充分支持。
  • microSD读卡器:可通过SD库访问。在使用SD库工作时，SS在引脚4上。

编程

Leonardo ETH可利用Arduino软件进行编程。选择“Arduino Leonardo ETH from the Tools > Board menu。
Arduino Leonardo ETH上的ATmega32U4利用引导加载程序进行预烧录，让你可以向其上传新代码，无需使用外部硬件编程。它可以利用AVR109协议进行通信。还可以绕过引导加载程序，利用Arduino ISP或类似方式通过ICSP （总线串行编程）头部对微控制器进行编程。
所有的Leonardo ETH示例sketch的工作方式与使用以太网扩展板一样。

自动（软件）重置

在上传之前不用实际按重置按钮，Leonardo ETH被设计为可以通过在所连接的计算机上运行的软件对其重置。当Leonardo的虚拟（CDC）串行/ COM端口在1200波特下打开然后关闭时，会触发重置。当这种情况发生时，处理器将重置，断开与计算机的USB连接（意味着虚拟串行/ COM端口将消失）。在处理器重置后，引导加载程序启动，保持激活状态大约8秒钟时间。另外，也可通过按Leonardo上的重置按钮来启动引导加载程序。注意，当Leonardo板第一次加电时，会直接跳转到用户sketch，如果存在，就不会启动引导加载程序。由于Leonardo ETH处理重置所采用的方式，最好让Arduino软件尝试在上传之前启动重置，特别是如果你习惯于在其他电路板上传之前按重置按钮的话。如果软件不能对电路板重置，随时都可以通过按电路板上的重置按钮启动引导加载程序。

USB 过流保护

Leonardo ETH具有可复位的多晶硅熔断器，可以保护计算机的USB端口，使其免受短路和过流的影响。尽管大多数计算机都提供自己的内部保护，但熔断器可以提供额外的一层保护。如果超过500 mA施加到USB端口，那么，熔断器将自动中断连接，直至去除短路或过载。

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