Подключение Arduino Pro Mini к ПК

О плате.

Ardгino Pro Mini построена на микросхеме ATmega328p компании Atmel Corporation. Она содержит 14 цифровых выхода ввода/вывода, 6 из которых могут быть использованы как выводы в режиме ШИМ (PWM). Также есть 6 аналоговых входа, кнопка ресет.
Среди прочих функций, ATmega328p реализует двухпроводной USART интерфейс (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter). Это последовательный интерфейс передачи данных, более известный по связанным терминам UART, RS-232 или Serial port. Для удобства выводы USART также включены в группу контактов на торцевой части платы, для подключения FTDI кабеля или другого USB адаптера, например, на базе CP2102, FT232RL или CH340G. Именно дешевый китайский адаптер на базе CP2102 и будет использоваться в качестве примера в этой статье.
Обычный Arduino уже имеет на борту USB адаптер с USB разъемом, что значительно упрощает программирование этой платы. Целью Ardгino Pro Mini была компактность, поэтому эта плата не имеет USB разъема ровно как и контактных штырей, поэтому чтобы подключить устройство к компьютеру нам понадобиться внешний адаптер серийного интерфейса для USB и паяльник 🙂
Еще надо отметить, что Ardiono Pro Mini выпускается в двух вариантах питания 5В и 3.3 В и это надо учитывать это при приобретении и подключении адаптера.

Если говорить про неофициальные версии, то есть варианты плат разных форм и цветов, но производители всегда стараются соблюсти расположение основных выводов платы, но иногда добавляют и свои.

Дополнительно продублировали контакты SPI интерфейса.

Про UART

Строго говоря UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) не является USART, который реализует ATmega328p, но в нашем случае отличия не существенны поэтому далее будем говорить про UART. UART — это протокол последовательной передачи данных использующий TTL уровни (5В или 3.3В). RS-232 использует сигналы от -15 до 15 вольт относительно общей земли, поэтому напрямую подключать ардуину к RS-232 нельзя. Я говорю про RS-232 поскольку этот интерфейс был широко распространен на ПК для подключения модемов и другой периферии. Он был более известный как COM-порт и многие программы и протоколы были разработаны для работы с ним. Драйвера UART адаптеров также реализуют виртуальные COМ порты чтобы можно было использовать готовый инструментарий для обмена данными с бордой.
COM порт, кроме линий передачи данных RX/TX, имеет дополнительные сигнальные линии для коммуникации с модемом, например DTR (Data Terminal Ready). Это один из сигналов контроля потока данных, которые ATmega328p не поддерживает, зато плата Arduino Pro Mini использует сигнал DTR для перезагрузки чипа, когда IDE готова записать новую версию прошивки. Загрузка ардуины начинается с работы специальной программы — bootloader именно она отвечает за получение новой новой версии прошивки и размещении ее в памяти. Поэтому для легкой заливки новой прошивки IDE перезагружает чип выставляя сигнал DTR на COM порте. Физически DTR контакт платы связан с RESET входом микросхемы через конденсатор. Конденсатор нужен для для того чтобы ресет происходил только в момент выставления DTR сигнала.

Если этой линии не будет, то придется вручную давить на кнопку ресет каждый раз когда требуется заливка прошивки.

Об адаптере

Официально предлагается использовать два варианта адаптеров: от фирмы FTDI и от самого SparkFun Electronics. С ними никаких проблем нет, но их стоимость варьируется в пределах 15 баксов. Поэтому люди предпочитают брать китайские аналоги за 1-2 бакса.

Их достаточно много, поэтому тут появляются нюансы которые надо учитывать.

Но независимо от их вида, адаптеры должны соответствовать следующим критериям:

Драйвер должен поддерживать виртуальный COM порт. Для адаптеров на базе CP2102, FT232RL и CH340G это справедливо.
Возможность предоставлять питание как 5 В, так 3.3 В. Это может быть либо отдельные штыри для каждого номинала, либо переключатель.
Иметь индикатор готовности. Желательно индикатор приема и передачи, иногда это очень помогает в отладке.
Желательно иметь DTR контакт. Как вы уже знаете, DTR используется для перезагрузки устройства, чтобы дат шанс бутлоадеру загрузить новую версию прошивки.
Желательно чтобы последовательность контактных штырей адаптера была: GND, VCC, RX, TX, DTR. Это упрощает подключение, уменьшает шанс ошибки и позволяет не распаивать контакты на плате, а просто вставить штырьки в адаптера в контактные отверстия платы на время прошивки.