Arduino Nano là một bo mạch vi điều khiển nhỏ gọn nhưng mạnh mẽ, được ưa chuộng trong giới DIY, sinh viên và kỹ sư điện tử. Với kích thước nhỏ bé (chỉ khoảng 1.8cm x 4.5cm và nặng 7g), Arduino Nano vẫn giữ lại hầu hết các tính năng của Arduino Uno, đồng thời mang đến một số ưu điểm vượt trội. Bài viết này sẽ cung cấp một cái nhìn toàn diện về Arduino Nano, bao gồm thông số kỹ thuật, sơ đồ chân chi tiết và chức năng của từng chân, giúp bạn khai thác tối đa tiềm năng của bo mạch này.
Arduino Nano có gì đặc biệt?
Arduino Nano có nhiều điểm tương đồng với Arduino Duemilanove về chức năng, nhưng lại khác biệt về hình dáng và cách bố trí linh kiện. Trái tim của Nano là vi điều khiển ATmega328P, giống như Arduino Uno. Tuy nhiên, thay vì sử dụng chip DIP (Dual In-line Package) 30 chân như Uno, Nano sử dụng chip TQFP (Quad Flat Package) 32 chân, giúp giảm kích thước đáng kể. Một điểm khác biệt nữa là Arduino Nano có 8 cổng ADC (Analog-to-Digital Converter) so với 6 cổng trên Arduino Uno.
Sơ đồ chân Arduino Nano V3
Arduino Nano không có jack cắm nguồn DC như các bo mạch Arduino lớn hơn. Thay vào đó, nó sử dụng cổng mini-USB để cấp nguồn và nạp chương trình. Một tính năng thông minh của Arduino Nano là khả năng tự động chọn nguồn điện áp lớn nhất khi có nhiều nguồn được kết nối. Điều này giúp bảo vệ bo mạch và đảm bảo hoạt động ổn định.
Thông số kỹ thuật chi tiết của Arduino Nano
Để hiểu rõ hơn về khả năng của Arduino Nano, hãy xem xét các thông số kỹ thuật quan trọng sau:
| Thông số kỹ thuật | Giá trị |
|---|---|
| Vi điều khiển | ATmega328P |
| Điện áp hoạt động | 5V |
| Điện áp đầu vào | (7-12) Volts |
| Số chân Digital I/O | 22 |
| Số chân Analog I/O | 8 |
| Ngõ ra PWM | 6 |
| Dòng tiêu thụ I/O | 40mA |
| Tốc độ xung | 16 MHz |
| Bộ nhớ Flash | 32 KB (2 KB dùng cho Bootloader) |
| SRAM | 2KB |
| EEPROM | 1 KB |
| Nguồn tiêu thụ | 19mA |
| Kích thước bo mạch | 18 x 45 mm |
| Cân nặng | 7 gms |
| Cấu trúc | AVR |
Sơ đồ chân và chức năng của từng chân trên Arduino Nano
Sơ đồ chân là bản đồ chi tiết về vị trí và chức năng của từng chân trên bo mạch. Hiểu rõ sơ đồ chân là yếu tố then chốt để sử dụng Arduino Nano một cách hiệu quả. Dưới đây là bảng mô tả chi tiết chức năng của từng chân:
Sơ đồ chân Arduino Nano V3 – Mô tả chức năng
| Thứ tự chân | Tên chân | Kiểu | Chức năng |
|---|---|---|---|
| 1 | D1 / TX | I / O | Ngõ vào/ra số. Chân TX – truyền dữ liệu (truyền nối tiếp) |
| 2 | D0 / RX | I / O | Ngõ vào/ra số. Chân RX – nhận dữ liệu (nhận nối tiếp) |
| 3 | RESET | Đầu vào | Chân reset, hoạt động ở mức thấp |
| 4 | GND | Nguồn | Chân nối mass (nối đất) |
| 5 | D2 | I / O | Ngõ vào/ra digital |
| 6 | D3 | I / O | Ngõ vào/ra digital |
| 7 | D4 | I / O | Ngõ vào/ra digital |
| 8 | D5 | I / O | Ngõ vào/ra digital |
| 9 | D6 | I / O | Ngõ vào/ra digital |
| 10 | D7 | I / O | Ngõ vào/ra digital |
| 11 | D8 | I / O | Ngõ vào/ra digital |
| 12 | D9 | I / O | Ngõ vào/ra digital |
| 13 | D10 | I / O | Ngõ vào/ra digital |
| 14 | D11 | I / O | Ngõ vào/ra digital |
| 15 | D12 | I / O | Ngõ vào/ra digital |
| 16 | D13 | I / O | Ngõ vào/ra digital |
| 17 | 3V3 | Đầu ra | Đầu ra 3.3V (từ chip FTDI) |
| 18 | AREF | Đầu vào | Tham chiếu điện áp cho ADC |
| 19 | A0 | Đầu vào | Kênh đầu vào tương tự kênh 0 |
| 20 | A1 | Đầu vào | Kênh đầu vào tương tự kênh 1 |
| 21 | A2 | Đầu vào | Kênh đầu vào tương tự kênh 2 |
| 22 | A3 | Đầu vào | Kênh đầu vào tương tự kênh 3 |
| 23 | A4 | Đầu vào | Kênh đầu vào tương tự kênh 4 |
| 24 | A5 | Đầu vào | Kênh đầu vào tương tự kênh 5 |
| 25 | A6 | Đầu vào | Kênh đầu vào tương tự kênh 6 |
| 26 | A7 | Đầu vào | Kênh đầu vào tương tự kênh 7 |
| 27 | + 5V | Đầu ra/vào | + Đầu ra 5V (từ bộ điều chỉnh điện áp trên bo) hoặc + 5V (đầu vào từ nguồn điện bên ngoài) |
| 28 | RESET | Đầu vào | Chân đặt lại, hoạt động ở mức thấp |
| 29 | GND | Nguồn | Chân nối mass (nối đất) |
| 30 | VIN | Nguồn | Chân nối với nguồn điện đầu vào |
Chức năng mở rộng của các chân I/O trên Arduino Nano
Ngoài chức năng cơ bản là ngõ vào/ra digital, các chân trên Arduino Nano còn có nhiều chức năng đặc biệt khác:
-
Chân 1 (D1/TX) và 2 (D0/RX): Chân nối tiếp (Serial Communication). Được sử dụng để truyền và nhận dữ liệu nối tiếp TTL. Thường được kết nối với chip chuyển đổi USB-to-TTL để giao tiếp với máy tính.
-
Chân 6 (D3), 8 (D5), 9 (D6), 10 (D7), 11 (D8) và 12 (D9): Chân PWM (Pulse Width Modulation). Cung cấp tín hiệu điều chế độ rộng xung 8-bit. Tín hiệu PWM được tạo ra bằng hàm
analogWrite(), cho phép điều khiển tốc độ động cơ, độ sáng đèn LED, v.v. -
Chân 2 (D2) và 3 (D3): Chân ngắt ngoài (External Interrupts). Cho phép phản ứng với các sự kiện bên ngoài một cách nhanh chóng. Có thể cấu hình để kích hoạt ngắt khi có sự thay đổi điện áp (mức thấp, mức cao, cạnh lên, cạnh xuống).
-
Chân 11 (D11), 12 (D12) và 13 (D13): Giao tiếp SPI (Serial Peripheral Interface). Hỗ trợ giao tiếp đồng bộ tốc độ cao với các thiết bị ngoại vi khác. Arduino có thư viện SPI để đơn giản hóa việc sử dụng giao thức này.
-
Chân 13 (D13): Chân LED. Được kết nối với một đèn LED trên bo mạch, thường được sử dụng để báo hiệu trạng thái hoạt động hoặc gỡ lỗi.
-
Chân 19 (A0) – 26 (A7): Ngõ vào/ra tương tự (Analog Inputs). Arduino Nano có 8 chân đầu vào tương tự, cho phép đọc các tín hiệu điện áp liên tục từ 0V đến 5V. Các chân này được sử dụng để kết nối với các cảm biến tương tự như cảm biến ánh sáng, cảm biến nhiệt độ, biến trở, v.v. Độ phân giải của ADC là 10-bit, tương ứng với 1024 mức giá trị.
-
Chân 23 (A4) và 24 (A5): Giao tiếp I2C (Inter-Integrated Circuit). Hỗ trợ giao tiếp hai dây với nhiều thiết bị trên cùng một bus. I2C sử dụng hai dây: SDA (Serial Data) và SCL (Serial Clock). Thư viện Wire trong Arduino giúp đơn giản hóa việc sử dụng giao thức I2C.
-
Chân 18 (AREF): Điện áp tham chiếu cho ADC (Analog-to-Digital Converter). Cho phép thay đổi dải điện áp tham chiếu cho các phép đo tương tự.
-
Chân 28 (RESET): Chân reset. Được sử dụng để khởi động lại vi điều khiển.
ICSP (In-Circuit Serial Programming) trên Arduino Nano
ICSP là một phương pháp lập trình trực tiếp vi điều khiển trên bo mạch mà không cần bootloader. ICSP thường được sử dụng để nạp bootloader mới hoặc khôi phục bootloader bị hỏng.
Sơ đồ chân ICSP Arduino Nano
Mỗi chân ICSP thường được kết nối với một chân Arduino khác có cùng chức năng. Ví dụ, chân MISO trên ICSP được kết nối với chân D12 (MISO) trên Arduino Nano. Các chân MOSI, MISO và SCK tạo thành giao diện SPI.
Bạn có thể sử dụng một bo mạch Arduino khác làm ISP (In-System Programmer) để lập trình cho Arduino Nano thông qua ICSP.
| Arduino (ISP) | ATMega328 (Target) |
|---|---|
| Vcc/5V | Vcc |
| GND | GND |
| MOSI/D11 | D11 |
| MISO/D12 | D12 |
| SCK/D13 | D13 |
| D10 | Reset |
Kết luận
Arduino Nano là một bo mạch vi điều khiển linh hoạt và mạnh mẽ, phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau. Với kích thước nhỏ gọn, đầy đủ các chân I/O và khả năng tương thích với Arduino IDE, Nano là một lựa chọn tuyệt vời cho cả người mới bắt đầu và những người có kinh nghiệm trong lĩnh vực điện tử và lập trình nhúng. Việc hiểu rõ thông số kỹ thuật, sơ đồ chân và chức năng của từng chân là chìa khóa để khai thác tối đa tiềm năng của Arduino Nano trong các dự án sáng tạo của bạn.