Arduino Leonardo

La Arduino Leonardo è una scheda basata sul controllore ATmega32u4. Ha 20 ingressi/uscite digitali (di cui 7 possono essere usate come uscite PWM) e 12 come ingressi analogici, un oscillatore al quarzo a 16 MHz, un connettore micro USB, un connettore di alimentazione, un header ISCP ed un pulsante di reset. La scheda contiene tutti i componenti di cui il microcontrollore ha bisogno per funzionare, collegala al tuo computer tramite un cavo USB o alimentala attraverso un adattatore di rete (AC/DC) oppure con un pacco batterie per essere pronto a partire.
 
La Leonardo differisce da tutte le altre schede che l'hanno preceduta, dal fatto che l'ATmega32u4 ha già al suo interno la parte di comunicazione USB, ciò elimina la necessità di un microcontrollore secondario. Inoltre, una volta collegata al computer consente alla Leonardo di essere riconosciuta come un mouse o una tastiera, oltre che ad emulare permanentemente una porta seriale (CDC) / COM port.

Alimentazione:
L'alimentazione esterna può essere fornita da un alimentatore o da una batteria. L'alimentatore andrà collegato nel jack di alimentazione presente sulla scheda. Per la batteria possono essere utilizzati i pin GND e Vin.

L'alimentatore esterno dovrà fornire una tensione compresa tra 7V e 12V. Una tensione inferiore ai 7V non permetterà il funzionamento corretto del regolatore presente a bordo e la scheda risulterà instabile,  se si utilizzano più di 12 V il regolatore di tensione può surriscaldarsi e danneggiare la scheda. 

I piedini di alimentazione sono i seguenti:

• VIN: La tensione di ingresso alla scheda Arduino quando sta utilizzando una sorgente di alimentazione esterna, questo ingresso è collegato direttamente al jack di alimentazione presente sulla scheda.
• 5V: Su questo pin è presente la tensione a 5V generata dal regolatore presente sulla scheda. Per evitare di danneggiare la scheda questo ingresso non andrà mai utilizzato come sorgente di alimentazione.
• 3,3V: Su questo pin è presente la tensione a 3,3V generata dal regolatore interno, è permesso un assorbimento massimo di 50mA.
• GND: Pin di massa.
• IOREF: Questo pin sulla scheda Arduino fornisce il riferimento di tensione con cui il microcontrollore opera. Uno shield in grado di leggere la tensione del pin IOREF può selezionare l'alimentazione appropriata e abilitare o meno gli adattatori di livello che permettono di lavorare a 5V oppure a 3,3V.

Memoria:
Il microcontrollore ATmega32U4 dispone di 32 KB (con 0,5 KB usati per il bootloader), 2,5 KB di SRAM e 1 KB di EEPROM (che può essere letta e scritta con la libreria EEPROM). 

Ingressi e Uscite: Ciascuno dei pin digitali della Arduino Leonardo può essere utilizzato come ingresso oppure come uscita utilizzando le funzioni pinMode (), digitalWrite (), e digitalRead (). Tutti i pin operano a 5V e sono in grado di fornire o ricevere un massimo di 40 mA, su tutti i pin è presente una resistenza di pull-up interno (disabilitata di default) con un valore compreso tra 20Kohm e 50Kohm.
Inoltre, alcuni di questi pin hanno funzioni specializzate:

• Seriale: Pin 0 (RX) e pin 1 (TX). Vengono utilizzati per ricevere (RX) e trasmettere (TX) i dati seriali TTL. Pin 0 (RX) e pin 1 (TX). Vengono utilizzati per ricevere (RX) e trasmettere (TX) i dati seriali TTL utilizzando la funzionalità dell'ATMEGA32U4. Si noti che nell'Arduino Leonardo la classe seriale fa riferimento alla comunicazione USB (CDC), per la seriale TTL sui pin 0 e 1, utilizzare la classe Serial1.
• Interrupt Esterni: Pin 2 e pin 3. Questi pin possono essere configurati per attivare un interrupt su un livello logico basso, un fronte di salita o di discesa o cambiamenti di valore. Vedere la funzione attachInterrupt () per i dettagli.
• PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, 11 e 13. Forniscono una uscita PWM a 8 bit utilizzando la funzione analogWrite ().
• SPI: pin 10 (SS), pin 11 (MOSI), pin 12 (MISO) e pin 13 (SCK). Questi pin vengono utilizzati per la comunicazione SPI tramite la libreria SPI.
• LED:  collegato al pin 13. Quando sul pin è presente un livello alto il LED è acceso, un livello basso spegne il led.

La Arduino Leonardo dispone di 12 ingressi analogici etichettati da A0 a A5 (questi pin si trovano nella medesima posizione della Arduino Uno R3) e da A6 a A11 (sui pin 4, 6, 8, 9, 10, e 12), ciascuno di questi pin fornisce una risoluzione a  10 bit (cioè 1024 valori differenti). Per default questi pin effettuano le misure utilizzando come riferimento superiore i 5V e come riferimento inferiore la massa. E' possibile cambiare il riferimento superiore utilizzando il pin AREF e la funzione analogReference ().Ci sono altri pin sulla scheda con funzioni dedicate:

• AREF: Tensione di riferimento per gli ingressi analogici. Utilizzato con analogReference ().
• RESET: Un livello basso su questo pin resetta il microcontrollore. Questo ingresso è generalmente utilizzato dal pulsante di reset presente su alcuni shields.

Comunicazione: 

La Arduino Leonardo ha una serie di possibilità per la comunicazione con un computer, un altro Arduino o altri microcontrollori. L'ATMEGA32U4 fornisce una comunicazione seriale UART TTL (5V), disponibile sul pin digitali 0 (RX) e 1 (TX). L'ATmega32U4 consente inoltre di comunicare direttamente via USB,  per il software sul computer appare come una porta COM virtuale. Il chip supporta la comunicazione USB 2.0 full speed utilizzando i driver USB COM standard. Per i pc con sistema operativo Windows è necessario un file .inf. Il software Arduino include un monitor seriale che permette di inviare semplici dati di testo da e verso la scheda Arduino Leonardo. I LED RX e TX sulla scheda lampeggia quando i dati vengono trasmessi attraverso la connessione USB al computer (ma non per la comunicazione seriale sui pin 0 e 1). 

Tramite la libreria SoftwareSerial è possibile indirizzare la comunicazione seriale TTL a 5V verso qualunque pin della Arduino Leonardo. 

L' ATmega32U4 supporta anche la comunicazione I2C (TWI) e la comunicazione SPI. Il software Arduino include una libreria Wire per semplificare l'uso del bus I2C e una libreria SPI da utilizzare per la comunicazione SPI. 

L'Arduino Leonardo appare come una tastiera e un mouse generici e può essere programmato per controllare questi dispositivi di ingresso utilizzando le classi tastiera e mouse. 

Programmazione:
L'Arduino Leonardo può essere programmata con il software di Arduino. Dopo avere lanciato il software selezionare "Arduino Leonardo" dal menù Strumenti > Scheda

L'ATmega32U4 utilizzato sulla Arduino Leonardo è precaricato con un bootloader che permette di caricare il nuovo codice senza utilizzare di un programmatore hardware esterno. La comunicazione avviene utilizzando il protocollo AVR109.

È anche possibile ignorare il bootloader e programmare il microcontrollore attraverso tramite di ICSP (In-Circuit Serial Programming) utilizzando un programmatore Arduino ISP.

Reset (Software) Automatico:

Il reset della Arduino Leonardo (da effettuare prima di caricare un nuovo sketch) può essere effettuato con il pulsante presente sulla scheda oppure tramite il software in esecuzione sul computer collegato alla scheda. Il reset viene attivato quando la porta COM virtuale dell'Arduino Leonardo viene aperta a 1200 baud e poi chiusa. Quando questo accade il processore si resetta interrompendo il collegamento USB al computer (il che significa che la porta seriale COM virtuale scomparirà). Dopo il ripristino del processore il bootloader si avvia, rimanendo attivo per circa 8 secondi. Quando l'Arduino Leonardo viene accesa non avvierà il bootloader ma eseguirà lo sketch, se presente.

Protezione della porta USB:

L'Arduino Leonardo ha un fusibile ripristinabile che protegge la porta USB del computer dal cortocircuito e dalla sovracorrente. Se dalla porta USB vengono assorbiti più di 500mA il fusibile si interrompe e verrà ripristinato solo dopo avere eliminato il sovraccarico.

Caratteristiche:

• Microcontrollore: ATmega32U4
• Tensione operativa: 5V
• Tensione di alimentazione: da 7V a 12V (raccomandata)
• Tensione di alimentazione: da 6V a 20V (limite)
• Pin di ingresso e uscita: 20
• Uscite PWM: 7
• Ingressi analogici: 12
• Massimo assorbimento sui pin: 40mA
• Massimo assorbimento per l'uscita a 3,3V: 50mA
• Memoria Flash: 32KB (0,6KB impegnati dal bootloader)
• Memoria statica: 2,5KB
• EEPROM: 1KB
• Clock: 16MHz
• Dimensioni: 68,6mm x 53,4mm
• Peso: 20 grammi

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