Arduino Pro Mini: подключение через USB-TTL адаптер

Платка размером с почтовую марку пришла в конверте без единого разъёма под USB — и это был не брак. Arduino Pro Mini устроена так нарочно: из платы выкинули USB-чип, разъём и всю обвязку вокруг них, оставив ATmega328P, регулятор питания и ряды ножек. Первый вечер с такой платой у меня кончился тупиком: кабель воткнуть некуда, а в голове один вопрос — чем её вообще прошивать. Идея не в экономии ради экономии: такие платы ставят внутрь устройств, где USB нужен ровно один раз — на первую прошивку.

Ответ — отдельный USB-TTL адаптер за пару долларов, который превращает USB-порт компьютера в три полезных провода: передатчик, приёмник и линию DTR для автосброса. Здесь я развожу провода по местам (TX и RX идут крест-накрест, и это грабля номер один), разбираю два варианта платы — 5 В/16 МГц и 3,3 В/8 МГц — и складываю сравнение с Nano и Uno в таблицу. Механику заливки через порт и её типовые заторы я уже собирал в уроке про Old Bootloader у Nano — без повторов, только то, что отличает Pro Mini.

Uno и Nano неспроста толще: на каждой сидит отдельный чип-посредник между USB и UART — ATmega16U2 на Uno, CH340 или FT232 на клонах Nano, — плюс кварц для него и разъём. Pro Mini этот слой снимает: на её плате 33×18 мм — примерно треть площади Nano — остаются только микроконтроллер, регулятор и пины, вес — пара граммов. Клон на маркетплейсах укладывается в 2-4 доллара; оригинал SparkFun стоит 11,25 $, и переплата ровно за то, за что плату и любят: компактность для постоянной установки внутрь устройства, где USB не нужен вовсе.

Оборотная сторона — адаптер, который придётся держать под рукой: без него Pro Mini глухая. Модули на CH340 или FT232RL стоят 2-3 доллара, и с ними вы получаете те же истории с драйвером, что и у клонов Nano: если порт не виден в меню, лечение то же самое — я разбирал его в уроке про драйвер CH340. Зато появляется провод, которого нет у обычных плат: DTR, про него дальше. Если сомневаетесь, оригинал перед вами или клон, у меня есть урок про отличия клона и оригинала, а таблица ниже складывает три платы рядом.

Таблицу стоит читать через задачу. Для первых месяцев с макеткой честнее Nano: USB на борту, воткнул и шьёшь, а цена та же. Pro Mini покупают под финал: макет уже собран и проверен, остался шаг «перенести это в устройство». Мой сценарий выглядел так: прототип на Uno, а в корпусе живёт Pro Mini с тем же чипом — скетч заливается без единой правки, потому что железо внутри одинаковое: тот же ATmega328P, те же 32 КБ флеша, 2 КБ ОЗУ и 1 КБ EEPROM. Разница только в питании и в способе доставки прошивки.

Проводов пять, и два из них идут крестом. TX адаптера — его передатчик — идёт в RX платы, то есть в приёмник; RX адаптера — в TX платы. Я держу в голове картинку с телефоном: у каждого собеседника есть рот и ухо, и рот одного соединяется с ухом другого. Соедините рот с ртом — оба говорят и оба оглохли: плата и адаптер в такой схеме не слышат друг друга, а IDE печатает, что программатор не отвечает. Это самая частая грабля Pro Mini, лечится перекрещиванием двух проводов.

DTR — линия автосброса. При обычной заливке IDE дёргает DTR, плата перезапускается, и загрузчик успевает открыть своё окно приёма — порядок старта заливки я показывал в уроке про выбор платы и порта. На Pro Mini контакт DTR сидит на краю платы и заведён на RESET через конденсатор 100 нФ, уже впаянный на плату: адаптер просто дёргает этот контакт, и автосброс работает без лишних деталей на проводе. Если у вашего адаптера DTR нет — не беда: зажмите Reset, нажмите «Загрузить» и отпустите кнопку, когда компиляция кончилась. Руками вы делаете ровно то, что DTR делает сам.

Питание — два контакта, и здесь прячется выбор, который легко испортить плату. У адаптеров на FT232 и CH340 есть джампер 5V/3.3V: он переключает и уровень сигналов, и напряжение на выводе VCC. Для 5-вольтовой Pro Mini джампер ставится на 5 В, для 3,3-вольтовой — на 3,3 В, и это не мелочь: пять вольт на ножках чипа, рассчитанного на 3,3 В, молча убивают чип. GND общий для всего — без него не заведётся даже правильная схема.

Варианты платы различаются ещё на заводе, и различие видно по кварцу — серому бочонку возле края платы: маркировка 16.000 означает 5 В и 16 МГц, 8.000 — 3,3 В и 8 МГц. Даташит ATmega328P обещает честные 20 МГц только при питании около 5 В, поэтому 3,3-вольтовая версия живёт на 8 МГц и не притворяется быстрой. Выбор делается в меню «Процессор», и он же задаёт скорость заливки: 5-вольтовая шьётся на 115200 бод, 3,3-вольтовая — на 57600. Перепутанный пункт меню даёт молчащего программатора — симптом тот же, что и у перепутанных TX/RX, поэтому проверяйте обе вещи подряд.

Что взять — зависит от питания проекта. 5 В/16 МГц совместима с привычной макетной логикой Uno: датчики, дисплеи, сервоприводы. 3,3 В/8 МГц экономнее, дружит с батарейками и с 3,3-вольтовой электроникой, где 5-вольтовые сигналы на входе уже опасны. Вычисления на 8 МГц идут вдвое медленнее, но delay(1000) остаётся секундой: константы такта прописаны в ядре под каждый вариант, и тайминги не уплывают. Собираете плату в объёмный макет? Тогда рядом пригодится урок про макетку — длинные ряды Pro Mini удобно раскладывать по обеим рельсам.

Отдельный плюс 3,3-вольтовой версии — энергопотребление. Активный чип на 5 В берёт единицы миллиампер, а в глубоком сне ATmega328P падает до микроампер — на паре батареек AA устройство со сном живёт месяцами, и 3,3 В здесь лишняя причина не поднимать напряжение. У 5-вольтовой версии сон тоже работает, но батарейки кончаются заметно раньше, поэтому батарейные проекты я собираю на 3,3 В сразу и не перекраиваю потом.