Arduino MKR 1000 WiFi — первая плата серии MKR со встроенным Wi-Fi, которую Arduino позиционировала как простую отправную точку для проектов интернета вещей и сетей небольших датчиков. В основе — модуль Atmel ATSAMW25H18-MR510PB, объединяющий 32-битный микроконтроллер SAMD21G18A (Arm Cortex-M0+), Wi-Fi-контроллер WINC1500 и криптомикросхему ECC508. В модуле также есть встроенная печатная Wi-Fi-антенна. Это не одноплатный компьютер: на плате нет операционной системы, она выполняет скетч Arduino. Производитель — Arduino.
Как и другие платы MKR, она питается по USB, от вывода VIN или от одноклеточного аккумулятора Li-Po через встроенное зарядное устройство. Логика — 3,3 В. Формат MKR несовместим с шилдами Uno. По сравнению с более новой MKR WiFi 1010 здесь нет Bluetooth.
Статус платы. На странице Arduino MKR 1000 WiFi в документации Arduino указана пометка End of Life. Снятие модели с производства связано с прекращением выпуска радиомодуля. Для новых проектов Arduino предлагает MKR WiFi 1010.
- 1 Основные характеристики Arduino MKR 1000 WiFi
- 2 Технические характеристики
- 3 Интерфейсы и разъёмы
- 4 Программирование
- 5 Распиновка
- 6 Возможности и особенности
- 7 Для чего подходит Arduino MKR 1000 WiFi
- 8 Преимущества
- 9 Ограничения
- 10 Arduino MKR 1000 WiFi и похожие платы
- 11 Заключение
- 12 Материалы
- 13 Читайте также
Основные характеристики Arduino MKR 1000 WiFi
- Модуль: Atmel ATSAMW25H18-MR510PB (SAMD21G18A + WINC1500 + ECC508, встроенная печатная антенна)
- Микроконтроллер: SAMD21G18A (Arm Cortex-M0+, 32 бита), до 48 МГц
- Flash-память: 256 КБ; SRAM: 32 КБ; EEPROM: отдельной нет
- Wi-Fi: WINC1500, IEEE 802.11 b/g/n, 2,4 ГГц, 1×1; встроенная PCB-антенна
- Bluetooth: нет
- Криптомикросхема: ECC508, входит в состав модуля ATSAMW25
- Зарядное устройство: MCP73830 для одноклеточного Li-Po 3,7 В; разъём JST PH на плате; ток зарядки около 350 мА
- Рабочее напряжение логики: 3,3 В; выводы не допускают сигналы 5 В
- Питание: USB 5 В, VIN — стабилизированные 5 В, аккумулятор Li-Po 3,7 В
- Цифровые выводы: контакты D0–D14; аналоговые входы: 7 (A0–A6), АЦП до 12 бит; ЦАП 10 бит на A0
- ШИМ: 12 выводов по таблице Arduino: D0–D8, D10, A3 и A4; в PDF распиновки D12 также отмечен символом ШИМ — см. примечание ниже
- Ограничения по току: до 7 мА на вывод; суммарный ток источника — до 46 мА, ток стока — до 65 мА на группу выводов (по pinout Arduino)
- Интерфейсы: UART (D13/D14), I²C (D11/D12), SPI (D8–D10), I²S; отдельная внутренняя SPI-шина используется Wi-Fi-контроллером
- USB: Micro-USB, встроенный USB Full-speed (Device и ограниченный Host)
- Размеры: около 61,5 × 25 мм; вес — около 32 г
- Способ программирования: Arduino IDE, пакет Arduino SAMD Boards, библиотека WiFi101
Технические характеристики
Микроконтроллер и память
SAMD21G18A — 32-битный Arm Cortex-M0+ с тактовой частотой до 48 МГц, 256 КБ встроенной Flash-памяти и 32 КБ SRAM. В микроконтроллере есть DMA, 12-битный АЦП, 10-битный ЦАП, шесть блоков SERCOM (настраиваются для USART, I²C или SPI), интерфейс I²S и USB Full-speed. Отдельной EEPROM нет: для сохранения небольших объёмов данных можно использовать область Flash-памяти.
Wi-Fi и модуль ATSAMW25
В плате используется модуль ATSAMW25H18-MR510PB. Он объединяет микроконтроллер SAMD21, Wi-Fi-контроллер WINC1500 и криптомикросхему ECC508. Таким образом, SAMD21 и WINC1500 — не два независимых модуля на плате, а функциональные части одного модуля ATSAMW25. Радиочасть поддерживает IEEE 802.11 b/g/n в диапазоне 2,4 ГГц (1×1); печатная антенна находится на самом модуле. Диапазона 5 ГГц и Bluetooth нет.
Связь между SAMD21 и WINC1500 организована по внутренней SPI-шине модуля (отдельный интерфейс SERCOM2, не выведенный на стандартные контакты D8–D10). Внешний SPI на D8 (COPI/MOSI), D9 (SCK) и D10 (CIPO/MISO) остаётся доступен для периферии. Для работы из скетча используется библиотека WiFi101, которая предоставляет сетевой интерфейс и управление WINC1500.
Цифровые и аналоговые выводы (I/O)
На плате обозначены цифровые контакты D0–D14 и аналоговые A0–A6 (те же аналоговые контакты имеют цифровые номера D15–D21). АЦП поддерживает разрешение до 12 бит, на A0 доступен аналоговый выход ЦАП с разрешением 10 бит. В краткой таблице Tech Specs Arduino указано 8 Digital I/O Pins, тогда как полная распиновка маркирует контакты D0–D14 и аналоговые контакты D15–D21; документы используют разный способ подсчёта. Arduino указывает 12 PWM-выводов: D0–D8, D10, A3 и A4. При этом в PDF распиновки D12 также отмечен символом ШИМ; в официальных материалах Arduino есть расхождение, поэтому для конкретного проекта проверьте работу D12 в используемой версии ядра.
⚠ Только 3,3 В и малые токи. Все выводы работают с логическими уровнями 3,3 В и не являются 5-вольт-толерантными. Подача 5 В на I/O может повредить плату. По распиновке Arduino максимальный ток — 7 мА на вывод, суммарный ток источника — 46 мА, ток стока — до 65 мА на группу выводов. Светодиоды подключайте через резистор, нагрузки — через транзистор или драйвер. Для связи с 5-вольтовыми устройствами используйте преобразователь уровней.
Интерфейсы связи (UART, I²C, SPI)
- UART: D14 (TX) и D13 (RX) —
Serial1; связь с компьютером по USB доступна отдельно черезSerial(USB CDC). - I²C: D11 (SDA) и D12 (SCL).
- SPI: D8 (COPI, MOSI), D9 (SCK), D10 (CIPO, MISO) — внешний интерфейс SPI на разъёме платы.
- Внутренний SPI: отдельный интерфейс SERCOM2 соединяет SAMD21 с WINC1500 внутри модуля ATSAMW25; он не выведен на пользовательские разъёмы.
- I²S: интерфейс цифрового аудио с линиями данных и синхронизации, доступными на выводах микроконтроллера.
USB
Разъём Micro-USB используется для питания, программирования и последовательной связи. USB-контроллер встроен в SAMD21 (native USB): плата определяется компьютером как USB-устройство; поддерживается USB Full-speed, включая применение USB HID. В спецификации Arduino также указана поддержка ограниченного режима USB Host.
Криптомикросхема
ECC508 входит в состав модуля ATSAMW25 и предназначена для аппаратного хранения ключей и криптографических операций. Семейство ATECC508A/ECC508 поддерживает ECDSA и ECDH на эллиптической кривой NIST P-256, SHA-256 с HMAC, генератор случайных чисел и защищённое хранение до 16 ключей. Arduino указывает использование крипточипа для защищённых соединений и работы с сертификатами.
Питание и аккумулятор
Питание подаётся по USB, на вывод VIN или от одноклеточного аккумулятора Li-Po 3,7 В через разъём JST PH. По принципиальной схеме Arduino, USB и VIN коммутируются MOSFET-ключами, а зарядкой аккумулятора управляет микросхема MCP73830. Резистор PROG номиналом 2,87 кОм задаёт ток около 348 мА (расчёт по формуле из datasheet MCP73830; Arduino округляет значение до 350 мА). Для зарядки Arduino рекомендует аккумулятор ёмкостью не менее 700 мА·ч. Встроенный таймер ограничивает один цикл зарядки четырьмя часами. Напряжение 3,3 В формирует стабилизатор AP7215-33YG-13.
⚠ Аккумулятор и VIN. Используйте только одноклеточный Li-Po 3,7 В с правильной полярностью: если смотреть на разъём на плате, левый контакт — «плюс», правый — GND. Из-за тока зарядки около 350 мА ёмкость аккумулятора должна быть не менее 700 мА·ч. Для VIN используйте стабилизированные 5 В. В справке Arduino есть расхождение: в одном разделе указан диапазон 5–6 В, но в предупреждении той же страницы сказано не подавать на VIN более 5 В. Поэтому безопасный вариант — ограничиться стабилизированными 5 В. Вывод +5V — не стабилизированный выход: от USB/VIN на нём присутствует входное напряжение, а при питании от аккумулятора — примерно напряжение батареи (около 3,7 В). Не используйте +5V как вход питания платы.
Ток потребления зависит от режима работы Wi-Fi и нагрузки на микроконтроллер. Для проекта с аккумулятором измеряйте фактическое энергопотребление всей системы; одного значения ёмкости батареи недостаточно для расчёта времени автономной работы.
Размеры и конструкция
Размеры платы — около 61,5 × 25 мм, масса — около 32 г. Два ряда по 14 контактов имеют шаг 2,54 мм; монтажные отверстия расположены по углам. Плата выпускалась с распаянными выводами и без них.
Интерфейсы и разъёмы
- Micro-USB; разъём аккумулятора JST PH (2 контакта);
- Два ряда по 14 контактов; дополнительный 5-контактный разъём сверху платы (GND, I²C, WK, +5V);
- Кнопка Reset; светодиоды питания и зарядки; пользовательский светодиод подключён к D6 (
LED_BUILTIN); - Площадки отладки (SWD) для доступа к интерфейсу микроконтроллера.
Программирование
Плата программируется в Arduino IDE (в том числе 2.x) и в Arduino Cloud Editor. Нужен пакет Arduino SAMD Boards и библиотека WiFi101 для работы с WINC1500. Загрузка скетчей идёт по USB. Если плата не определяется или скетч мешает загрузке, режим загрузчика можно включить двойным быстрым нажатием Reset.
Распиновка
Таблицы составлены по схеме выводов Arduino (ABX00004). Все пользовательские I/O работают с логическими уровнями 3,3 В. Расположение контактов соответствует формату MKR, но назначение дополнительных сигналов и периферии может различаться между моделями.
Левый ряд (аналоговый, контакты 1–14)
| Контакт | Обозначение | Порт SAMD21 | Функции |
|---|---|---|---|
| 1 | AREF | PA03 | Опорное напряжение АЦП |
| 2 | A0 (D15) | PA02 | АЦП; ЦАП (DAC0) |
| 3 | A1 (D16) | PB02 | АЦП |
| 4 | A2 (D17) | PB03 | АЦП |
| 5 | A3 (D18) | PA04 | АЦП, ШИМ |
| 6 | A4 (D19) | PA05 | АЦП, ШИМ |
| 7 | A5 (D20) | PA06 | АЦП |
| 8 | A6 (D21) | PA07 | АЦП |
| 9 | D0 | PA22 | Цифровой вывод, ШИМ |
| 10 | D1 | PA23 | Цифровой вывод, ШИМ |
| 11 | D2 | PA10 | Цифровой вывод, ШИМ |
| 12 | D3 | PA11 | Цифровой вывод, ШИМ |
| 13 | D4 | PB10 | Цифровой вывод, ШИМ |
| 14 | D5 | PB11 | Цифровой вывод, ШИМ |
Правый ряд (цифровой и питание, контакты 15–28)
| Контакт | Обозначение | Порт SAMD21 | Функции |
|---|---|---|---|
| 15 | D6 | PA20 | Цифровой вывод; светодиод LED_BUILTIN |
| 16 | D7 | PA21 | Цифровой вывод |
| 17 | D8 | PA16 | SPI COPI (MOSI), ШИМ |
| 18 | D9 | PA17 | SPI SCK |
| 19 | D10 | PA19 | SPI CIPO (MISO), ШИМ |
| 20 | D11 | PA08 | I²C SDA |
| 21 | D12 | PA09 | I²C SCL; в PDF pinout отмечен как PWM |
| 22 | D13 | PB23 | UART RX (Serial1) |
| 23 | D14 | PB22 | UART TX (Serial1) |
| 24 | RESET | — | Сброс |
| 25 | GND | — | Земля |
| 26 | +3V3 | — | Выход 3,3 В |
| 27 | VIN | — | Вход питания (5 В) |
| 28 | +5V | — | Нестабилизированная шина от USB/VIN; при питании от батареи — около 3,7 В |
Возможности и особенности
- Wi-Fi 802.11 b/g/n в диапазоне 2,4 ГГц с интегрированной антенной.
- Зарядное устройство Li-Po с током около 350 мА, крипточип ECC508, native USB и ЦАП.
- Библиотека WiFi101 и готовые примеры для сетевых проектов.
Для чего подходит Arduino MKR 1000 WiFi
- Сети датчиков в офисе или доме;
- Умный дом с подключением к Wi-Fi 2,4 ГГц;
- Прототипы IoT с питанием от аккумулятора и передачей данных по Wi-Fi.
Преимущества
- Wi-Fi, зарядка Li-Po и крипточип в компактной плате формата MKR.
- 32-битный микроконтроллер, native USB и встроенный ЦАП.
- Отдельный Wi-Fi-контроллер снижает нагрузку на код приложения, предоставляя готовые сетевые функции через библиотеку WiFi101.
Ограничения
- Плата снята с производства (End of Life).
- Нет Bluetooth; Wi-Fi работает только в диапазоне 2,4 ГГц.
- Логика 3,3 В, ток вывода до 7 мА. Для VIN используйте стабилизированные 5 В.
- Нет EEPROM; возможности микроконтроллера ограничены характеристиками Cortex-M0+ (48 МГц, 256 КБ Flash и 32 КБ SRAM).
- Нет отдельного актуального datasheet платы на странице Arduino: технические сведения распределены между страницей продукта, распиновкой, принципиальной схемой и документацией на модуль ATSAMW25.
- Wi-Fi-модуль ATSAMW25/WINC1500 относится к устаревшей линейке, поэтому для новых разработок предпочтительнее современная плата с поддерживаемым радиомодулем.
Arduino MKR 1000 WiFi и похожие платы
| Характеристика | MKR 1000 WiFi | MKR WiFi 1010 | MKR Zero |
|---|---|---|---|
| Микроконтроллер | SAMD21G18A (в составе ATSAMW25) | SAMD21G18A | SAMD21G18A |
| Wi-Fi | WINC1500 | NINA-W102 (ESP32) | нет |
| Bluetooth | нет | есть (BLE и Bluetooth) | нет |
| Крипточип | ECC508 | ECC508 | не установлен |
| Зарядка Li-Po | есть | есть | есть |
| Статус | End of Life | доступна | доступна |
См. также MKR WiFi 1010 и MKR Zero.
Заключение
Arduino MKR 1000 WiFi — плата MKR со встроенным модулем ATSAMW25, который объединяет SAMD21, Wi-Fi-контроллер WINC1500 и крипточип ECC508. Она подходит для простых IoT-устройств с подключением к Wi-Fi 2,4 ГГц, но снята с производства.
Для новых проектов разумнее выбрать MKR WiFi 1010 с Wi-Fi и Bluetooth. При использовании MKR 1000 WiFi учитывайте уровни 3,3 В, ограничение тока выводов, требования к аккумулятору и максимальное напряжение VIN.
Материалы
- Документация Arduino — MKR 1000 WiFi — страница платы, схемы и файлы САПР.
- Полная распиновка MKR 1000 WiFi (PDF) — схема выводов с портами и ограничениями по току.
- Принципиальная схема MKR 1000 WiFi (PDF) — схема платы, питания и зарядного устройства.
- Библиотека WiFi101 (GitHub) — драйвер и сетевые функции для модулей на WINC1500.
- Документация Arduino по SERCOM — назначение интерфейсов SAMD21, включая внутреннюю SPI-шину Wi-Fi-модуля.
- Документация Microchip — модуль ATSAMW25 (PDF) — структура модуля, SAMD21, WINC1500 и ECC508.
- ATSAMD21G18A на сайте Microchip — datasheet микроконтроллера.
- ATECC508A Summary Data Sheet (PDF) — криптографические функции и защищённое хранилище ключей.
- MCP73830/L Data Sheet (PDF) — формула расчёта тока зарядки по резистору PROG.
Иллюстрации (схема выводов и принципиальная схема) взяты из документации Arduino к MKR 1000 WiFi (SKU ABX00004); схемы выводов и платы распространяются под лицензией CC BY-SA 4.0. Фотографии платы взяты с сайта Arduino, права на них принадлежат Arduino.
