Arduino MKR WiFi 1010 — характеристики, распиновка и питание от Li-Po

Arduino MKR WiFi 1010 — плата серии MKR на 32-битном микроконтроллере ATSAMD21G18A с беспроводным модулем u-blox NINA-W102 (Wi-Fi и Bluetooth) и криптомикросхемой ATECC508. Основной микроконтроллер выполняет скетч Arduino; модуль NINA-W102 работает со своей прошивкой для беспроводной связи. Это не одноплатный компьютер и не плата для запуска Linux. Производитель — Arduino. Плата предназначена для прототипов и IoT-проектов.

MKR — отдельный форм-фактор Arduino, не совместимый с шилдами Uno. Плата узкая (61,5 × 25 мм), выводы расположены двумя рядами по 14 контактов, а главное отличие от Nano и Uno — встроенное зарядное устройство для одноклеточного аккумулятора Li-Po / Li-ion 3,7 В и разъём для его подключения. Логика платы — 3,3 В.

По основным микросхемам плата похожа на Arduino Nano 33 IoT (SAMD21 и NINA-W102), но выполнена в формате MKR, имеет зарядное устройство и криптомикросхему ATECC508. У Nano 33 IoT установлен более новый ATECC608A, но нет зарядного устройства и разъёма аккумулятора. Для сравнения с версией на LoRa см. MKR WAN 1310.

---

Основные характеристики Arduino MKR WiFi 1010

• Микроконтроллер: Microchip ATSAMD21G18A (Arm Cortex-M0+, 32 бита)
• Тактовая частота: до 48 МГц
• Flash-память: 256 КБ
• SRAM: 32 КБ
• EEPROM: отдельной нет
• Беспроводной модуль: u-blox NINA-W102 на базе ESP32: Wi-Fi 802.11 b/g/n, 2,4 ГГц, Bluetooth BR/EDR и Bluetooth Low Energy
• Криптомикросхема: ATECC508
• Зарядное устройство: BQ24195L для одноклеточного Li-Po / Li-ion аккумулятора 3,7 В; разъём аккумулятора на плате
• Рекомендуемая минимальная ёмкость аккумулятора: 1024 мА·ч; минимальный ток зарядки платы — 512 мА
• Рабочее напряжение логики: 3,3 В (5 В не допускается)
• Входное напряжение (VIN): номинально 5 В; абсолютный максимум по datasheet — 5,5 В
• Цифровые выводы: 15 (D0–D14); аналоговые A0–A6 также имеют сквозную нумерацию D15–D21
• ШИМ: 13 выводов — D0–D8, D10, D12, A3 и A4
• Аналоговые входы: 7 (A0–A6), АЦП до 12 бит; аналоговый выход — 10-битный ЦАП на A0
• Максимальный ток вывода: 7 мА на вывод; максимальный суммарный ток источника — 46 мА, стока — 65 мА на группу выводов
• Интерфейсы: UART (D13/D14), I²C (D11/D12), SPI (D8–D10), I²S
• USB: Micro-USB, встроенный USB Full-speed; режимы device и host
• Размеры и масса: 61,5 × 25 мм, около 32 г
• Рабочая температура платы: от −40 до +85 °C
• Способ программирования: Arduino IDE, пакет Arduino SAMD Boards

---

Технические характеристики

Микроконтроллер

ATSAMD21G18A — 32-битный микроконтроллер на ядре Arm Cortex-M0+ с частотой до 48 МГц. По datasheet платы он содержит:

• 12 каналов DMA и 12 каналов системы событий;
• пять 16-битных и три 24-битных таймера/счётчика, 32-битный RTC, сторожевой таймер и генератор CRC-32;
• полноскоростной USB (host/device) с 8 конечными точками;
• 6 блоков SERCOM (USART, I²C, SPI, LIN) и два канала I²S;
• 12-битный АЦП на 350 тыс. выборок в секунду (до 16 бит при усреднении) и 10-битный ЦАП;
• контроллер внешних прерываний (до 16 линий).

Часть выводов микроконтроллера занята связью с радиомодулем и криптомикросхемой. NINA-W102 подключён к SAMD21 по UART и SPI, а ATECC508 — по внутренней шине I²C.

Память (Flash, SRAM, EEPROM)

• Flash 256 КБ для скетча (часть занимает загрузчик).
• SRAM 32 КБ для переменных.
• EEPROM нет: небольшие данные можно хранить во flash или во внешней памяти; число циклов записи во flash ограничено.
• В модуле NINA-W102 имеется собственная flash-память и SRAM, используемые прошивкой радиомодуля, а не скетчем SAMD21.

Цифровые и аналоговые выводы (I/O)

Нумерация выводов отличается от Nano: цифровые выводы D0–D14, аналоговые A0–A6 (в сквозной нумерации D15–D21). ШИМ на схеме выводов Arduino отмечен у D0–D8, D10 и D12, а также у A3 и A4 (D18, D19). На A0 доступен аналоговый выход (10-битный ЦАП).

Интерфейсы связи (UART, I²C, SPI)

• UART: D14 (TX) и D13 (RX) — аппаратный последовательный порт Serial1. Связь с компьютером по USB идёт отдельно (Serial).
• I²C: D11 (SDA, PA08) и D12 (SCL, PA09). Те же линии выведены на 5-контактный разъём сверху платы; к этой шине подключена и криптомикросхема ATECC508.
• SPI: D8 (COPI, MOSI), D9 (SCK), D10 (CIPO, MISO); CS выбирается программно.
• I²S: микроконтроллер поддерживает два канала I²S; доступные выводы определяются схемой и конфигурацией ядра Arduino.

USB

Разъём Micro-USB используется для питания, программирования и последовательной связи. USB-контроллер находится в микроконтроллере SAMD21 (native USB): плата определяется как устройство без чипа-переходника и может эмулировать HID. Режим USB Host возможен только при подаче питания через контакт VUSB и замкнутой перемычке рядом с ним.

Беспроводная связь

Модуль NINA-W102 построен на ESP32 (два ядра Tensilica LX6 до 240 МГц) и поставляется с предсертифицированным стеком Arduino. Основные возможности модуля:

• Wi-Fi: IEEE 802.11 b/g/n, диапазон 2,4 ГГц (до 11, 54 и 72 Мбит/с соответственно);
• Bluetooth BR/EDR: до 3 Мбит/с, до 7 подключённых устройств;
• Bluetooth Low Energy: поддерживается в двухрежимной конфигурации модуля.

В datasheet u-blox для модуля NINA-W102 указаны Bluetooth 4.2 BR/EDR и Bluetooth 4.2 BLE. В актуальном datasheet самой платы Arduino одновременно встречается указание Bluetooth 5.0 для BLE. Это расхождение в документации; при указании версии безопаснее ориентироваться на спецификацию производителя радиомодуля — Bluetooth 4.2. Диапазона Wi-Fi 5 ГГц нет.

Плата может работать с BLE как центральное и периферийное устройство. Радиомодуль общается с SAMD21 по UART и SPI. Прошивка NINA-W102 содержит предсертифицированный стек Arduino, её исходный код открыт.

Криптомикросхема

ATECC508 — криптографический сопроцессор с аппаратным защищённым хранением ключей: память для 16 ключей, сертификатов или других данных, поддержка ECDH, ECDSA, эллиптической кривой NIST P-256, SHA-256 и HMAC. Он позволяет хранить секреты отдельно от основного микроконтроллера и использовать их при установлении защищённых соединений, например TLS.

Питание и аккумулятор

Плату можно питать по USB, через вывод VIN (номинально 5 В) или от одноклеточного аккумулятора Li-Po / Li-ion 3,7 В, подключённого к разъёму на плате. Зарядкой управляет микросхема BQ24195L. Ток зарядки платы составляет не менее 512 мА, поэтому Arduino рекомендует аккумулятор ёмкостью не менее 1024 мА·ч. После зарядного узла напряжение поступает на линейный стабилизатор AP2112K-3.3 (выходная шина 3,3 В; номинальный предел стабилизатора — 600 мА). В документации Arduino есть опечатка: в кратком перечне компонентов PDF встречается BQ24125L, тогда как описание платы, схема и power tree указывают BQ24195L; здесь использовано обозначение по схеме и power tree.

В power tree Arduino указаны ориентировочные токи потребителей шины 3,3 В: SAMD21 — 30 мА, NINA-W102 — 320 мА, ATECC508 — 16 мА. В той же диаграмме приведён LDO на 600 мА и отдельное значение 600 мА для пользовательской нагрузки; эти величины не следует складывать или считать гарантированными одновременно. Реальный ток для внешних устройств зависит от потребления самой платы и условий работы стабилизатора. В datasheet значения общего энергопотребления обозначены как TBC.

Размеры и конструкция

Размеры платы — 61,5 × 25 мм (по чертежу: 2421 mil × 984 mil), масса — около 32 г по данным Arduino Store. Выводы расположены в двух рядах по 14 контактов с шагом 2,54 мм. Крепёжные отверстия находятся по углам платы.

---

Интерфейсы и разъёмы

• Micro-USB (J1) — питание, программирование и USB-связь;
• Два ряда по 14 контактов — аналоговые, цифровые и силовые выводы;
• Разъём аккумулятора Li-Po / Li-ion (JST, 2 контакта);
• 5-контактный разъём сверху платы: GND, I²C (SDA, SCL), WK (PA21), +5V — для подключения совместимых модулей;
• Кнопка Reset; светодиоды питания, зарядки аккумулятора и пользовательский D6 (LED_BUILTIN);
• Площадки отладки (SWD): +3V3, SWDIO, RESETN, SWCLK, GND.

---

Программирование

Плата программируется в Arduino IDE (в том числе 2.x) и в Arduino Cloud Editor. Нужен пакет Arduino SAMD Boards; для беспроводной связи используются библиотеки WiFiNINA и ArduinoBLE. Загрузка скетчей идёт по USB через загрузчик. Если скетч завис и плата не отвечает по USB, режим загрузчика можно включить двойным нажатием Reset сразу после подачи питания. Плата поддерживается Arduino Cloud.

---

Распиновка

Таблица составлена по datasheet (ABX00023) и схеме выводов Arduino. Все сигнальные выводы работают с логическими уровнями 3,3 В; подавать на них 5 В нельзя.

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, ШИМ; светодиод LED_BUILTIN
16	D7	PA21	Цифровой вывод, ШИМ
17	D8	PA16	SPI COPI (MOSI), ШИМ
18	D9	PA17	SPI SCK, ШИМ
19	D10	PA19	SPI CIPO (MISO)
20	D11	PA08	I²C SDA
21	D12	PA09	I²C SCL, ШИМ
22	D13	PB23	UART RX
23	D14	PB22	UART TX
24	RESET	—	Сброс
25	GND	—	Земля
26	+3V3	—	Выход 3,3 В
27	VIN	—	Вход питания, номинально 5 В
28	+5V	—	Проходное питание от USB/VIN через перемычку, не стабилизированный выход

---

Возможности и особенности

• Wi-Fi и Bluetooth на плате MKR — отдельный радиомодуль покупать не нужно.
• Встроенное зарядное устройство Li-Po / Li-ion: можно создавать автономные устройства с аккумулятором.
• Криптомикросхема ATECC508 для защищённого хранения ключей и сертификатов.
• Native USB и аналоговый выход (10-битный ЦАП на A0).
• Компактный формат MKR с выводами, удобными для макетирования.
• Arduino Cloud: готовая интеграция для облачных IoT-проектов.

---

Для чего подходит Arduino MKR WiFi 1010

• IoT-узлы, подключающиеся к домашнему или офисному Wi-Fi;
• BLE-устройства, отправляющие данные на телефон;
• Автономные датчики с питанием от аккумулятора и подзарядкой;
• Прототипы с защищённой связью и аппаратным хранением сертификатов.

---

Преимущества

• Wi-Fi, Bluetooth, криптомикросхема и зарядка аккумулятора на одной плате.
• 32-битный процессор, native USB и 10-битный ЦАП.
• Компактный формат MKR.
• Поддержка Arduino Cloud.

---

Ограничения

• Логика 3,3 В, ток вывода 7 мА — для 5-вольтовых устройств нужны преобразователи уровней и драйверы.
• VIN рассчитан на номинальные 5 В; абсолютный максимум — 5,5 В. Плату нельзя питать от 12 В.
• Контакт +5V — проходное, а не стабилизированное питание; его наличие зависит от источника и перемычки.
• Нет EEPROM; вычислительная мощность SAMD21 ограничена частотой 48 МГц.
• Wi-Fi работает только в диапазоне 2,4 ГГц.
• Форм-фактор MKR несовместим с шилдами Uno.
• В документации Arduino есть расхождения по версии Bluetooth и обозначению зарядного контроллера.

---

Arduino MKR WiFi 1010 и похожие платы

Характеристика	MKR WiFi 1010	MKR WAN 1310	Nano 33 IoT
Микроконтроллер	SAMD21G18A	SAMD21G18A	SAMD21G18A
Беспроводная связь	Wi-Fi + Bluetooth (NINA-W102)	LoRa (CMWX1ZZABZ)	Wi-Fi + Bluetooth (NINA-W102)
Криптомикросхема	ATECC508	ATECC508	ATECC608A
Зарядка Li-Po	есть	есть	нет
IMU	нет	нет	есть
Формат	MKR, 61,5 × 25 мм	MKR	Nano, около 45 × 18 мм

Если нужна связь на большие расстояния — смотрите MKR WAN 1310; для компактного устройства с датчиком движения — Nano 33 IoT.

---

Заключение

Arduino MKR WiFi 1010 — универсальная IoT-плата с Wi-Fi, Bluetooth, криптомикросхемой и зарядным устройством аккумулятора на базе SAMD21. Она подходит для автономных датчиков и облачных проектов.

Перед покупкой учтите: питание VIN — номинально 5 В и не более 5,5 В, логика — 3,3 В с малыми токами выводов, а контакт +5V не является стабилизированным выходом. Формат MKR несовместим с шилдами Uno.

---

Материалы

• Документация Arduino — MKR WiFi 1010 — страница платы, схемы и файлы САПР.
• Datasheet Arduino MKR WiFi 1010 (PDF) — характеристики, питание и таблицы выводов.
• Полная распиновка MKR WiFi 1010 (PDF) — схема выводов с портами.
• Принципиальная схема MKR WiFi 1010 (PDF) — питание, USB, зарядное устройство и подключения модулей.
• Магазин Arduino — MKR WiFi 1010 — страница продукта и электрические характеристики.
• ATSAMD21G18A на сайте Microchip — документация на микроконтроллер.
• Модуль NINA-W10 на сайте u-blox — документация на радиомодуль; спецификация NINA-W102 указывает Bluetooth 4.2.
• BQ24195L на сайте Texas Instruments — документация на зарядный контроллер.

Иллюстрации (фотография, схема выводов, схема питания и чертёж) взяты из документации Arduino к MKR WiFi 1010 (SKU ABX00023); схемы выводов распространяются под лицензией CC BY-SA 4.0, права на остальные материалы принадлежат Arduino.