Arduino Portenta C33 — плата-модуль (System-on-Module) линейки Arduino Pro для недорогих проектов интернета вещей. В основе — 32-битный микроконтроллер Renesas R7FA6M5BH2CBG (Arm Cortex-M33, 200 МГц). Это не одноплатный компьютер: на плате нет Linux, она выполняет код на Arduino (C++) или MicroPython. Производитель — Arduino. По описанию Arduino, плата имеет тот же форм-фактор, что и Portenta H7, и обратно совместима с ним: она рассчитана на работу с экосистемой шилдов и несущих плат Portenta через разъёмы High Density и контакты в формате MKR. Совместимость отдельных функций зависит от шилда: например, камера Portenta Vision Shield с C33 не поддерживается.
Главное отличие от H7 — более простой и дешёвый микроконтроллер (одно ядро Cortex-M33 вместо двух ядер Cortex-M7 и M4). Плата предназначена для IoT, автоматизации зданий, «умных городов» и сельского хозяйства. Логика — 3,3 В. Wi-Fi и Bluetooth Low Energy обеспечивает модуль ESP32-C3-MINI-1U; на плате также установлен Ethernet PHY. Самого разъёма RJ45 нет: для подключения сетевого кабеля нужны несущая плата или собственная схема с необходимыми магнитными компонентами и разъёмом.
- 1 Основные характеристики Arduino Portenta C33
- 2 Технические характеристики
- 3 Интерфейсы и разъёмы
- 4 Программирование
- 5 Распиновка
- 6 Возможности и особенности
- 7 Для чего подходит Arduino Portenta C33
- 8 Преимущества
- 9 Ограничения
- 10 Arduino Portenta C33 и похожие платы
- 11 Заключение
- 12 Материалы
- 13 Читайте также
Основные характеристики Arduino Portenta C33
- Микроконтроллер: Renesas R7FA6M5BH2CBG — Arm Cortex-M33, до 200 МГц, TrustZone-M, MPU, генератор случайных чисел (TRNG)
- Flash-память микроконтроллера: 2 МБ; SRAM: 512 КБ
- Внешняя flash-память: 16 МБ QSPI (MX25L12833F)
- Беспроводная связь: Wi-Fi 802.11 b/g/n 2,4 ГГц и Bluetooth Low Energy 5.0 (модуль ESP32-C3-MINI-1U); внешняя антенна W.FL входит в комплект
- Проводная сеть: Ethernet PHY LAN8742AI (10/100 Мбит/с), сигналы выведены на High Density разъёмы; RJ45 на самой плате нет
- Безопасность: защищённый элемент NXP SE050C2
- Рабочее напряжение логики: 3,3 В
- Питание: USB-C (5 В), внешний источник через контакты MKR (VIN 4,1–6,0 В, типично 5 В), одноэлементный аккумулятор Li-Ion / Li-Po 3,7 В (рекомендуемая ёмкость не менее 700 мА·ч, с NTC-термистором)
- Аналоговые каналы: два 8-канальных АЦП 12 бит и два ЦАП 12 бит
- Цифровые интерфейсы: GPIO (7 по сводной таблице Arduino), I²C, UART (4), SPI (2), ШИМ (10), CAN (2), I²S, SPDIF, SAI
- USB: USB-C для питания и данных; сигналы USB также доступны на High Density разъёмах
- Потребление (по измерениям Arduino): глубокий сон — 86 мкА; режим со всеми включёнными периферийными устройствами и непрерывной загрузкой данных по Wi-Fi — 180 мА
- Рабочая температура платы: от −40 до +85 °C
- Размеры: 66,04 × 25,40 мм
- Способ программирования: Arduino IDE, Arduino Cloud Editor, MicroPython; JTAG/SWD через High Density разъёмы
Технические характеристики
Микроконтроллер
R7FA6M5BH2CBG (Renesas RA6M5) — микроконтроллер на ядре Arm Cortex-M33 с частотой до 200 МГц, 2 МБ flash и 512 КБ SRAM. По datasheet платы он содержит интерфейсы UART, I²C, SPI, USB, CAN и Ethernet, блок защиты памяти (MPU), расширение безопасности TrustZone-M, генератор истинно случайных чисел (TRNG), режимы малого потребления и RTC с календарём, будильниками и обнаружением вскрытия. Температурный диапазон самого микроконтроллера — от −40 до +105 °C; для всей платы Arduino указывает диапазон от −40 до +85 °C.
Память
- Flash 2 МБ и SRAM 512 КБ — встроены в микроконтроллер.
- QSPI-flash 16 МБ (MX25L12833F): может использоваться для кода, данных и настроек; поддерживает частоту передачи до 104 МГц и ресурс до 100 000 циклов программирования/стирания.
- EEPROM отдельной нет.
Цифровые и аналоговые выводы (I/O)
Выводы платы доступны в двух форматах: контактные площадки в стиле MKR по краям платы (шаг 2,54 мм) и два High Density разъёма снизу для несущих плат и шилдов Portenta. На них выведены GPIO, ШИМ, АЦП и ЦАП, интерфейсы UART, SPI, I²C, CAN, I²S, SPDIF, SAI, USB и сигналы Ethernet. Указанные в сводной таблице семь GPIO — это число из раздела основных характеристик datasheet, а не полный перечень всех альтернативных функций на High Density разъёмах.
⚠ Ограничения GPIO. По схеме выводов Arduino максимальный ток составляет 8 мА на один вывод и 80 мА суммарно. Логические уровни — 3,3 В; подавать 5 В на сигнальные выводы нельзя. Вывод +3V3_EXT — отдельная линия, сформированная PMIC, а не та же шина 3,3 В, которая питает микроконтроллер. Для светодиодов используйте токоограничивающие резисторы, а для более мощных нагрузок — внешний транзистор или драйвер.
Интерфейсы связи
- I²C: в разделе 4.4 datasheet на High Density разъёмах указаны I²C1 (контакты 43–45 J1), I²C0 (44–46 J1) и I²C2 (45–47 J2); все три интерфейса отмечены как свободные. При этом сводная таблица основных характеристик указывает I²C ×1, поэтому при проектировании следует сверяться с полной картой выводов и используемым ядром Arduino.
- UART (4), SPI (2), CAN (2), I²S, SPDIF и SAI — доступны через High Density разъёмы; часть сигналов выведена также на контакты в формате MKR.
- Ethernet: PHY LAN8742AI поддерживает 10/100 Мбит/с, MII/RMII, автоопределение скорости и дуплекса. На плате установлен только PHY, а не разъём RJ45 с магнитными компонентами: их нужно предусмотреть на несущей плате.
- CAN: микроконтроллер предоставляет два CAN-интерфейса, сигналы TX/RX выведены на High Density разъёмы. Для подключения к физической шине CAN необходим внешний CAN-трансивер, если он не установлен на несущей плате.
USB
Единственный физический разъём — USB-C: питание, программирование и связь с компьютером. Сигналы USB также выведены на High Density разъёмы и могут использоваться на несущей плате.
Беспроводная связь
ESP32-C3-MINI-1U обеспечивает Wi-Fi 802.11 b/g/n в диапазоне 2,4 ГГц и Bluetooth Low Energy 5.0. Используется внешняя антенна, подключаемая к разъёму W.FL; она входит в комплект поставки.
⚠ Антенна не взаимозаменяема с Portenta H7. Антенна W.FL из комплекта C33 не подходит к разъёму U.FL на Portenta H7 (и наоборот). Не включайте радиопередатчик без подключённой антенны.
Безопасность
NXP SE050C2 — защищённый элемент для IoT-устройств. В datasheet Arduino перечислены безопасная загрузка с проверкой подлинности прошивки, аппаратная криптография (AES, RSA, ECC), защищённое хранение ключей, учётных данных и сертификатов, поддержка защищённой связи, например TLS, обнаружение попыток вскрытия и сертификация Common Criteria. Наличие криптоэлемента само по себе не означает, что все перечисленные механизмы автоматически используются приложением: поддержка зависит от прошивки и программной реализации.
Питание и аккумулятор
Питание можно подать через USB-C, от одноэлементного аккумулятора Li-Ion / Li-Po с номинальным напряжением 3,7 В или от внешнего источника через контакты в формате MKR. Для внешнего источника Arduino указывает VIN 4,1–6,0 В (типично 5 В); для аккумуляторного входа — диапазон до 4,8 В. Рекомендуемая минимальная ёмкость аккумулятора — 700 мА·ч. Разъём аккумулятора — BM03B-ACHSS-GAN-TF(LF)(SN).
⚠ Аккумулятор и термозащита. Используйте только одноэлементный Li-Ion / Li-Po аккумулятор 3,7 В ёмкостью не менее 700 мА·ч с NTC-термистором и правильной распиновкой (разъём BM03B-ACHSS). На официальной схеме выводов Arduino отдельно указано, что у аккумулятора должен быть кабель NTC. Не подключайте батарею без температурного датчика и не меняйте полярность.
Размеры и конструкция
Размеры платы — 66,04 × 25,40 мм, формат Portenta (как у H7). Кастелляции позволяют использовать плату как SMD-модуль. Разъёмы и контактные площадки расположены на верхней и нижней сторонах: контакты в формате MKR — по длинным краям, два High Density разъёма — снизу.
Интерфейсы и разъёмы
- USB-C; разъём аккумулятора; разъём антенны W.FL;
- Контактные площадки в формате MKR — по длинным сторонам платы;
- Разъёмы High Density J1 и J2 — снизу, для несущих плат;
- Кнопка Reset, RGB-светодиод, светодиод зарядки.
Программирование
Плата программируется в Arduino IDE (через пакет поддержки Portenta C33 из менеджера плат), Arduino Cloud Editor и на MicroPython. Для установки MicroPython используется официальный MicroPython Firmware Installer, а для написания скриптов — Arduino Lab for MicroPython. Отладка доступна через JTAG/SWD на High Density разъёмах. Загрузка скетчей Arduino выполняется по USB-C; если скетч заблокировал процессор и плата не определяется по USB, режим загрузчика можно включить двойным нажатием Reset сразу после подачи питания.
Распиновка
Полная карта High Density разъёмов приведена на схеме выше и в схеме выводов Arduino (PDF). Ниже — сводка периферии по datasheet. Обратите внимание: в общей таблице характеристик Arduino указана одна шина I²C, тогда как отдельный раздел datasheet по High Density разъёмам перечисляет I²C0, I²C1 и I²C2.
| Интерфейс | Количество / расположение |
|---|---|
| GPIO | 7 по сводной таблице характеристик; на High Density разъёмах доступны дополнительные альтернативные функции выводов |
| АЦП | 2 блока по 8 каналов, 12 бит |
| ЦАП | 2, 12 бит |
| ШИМ | 10 |
| UART | 4 |
| SPI | 2 |
| I²C | 1 в общей таблице; I²C0, I²C1 и I²C2 указаны в подробной таблице High Density разъёмов |
| CAN | 2 контроллера; требуются внешние CAN-трансиверы |
| I²S / SPDIF / SAI | 1 / 1 / 1 |
| Ethernet | PHY 10/100 через High Density; RJ45 и магнитные компоненты — на несущей плате |
| USB | USB-C и сигналы на High Density |
Возможности и особенности
- Совместимость с экосистемой Portenta: поддержка форм-фактора и интерфейсов шилдов и несущих плат Portenta; совместимость отдельных функций зависит от конкретной платы расширения.
- Wi-Fi, Bluetooth LE, Ethernet PHY и CAN на плате размером 66 × 25 мм; Ethernet-разъём и CAN-трансиверы необходимо предусмотреть на несущей плате.
- Защита: TrustZone-M и защищённый элемент SE050C2.
- Малое потребление: около 86 мкА в глубоком сне по измерениям Arduino.
- MicroPython для быстрого прототипирования IoT-приложений.
Для чего подходит Arduino Portenta C33
- Промышленный шлюз IoT: сбор данных с устройств и отправка в Arduino Cloud;
- Мониторинг оборудования: отслеживание простоев и эффективности (OEE) по данным датчиков;
- Автоматизация зданий: учёт энергопотребления, управление вентиляцией, светом и шторами;
- Прототипы IoT для разработчиков Portenta и MKR с готовыми Wi-Fi и Bluetooth.
Преимущества
- Форм-фактор и интерфейсы Portenta при более простой аппаратной платформе, чем у H7.
- Wi-Fi, Bluetooth LE, Ethernet PHY, CAN и защищённый элемент.
- Низкое энергопотребление в режиме глубокого сна; поддержка MicroPython.
Ограничения
- Одно ядро Cortex-M33 — это другая, более простая вычислительная платформа по сравнению с двухъядерной H7; камера Portenta Vision Shield с C33 не поддерживается.
- Логика 3,3 В; максимальный ток — 8 мА на вывод и 80 мА суммарно по схеме выводов Arduino.
- Wi-Fi работает только в диапазоне 2,4 ГГц; Bluetooth — Low Energy 5.0.
- Для подключения Ethernet и CAN к физической сети необходимы дополнительные компоненты на несущей плате: RJ45 с магнитными компонентами и CAN-трансиверы соответственно.
- Для доступа к большинству интерфейсов High Density разъёмов нужна совместимая несущая плата.
- Антенна W.FL не совместима с разъёмом U.FL на H7.
- Аккумуляторный кабель должен иметь NTC-термистор.
Arduino Portenta C33 и похожие платы
| Характеристика | Portenta C33 | Portenta H7 | Portenta X8 |
|---|---|---|---|
| Процессор | Renesas RA6M5, Cortex-M33 200 МГц | STM32H747, Cortex-M7 480 МГц + M4 240 МГц | i.MX 8M Mini (4 × Cortex-A53) + STM32H747 |
| Память | 2 МБ flash + 16 МБ QSPI / 512 КБ SRAM | 2 МБ flash + 16 МБ QSPI / 1 МБ SRAM + 8 МБ SDRAM | 2 ГБ LPDDR4, 16 ГБ eMMC |
| ОС | Без Linux: Arduino или MicroPython | Без Linux: Arduino или MicroPython | Linux |
| Wi-Fi / Bluetooth | Есть | Зависит от версии платы | Есть |
| Размер | 66 × 25 мм | 66 × 25 мм | 66 × 25 мм |
См. также Portenta H7 и Portenta X8.
Заключение
Arduino Portenta C33 — недорогая плата формата Portenta на Renesas RA6M5 с Wi-Fi, Bluetooth LE, Ethernet PHY и защищённым элементом. Она подходит для IoT-шлюзов, автоматизации зданий и прототипов на экосистеме Portenta.
Перед покупкой учтите, что процессор проще, чем у H7, логика работает на 3,3 В, а для подключения Ethernet, CAN и большинства интерфейсов High Density нужна несущая плата. Для питания от аккумулятора требуется батарея с NTC-термистором.
Материалы
- Документация Arduino — Portenta C33 — страница платы, схемы и файлы САПР.
- Datasheet Arduino Portenta C33 (PDF) — характеристики, питание и разъёмы.
- Полная распиновка Portenta C33 (PDF) — схема выводов и ограничения по току.
- Магазин Arduino — Portenta C33 — страница продукта.
- RA6M5 на сайте Renesas — документация на микроконтроллер.
- ESP32-C3-MINI-1 на сайте Espressif — документация на модуль Wi-Fi и Bluetooth LE.
- Установка MicroPython на платы Arduino — firmware installer и среда Arduino Lab for MicroPython.
Иллюстрации (фотография, структурная схема, схемы выводов, схема питания и чертежи) взяты из документации Arduino к Portenta C33 (SKU ABX00074); схемы выводов распространяются под лицензией CC BY-SA 4.0, права на остальные принадлежат Arduino.
