Сегодня мы разберём (в прямом и переносном смысле слова) ещё один контроллер Norvi, на этот раз не на привычном нам по прошлым статьям ESP32, а на «старом-добром» микроконтроллере ATmega32U4. Этот чип применяется в популярной плате Arduino Micro (а также в Arduino Leonardo) и, возможно, вы уже сталкивались с ним ранее в своих проектах.

NORVI Cema — это модифицированная и адаптированная для применения в автоматизации версия Arduino Micro, выполненная в типичном для линейки контроллеров Norvi корпусе. Настолько типичном, что сразу и не скажешь с каким контроллером мы имеем дело и что находится у него внутри.

Тем более будет интересно, чем внутренний мир NORVI Cema отличается от ранее рассмотренных нами контроллеров на ESP32…

Семейство NORVI Cema

Контроллеры семейства NORVI Cema являют собой пример минимализма во всём: достаточно простой микроконтроллер в качестве ядра, аскетичный набор функций, никаких излишеств, только цифровые входы и релейные или транзисторные выходы. Поскольку в качестве ядра используется микроконтроллер ATmega32U4, то и о коммуникационных возможностях речь не идёт, NORVI Cema — это полностью автономный контроллер.



Это сразу определяет область применения этих контроллеров — простые схемы автоматизации, где нужно получать данные о состоянии цифровых входов и по какому-то алгоритму управлять релейными и транзисторными выходами.

Несколько оживляет картину наличие в контроллерах линейки NORVI Cema дисплея и кнопок управления на передней панели корпуса, так что управлять контроллером можно «красиво» и с удобством — интерактивно менять настройки и режимы работы и отображать на дисплее нужную информацию.

Семейство контроллеров NORVI Cema имеет (на данный момент) всего две модели — либо только с транзисторными выходами, либо совмещающую релейные и транзисторные выходы.



Модель 1, имеющаяся в моём распоряжении, выделена серым фоном.

Очевидно, что выбор той или иной модели должен определяться вашей задачей — чем и как вам нужно управлять и чем это лучше делать в вашем конкретном случае — транзисторами или реле.

Компоненты и характеристики

Теперь от общего описания линейки NORVI Cema переходим к рассмотрению модели NORVI Cema Model 1, которая имеется в моём распоряжении.

Компоненты и характеристики NORVI Cema Model 1:

• Микроконтроллер: ATmega32U4;
• 8 цифровых входов (DI);
• 6 релейных входов (до 5А);
• 2 транзисторных выхода (до 0,5А);
• дисплей (SSD1306);
• индикаторные светодиоды входов, выходов и TX/RX;
• кнопки управления на передней панели;
• Mini-USB разъём для программирования;
• Кнопка «Reset»;
• Напряжение питания: 24 В.

Эта модель лишена уже ставшего привычным нам атрибута контроллеров Norvi — межблочного интерфейса. В минималистичном духе линейки NORVI Cema здесь отсутствует возможность подключения дополнительных блоков и расширения базового функционала контроллера. Так и видится простой автоматизатор Сёма в рабочей спецовке и с гаечным ключом в руке — звёзд с небес не хватает, но гайки закручивает (управляет выходами) быстро и надёжно.

Внутреннее устройство

Внутреннее устройство контроллеров линейки NORVI Cema сделано по той же схеме, как и у рассмотренных ранее контроллеров NORVI IIOT и NORVI ENET. Это две платы, соединённые вместе при помощи двух стоек со штырьками. Понять с каким контроллером мы имеем дело можно только повертев сборку из плат в руках и найдя на них управляющий микроконтроллер.

Есть и хорошие, я бы даже сказал отличные новости: поскольку в NORVI Cema отсутствует межблочный разъём, то (наконец-то!) этот контроллер можно нормально, легко и просто разобрать — ничто не мешает процессу сборки/разборки — не нужно гнуть платы, применять силу и бояться, что что-нибудь треснет и развалится прямо у вас в руках.



Вид с правой стороны: отсутствует межблочный разъём и видно отверстие для нажатия кнопки «Reset».

Схемотехника

Внутреннее устройство контроллеров Norvi настолько похоже, что можно играть в игру «найди 10 отличий». Здесь сразу в глаза бросается наличие на плате реле и отсутствие микросхемы USB-UART переходника (NORVI Cema в ней не нуждается, поскольку использует микроконтроллер ATmega32U4). Менее заметны прочие отличия, например, меньшее количество штырьков в межплатных соединениях и наличие двух дополнительных светодиодов для индикации RX/TX взаимодействия при передаче данных по UART интерфейсу.



Теперь становится понятным наличие «рудиментарных» надписей «TX/RX» для светодиодов на передней панели контроллеров Norvi. Видимо из соображений экономии был сделан один универсальный корпус под все модели, поэтому мы и видим лишние обозначения там, где нужные детали в разных моделях отсутствуют.

И снова важное напоминание. Официальная документация контроллеров NORVI Cema всё также остаётся сборником всех возможных ошибок и ляпов — перепутано всё, что только можно перепутать. Поэтому рекомендуется прежде, чем что-то подключать по руководствам Iconic Devices, десять раз всё перепроверить (и пользоваться статьями этого цикла — всё, что здесь написано, соответствует действительности и проверено мной).



Назначение контактов и расположение индикаторов NORVI Cema Model 1

Интерфейс между платами

Платы контроллера соединены между собой двумя группами контактов P1 и P2. Здесь, в отличие от ранее рассмотренных контроллеров на ESP32, каждая группа содержит не по 12, а по 10 контактов, сами контакты сделаны неразъёмными — всё запаяно «насмерть». Саму пайку я бы оценил где-то между 3+ и 4-, можно было бы запаять контакты и более качественно.



Нижняя плата содержит колодки для подключения входов, выходов и питания контроллера (24 В), элементы подсистемы питания, 6 реле и прочие компоненты.

Верхняя плата содержит микроконтроллер ATmega32U4, Mini-USB разъём, дисплей, управляющие кнопки, индикаторные светодиоды, блок конфигурационных перемычек и прочие элементы.

Питание

Подсистема питания состоит из импульсного понижающего регулятора напряжения на LM2596S (5 В) и элементов его обвязки. Входное напряжение, указанное производителем, должно быть 24 В (в реальности контроллер работает и от меньшего напряжения).



Вид на элементы подсистемы питания NORVI Cema: микросхема DC-DC преобразователя LM2596S, индуктивность, диод, фильтрующие конденсаторы и прочие элементы.



Нормальным является режим питания контроллера через контакты клеммных колодок, но частично запитать его можно и от Mini-USB разъёма, в этом случае будут работать ATmega32U4, дисплей, выходы и можно будет заливать прошивки в контроллер.

Ядро ATmega32U4

В качестве ядра в NORVI Cema используется популярный микроконтроллер ATmega32U4 (Arduino Micro, Arduino Leonardo), который располагается на обратной стороне верхней платы.

USB подключение

Для подключения к компьютеру, программирования и заливки прошивок в NORVI Cema на верхней плате присутствует Mini-USB разъём. Отдельная микросхема USB-UART преобразователя отсутствует, поскольку микроконтроллер ATmega32U4 уже содержит эту подсистему.



На фото (сбоку и частично) видна кнопка «Reset», которая находится с правой стороны верхней платы. На корпусе присутствует соответствующее отверстие для её нажатия.

Цифровые входы

NORVI Cema Model 1 имеет 8 цифровых входов, подключённых через две микросхемы TLP290-4, содержащие каждая по 4 оптопары.



Ниже приведена схема подключения цифровых входов NORVI Cema. Возможны два варианта с «плюсом» на COM контакт и с «минусом», в терминологии производителя «Sink» и «Source».



Правильная нумерация GPIO входов:

I0 — D11
I1 — D7
I2 — D23
I3 — D22
I4 — D21
I5 — D20
I6 — D19
I7 — D18

Релейные и транзисторные выходы

NORVI Cema Model 1 имеет 6 релейных и 2 транзисторных выхода. Максимальный ток релейных выходов — 5А, а транзисторных — 500 мА.



Внутренняя схема работы релейных и транзисторных выходов контроллеров NORVI Cema: в случае реле на выходы коммутируется напряжение, подключённое к контакту COM, а в случае с транзисторами происходит подключение выходов к «земле».



Правильная нумерация GPIO выходов:

R0 — D4
R1 — D12
R2 — D6
R3 — D8
R4 — D9
R5 — D10
T1 — D5
T0 — D13

Дисплей

В NORVI Cema используется OLED дисплей SSD1306 — на него удобно выводить всю необходимую информацию.



С программной поддержкой дисплея SSD1306 всё хорошо — в интернете можно найти огромное количество кода для него. Адрес дисплея на I2C шине — 0x3C.

Кнопки

Работа с кнопками в NORVI Cema организована иначе, чем в ранее рассмотренных нами контроллерах на ESP32. Здесь каждая кнопка подключена к отдельному GPIO выводу, что позволяет несколько быстрее и проще обрабатывать их нажатие.

Правильная нумерация GPIO кнопок:

BUT1 — D16/MOSI
BUT2 — D14/MISO
BUT3 — D15/SCK

Светодиодные индикаторы

В NORVI Cema (в отличие от других контроллеров) мы имеем полный набор индикаторных светодиодов. Здесь присутствуют светодиоды входов, выходов, наличия питания контроллера, а также TX/RX активности передачи данных.

Распиновка

И в завершение приведу восстановленную мной по крохам распиновку контроллера NORVI Cema Model 1. Осталось невыясненным назначение вывода D17, возможно он просто никуда не подключен в этой модели.

Заключение

Мы рассмотрели устройство и назначение контроллеров NORVI IIOT, NORVI ENET и NORVI Cema и уже стали специалистами по продукции Norvi, в следующей статье мы продолжим знакомство с этими контроллерами и подробно разберём NORVI Agent 1 (AT01-BM1), который выпускается в компактном корпусе (ширина 36 мм) и имеет на борту модуль ESP32.