Adafruit Feather 32u4 Adalogger：小巧便携的数据记录神器

在电子开发领域，拥有一款功能强大且便携的开发板至关重要。今天，我们就来深入了解一下 Adafruit Feather 32u4 Adalogger，看看它能为我们带来怎样的惊喜。

文件下载：2795.pdf

一、概述

Adafruit Feather 32u4 Adalogger 是 Adafruit 推出的一款全新开发板，它就像其名字一样，轻薄便携，为便携式微控制器核心设立了新的标准。这款开发板是一个集数据记录与读取功能于一体的设备，内置 USB 和电池充电功能，还配备了 microSD 卡槽，非常适合各类便携式项目。

核心芯片

其核心采用了 ATmega32u4 芯片，时钟频率为 8 MHz，逻辑电压为 3.3V。这款芯片我们并不陌生，它和 Flora 使用的是同一款芯片，Adafruit 在这方面有着丰富的经验。芯片拥有 32K 的闪存和 2K 的 RAM，并且内置 USB 接口，不仅具备 USB 转串口的编程和调试功能，无需 FTDI 类芯片，还能模拟鼠标、键盘、USB MIDI 设备等。

便携设计

为了方便在便携式项目中使用，开发板添加了 3.7V 锂聚合物电池连接器，并内置了电池充电功能。即使没有电池，它也能直接通过 micro USB 接口供电。如果使用电池，在外出时可以携带，需要充电时插入 USB 即可。而且，当 USB 电源可用时，开发板会自动切换到 USB 供电。同时，通过一个分压器将电池连接到一个模拟引脚，我们可以测量和监控电池电压，以便及时充电。

详细规格

• 尺寸：未焊接引脚时，尺寸为 2.0" x 0.9" x 0.28"（51mm x 23mm x 8mm）。
• 重量：仅 5.1 克，轻如羽毛。
• 电源：3.3V 稳压器，峰值电流输出可达 500mA。
• 接口：支持 USB 原生，自带 USB 引导加载程序和串口调试功能。
• 引脚：拥有 20 个 GPIO 引脚，支持硬件串口、硬件 I2C 和硬件 SPI，7 个 PWM 引脚，10 个模拟输入引脚。
• 其他：内置 100mA 锂聚合物充电器，带有充电状态指示灯 LED；引脚 13 连接红色 LED，可用于通用闪烁；还有电源/使能引脚、4 个安装孔和复位按钮。

此外，Feather 32u4 Adalogger 还利用剩余空间添加了 MicroSD 卡槽和绿色 LED，引脚 8 连接绿色 LED，可用于数据读写时的提示。

二、引脚说明

电源引脚

• GND：所有电源和逻辑的公共接地端。
• BAT：连接可选锂聚合物电池的 JST 插孔的正电压端。
• USB：连接 micro USB 插孔的正电压端。
• EN：3.3V 稳压器的使能引脚，上拉，连接到地可禁用 3.3V 稳压器。
• 3V：3.3V 稳压器的输出，峰值电流可达 500mA。

逻辑引脚

逻辑引脚均为 3.3V 逻辑电平，包括 GPIO 引脚、串口引脚、I2C 引脚、SPI 引脚等，具体功能如下：

• #0 / RX：GPIO #0，也是 Serial1 的接收（输入）引脚和中断 #2。
• #1 / TX：GPIO #1，也是 Serial1 的发送（输出）引脚和中断 #3。
• #2 / SDA：GPIO #2，也是 I2C（Wire）数据引脚，默认无上拉电阻，使用 I2C 时可能需要 2.2K - 10K 上拉电阻，也是中断 #1。
• #3 / SCL：GPIO #3，也是 I2C（Wire）时钟引脚，默认无上拉电阻，使用 I2C 时可能需要 2.2K - 10K 上拉电阻，可进行 PWM 输出，也是中断 #0。
• #5 - #13：部分引脚可进行 PWM 输出，部分引脚还可作为模拟输入引脚。
• A0 - A5：模拟输入引脚，也可作为数字 I/O 引脚。
• SCK/MOSI/MISO：硬件 SPI 引脚，也用于 microSD 卡，未插入 SD 卡时可作为普通 GPIO 引脚使用，但建议保留用于 SD 卡。

Micro SD 卡和绿色 LED 引脚

• #4：MicroSD 卡的 CS（芯片选择）引脚。
• #7：MicroSD 卡的 CD（卡检测）引脚，可检测卡的插入和移除。
• #8：连接绿色 LED，可用于数据读写提示。

其他引脚

• RST：复位引脚，连接到地可手动复位 AVR 并启动引导加载程序。
• ARef：模拟参考引脚，正常情况下参考电压与芯片逻辑电压相同（3.3V），如需其他模拟参考电压，可连接到该引脚并在固件中选择外部 AREF，但不能超过 3.3V。

三、组装

Feather 开发板出厂时已完全测试，但未安装引脚，这为我们提供了更多的使用和配置灵活性。引脚安装有以下几种选择：

普通引脚

将引脚切割到合适长度，插入面包板，然后将开发板放在引脚上，使短引脚穿过焊盘，最后焊接所有引脚，确保可靠的电气连接。

母引脚

使用胶带将母引脚固定在开发板上，翻转开发板，先焊接一两个点固定引脚，然后焊接所有引脚。

其他选项

还有“超薄”母引脚和“堆叠引脚”等选项，超薄母引脚更短，使开发板更紧凑；堆叠引脚则结合了插入面包板和连接 Featherwing 的功能，但体积稍大。

四、电源管理

电池和 USB 供电

开发板有两种供电方式：

• USB 供电：通过 USB 电缆连接，开发板会将 5V USB 电压调节到 3.3V。
• 电池供电：连接 4.2/3.7V 锂聚合物或锂离子电池到 JST 插孔，可实现可充电电池供电。当 USB 电源可用时，开发板会自动切换到 USB 供电，并开始为电池充电。

电源供应

开发板提供了多个电源引脚，包括 BAT 引脚（连接锂聚合物电池）、USB 引脚（连接 USB 电源）和 3V 引脚（3.3V 稳压器输出）。虽然 3.3V 稳压器峰值电流可达 500mA，但不能持续从 5V 输入获取该电流，否则会导致稳压器过热。不过，对于一些间歇性电流需求的设备，如 ESP8266 WiFi 芯片或 XBee 无线电，是可以正常供电的。

电池测量

为了方便测量电池电压，开发板在 BAT 引脚连接了一个双 100K 电阻分压器，并连接到 D9（模拟 #7 A7）引脚。通过读取该引脚的电压并乘以 2，即可得到电池电压。

使能引脚

通过将 EN 引脚连接到地，可以关闭 3.3V 稳压器，但 BAT 和 USB 引脚仍会供电。

替代电源选项

除了电池和 USB 供电，还可以使用 5V 1A USB 墙式适配器、USB 电池组或 5V 降压转换器等为开发板供电。但需要注意，不能使用碱性或 NiMH 电池连接到电池端口，也不能使用 7.4V RC 电池，否则会损坏开发板。同时，不建议连接外部 3.3V 或 5V 电源，可能会导致意外行为或损坏开发板。

五、Arduino IDE 设置

下载和安装

首先，需要下载并安装最新版本的 Arduino IDE（版本 1.8 或更高）。安装完成后，打开 IDE，导航到 Preferences 菜单，添加 Adafruit 板管理器的 URL：https://adafruit.github.io/arduino-board-index/package_adafruit_index.json。

安装板支持包

添加 URL 后，打开 Boards Manager，选择 Contributed 类别，安装 Adafruit AVR Boards 等所需的板支持包。安装完成后，退出并重新打开 Arduino IDE，确保所有板都已正确安装。

安装驱动（仅适用于 Windows 7）

对于 Windows 7 用户，需要下载并运行 Adafruit 驱动安装程序，安装所需的驱动。

测试示例

安装完成后，我们可以上传一个简单的 Blink 示例来测试开发板。将开发板连接到计算机，选择正确的端口和板类型，然后上传代码。如果一切正常，开发板上的红色 LED 会开始闪烁。

手动引导加载

如果引导加载程序出现问题，或者上传的代码导致开发板崩溃且无法自动重启进入引导加载程序，可以双击 RST 按钮进入引导加载程序模式。在 Arduino IDE 尝试上传代码时，看到黄色箭头亮起和“Uploading ...”文本时，双击复位按钮，红色 LED 会闪烁，表示进入引导加载程序模式。

Ubuntu 和 Linux 问题解决

如果在 Linux 系统上遇到连接串口控制台延迟或出现乱码的问题，可以按照相关页面的步骤进行解决。

六、常见问题解答

开发板停止工作

如果开发板在拔掉 USB 后停止工作，可能是因为示例代码中包含“while (!Serial);”语句，该语句会使开发板等待 USB 连接。如果想在没有 USB 连接的情况下运行开发板，可以删除或注释掉该语句。

开发板未显示为 COM 或串口端口

很多情况下，这是由于使用了仅充电的 USB 电缆导致的。建议使用数据同步的 USB 电缆，并避免使用质量差的电缆。同时，选择质量好的 USB 端口，避免插入 USB 键盘，必要时使用 USB-2 HUB 避免 USB3 问题。

开发板无法上传代码

如果开发板无法上传代码，可以通过手动启动引导加载程序来解决。具体步骤包括在 Arduino IDE 中打开详细上传模式，插入开发板，打开 Blink 示例，选择正确的板类型，编译代码，点击上传，在上传过程中双击复位按钮进入引导加载程序模式。

选择错误的板类型

如果在 Arduino Boards 菜单中选择了错误的板类型，可能会导致开发板无法正常显示为 USB 设备。确保根据开发板的实际类型选择正确的板类型。

COM 端口问题

32u4/M0 开发板有用户端口和引导加载程序端口两个 COM 端口，它们的编号不同。如果用户程序崩溃或停止，用户 COM 端口可能会消失，此时需要手动启动引导加载程序并上传已知正常的代码。

SD 卡问题

使用 SD 卡时，确保芯片选择引脚 CS 设置为 4。同时，避免使用占用引脚 #9 的翅膀，因为该引脚用于锂电池的模拟检测。

七、SD 卡使用

Arduino IDE 自带的 SD 卡库可以很好地支持 Feather 32u4 Adalogger 的 SD 卡读写。可以从 CardInfo 示例开始，该示例会详细显示 SD 卡的信息。对于其他示例，确保 CS 引脚设置为 4。此外，还可以尝试 Datalogger 示例（将模拟数据保存到 SD 卡）和 Dumpfile 示例（从 SD 卡读取数据）。

示例日志代码

文档中提供了一个简单的日志记录示例代码，通过调整 delay() 函数可以设置模拟数据的读取和保存频率。代码中使用红色 LED 指示错误，绿色 LED 指示数据写入 SD 卡。为了节省电量，数据会进行缓冲，每 50 个数据点（共 512 个字符）才会真正保存到 SD 卡。如果想确保每个数据点都保存，可以在 logfile.print() 后添加 logfile.flush()，但这会增加开发板的功耗。

八、下载资源

文档还提供了一些下载资源，包括 Frizting 对象、EagleCAD PCB 文件、3D 模型和 Feather 32u4 Adalogger 板图的 PDF 和 SVG 文件。

总的来说，Adafruit Feather 32u4 Adalogger 是一款功能强大、便携且易于使用的开发板，非常适合各类便携式数据记录和读取项目。通过本文的介绍，相信大家对这款开发板有了更深入的了解。你是否已经迫不及待地想要尝试一下呢？在使用过程中，你还遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和想法。