BoardPilotFondamenti · Lezione 2 di 11 · circa 15 min
Basi di hardware per chi viene dal software
Tensione, corrente, resistenze, e come non bruciare un pin
Il codice si può annullare; un LED bruciato o un pin morto no. Tre numeri spiegano quasi ogni errore hardware di chi inizia: tensione, corrente e resistenza.
| Quantità | Che cos’è | Unità | Paragone con l’acqua |
|---|---|---|---|
| Tensione (V) | La spinta che muove gli elettroni | volt (V) | La pressione dell’acqua |
| Corrente (I) | Quanta ne scorre | ampere (A), di solito mA | Litri al secondo |
| Resistenza (R) | Quanto è difficile scorrere | ohm (Ω) | Un tubo stretto |
Legge di Ohm: V = I × R
Conoscendone due ricavi la terza. Ti dice quanto deve essere grande una resistenza, quanta corrente manda un pin e quanto scalda un componente (potenza = V × I).
Un LED vuole sempre una resistenza
Un LED fa cadere una tensione quasi fissa (circa 2 V il rosso, circa 3 V il blu e il bianco). Quello che avanza lo deve prendere una resistenza, altrimenti la corrente sale finché il LED o il pin muore. Alla maggior parte dei pin bastano da 5 a 10 mA.
La vera app, nel tuo browser: questa lezione con la sua anteprima 3D su una scheda Raspberry Pi Pico simulata. Niente da installare, niente da collegare.
Resistenze di pull-up: un livello definito
Un ingresso non collegato a niente fluttua e legge valori casuali. Una resistenza di pull-up verso 3,3 V lo fa leggere ALTO finché un pulsante non lo porta a GND. Quasi tutti i chip hanno pull-up interne deboli (INPUT_PULLUP); l’I2C ne vuole di vere, perché il bus deve salire abbastanza in fretta.
Partitori di tensione
Due resistenze in serie dividono una tensione nel rapporto dei loro valori. Così leggi un segnale a 5 V su un pin a 3,3 V, o misuri una batteria con un ADC.
5 V e 3,3 V non vanno mischiati
- I pin di ESP32, Pico, STM32 e nRF52 reggono al massimo 3,3 V (alcuni pin STM32 tollerano i 5 V: il file della scheda dice quali).
- Un segnale a 5 V che entra in un pin a 3,3 V: usa un partitore (una direzione) o un traslatore di livello (I2C, due direzioni).
- Un segnale a 3,3 V su un Arduino a 5 V di solito si legge ALTO, ma controlla il componente: alcuni vogliono 0,7 × 5 V = 3,5 V.
- Collega sempre le masse: una tensione ha senso solo rispetto a una massa comune.
BoardPilot lo controlla per te: le regole di cablaggio segnalano un componente a 5 V su un pin a 3,3 V, una massa mancante e un’uscita su un pin solo ingresso, e la lista della spesa aggiunge il partitore o il traslatore che serve.
Leggere uno schema e un datasheet
- Uno schema mostra i collegamenti, non le posizioni: due fili che si incontrano con un punto sono collegati; linee che si incrociano senza punto no.
- Etichette con lo stesso nome (3V3, GND, SDA) sono collegate anche se nessuna linea le unisce.
- Nella prima pagina di un datasheet: l’intervallo della tensione di alimentazione, l’interfaccia (I2C, SPI…) e l’indirizzo I2C.
- Poi cerca “Absolute maximum ratings”: non superarli mai, neanche per un attimo.
Domande da colloquio
- Perché un LED vuole una resistenza in serie, e come scegli il suo valore?
- Cosa succede se lasci un ingresso GPIO fluttuante?
- Come colleghi l’uscita a 5 V di un sensore a un microcontrollore a 3,3 V?
- Perché l’I2C vuole resistenze di pull-up, e cosa va storto se sono troppo grandi?
- Qual è la differenza tra absolute maximum ratings e condizioni di funzionamento raccomandate?
Qui non ci sono le risposte, apposta: prova prima a rispondere ad alta voce. Nell’app BoardPilot l’allenatore per i colloqui legge la tua risposta e ti dice cosa era giusto, cosa manca e cosa chiederebbe dopo un intervistatore senior (usa il fornitore di IA che scegli nell’app). Domande da colloquio sui sistemi embedded →
Parole chiave
Livello logico (HIGH e LOW) Resistenza di pull-up Resistenza di pull-down Ingresso flottante Brownout Legge di Ohm Resistenza di limitazione Partitore di tensione Level shifter (traslatore di livello) Datasheet Valori massimi assoluti Schema elettrico Breadboard Cavetto jumper (Dupont) Multimetro
Nell’app le lezioni prendono vita
Nell’app le lezioni hanno demo interattive ed esercitazioni pratiche verificate sulla tua scheda. Queste pagine sono la versione da leggere: le demo sono descritte a parole e le esercitazioni richiedono l’app.