UDuino: очень недорогая плата для разработки, совместимая с Arduino: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Платы Arduino отлично подходят для прототипирования. Однако они становятся довольно дорогими, если у вас есть несколько параллельных проектов или вам нужно много плат контроллеров для более крупного проекта. Есть несколько отличных и более дешевых альтернатив (Boarduino, Freeduino), но затраты все равно возрастают, когда вам нужно много из них. Это способ, после начальных инвестиций примерно от 25 до 30 долларов, построить Arduino-совместимые платы стоимостью менее 10 долларов с очень небольшими затратами. дополнительное время на каждую. Обратите внимание, что основная идея здесь (Arduino на макете) была реализована довольно давно (например, инструкции ITP Arduino Breadboard); однако приведенные здесь инструкции по сборке и использованию кабельного адаптера помогают полностью минимизировать количество деталей для каждого ядра. Этот проект требует знаний в области пайки и базовой электроники, и у вас уже должен быть хотя бы некоторый опыт разработки Arduino. Я не предлагаю это в качестве первого проекта в области электроники. Примечание: я произносю uDuino "moo DWEE noh" Добавлено 02.05.08: (для довольно продвинутых людей) Один из инструментов, которые я создал с помощью этого, - это инструмент логического захвата - своего рода базовый логический анализатор. Я разработал это для устранения неполадок в каналах связи. Требуется графический интерфейс, но я сомневаюсь, что скоро до него дойду. Все еще чертовски полезно в умелых руках. Добавлено 23.06.09: Я хотел бы указать на RBBB от Modern Device для всех, кто хочет что-то с припоем, но при этом супер недорого - особенно если вы получите голые платы и купите запчасти оптом. Также их USB-BUB - более дешевая альтернатива кабелю FT232.

Шаг 1. Соберите детали для кабельного адаптера

Я предлагаю покупать запчасти от Mouser, Radio Shack и Ada Fruit Industries; см. последний шаг для получения информации об источниках запчастей. Не стесняйтесь заменять детали из вашего мусорного ящика, и с помощью резистора / конденсаторов вы можете отклониться от значений, и все будет работать хорошо (резистор я бы предложил между 3,3 кОм и 20 кОм; конденсаторы я обычно не выбирайте меньшие значения, но больше, примерно до 0,47 мкФ, должно быть хорошо).

Для адаптера кабеля вам понадобятся: - небольшая часть печатной платы (8 отверстий на 2 отверстия) - конденсатор емкостью 0,1 мкФ - заглушка 1x8,1 дюйма, прямая - заглушка 1x8,1 дюйма, под прямым углом - некоторые соединительные провод

Шаг 2: Сделайте адаптер кабеля для программирования

В основном адаптер кабеля для программирования должен только направлять сигналы от USB-кабеля FTDI к нужным контактам на микросхемах ATmega168; однако конденсатор добавлен к одному набору контактов, чтобы позволить программному обеспечению Arduino сбросить микросхемы (конденсатор позволяет короткому импульсу пройти к сбросу микросхемы, когда программное обеспечение Arduino переключает вывод RTS).

Для начала вырежьте кусок печатной платы с 9 отверстиями на 2 отверстия. Затем отломите набор из 8 штифтов от полосы заголовка с прямым штифтом и набор из 8 контактов с полосы под прямым углом (при условии, что вы приобрели более длинные полосы). Посмотрите на изображение деталей, чтобы увидеть, как они должны выглядеть. Следуя приведенным ниже инструкциям, просмотрите прилагаемые фотографии и схемы для подключения контактов. Диаграммы намного лучше показывают, где должны идти соединения, но фотографии помогают прояснить ориентацию платы и т. Д. Если у вас есть вопросы, напишите мне, и я постараюсь уточнить все, что не имеет смысла. Переверните печатную плату вверх дном, чтобы вы могли видеть медь вокруг отверстий одной из длинных сторон к себе. Если, как я сделал здесь, вы использовали кусок печатной платы с края оригинала, я предлагаю поместить сторону с дополнительным материалом платы к вам. Проденьте нижнюю часть (короткую сторону) прямого заголовка через самые дальние от вас отверстия, оставив одно отверстие пустым слева от вас, и припаяйте штыри на место (см. Рисунок). Затем протолкните нижнюю часть (сторону с изгибом) прямоугольного коллектора через ближайшие к вам отверстия, снова оставив отверстие слева пустым, и припаяйте штыри на место. Проденьте выводы конденсатора 0,1 мкФ через пустые отверстия слева и припаяйте конденсатор на место. Обрежьте провода. Затем припаяйте каждый из 2 выводов к ближайшему к нему контакту заголовка; один будет соединяться с крайним левым контактом прямой жатки, другой - с крайним левым контактом правого углового жатки. Самый простой, вероятно, - просто создать перемычку из припоя (расплавить достаточно припоя, чтобы он протек между контактом конденсатора и контактом рядом с ним, как на картинке). При необходимости можно использовать короткий провод и припаять его к каждому контакту. Создайте еще один паяный мост или соединение между ближайшими к вам 6-м и 7-м контактами (третий и четвертый справа). Это необходимо для подключения контакта «CTS» кабеля к земле. И создайте еще один паяный мост / соединение между двумя разъемами на втором контакте справа (соедините контакт, ближайший к вам, с тем, который находится дальше, только на один контакт справа). Это соединяет то, что будет перемычкой питания USB VCC с выводом VCC микросхемы. Это подключение к источнику питания будет активным, только если установлена перемычка. Используйте короткий провод, чтобы соединить самый правый ближайший к вам контакт с пятым ближайшим к вам контактом (он пятый, если считать справа или слева). Это подключит +5 В от кабеля USB к другому контакту разъема перемычки. Теперь соедините еще один короткий отрезок проволоки между крайним правым контактом в самом дальнем от вас ряду и 3-м от правого контакта в ближайшем к вам ряду. Это соединяет заземление кабеля с землей микросхемы. Еще два коротких провода, которые нужно добавить: один от второго слева контакта на правом угловом разъеме до третьего слева контакта на прямом разъеме (примечание: поскольку в крайних левых отверстиях установлен конденсатор, это будет третье слева отверстие, ближайшее к вам, и четвертое слева отверстие в самом дальнем от вас ряду). Второй короткий провод будет пересекать первый: от третьего слева штифта на правом угловом жатке до второго слева штифта на прямом жатке (четвертое слева отверстие к третьему -из-левого отверстия). Эти провода соединяют контакты TX и RX кабеля с контактами микросхемы. К сожалению, на кабеле от микросхемы обратный порядок, поэтому нам нужно иметь перекрещенные провода. Теперь вам просто нужно подключить кабель FTDI FT232RL, при этом зеленый провод должен быть подключен к контакту в крайнем левом углу (черный провод подключится к третьему контакту справа). Два оставшихся контакта справа предназначены для перемычки; если перемычка установлена, плата будет питаться от USB-кабеля, что устраняет необходимость в батареях или источнике питания. Эта перемычка НЕ ДОЛЖНА подключаться, когда к плате подключено другое питание или возможно повреждение чего-либо (платы, кабеля, компьютера). Вот и все! Вы готовы сделать несколько ядер uDuino для программирования с помощью кабеля. (При использовании адаптера программирования контакт рядом с конденсатором подключается к контакту 1 микросхемы)

Шаг 3. Решите, делать ли платы с абсолютно минимальным размером или с платами на основе внешнего генератора

Решение о создании платы на основе осциллятора основывается на нескольких моментах. Во-первых, есть ли у вас доступ к программатору AVR и время, чтобы запрограммировать специальный загрузчик на свои микросхемы ATmega168? во-вторых, можно ли обойтись без точной последовательной связи с чипом? в-третьих, достаточно ли низкое влияние вашего приложения, чтобы плата могла работать вдвое медленнее, и все по-прежнему будет работать нормально?

Микросхемы ATmega168 имеют встроенный генератор, который можно включить; он работает на частоте около 8 МГц, что вдвое меньше скорости большинства плат Arduino (за исключением Lilypads). Внутренний генератор гарантированно откалиброван с точностью до 10% (что недостаточно для гарантированной хорошей последовательной связи). По моему опыту, заводская калибровка при 5В всегда подходила для загрузки программ, но YMMV. Однако я бы не стал использовать внутренний осциллятор для важных вещей, которые нужно говорить по последовательному каналу. Хотя для мигалок это должно быть нормально. Чипы Arduino с предварительно загруженным загрузчиком, которые, как я обнаружил, всегда работают на частоте 16 МГц, и для них потребуется внешний осциллятор. Если у вас нет доступа к программатору AVR, вы, вероятно, захотите купить предварительно загруженный чип Arduino. Я настоятельно рекомендую Ada Fruit Industries в качестве источника. Обратите внимание, что генераторы на самом деле не такие уж и дорогие (обычно от 0,50 до 75 долларов в Mouser); они просто еще одна часть, которая часто не нужна, и расположение выводов отстойно для действительно чистых макетов Arduino.

Шаг 4: Сборка платы на основе внешнего осциллятора

Соберите необходимые детали: - Макетная плата (вы, конечно, можете построить ее прямо на предварительно просверленной печатной плате) - Чип ATmega168 с предварительно загруженным загрузчиком - конденсатор 0,1 мкФ (керамический, полиэфирный и т. Д. Не имеет значения, так что много; значение 0,047 мкФ-0,47 мкФ должно быть в порядке) - резистор 10 кОм (значения ~ 3,3-20 кОм должны работать нормально) - 3-контактный керамический осциллятор с частотой 16 МГц (желательно с длинными, например, 1/2 дюйма, выводами) - короткие отрезки Вставьте ATmega168 в макетную плату по обе стороны от центра. Для каждого из следующих подключений используйте отверстие на каждом выводе ATmega168, которое является ближайшим к открытому чипу; это оставит последнее отверстие в каждом из рядов 1-8 открытым для подключения кабеля программирования. Соедините контакты 7 и 20 с отрезком провода (VCC к AVCC). Соедините контакты 8 и 22 отрезком провода (GND). к AGND) Подключите резистор 10K от контакта 1 к контакту 7 (RES к VCC) Подключите конденсатор 0,1 мкФ от контакта 7 к контакту 8 Подключите внешние контакты генератора к контактам 9 (XTAL1) и 10 (XTAL2) ATmega168. Не имеет значения, какой из контактов подключается к какому контакту ATmega. Подключите центральный контакт генератора к контакту 8 (GND). Если у вас есть линии шины питания на макетной плате, я предлагаю подключить шину + (красный) к контакту 20 и - рейка (синяя) к контакту 22. Это несколько плохой вариант (подключение к аналоговой стороне для подключения питания для других вещей), но если ваша макетная плата такого же размера, как и моя, вы уже заполнили все доступные отверстия для контакта 7. Если вы планируете использовать USB-питание, теперь вы можете просто подключить кабель для программирования и загрузить эскизы на плату (обязательно подключите контакты выбора питания на адаптере кабеля с помощью перемычки для питания микросхемы от USB). В противном случае вам понадобится аккумулятор / регулятор напряжения и т. Д. для подачи питания.

Шаг 5: ИЛИ Сборка платы внутреннего генератора

Соберите необходимые детали: - Макетная плата - Микросхема ATmega168 - Конденсатор 0,1 мкФ (керамический, полиэфирный и т. Д. Не имеет большого значения; подойдет значение 0,047 мкФ-0,47 мкФ) - резистор 10 кОм (значения ~ 3,3 кОм) 20k должно работать нормально) - Короткие длины проводов Запрограммируйте загрузчик с помощью программатора AVR: вы захотите использовать загрузчик lilypad (включен в выпуск Arduino-0010, в аппаратном обеспечении / загрузчиках / lilypad). Используя свой программатор AVR, прошейте загрузчик. Например, в моей системе OSX: cd / Applications / Arduino-0010 / hardware / bootloaders / lilypadPATH = $ {PATH}: / Applications / Arduino-0010 / hardware / tools / avr / binavrdude -C / Applications / Arduino-0010 / оборудование / инструменты / avr / etc / avrdude.conf -cusbtiny -pm168 -Pusb -e -u -Ulock: w: 0x3f: mavrdude -C /Applications/Arduino-0010/hardware/tools/avr/etc/avrdude.conf - c usbtiny -pm168 -Pusb -Uflash: w: LilyPadBOOT_168.hex -Ulock: w: 0x0f: mavrdude -C /Applications/Arduino-0010/hardware/tools/avr/etc/avrdude.conf -cusbtiny -pm168 -Pusb -e -u -Uefuse: w: 0x00: m -Uhfuse: w: 0xdd: m -Ulfuse: w: 0xf2: mУстановить макетную плату: установить ATmega168 в макетную плату, охватывая центр. Для каждого из следующих подключений используйте отверстие на каждом контакте ATmega168, ближайшем к открытому чипу; это оставит последнее отверстие в каждом из рядов 1-8 открытым для подключения кабеля программирования. Подключите контакты 7 и 20 с отрезком провода (VCC к AVCC). Соедините контакты 8 и 22 отрезком провода (GND). к AGND) Подключите резистор 10 кОм от контакта 1 к контакту 7 (RES к VCC) * Подключите конденсатор 0,1 мкФ от контакта 7 к контакту 8 Если у вас есть линии шины питания на макетной плате, я предлагаю подключить шину + (красный) к контакту 20 и - рейка (синяя) к контакту 22. Это несколько плохой вариант (подключение к аналоговой стороне для подключения питания для других вещей), но если ваша макетная плата такого же размера, как и моя, вы уже заполнили все отверстия доступно для контакта 7. Если вы планируете использовать питание от USB, теперь вы можете просто подключить кабель для программирования и загрузить эскизы на плату (обязательно подключите контакты выбора питания на адаптере кабеля с помощью перемычки для питания микросхемы. с USB). В противном случае вам понадобится аккумулятор / регулятор напряжения и т. д. для подачи питания. Обратите внимание, что вы всегда хотите использовать 5 В для программирования через программное обеспечение Arduino; другие напряжения приведут к значительному изменению тактовой частоты и, вероятно, вызовут сбой связи (и, следовательно, программирования). Когда вы загружаете эскизы на плату этого типа, которая использует внутренний генератор, выберите «Lilypad Arduino» в меню «Инструменты / Плата». меню.

2008 10-02 ИСПРАВЛЕНО - в оригинале неправильно ставился контакт 1 на контакт 10

Шаг 6: Подключения для разработки Arduino

Обратите внимание, что контакты ATmega168 явно не соответствуют именам Arduino.

atmega168 Arduino 2 Цифровой 0 3 Цифровой 1 4 Цифровой 2 5 Цифровой 3 6 Цифровой 4 11 Цифровой 5 12 Цифровой 6 13 Цифровой 7 14 Цифровой 8 15 Цифровой 9 16 Цифровой 10 17 Цифровой 11 18 Цифровой 12 19 Цифровой 13 23 Аналоговый 0 24 Аналоговый 1 25 Аналоговый 2 26 Аналоговый 3 27 Аналоговый 4 28 Аналоговый 5

Шаг 7. Источники некоторых деталей

Обратите внимание, что я не использовал определенные конденсаторы и разъемы, перечисленные ниже в этом руководстве, поэтому их внешний вид может незначительно отличаться от указанных здесь. Если у вас возникнут проблемы, дайте мне знать. - USB-кабель FT232RL - Mouser: разъемы с шагом 0,1 дюйма, 36 контактов, прямой - отломите 8 контактов для адаптера кабеля и используйте остальную часть для других проектов - Mouser: расстояние 0,1 дюйма разъемы, 36 контактов, под прямым углом - отломаны 8 контактов для адаптера кабеля - Печатная плата для адаптера кабеля - Mouser: резисторы 10 кОм - Mouser: конденсаторы 0,1 мкФ - макеты Pololu или Ada Fruit - микросхемы ATmega168 Mouser: незапрограммированный или Ada Fruit: предварительно запрограммированный - Mouser: Генераторы 16 МГц