UDuino: Placa de desenvolvimento compatível com Arduino de custo muito baixo: 7 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

As placas Arduino são ótimas para prototipagem. No entanto, eles ficam bastante caros quando você tem vários projetos simultâneos ou precisa de muitas placas controladoras para um projeto maior. Existem algumas alternativas excelentes e mais baratas (Boarduino, Freeduino), mas os custos ainda aumentam quando você precisa de muitas delas. Esta é uma maneira, após um investimento inicial de cerca de $ 25 a $ 30, de construir placas compatíveis com Arduino abaixo de $ 10 com muito pouco investimento de tempo extra em cada um. Observe que a ideia básica aqui (Arduino em uma placa de ensaio) foi realizada há algum tempo (por exemplo, instruções ITP Arduino para placa de ensaio); no entanto, as instruções de uso e construção do adaptador de cabo aqui ajudam a minimizar a contagem de peças para cada núcleo. Este projeto requer conhecimento de solda e eletrônica básica, e você deve ter pelo menos alguma experiência já com o desenvolvimento do Arduino. Não sugiro isso como um primeiro projeto de eletrônica. Nota: Eu pronuncio uDuino "moo DWEE noh" Adicionado 02-05-08: (para pessoas bem avançadas) Uma das ferramentas que construí com isso é uma ferramenta de captura lógica - uma espécie de analisador lógico básico. Eu desenvolvi isso para solucionar problemas de links de comunicação. Precisa de uma interface gui, mas duvido que eu consiga fazer isso tão cedo. Ainda é muito útil nas mãos certas. Adicionou 23/06/09: Gostaria de apontar as RBBB's da Modern Device para quem quer algo com solda, mas também super barato - especialmente se você pegar as placas nuas e comprar peças a granel. Além disso, seu USB-BUB é uma alternativa mais barata ao cabo FT232.

Etapa 1: coletar peças para o adaptador de cabo

Eu sugiro obter peças de uma mistura de Mouser, Radio Shack e Ada Fruit Industries; veja a última etapa para fontes de peças. Sinta-se à vontade para substituir as peças de sua caixa de sucata, e com o resistor / capacitores você pode desviar um pouco dos valores e ainda fazer as coisas funcionarem bem (resistor eu sugiro entre cerca de 3,3k e 20k; capacitores geralmente não vá para valores menores, mas maiores, até cerca de 0,47uF, deve ser suficiente).

Para o adaptador de cabo, você precisará de: - um pequeno pedaço de placa de PC (8 orifícios por 2 orifícios) - um capacitor.1uf - um cabeçalho de espaçamento de 1x8.1 ", reto - um cabeçalho de espaçamento de 1x8.1", ângulo reto - alguns conectores arame

Etapa 2: Faça o adaptador do cabo de programação

Geralmente, o adaptador do cabo de programação precisa apenas rotear os sinais do cabo USB FTDI para os pinos corretos nos chips ATmega168; entretanto, o capacitor é adicionado a um conjunto de pinos para permitir que o software Arduino reinicie os chips (o capacitor permite que um pulso curto passe para a reinicialização do chip quando o software Arduino vira o pino RTS).

Para começar, corte um pedaço de placa de PC com 9 orifícios por 2 orifícios. Em seguida, quebre um conjunto de 8 pinos da faixa de cabeçalho de pino reto e um conjunto de 8 pinos da faixa de cabeçalho de ângulo reto (supondo que você comprou as faixas mais longas). Veja a imagem das peças para ver como devem ficar. Por meio das etapas a seguir, consulte as fotografias e diagramas em anexo para conectar os pinos. Os diagramas mostram muito melhor onde as conexões precisam ir, mas as fotos ajudam a esclarecer a orientação do quadro, etc. Se você tiver dúvidas, envie-me um email e tentarei esclarecer qualquer coisa que não faça sentido. Vire a placa de circuito impresso de cabeça para baixo para que você possa ver o cobre ao redor dos orifícios, com um dos lados compridos voltado para você. Se, como eu fiz aqui, você usou um pedaço de placa de PC da borda do original, sugiro colocar o lado com o material da placa extra voltado para você. Empurre a parte inferior (lado curto) da plataforma reta através dos orifícios mais distantes de você, deixando um orifício vazio à sua esquerda e solde os pinos no lugar (veja a imagem). Em seguida, cutuque a parte inferior (do lado com a dobra) do cabeçalho em ângulo reto através dos orifícios mais próximos a você, novamente deixando o orifício à esquerda vazio e solde os pinos no lugar. Passe os fios do capacitor.1uf pelos orifícios vazios à esquerda e solde o capacitor no lugar. Apare os leads. Em seguida, solde cada um dos 2 fios ao pino do coletor mais próximo a ele; um se conectará ao pino mais à esquerda da plataforma reta, e o outro ao pino mais à esquerda da plataforma angular direita. O mais fácil provavelmente é apenas criar uma ponte de solda (derreta solda suficiente para fluir entre o pino do capacitor e o pino próximo a ele, como na foto). Se necessário, você pode usar um fio curto e soldá-lo em cada um dos contatos. Crie outra ponte de solda ou conexão entre o 6º e o 7º pinos mais próximos de você (terceiro e quarto da direita). Isso é para conectar o pino "CTS" do cabo ao aterramento. E crie outra ponte / conexão de solda entre os dois conectores no segundo pino à direita (conecte o pino mais próximo a você ao mais distante, apenas um pino à direita). Isso conecta o que será o jumper de alimentação VCC USB ao pino VCC do chip. Esta conexão de energia só estará ativa quando um jumper for instalado. Use um comprimento curto de fio para conectar o pino mais próximo a você da extrema direita ao quinto pino mais próximo de você (é o quinto, contando da direita ou da esquerda). Isso conectará +5 volts do cabo USB ao outro pino do conector do jumper. Agora conecte outro pedaço de fio curto entre o pino mais à direita na fileira mais distante de você ao terceiro pino da direita na fileira mais próxima de você. Isso conecta o aterramento do cabo ao aterramento do chip. Mais dois fios curtos para adicionar: um do segundo pino da esquerda no conector angular direito para o terceiro pino da esquerda no conector reto (nota: uma vez que os orifícios mais à esquerda têm o capacitor instalado neles, será o terceiro buraco da esquerda mais próximo de você e o quarto buraco da esquerda na linha mais distante de você). O segundo fio curto cruzará para a direita sobre o primeiro: do terceiro pino da esquerda no cabeçalho do ângulo direito para o segundo pino da esquerda no cabeçalho reto (do quarto da esquerda para o terceiro do orifício esquerdo). Esses fios conectam os pinos TX e RX do cabo aos do chip. Infelizmente, a ordem é oposta no cabo do chip, e é por isso que precisamos ter os fios cruzados. Agora você só precisa conectar o cabo FTDI FT232RL, com o fio verde conectado ao pino mais à esquerda (o fio preto se conectará ao terceiro pino da direita). Os dois pinos restantes à direita são para um jumper; se o jumper estiver instalado, a placa será alimentada pelo cabo USB, eliminando a necessidade de baterias ou fonte de alimentação. Este jumper NÃO DEVE ser conectado quando outra fonte de alimentação estiver conectada à placa ou danos a algo (placa, cabo, computador) são possíveis. É isso! Você está pronto para fazer alguns núcleos uDuino para programar com o cabo. (Ao usar o adaptador de programação, o pino próximo ao capacitor se conecta ao pino 1 do chip)

Etapa 3: decidir se deve fazer placas absolutamente mínimas ou placas baseadas em oscilador externo

A decisão de construir uma placa baseada em oscilador é baseada em algumas coisas. Primeiro, você tem acesso a um programador de AVR e tempo para programar um bootloader especial em seus chips ATmega168? dois, você pode fazer sem comunicação serial precisa com o chip? terceiro, o impacto do seu aplicativo é baixo o suficiente para que a placa possa ser executada com metade da velocidade e tudo ainda funcione bem?

Os chips ATmega168 têm um oscilador interno que pode ser habilitado; ele roda a cerca de 8 MHz, que é a metade da velocidade da maioria das placas Arduino (com exceção das Lilypads). O oscilador interno tem garantia de calibração dentro de 10% (o que não é uma tolerância suficientemente apertada para garantir boas comunicações seriais). Na minha experiência, a calibração de fábrica em 5v sempre foi boa para fazer upload de programas, mas YMMV. Eu não usaria o oscilador interno para coisas importantes que precisam falar em série, no entanto. Para blinkylights deve estar tudo bem. Chips do Arduino com o bootloader pré-carregado que sempre rodam a 16 MHz e requerem um oscilador externo. Se você não tiver acesso a um programador AVR, provavelmente vai querer comprar um chip Arduino pré-carregado. Eu sugiro altamente Ada Fruit Industries como uma fonte. Observe que os osciladores realmente não são tão caros (geralmente $.50 - $. 75 na Mouser); eles são apenas outra parte que muitas vezes não é necessária, e o layout do pino é péssimo para layouts do Arduino realmente limpos.

Etapa 4: construção de placa baseada em oscilador externo

Reúna as peças de que você precisa: - Placa de ensaio (você pode, é claro, construí-la diretamente em uma placa de PC pré-furada também) - Chip ATmega168 com carregador de inicialização pré-carregado - capacitor.1uf (cerâmica, poliéster, etc. não importa assim muito; valor 0,047uf-0,47uf deve ser bom) - resistor de 10K (valores ~ 3,3k-20k devem funcionar bem) - Oscilador de cerâmica de 3 pinos de 16mHz (de preferência com cabos longos, por exemplo, 1/2 polegada) - Comprimentos curtos de fioColoque o ATmega168 na placa de ensaio, estendendo-se pelo centro. Para cada uma das conexões a seguir, use o orifício em cada pino ATmega168 que está mais próximo do chip que está aberto; isso deixará o último orifício em cada uma das linhas 1-8 aberto para o cabo de programação se conectar. Conecte os pinos 7 e 20 com um comprimento de fio (VCC para AVCC) Conecte os pinos 8 e 22 com um comprimento de fio (GND ao AGND) Conecte o resistor de 10K do pino 1 ao pino 7 (RES ao VCC) Conecte o capacitor.1uf do pino 7 ao pino 8 Conecte os pinos externos do oscilador aos pinos 9 (XTAL1) e 10 (XTAL2) do ATmega168. Não importa qual dos pinos se conecta a qual pino ATmega. Conecte o pino central do oscilador ao pino 8 (GND) Se você tiver linhas de barramento de força em sua placa de ensaio, sugiro conectar o trilho + (vermelho) ao pino 20 e o - rail (azul) para o pino 22. Este é um pouco incorreto (conectar ao lado analógico para conexões de energia para outras coisas), mas se sua placa de ensaio for do mesmo tamanho que a minha, você já preencheu todos os orifícios disponíveis para o pino 7. Se você estiver planejando usar alimentação USB, agora pode apenas conectar o cabo de programação e fazer upload dos esboços para a placa (certifique-se de conectar os pinos de seleção de alimentação no adaptador de cabo com um jumper para alimentar o chip USB). Caso contrário, você precisará usar uma bateria / regulador de tensão / etc. para fornecer energia.

Etapa 5: OU construção da placa do oscilador interno

Reúna as peças que você precisa: - Placa de ensaio - chip ATmega168- capacitor.1uf (cerâmica, poliéster, etc. não importa tanto; valor.047uf-.47uf deve ser bom) - resistor de 10K (valores ~ 3,3k- 20k deve funcionar bem) - Comprimentos curtos de fio Programe o bootloader com seu programador AVR: Você vai querer usar o lilypad bootloader (incluído na versão Arduino-0010, no hardware / bootloaders / lilypad). Usando seu programador AVR, atualize o bootloader. Por exemplo, no meu sistema OSX: cd / Applications / Arduino-0010 / hardware / bootloaders / lilypadPATH = $ {PATH}: / Applications / Arduino-0010 / hardware / tools / avr / binavrdude -C / Applications / Arduino-0010 / hardware / tools / 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: mConfigure o breadboard: Coloque o ATmega168 no breadboard, estendendo-se pelo centro. Para cada uma das seguintes conexões, use o orifício em cada pino ATmega168 que está mais próximo do chip que está aberto; isso deixará o último orifício em cada uma das linhas 1-8 aberto para o cabo de programação se conectar. Conecte os pinos 7 e 20 com um comprimento de fio (VCC para AVCC) Conecte os pinos 8 e 22 com um comprimento de fio (GND para AGND) Conecte o resistor de 10K do pino 1 ao pino 7 (RES para VCC) * Conecte o capacitor.1uf do pino 7 ao pino 8 Se você tiver linhas de barramento de força em sua placa de ensaio, sugiro conectar o trilho + (vermelho) ao pino 20 e o - rail (azul) para o pino 22. Este é um pouco incorreto (conectar ao lado analógico para conexões de energia para outras coisas), mas se sua placa de ensaio for do mesmo tamanho que a minha, você já preencheu todos os orifícios disponível para o pino 7. Se você estiver planejando usar alimentação USB, agora pode apenas conectar o cabo de programação e fazer upload dos esboços para a placa (certifique-se de conectar os pinos de seleção de alimentação no adaptador de cabo com um jumper para alimentar o chip de USB). Caso contrário, você precisará usar uma bateria / regulador de tensão / etc. para fornecer energia. Observe que você sempre desejará usar 5v para programar por meio do software Arduino; outras tensões farão com que a velocidade do clock varie significativamente e provavelmente farão com que a comunicação (e, portanto, a programação) falhe. Quando você for carregar esboços para este estilo de placa que usa o oscilador interno, selecione "Lilypad Arduino" em Ferramentas / Placa cardápio.

2008 10-02 CORRIGIDO - foi colocado incorretamente como pino 1 para pino 10 no original

Etapa 6: conexões para o desenvolvimento do Arduino

Observe que os pinos em um ATmega168 não mapeiam obviamente para os nomes do Arduino.

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

Etapa 7: algumas fontes de peças

Observe que eu não usei os capacitores e cabeçalhos específicos listados abaixo neste instrutível, então sua aparência pode variar um pouco das instruções aqui. Se você tiver qualquer problema, por favor me avise.- Cabo USB FT232RL- Mouser: conectores de espaçamento de 0,1 ", 36 pinos, reto - separe 8 pinos para adaptador de cabo e use descanso para outros projetos- Mouser: espaçamento de 0,1" cabeçalhos, 36 pinos, ângulo reto - quebrar 8 pinos para adaptador de cabo - Placa PC para adaptador de cabo - Mouser: 10K Resistores - Mouser:.1uF Capacitores- breadboards Pololu ou Ada Fruit- ATmega168 chips Mouser: não programado ou Ada Fruit: pré-programado - Mouser: osciladores de 16 MHz