UDuino: scheda di sviluppo compatibile con Arduino a bassissimo costo: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:05

Le schede Arduino sono ottime per la prototipazione. Tuttavia, diventano piuttosto costosi quando si hanno più progetti simultanei o sono necessarie molte schede controller per un progetto più ampio. Ci sono alcune ottime alternative più economiche (Boarduino, Freeduino) ma i costi si sommano ancora quando ne hai bisogno molti di loro. Questo è un modo, dopo un investimento iniziale di circa $ 25-30 $, per costruire schede compatibili con Arduino inferiori a $ 10 con pochissimo investimento di tempo extra su ciascuno. Nota che l'idea di base qui (Arduino su una breadboard) è stata realizzata per un po 'di tempo (ad es. Istruzioni ITP Arduino Breadboard); tuttavia, le istruzioni per la costruzione e l'uso dell'adattatore del cavo qui aiutano a ridurre al minimo il conteggio delle parti per ciascun core. Questo progetto richiede la conoscenza della saldatura e dell'elettronica di base e dovresti avere già almeno una certa esperienza con lo sviluppo di Arduino. Non lo suggerisco come primo progetto di elettronica. Nota: pronuncio uDuino "moo DWEE noh" Aggiunto il 05/02/08: (per persone piuttosto avanzate) Uno degli strumenti che ho creato con questo è uno strumento di acquisizione logica - una specie di analizzatore logico di base. L'ho sviluppato per risolvere i problemi relativi ai collegamenti di comunicazione. Ha bisogno di un'interfaccia gui, ma dubito che ci riuscirò presto. Ancora dannatamente utile nelle mani giuste. Aggiunto il 23-06-09: Vorrei segnalare gli RBBB di Modern Device per chiunque desideri qualcosa con saldatura, ma anche super economico, specialmente se prendi le schede nude e acquisti parti alla rinfusa. Anche il loro USB-BUB è un'alternativa più economica al cavo FT232.

Passaggio 1: raccogliere le parti per l'adattatore del cavo

Suggerisco di ottenere parti da un misto di Mouser, Radio Shack e Ada Fruit Industries; vedere l'ultimo passaggio per le fonti delle parti. Sentiti libero però di sostituire le parti dalla tua spazzatura, e con il resistore/condensatori puoi deviare in qualche modo dai valori e far funzionare ancora bene (il resistore suggerirei tra circa 3.3k e 20k; i condensatori generalmente non lo farei andare per valori più piccoli ma più grandi fino a circa.47uF dovrebbe andare bene).

Per l'adattatore del cavo avrai bisogno di: - un piccolo pezzo di scheda PC (8 fori per 2 fori) - un condensatore.1uf - un collettore distanziatore 1x8.1", dritto - un collettore distanziatore 1x8.1", ad angolo retto - alcuni collegamenti filo

Passaggio 2: creare l'adattatore del cavo di programmazione

Per lo più l'adattatore del cavo di programmazione deve solo instradare i segnali dal cavo USB FTDI ai pin giusti sui chip ATmega168; tuttavia il condensatore viene aggiunto su un set di pin per consentire al software Arduino di ripristinare i chip (il condensatore consente a un breve impulso di passare al ripristino del chip quando il software Arduino capovolge il pin RTS).

Per iniziare, taglia un pezzo di scheda PC con 9 fori per 2 fori. Quindi rompere un set di 8 pin dalla striscia di intestazione dei pin diritti e un set di 8 pin dalla striscia di intestazione ad angolo retto (supponendo che tu abbia acquistato le strisce più lunghe). Guarda l'immagine delle parti per vedere come dovrebbero apparire. Attraverso i seguenti passaggi, vedere sia le fotografie allegate che gli schemi per il collegamento dei pin. I diagrammi mostrano molto meglio dove devono andare le connessioni, ma le fotografie aiutano a chiarire l'orientamento della scacchiera, ecc. Se avete domande scrivetemi e cercherò di chiarire tutto ciò che non ha senso. Capovolgi la scheda del PC in modo da poter vedere il rame attorno ai fori, con uno dei lati lunghi verso di te. Se, come ho fatto qui, hai usato un pezzo di scheda PC dal bordo dell'originale, ti suggerisco di posizionare il lato con il materiale della scheda in più verso di te. Colpisci la parte inferiore (lato corto) dell'intestazione diritta attraverso i fori più lontani da te, lasciando un foro vuoto alla tua sinistra e salda i perni in posizione (vedi immagine). Quindi infila la parte inferiore (lato con la piegatura) dell'intestazione ad angolo retto attraverso i fori più vicini a te, lasciando nuovamente vuoto il foro a sinistra e salda i perni in posizione. Fai passare i cavi del condensatore.1uf attraverso i fori vuoti a sinistra e salda il condensatore in posizione. Taglia i cavi. Quindi saldare ciascuno dei 2 cavi al pin dell'intestazione più vicino ad esso; uno si collegherà al pin più a sinistra dell'intestazione diritta, l'altro al pin più a sinistra dell'intestazione ad angolo retto. Il più semplice è probabilmente creare semplicemente un ponte di saldatura (sciogliere abbastanza saldatura da scorrere tra il pin del condensatore e il pin accanto ad esso, come nell'immagine). Se necessario, puoi utilizzare un breve tratto di filo e saldarlo a ciascuno dei contatti. Crea un altro ponte di saldatura o connessione tra il 6° e il 7° pin più vicino a te (terzo e quarto da destra). Questo serve per collegare il pin "CTS" del cavo a massa. E crea un altro ponte/connessione di saldatura tra le due intestazioni sul secondo pin a destra (collega il pin più vicino a te a quello più lontano, solo un pin a destra). Questo collega quello che sarà il ponticello di alimentazione USB VCC al pin VCC del chip. Questa connessione di alimentazione sarà attiva solo quando è installato un ponticello. Usa un filo corto per collegare il pin più vicino a te più a destra al quinto pin più vicino a te (è il quinto se contando da destra o da sinistra). Questo collegherà +5 volt dal cavo USB all'altro pin del connettore jumper. Ora collega un altro breve tratto di filo tra il pin più a destra nella fila più lontana da te al 3° dal pin destro nella riga più vicina a te. Questo collega la massa del cavo alla massa del chip. Altri due fili corti da aggiungere: uno dal pin del secondo da sinistra sull'intestazione ad angolo retto al pin del terzo da sinistra sull'intestazione diritta (nota: poiché i fori più a sinistra hanno il condensatore installato in essi, sarà il terzo foro da sinistra più vicino a te al quarto foro da sinistra nella riga più lontana da te). Il secondo filo corto attraverserà proprio sopra il primo: dal terzo perno da sinistra sull'intestazione ad angolo retto al secondo perno da sinistra sull'intestazione diritta (quarto da sinistra a terzo foro -dal-foro-sinistro). Questi fili collegano i pin TX e RX del cavo a quelli del chip. Sfortunatamente l'ordine è opposto sul cavo dal chip, motivo per cui dobbiamo avere i fili incrociati. Ora devi solo collegare il cavo FTDI FT232RL, con il filo verde collegato al pin più a sinistra (il filo nero si collegherà al terzo pin da destra). I restanti due pin a destra sono per un ponticello; se il jumper è installato, la scheda verrà alimentata dal cavo USB, eliminando la necessità di batterie o alimentatore. Questo ponticello NON DEVE essere collegato quando un'altra alimentazione è collegata alla scheda o è possibile danneggiare qualcosa (scheda, cavo, computer). Questo è tutto! Sei pronto per creare alcuni core uDuino da programmare con il cavo. (Quando si utilizza l'adattatore di programmazione, il pin accanto al condensatore si collega al pin 1 del chip)

Passaggio 3: decidere se realizzare schede assolutamente minime o schede basate su oscillatori esterni

La decisione se costruire una scheda basata su oscillatori si basa su alcune cose. Uno, hai accesso a un programmatore AVR e il tempo per programmare un bootloader speciale sui tuoi chip ATmega168? due, puoi fare a meno di una comunicazione seriale accurata con il chip? tre, la tua applicazione ha un impatto sufficientemente basso da consentire alla scheda di funzionare a una velocità dimezzata e tutto funzionerà ancora correttamente?

I chip ATmega168 hanno un oscillatore interno che può essere abilitato; funziona a circa 8 mHz, che è la metà della velocità della maggior parte delle schede Arduino (ad eccezione dei Lilypad). L'oscillatore interno è garantito per essere calibrato entro il 10% (che non è una tolleranza sufficientemente stretta per garantire una buona comunicazione seriale). Nella mia esperienza, la calibrazione di fabbrica a 5v è sempre andata bene per caricare programmi, ma YMMV. Tuttavia, non userei l'oscillatore interno per cose importanti che devono parlare in serie. Per le luci intermittenti dovrebbe andare bene comunque. I chip Arduino con il bootloader precaricato che ho trovato funzionano sempre a 16 mHz e richiedono un oscillatore esterno. Se non hai accesso a un programmatore AVR, probabilmente vorrai acquistare un chip Arduino precaricato. Consiglio vivamente Ada Fruit Industries come fonte. Nota che gli oscillatori in realtà non sono poi così costosi (generalmente $ 0,50- $ 0,75 a Mouser); sono solo un'altra parte che spesso non è necessaria e il layout dei pin fa schifo per layout Arduino con breadboard davvero puliti.

Passaggio 4: costruzione della scheda basata su oscillatore esterno

Raccogli le parti di cui avrai bisogno:- Breadboard (ovviamente puoi anche costruirlo direttamente su una scheda PC preforata)- Chip ATmega168 con bootloader precaricato- Condensatore.1uf (ceramica, poliestere, ecc. non importa così molto; il valore.047uf-.47uf dovrebbe andare bene)- Resistenza da 10K (valori ~3.3k-20k dovrebbero funzionare bene)- Oscillatore ceramico a 3 pin da 16 mHz (preferibilmente con cavi lunghi, ad es. da 1/2 pollice)- Brevi lunghezze di wireMettere l'ATmega168 nella breadboard, a cavallo del centro. Per ciascuna delle seguenti connessioni, utilizzare il foro su ciascun pin dell'ATmega168 che è il più vicino al chip aperto; questo lascerà aperto l'ultimo foro in ciascuna delle righe 1-8 per il collegamento del cavo di programmazione. Collegare i pin 7 e 20 con una lunghezza di filo (VCC a AVCC) Collegare i pin 8 e 22 con una lunghezza di filo (GND a AGND)Collegare la resistenza da 10K dal pin 1 al pin 7 (RES a VCC)Collegare il condensatore.1uf dal pin 7 al pin 8Collegare i pin esterni dell'oscillatore ai pin 9 (XTAL1) e 10 (XTAL2) dell'ATmega168. Non importa quale dei pin si collega a quale pin ATmega. Collega il pin centrale dell'oscillatore al pin 8 (GND) Se hai linee bus di alimentazione sulla breadboard, ti suggerisco di collegare il + rail (rosso) al pin 20 e il binario - (blu) al pin 22. Questa è una forma un po' brutta (collegamento al lato analogico per i collegamenti di alimentazione per altre cose), ma se la tua breadboard ha le stesse dimensioni della mia, hai già riempito tutti i fori disponibili per il pin 7. Se hai intenzione di utilizzare l'alimentazione USB, ora puoi semplicemente collegare il cavo di programmazione e caricare gli schizzi sulla scheda (assicurati di collegare i pin di selezione dell'alimentazione sull'adattatore del cavo con un ponticello per alimentare il chip da USB). Altrimenti dovrai usare una batteria/regolatore di tensione/ecc. per fornire energia.

Passaggio 5: OPPURE Costruzione della scheda dell'oscillatore interno

Raccogli le parti di cui avrai bisogno:- Breadboard - Chip ATmega168- Condensatore.1uf (ceramica, poliestere, ecc. non ha molta importanza; il valore.047uf-.47uf dovrebbe andare bene)- Resistore da 10K (valori ~3.3k- 20k dovrebbe funzionare bene)- Brevi lunghezze di cavoProgramma il Bootloader con il tuo programmatore AVR: vorrai usare il bootloader lilypad (incluso nella versione Arduino-0010, nell'hardware/bootloader/lilypad). Usando il tuo programmatore AVR, flasha il bootloader. Ad esempio, sul mio 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:mImpostare la breadboard: posizionare l'ATmega168 nella breadboard, a cavallo del centro. Per ciascuna delle seguenti connessioni, utilizzare il foro su ogni pin ATmega168 che è il più vicino al chip che è aperto; questo lascerà aperto l'ultimo foro in ciascuna delle righe 1-8 per il collegamento del cavo di programmazione. Collegare i pin 7 e 20 con un pezzo di cavo (da VCC a AVCC) Collegare i piedini 8 e 22 con un pezzo di cavo (GND a AGND)Collega la resistenza da 10K dal pin 1 al pin 7 (RES a VCC) *Collega il condensatore.1uf dal pin 7 al pin 8Se hai linee bus di alimentazione sulla breadboard, suggerisco di collegare il + rail (rosso) al pin 20 e il binario - (blu) al pin 22. Questa è una forma un po' brutta (collegamento al lato analogico per i collegamenti di alimentazione per altre cose), ma se la tua breadboard ha le stesse dimensioni della mia, hai già riempito tutti i buchi disponibile per il pin 7. Se hai intenzione di utilizzare l'alimentazione USB, ora puoi semplicemente collegare il cavo di programmazione e caricare gli schizzi sulla scheda (assicurati di collegare i pin di selezione dell'alimentazione sull'adattatore del cavo con un ponticello per alimentare il chip da USB). Altrimenti sarà necessario utilizzare una batteria/regolatore di tensione/ecc. per fornire alimentazione. Nota che vorrai usare sempre 5v per la programmazione tramite il software Arduino; altre tensioni faranno variare significativamente la velocità di clock e probabilmente causeranno il fallimento della comunicazione (e quindi della programmazione). menù.

2008 10-02 RISOLTO - è stato inserito erroneamente come pin 1 per pin 10 nell'originale

Passaggio 6: connessioni per lo sviluppo di Arduino

Nota che i pin su un ATmega168 non si mappano ovviamente ai nomi di Arduino.

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

Passaggio 7: alcune fonti di parti

Nota che non ho usato i condensatori e le intestazioni specifici elencati di seguito in questo istruibile, quindi il loro aspetto potrebbe variare leggermente dalle indicazioni qui. In caso di problemi, per favore fatemelo sapere.- Cavo USB FT232RL- Mouser: intestazioni di spaziatura.1", 36 pin, diritte - rompere 8 pin per l'adattatore del cavo e utilizzare il resto per altri progetti- Mouser: spaziatura.1" header, 36 pin, ad angolo retto -- break off 8 pin per cavo adattatore- Scheda PC per cavo adattatore- Mouser: resistori 10K- Mouser: condensatori.1uF- breadboard Pololu o Ada Fruit- Chip ATmega168 Mouser: non programmato o Ada Fruit: preprogrammato - Mouser: oscillatori da 16 Mhz