UDuino: Placa de desarrollo compatible con Arduino de muy bajo costo: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Las placas Arduino son ideales para la creación de prototipos. Sin embargo, se vuelven bastante costosos cuando tiene varios proyectos simultáneos o necesita muchas placas controladoras para un proyecto más grande. Hay algunas alternativas excelentes y más baratas (Boarduino, Freeduino) pero los costos aún se acumulan cuando se necesitan muchas de ellas. Esta es una forma, después de una inversión inicial de entre $ 25 y $ 30, para construir placas compatibles con Arduino de menos de $ 10 con muy poco inversión de tiempo adicional en cada uno. Tenga en cuenta que la idea básica aquí (Arduino en una placa de pruebas) se ha hecho durante bastante tiempo (por ejemplo, las instrucciones de la placa de pruebas de ITP Arduino); sin embargo, las instrucciones de construcción y uso del adaptador de cable aquí ayudan a minimizar absolutamente el recuento de piezas para cada núcleo. Este proyecto requiere conocimientos de soldadura y electrónica básica, y debe tener al menos algo de experiencia con el desarrollo de Arduino. No sugiero esto como un primer proyecto de electrónica. Nota: pronuncio uDuino "moo DWEE noh" Agregado 02-05-08: (para gente bastante avanzada) Una de las herramientas que construí con esto es una herramienta de captura lógica - una especie de analizador lógico básico. Desarrollé esto para solucionar problemas de enlaces de comunicaciones. Necesita una interfaz gráfica de usuario, pero dudo que la utilice pronto. Todavía dang útil en las manos adecuadas. Agregado 06-23-09: Me gustaría señalar los RBBB de Modern Device para cualquiera que quiera algo con soldadura, pero también muy económico, especialmente si obtiene las tablas desnudas y compra piezas a granel. Además, su USB-BUB es una alternativa más económica al cable FT232.

Paso 1: Recoja las piezas para el adaptador de cable

Sugiero obtener piezas de una mezcla de Mouser, Radio Shack y Ada Fruit Industries; consulte el último paso para obtener información sobre las fuentes de piezas. Sin embargo, siéntase libre de sustituir partes de su caja de basura, y con la resistencia / condensadores puede desviarse un poco de los valores y aún así hacer que las cosas funcionen bien (resistencia sugeriría entre aproximadamente 3.3k y 20k; condensadores generalmente no opte por valores más pequeños pero más grandes hasta aproximadamente.47uF debería estar bien).

Para el adaptador de cable necesitará: - un trozo pequeño de placa de circuito impreso (8 orificios por 2 orificios) - un condensador de.1uf - un cabezal de espaciado de 1x8.1 ", recto - un cabezal de espaciado de 1x8.1", en ángulo recto - algunas conexiones cable

Paso 2: haga el adaptador de cable de programación

En su mayoría, el adaptador del cable de programación solo necesita enrutar las señales del cable USB FTDI a los pines correctos en los chips ATmega168; sin embargo, el capacitor se agrega en un conjunto de pines para permitir que el software Arduino reinicie los chips (el capacitor permite que un pulso corto pase al reinicio del chip cuando el software Arduino invierte el pin RTS).

Para empezar, corte un trozo de placa de circuito impreso con 9 agujeros por 2 agujeros. Luego, separe un conjunto de 8 pines de la tira del cabezal de clavija recta y un juego de 8 pines de la tira del cabezal en ángulo recto (suponiendo que haya comprado las tiras más largas). Vea la imagen de las piezas para ver cómo deberían terminar pareciéndose. A través de los siguientes pasos, consulte las fotografías y los diagramas adjuntos para conectar los pines. Los diagramas muestran mucho mejor dónde deben ir las conexiones, pero las fotografías ayudan a aclarar la orientación de la placa, etc. Si tiene alguna pregunta, envíeme un correo electrónico e intentaré aclarar cualquier cosa que no tenga sentido. Dé la vuelta a la placa de circuito impreso para que pueda ver el cobre alrededor de los orificios, con uno de los lados largos hacia usted. Si, como hice aquí, utilizó un trozo de placa de circuito impreso del borde del original, le sugiero que coloque el lado con el material de placa adicional hacia usted. Empuje la parte inferior (lado corto) del cabezal recto a través de los orificios más alejados de usted, dejando un orificio vacío a su izquierda y suelde los pines en su lugar (vea la imagen). Luego, empuje la parte inferior (lado con la curva) del cabezal en ángulo recto a través de los orificios más cercanos a usted, dejando nuevamente el orificio de la izquierda vacío y suelde los pines en su lugar. Introduzca los cables del condensador de.1uf a través de los orificios vacíos de la izquierda y suelde el condensador en su lugar. Recorta los cables. Luego suelde cada uno de los 2 cables al pin de encabezado más cercano a él; uno se conectará al pin más a la izquierda del encabezado recto, el otro al pin más a la izquierda del encabezado en ángulo recto. Lo más fácil es probablemente crear un puente de soldadura (derretir suficiente soldadura para que fluya entre el pin del condensador y el pin al lado, como en la imagen). Si es necesario, puede usar un trozo corto de cable y soldarlo a cada uno de los contactos. Cree otro puente de soldadura o conexión entre los pines sexto y séptimo más cercanos a usted (tercero y cuarto desde la derecha). Esto es para conectar el pin "CTS" del cable a tierra. Y cree otro puente / conexión de soldadura entre los dos encabezados en el segundo pin a la derecha (conecte el pin más cercano a usted con el más alejado, solo un pin por encima de la derecha). Esto conecta lo que será el puente de alimentación USB VCC al pin VCC del chip. Esta conexión de energía solo estará activa cuando se instale un puente. Utilice un trozo de cable corto para conectar el pin más cercano a usted más a la derecha al quinto pin más cercano a usted (es el quinto ya sea contando desde la derecha o desde la izquierda). Esto conectará +5 voltios del cable USB al otro pin del conector de puente. Ahora conecte otro trozo corto de cable entre el pin más a la derecha en la fila más alejada de usted al tercero desde el pin derecho en la fila más cercana a usted. Esto conecta la tierra del cable a la tierra del chip. Dos cables cortos más para agregar: uno desde el segundo pin desde la izquierda en el cabezal en ángulo derecho hasta el tercer pin desde la izquierda en el cabezal recto (nota: dado que los orificios más a la izquierda tienen el condensador instalado en ellos, será el tercer hoyo desde la izquierda más cercano a usted hasta el cuarto hoyo desde la izquierda en la fila más alejada de usted). El segundo cable corto cruzará a la derecha sobre el primero: desde el tercer pin desde la izquierda en el cabezal en ángulo derecho hasta el segundo pin desde la izquierda en el cabezal recto (cuarto desde el orificio izquierdo hasta el tercero -desde-el-agujero-izquierdo). Estos cables conectan los pines TX y RX del cable a los del chip. Desafortunadamente, el orden es opuesto en el cable al chip, por lo que necesitamos tener los cables cruzados. Ahora solo necesita enchufar el cable FTDI FT232RL, con el cable verde conectado al pin más a la izquierda (el cable negro se conectará al tercer pin desde la derecha). Los dos pines restantes a la derecha son para un puente; si el puente está instalado, la placa se alimentará desde el cable USB, eliminando la necesidad de baterías o fuente de alimentación. Este puente NO DEBE estar conectado cuando hay otra fuente de alimentación conectada a la placa o es posible que se dañe algo (placa, cable, computadora). ¡Eso es todo! Estás listo para hacer algunos núcleos uDuino para programar con el cable. (Cuando se usa el adaptador de programación, el pin al lado del condensador se conecta al pin 1 del chip)

Paso 3: Decida si desea hacer placas absolutamente mínimas o placas basadas en osciladores externos

La decisión de construir una placa basada en un oscilador se basa en algunas cosas. Uno, ¿tiene acceso a un programador AVR y el tiempo para programar un cargador de arranque especial en sus chips ATmega168? dos, ¿puede prescindir de una comunicación serial precisa con el chip? tres, ¿su aplicación tiene un impacto lo suficientemente bajo como para que la placa pueda funcionar a la mitad de rápido y todo seguirá funcionando bien?

Los chips ATmega168 tienen un oscilador interno que se puede habilitar; funciona a unos 8 MHz, que es la mitad de la velocidad de la mayoría de las placas Arduino (con la excepción de Lilypad). Se garantiza que el oscilador interno se calibrará dentro del 10% (que no es una tolerancia lo suficientemente ajustada para garantizar buenas comunicaciones en serie). En mi experiencia, la calibración de fábrica a 5v siempre ha estado bien para cargar programas, pero YMMV. Sin embargo, no usaría el oscilador interno para cosas importantes que necesitan hablar en serie. Sin embargo, para las luces intermitentes debería estar bien. Los chips Arduino con el cargador de arranque precargado que he encontrado siempre funcionan a 16 MHz, y estos requerirán un oscilador externo. Si no tiene acceso a un programador AVR, probablemente querrá comprar un chip Arduino precargado. Sugiero encarecidamente Ada Fruit Industries como fuente. Tenga en cuenta que los osciladores realmente no son tan caros (generalmente $.50 - $. 75 en Mouser); son solo otra parte que a menudo no es necesaria, y el diseño de los pines apesta para diseños de Arduino realmente limpios.

Paso 4: Construcción de placa basada en oscilador externo

Reúna las piezas que necesitará: - Placa de pruebas (por supuesto, también puede construir esto directamente en una placa de PC pretaladrada) - Chip ATmega168 con cargador de arranque precargado - Condensador de.1uf (cerámica, poliéster, etc.) mucho; el valor.047uf-.47uf debería estar bien) - Resistencia de 10K (valores ~ 3.3k-20k deberían funcionar bien) - Oscilador cerámico de 3 pines de 16mHz (preferiblemente con cables más largos, por ejemplo, 1/2 pulgada) - Longitudes cortas de cable Coloque el ATmega168 en la placa de pruebas, a caballo entre el centro. Para cada una de las siguientes conexiones, use el orificio en cada pin ATmega168 que esté más cerca del chip que está abierto; esto dejará el último orificio en cada una de las filas 1-8 abierto para que el cable de programación se conecte. Conecte los pines 7 y 20 con un tramo de cable (VCC a AVCC) Conecte los pines 8 y 22 con un tramo de cable (GND a AGND) Conecte la resistencia de 10K del pin 1 al pin 7 (RES a VCC) Conecte el condensador de.1uf del pin 7 al pin 8 Conecte los pines exteriores del oscilador a los pines 9 (XTAL1) y 10 (XTAL2) del ATmega168. No importa cuál de los pines se conecta a qué pin ATmega. Conecte el pin central del oscilador al pin 8 (GND) Si tiene líneas de bus de alimentación en su tablero, sugiero conectar el riel + (rojo) al pin 20 y el riel - (azul) al pin 22. Esta es una forma algo mala (se conecta al lado analógico para conexiones de energía para otras cosas), pero si su tablero es del mismo tamaño que el mío, ya ha llenado todos los agujeros disponibles para el pin 7. Si planea usar alimentación USB, ahora puede simplemente conectar el cable de programación y cargar bocetos en la placa (asegúrese de conectar los pines de selección de energía en el adaptador de cable con un puente para alimentar el chip desde USB). De lo contrario, deberá utilizar una batería / regulador de voltaje / etc. para suministrar energía.

Paso 5: O construcción de la placa de oscilador interno

Reúna las piezas que necesitará: - Placa de pruebas - Chip ATmega168 - Condensador de.1uf (cerámica, poliéster, etc. no importa tanto; el valor.047uf-.47uf debería estar bien) - Resistencia de 10K (valores ~ 3.3k- 20k debería funcionar bien) - Longitudes cortas de cable Programe el cargador de arranque con su programador AVR: querrá usar el cargador de arranque lilypad (incluido en la versión Arduino-0010, en el hardware / bootloaders / lilypad). Usando su programador AVR, actualice el gestor de arranque. Por ejemplo, en mi sistema OSX: cd / Applications / Arduino-0010 / hardware / bootloaders / lilypadPATH = $ {PATH}: / Applications / Arduino-0010 / hardware / tools / avr / binavrdude -C / Applications / Arduino-0010 / hardware / herramientas / 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: m Configuración de la placa de pruebas: Coloque el ATmega168 en la placa de pruebas, a horcajadas en el centro. Para cada una de las siguientes conexiones, utilice el agujero en cada pin ATmega168 que es el más cercano al chip que está abierto; esto dejará el último orificio en cada una de las filas 1-8 abierto para que el cable de programación se conecte. Conecte los pines 7 y 20 con un tramo de cable (VCC a AVCC) Conecte los pines 8 y 22 con un tramo de cable (GND a AGND) Conecte la resistencia de 10K del pin 1 al pin 7 (RES a VCC) * Conecte el condensador de.1uf del pin 7 al pin 8 Si tiene líneas de bus de alimentación en su tablero, sugiero conectar el riel + (rojo) al pin 20 y el riel - (azul) al pin 22. Esta es una forma algo mala (se conecta al lado analógico para conexiones de energía para otras cosas), pero si su tablero es del mismo tamaño que el mío, ya ha llenado todos los agujeros disponible para el pin 7. Si planea usar alimentación USB, ahora puede simplemente conectar el cable de programación y cargar bocetos en la placa (asegúrese de conectar los pines de selección de energía en el adaptador de cable con un puente para alimentar el chip desde USB). De lo contrario, deberá utilizar una batería / regulador de voltaje / etc. para suministrar energía. Tenga en cuenta que siempre querrá usar 5v para programar a través del software Arduino; otros voltajes harán que la velocidad del reloj varíe significativamente y probablemente causen que la comunicación (y por lo tanto la programación) falle. Cuando vaya a cargar bocetos en este estilo de placa que usa el oscilador interno, seleccione "Lilypad Arduino" en Herramientas / Placa menú.

2008 10-02 CORREGIDO - se colocó incorrectamente como pin 1 al pin 10 en el original

Paso 6: Conexiones para el desarrollo de Arduino

Tenga en cuenta que los pines en un ATmega168 no se asignan obviamente a los nombres de 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 Analógica 0 24 Analógica 1 25 Analógico 2 26 Analógico 3 27 Analógico 4 28 Analógico 5

Paso 7: algunas fuentes de piezas

Tenga en cuenta que no utilicé los condensadores y encabezados específicos que se enumeran a continuación en este instructivo, por lo que su apariencia puede variar ligeramente de las instrucciones aquí. Si tiene algún problema, hágamelo saber.- Cable USB FT232RL- Mouser: encabezados con espaciado de.1 ", 36 pines, rectos - corte 8 pines para el adaptador de cable y use el descanso para otros proyectos- Mouser: espaciado de.1" cabezales, 36 pines, ángulo recto - rotura de 8 pines para adaptador de cable- Tarjeta de PC para adaptador de cable- Mouser: resistencias de 10K- Mouser: condensadores de.1uF- placas de prueba Pololu o Ada Fruit- chips ATmega168 Mouser: no programado o Ada Fruit: preprogramado - Mouser: Osciladores de 16Mhz