Články / Mikroprocesory

bobo87 AVR prototyping board

---

Takže po skoršom ohlásení na fóre Vám predstavujem svoj posledný výrobok. Jedná sa o prototypovaciu (vývojovú) dosku pre procesory Atmega16/32. Inšpiroval ma Jacobov článok (http://svetelektro.com/clanky/vyvojovy-kit-pre-pic-16f87x-334.html), kde popisuje podobný výrobok, ale pre iný typ procesorov. Keďže pracujem s AVRkami, tak som si navrhol niečo podobné pre vlastnú potrebu a teraz sa o to rád podelím aj s ostatnými.

Čo táto doska obsahuje?

V podstate len základné pripojené periférie, ktoré sú priamo pripravené na použitie. Konkrétne sú to tieto prostriedky :
• CPU Atmega16/32
• ISP programovacie rozhranie pre programátor AVRISP mkII
• USB rozhranie s prevodníkom USB-USART (virtuálny sériový port) s LED
indikáciou vysielania príjmu, ktoré je použiteľné ako napájací zdroj
• možnosť napájania dosky z externého zdroja
• podsvietený alfanumerický LCD displej 2x16 znakov
• 8 tranzistorom posilnených digitálnych výstupov s LEDkami na indikáciu
digitálnych výstupov • 8 tlačidiel použitých ako digitálne vstupy
• 4 trimre použité ako analógové vstupy
• 2 hodinové kryštály, alebo možnosť použitia vlastného
• resetovacie tlačidlo
• piezomenič pre jednoduchý zvukový výstup
• po stranách CPU 2 druhy konektorov pre pripojenie k iným obvodom

Výhodné je, že všetky periférne obvody majú možnosť odpojenia, čím sa znemožní, aby kolidovali v prípade pripojenia k externému obvodu, alebo ak by pôsobili rušivo (preblikávajúce LED, otravný bzučiak...).

Popis ovládania jednotlivých periférií

LED diódy
• jumper LED_JUMP
• všetky sú na PORTC
• zápis dát na PORTC vysvieti dané LED

Tlačidlá • jumper BTN_JUMP
• všetky sú na PORTB
• pre použitie je potrebné aktivovať interné pullup rezistory
• prečítaním registra PINB a jeho invertovaním získame informácie o stlačených tlačidlách

Analógové vstupy

• jumpre AD0_JUMP až AD3_JUMP
• pripojenie na pinoch PORTA4 až PORTA7
• regulujú napätie v rozsahu 0-5V
• pre čítanie sa používa vstavaný AD prevodník

LCD displej
• jumper LCD_JUMP
• pracuje v 4 bitovom režime
• dátové linky sú na pinoch PORTA0 až PORTA3
• signál E je na PORTD2
• signál RW je na PORTD3
• signál RS je na PORTD4

USART-USB
• jumpre RX_JUMP, TX_JUMP
• pripojené LED indikujú vysielanie/príjem dát
• ovláda sa cez štandardný USART procesora
• v hostiteľskom počítači má funkciu virtuálneho sériového portu

Piezomenič
• jumper SND_JUMP
• pripojený je na PORTD7
• striedavým posielaním logických 0/1 generuje zvukový signál

Zapojenie

Popisovať veľmi nie je čo, všetky periférie a pomocné obvody sú pripojené štandardným spôsobom.
Dosky plošných spojov a osadenie
Všetky sú už zrkadlovo prevrátené, určené sú priamo na vytlačenie na transparentnú fóliu. Obrázky sú v rozlíšení 600dpi. Rozmery dosky sú 160x90mm.

DOWNLOAD: schéma zapojenia, DPS, Osadenie

Zapojenie v sebe neskrýva žiadne záludnosti, preto by malo fungovať na prvé zapojenie. Doska je obojstranná a osadzovaná kombinovanou (klasické/SMD súčiastky) montážou a preto nie je určená pre úplných začiatočníkov. Ako prvé treba pozapájať prepojky medzi oboma stranami. Nasledujú všetky SMD súčiastky. Ďalšie osadzovanie postupuje klasicky. Piezomenič je prilepený na spodnú stranu dosky obojstrannou lepiacou páskou a krátkymi vodičmi pripojený ku kontaktným plochám. Ako posledné sa naskrutkujú dištančné stĺpiky. Do otvorov pre uchytenie v displeji som vyrezal závit M3, takže doň sa naskrutkujú stĺpiky, ktoré ho držia na doske. Zospodu sa do nich zaskrutkujú stĺpiky, ktoré podopierajú dosku, aby neležala len tak na spojoch.
Pred oživením je potrebné nastaviť trimer P5 zhruba do strednej polohy a po pripojení displeja vhodne nastaviť kontrast na displeji a až potom ho definitívne upevniť.
Pre otestovanie funkčnosti dosky som pribalil základný firmware, ktorý sa dá použiť aj pri vývoji, pretože obsahuje funkcie pre ovládanie dosky. Kompilácia prebieha za pomoci AVR Studio a WinAVR. Po naprogramovaní sa na displeji zobrazí nápis „bobo87 AVR proto board“, na USART (9600 baud, 8 data bit, 1 stop bit, žiadna parita) sa vyšle reťazec „bobo87 terminal“ a zariadenie pípne. Následne sa číta v cykle napätie z trimra na PORTA7 a jeho hodnota sa ako bargraf zobrazí na LEDkách. Pritom je možné stláčať tlačidlá a vypípava sa tón rôznej výšky.

DOWNLOAD: Zdrojový kód

Zoznam použitých súčiastok

R1 560R SMD 0805
R2, R6 4k7
R3 10k SMD 0805
R4, R5 270R SMD 0805
R7 47R SMD 0805
R8, R10, R12, R14,
R16, R18, R20, R22 10k SMD 0805
R9, R11, R13, R15,
R17, R19, R21, R23 470R SMD 0805
P1, P2, P3, P4, P5 trimer PIHER 10k naležato
C1 100n
C2 100n SMD 0805
C3 470u/35V
C4 220u/16V
C5, C6 100n SMD 0805
C7, C9, C10 22p SMD 0805
C8 4u7/16V
D1 1N4007
D2 LED 5mm zelená
D3..D12 LED 3mm zelená
T1..T8 BC546
Q1 11, 0592 MHz
Q2 16 MHz
L1 cievka na miniatúrnom toroide zo zdroja, drôtom CuL 0,5mm, cca 20 závitov
IO1 7805 (môže byť s malým chladičom)
IC2 - FTDI FT232RL
SW1..SW8, RESET mikrospínač
1x napájací konektor
1x konektor USB-B
1x pätica DIL40
4x dutinková lišta 20 pin
5x kolíková lišta jednoradová 20 pin
1x kolíková lišta dvojradová aspoň 6 pin
1x alfanumerický LCD displej podsvietený, 2x16 znakov, štandardný radič
1x piezomenič, priemer 27mm
12x jumper
4x dištančný stĺpik s vnútorným/vonkajším závitom M3/12
7x dištančný stĺpik s vnútorným/vonkajším závitom M3/5

Zopár foto na záver

DPS je mierne odlišná, piezomenič bol pôvodne budený pomocou tranzistora. Prílohy na osvecovanie sú už opravené.