Mega Development Board pre ATmega328P

Mikrokontroléry typu AVR od firmy Atmel sú u nás veľmi populárne a využíva ich pomerne veľa začiatočníkov, ale aj skúsených programátorov MCU. Jedná sa o 8 bitové mikrokontroléry s vysokým výkonom, pomerne malou spotrebou a veľkým počtom periférií. V tomto článku je opísaný návrh a konštrukcia vývojovej dosky pre mikrokontrolér ATmega328p, ktorý je u nás ľahko dostupný za prijateľnú cenu. Doska je ideálna pre začiatočníkov, ktorý sa začínajú učiť programovať mikrokontroléry.

Vývojová doska je primárne určená pre mikrokontrolér ATmega328p s DIP puzdrom. Doska môže byť použitá aj pre iné typy MCU, ktoré majú rovnaké rozloženie vývodov, ako napr. ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA. Pre tieto typy nebola doska pôvodne navrhnutá a preto niektoré jej funkcie nemusia byť kompatibilné s perifériami týchto mikrokontrolérov a preto treba zapojenie overiť v katalógových listoch.

Popis zapojenia

Vývojová doska je napájaná jednosmerným napätím 5V, ktoré vytvára stabilizátor 7805 (IC2). Dióda D1 predstavuje ochranu voči zmene polarity zdroja. Napájanie sa k doske privádza z jednosmerného adaptéra s hodnotou napätia až do 35V v závislosti od typu stabilizátora 7805. Odporúčam adaptér s napätím 12V, aby nedochádzalo k nadmernému prehrievaniu stabilizátora. Pripojenie adaptéra je signalizované pomocou LED1. Alternatívne je možné dosku napájať z USB portu PC po prepojení dosky s PC pomocou vhodného USB kábla. Pre tento prípad je potrebné presunúť prepojku na kolíkovej lište JP2. Tento spôsob napájania je menej vhodný pre začiatočníkov, pretože pri náhodných skratoch dôjde k odpojeniu USB portu v PC a v horšom prípade môže dôjsť k jeho poškodeniu.

ATmega328p obsahuje 3 vstupno-výstupné porty, ktoré sú vyvedené pomocou 10-pinových konektorov (PORT_B, PORT_C, PORT_D) na DPS. K portu D je pripojených 8 tlačidiel (S1 - S8), pomocou ktorých je možné nastavovať vstupy pre MCU. Po stlačení tlačidla je na príslušný vstup MCU privedená hodnota logickej nuly. Pull-up rezistory k tlačidlám nie sú použité, pretože na vstupoch MCU je možné zapnúť pull-up programovo. K portu B sú pripojené LED diódy (LED_PB0 – LED_PB7) a 8 segmentový displej so spoločnou anódou. V prípade, že chceme používať iba displej, môžeme LED diódy deaktivovať pomocou odstránenia prepojky JP1. V prípade, že chceme deaktivovať displej, odstránime prepojku JP5. LED diódu rozsvietime privedením logickej jednotky na príslušný výstup portu B. Naopak segment displeja rozsvietime privedením logickej nuly na príslušný výstup portu B. Doska ďalej obsahuje svorkovnicu JP3 pre možnosť privedenia napájania +5V a zeme k periférnym obvodom a svorkovnicu JP4 pre privedenie analógového signálu k dvom vstupom AD prevodníka ADC0 a ADC1. AD prevodník má rozlíšenie 10-bit a je schopný digitalizovať napätie v rozsahu 0 až +5V. Pri prekročení tohto rozsahu môže dôjsť k nenávratnému poškodeniu AD prevodníka ako aj celého MCU. ATmega328p obsahuje v PDIP prevedení puzdra celkovo až 6 kanálov AD prevodníka, ktoré je možné využiť po pripojení ku konektoru PORT_C, napriek tomu, že sú na DPS vyvedené iba prvé dva kanály pomocou svorkovnice JP4. Takisto je možné využiť všetky dostupné periférie MCU ako napr. čítače, časovače, komunikačné rozhrania – UART, I2C a SPI cez vyvedené porty pomocou konektorov PORT_B, PORT_C a PORT_D. Veľmi populárne a stále využívané je komunikačné rozhranie UART. Keďže na nových PC sériový port väčšinou chýba, tak je rozhranie UART prevedené pomocou prevodníka rozhraní FT232RL na USB rozhranie. Doska sa s PC prepája pomocou štandardného USB kábla s koncovkami USB-A a USB-B. V PC je po pripojení vytvorený virtuálny sériový port, s ktorým je možné pracovať ako s klasickým rozhraním UART. Prijatie a odoslanie údajov je na DPS signalizované pomocou LED diód RX_LED a TX_LED.

Programovanie MCU

Mikrokontrolér podporuje funkciu ISP (In-System Programming), to znamená, že MCU je možné programovať priamo v navrhnutom zapojení bez nutnosti programovať MCU osamote. K programovaniu slúži vyvedený 6-pinový ISP konektor SV1, ktorý využíva rozhranie SPI. Ja osobne na programovanie používam AVR Dragon priamo od Atmelu, ktorý umožňuje odladiť program priamo na čipe. Odporúčam neosádzať do DPS priamo MCU, ale päticu DIL28. Do tejto pätice sa vloží MCU, ktorý je možné po naprogramovaní vytiahnuť a vložiť do hotového zariadenia, alebo ho bude možné jednoducho vymeniť v prípade poškodenia.

Konštrukcia DPS

Vývojová doska je tvorená jednostrannou doskou plošných spojov s rozmermi 119 x 94 mm. Väčšinou sú použité klasické súčiastky s vývodmi. Nedalo sa vyhnúť súčiastkam s povrchovou montážou (SMD), pretože prevodník FT232RL sa vyrába iba v tomto prevedení a predstavuje najťažšie pájkovateľnú súčiastku na celej DPS kvôli pomerne malým rozmerom. DPS ďalej obsahuje 7 rezistorov a 1 kondenzátor v prevedení SMD. Doska plošných spojov je na obr. 3. Osadenie dosky zo strany súčiastok je na obr. 4 a zo strany spojov na obr. 5.

Záver

Vytvorená vývojová doska pre ATmega328p je výborný nástroj pre vývoj nových zariadení, ktoré obsahujú práve tento populárny mikrokontrolér. Pomocou vyvedených portov umožňuje pripojiť ľubovoľné externé obvody. Doska má vyvedené výstupy na LED diódy a 7-segmentový displej, k vstupom sú pripojené tlačidlá a preto veľmi dobre poslúži začiatočníkom, ktorí začínajú s programovaním MCU.

Zoznam použitých súčiastok

Na stiahnutie

×