Самодельный Arduino. Системный интегратор Самодельный ардуино на atmega8

Самую простую схему Arduino вы можете собрать на макетной плате своими руками и без паяльника. Для сборки Arduino вам понадобится микроконтроллер ATmega8A-PU, адаптер USB-UART CP2102, резистор на 10k и кнопка.

Собрать схему можно на макетной плате Breadboard Half (BREADBOARD - 456 HOLES) размером 82х59 мм. При чем, на такой макетной плате, после сборки Arduino, еще останется много места для тестирования своих устройств или для программатора микроконтроллеров. Для большей помехо-защищенности Вашего самодельного Arduino могут понадобиться, но не обязательно, по одному конденсатору на 220мкФ, 2мкФ, 22нФ и 2 резистора по 1k.

Секрет такой простоты и функциональности самодельного Arduino 8 mini (назовем его так, от слова минимальный) кроется в том, что мы будем использовать микроконтроллер ATmega8-PU на частоте 8МГц с внутренним генератором.

Микроконтроллер ATmega8-PU для использования на частоте 8МГц необходимо подготовить. Необходимо выставить фьюзы и загрузить подходящий bootloader (загрузчик). Для наших целей мы воспользовались Конструктором загрузчика . и получили файл загрузчика a8_8MHz_a4_dc.hex и следующие настройки Arduino:

Эту секцию настроек необходимо добавить в файл hardware/arduino/boards.txt.

После того как схема будет собрана -

• Загрузите в плату Arduino sketch ArduinoISP из примеров: Файл / Примеры / ArduinoISP
• Установите в меню Сервис / Программатор / Arduino as ISP .
• Выполните Сервис / Записать загрузчик

После записи загрузчика (bootloader) в ATmega8-PU кварц больше не понадобится, а схему, собранную для программирования можно разобрать и приступить к сборке схемы Arduino 8 mini.

Принципиальная схема Arduino 8 mini предназначенная для сборки своими руками на макетной плате:

Подключите плату Arduino 8 mini к компьютеру и сделайте настройки в программе Arduino:

• Установите в меню Сервис / Программатор / AVRISP mkII .
• Установите в меню Сервис / Плата / ATmega8-mini (8 MHz internal)
• Выберите Сервис / Последовательный порт

Для загрузки скетчей, одновременно нажимайте кнопку загрузить в программе Arduino и кнопку Reset на плате Arduino 8 mini.

Загрузите в свой самодельный Arduino 8 следующий скетч:

Void setup() { pinMode(13, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(13, HIGH); delay(1500); digitalWrite(13, LOW); delay(500); }

Если Вы все сделали правильно, светодиод должен мигать.

Как я уже упоминал, резисторы по 1k в линию RX и TX можно не ставить, конденсатор 2мкФ можно заменить проводником и не ставить конденсаторы 220мкФ и 22нФ, под Вашу ответственность.

Микроконтроллеры – отличная основа для большого количества устройств. По сути своей они напоминают компьютер: постоянная память; оперативная память; вычислительное ядро; тактовая частота.

Среди многих семейств и видов МК новички часто выбирают контроллеры AVR Atmega. Однако язык программирования может показаться сложным, поэтому преподаватель из Италии решил разработать простую и удобную плату для обучения.

Родилась Arduino ATmega8, на основе которой можно собрать очень удобное и простое устройство.

С этими платами от Ардуино вы получаете целый ряд преимуществ:

• готовая разведенная печатная плата со всеми необходимыми компонентами и разъёмами;
• микроконтроллеры Atmega;
• возможность программировать без программаторов – через ЮСБ порт;
• питание от любого источника 5-20 вольт;
• простой язык программирования и возможность использования чистой C AVR без переделок платы и прошивки.

Характеристики чипа

• Частота ATmega8: 0-16 МГц
• Напряжение ATmega8: 5 В
• Частота ATmega8L: 0-8 МГц
• Частоат ATmega8A: 0-16 МГц

В реальности почти все микроконтроллеры при рабочем напряжении в 5 вольт работают с частотой 16 мегагерц, если участвует внешний кварцевый резонатор. Если брать внутренний генератор, то частоты составят: 8, 4, 2 и 1 МГц.

Распиновка Arduino ATmega8

Ниже приводим распиновку атмега8, которую можно также найти на официальном сайте производителя:

Добавление устройств АТмега

Есть один нюанс по работе с эти чипом - нам нужно внести некоторые изменений в один файл, чтобы дальше можно было бы программировать микроконтроллеры Arduino ATmega8.

Вносим следующие изменения в файл hardware/arduino/boards.txt :

Atmega8o.name=ATmega8 (optiboot 16MHz ext) atmega8o.upload.protocol=arduino atmega8o.upload.maximum_size=7680 atmega8o.upload.speed=115200 atmega8o.bootloader.low_fuses=0xbf atmega8o.bootloader.high_fuses=0xdc atmega8o.bootloader.path=optiboot50 atmega8o.bootloader.file=optiboot_atmega8.hex atmega8o.bootloader.unlock_bits=0x3F atmega8o.bootloader.lock_bits=0x0F atmega8o.build.mcu=atmega8 atmega8o.build.f_cpu=16000000L atmega8o.build.core=arduino:arduino atmega8o.build.variant=arduino:standard ############################################################## a8_8MHz.name=ATmega8 (optiboot 8 MHz int) a8_8MHz.upload.protocol=arduino a8_8MHz.upload.maximum_size=7680 a8_8MHz.upload.speed=115200 a8_8MHz.bootloader.low_fuses=0xa4 a8_8MHz.bootloader.high_fuses=0xdc a8_8MHz.bootloader.path=optiboot a8_8MHz.bootloader.file=a8_8MHz_a4_dc.hex a8_8MHz.build.mcu=atmega8 a8_8MHz.build.f_cpu=8000000L a8_8MHz.build.core=arduino a8_8MHz.build.variant=standard ############################################################## a8_1MHz.name=ATmega8 (optiboot 1 MHz int) a8_1MHz.upload.protocol=arduino a8_1MHz.upload.maximum_size=7680 a8_1MHz.upload.speed=9600 a8_1MHz.bootloader.low_fuses=0xa1 a8_1MHz.bootloader.high_fuses=0xdc a8_1MHz.bootloader.path=optiboot a8_1MHz.bootloader.file=a8_1MHz_a1_dc.hex a8_1MHz.build.mcu=atmega8 a8_1MHz.build.f_cpu=1000000L a8_1MHz.build.core=arduino a8_1MHz.build.variant=standard ############################################################## a8noboot_8MHz.name=ATmega8 (no boot 8 MHz int) a8noboot_8MHz.upload.maximum_size=8192 a8noboot_8MHz.bootloader.low_fuses=0xa4 a8noboot_8MHz.bootloader.high_fuses=0xdc a8noboot_8MHz.build.mcu=atmega8 a8noboot_8MHz.build.f_cpu=8000000L a8noboot_8MHz.build.core=arduino a8noboot_8MHz.build.variant=standard

Таким образом, если мы перейдем в меню Сервис → Плата , то увидим устройства:

• ATmega8 (optiboot 16MHz ext)
• ATmega8 (optiboot 8 MHz int)
• ATmega8 (optiboot 1 MHz int)
• ATmega8 (no boot 8 MHz int)

Платы Arduino

Ардуино продаётся во множестве вариантов; главное, что объединяет платы, – это концепция готового изделия. Вам не нужно травить плату и паять все её компоненты, вы получаете готовое к работе изделие. Можно собирать любые устройства, не используя паяльник. Все соединения в базовом варианте выполняются с помощью макетной платы и перемычек.

Сердце платы – микроконтроллер семейства AVR. Изначально был применён микроконтроллер atmega8, но его возможности не безграничны, и плата подвергалась модернизации и изменениям. Стандартная плата, которая наиболее распространена у любителей – это плата версии UNO, существует много её вариаций, а её размеры сравнимы с кредитной карточкой.

Плата – полный аналог большего собрата, но в гораздо меньших размерах, версия arduino atmega168 была самой популярной и недорогой, но её сменила другая модель – arduino atmega328, стоимость которой аналогична, а возможности больше.

Следующей важной деталью является печатная плата. Разведена и запаяна на заводе, позволяет избежать проблем с её созданием, травлением и пайкой. Качество платы зависит от производителя конкретного экземпляра, но, в основном, оно на высоком уровне. Питание платы осуществляется с помощью пары линейных стабилизаторов, типа L7805 , или других LDO стабилизаторов напряжения.

Клеммная колодка – отличный способ сделать надёжное разъёмное соединение и быстро выполнить изменения в схеме прототипов ваших устройств. Для тех, кому не хватает стандартных разъёмов, есть более крупные и мощные платы, например, на atmega2560, у которой доступно полсотни портов для работы с периферией.

На фото изображена плата . На её основе можно собрать довольно сложного робота, систему умного дома или 3d-принтер на ардуино.

Не стоит думать, что младшие версии слабы, например, микроконтроллер atmega328, на котором построены модели Uno, nano, mini и другие, имеет вдвое больше памяти по сравнению с 168 моделью – 2 кб ОЗУ и 32 кб Flash памяти. Это позволяет записывать более сложные программы в память микроконтроллера.

Проекты на основе Arduino ATmega

Микроконтроллер в современной электронике – основа для любого устройства, начиная от простой мигалки на светодиодах, до универсальных измерительных приборов и даже средств автоматизации производства.

Пример 1

Можно сделать тестер с 11 функциями на микроконтроллере atmega32.

Устройство имеет крайне простую схему, в которой использовано немногим более дюжины деталей. Однако вы получаете вполне функциональный прибор, которым можно производить измерения. Вот краткий перечень его возможностей:

1. Прозвонка цепи с возможностью измерять падение напряжения на переходе диода.
2. Омметр.
3. Измеритель ёмкости.
4. Измерение активного сопротивления конденсатора или ESR.
5. Определение индуктивности.
6. Возможность счёта импульсов.
7. Измерение частоты – пригодится в диагностике, например, для проверки ШИМ источника питания.
8. Генератор импульсов – тоже полезен в ремонте.
9. Логический анализатор позволит просмотреть содержимое пачек цифровых сигналов.
10. Тестер стабилитронов.

Пример 2

Для радиолюбителей будет полезно иметь качественное оборудование, но станция стоит дорого. Есть возможность собрать паяльную станцию своими руками, для этого нужна плата Arduino, имеющая в своем составе микроконтроллер atmega328.

Пример 3

Для продвинутых радиолюбителей есть возможность собрать более чем бюджетный осциллограф. Мы опубликуем данный урок в дальнейших статьях.

Для этого вам понадобится:

1. Arduino uno или atmega
2. Tft дисплей 5 дюйма.
3. Небольшой набор обвязки.

Или его упрощенный аналог на плате Nano и дисплее от nokia 5110.

Такой осциллографический пробник станет полезным для автоэлектрика и мастера по ремонту радиоэлектронной аппаратуры.

Пример 4

Бывает, что управляемые модули удалены друг от друга или возможностей одной ардуино не хватает – тогда можно собрать целую микроконтроллерную систему. Чтобы обеспечить связь двух микроконтроллеров стоит использовать стандарт RS 485.

На фото приведен пример реализации такой системы и ввода данных с клавиатуры.

Цветомузыка на микроконтроллере Arduino ATmega8

Для школьной дискотеки можно собрать ЦМУ на 6 каналов.

Транзисторы VT1-VT6 нужно подобрать с учетом мощности ваших светодиодов. Это силовые компоненты – они нужны, потому что мощности микроконтроллера не хватит, чтобы запустить мощные лампы или светодиоды.

Если вы хотите коммутировать сетевое напряжение и собрать цветомузыку на лампах накаливания, вместо них нужно установить симисторы и драйвер. Дополнить каждый канал ЦМУ вот такой конструкцией:

Ардуино своими руками

Atmega2560 – хоть и мощный и продвинутый контроллер, но проще и быстрее собрать первую плату на atmega8 или 168.

Левая часть схемы – это модуль связи по USB, иначе говоря, USB-UART/TTL конвертер. Его, вместе с обвязкой, можно выбросить из схемы, для экономии места, собрать на отдельной плате и подключать только для прошивки. Он нужен для преобразования уровней сигнала.

DA1 – это стабилизатор напряжения L7805. В качестве основы можно использовать целый ряд avr микросхем, которые вы найдете, например, серии, arduino atmega32 или собрать arduino atmega16. Для этого нужно использовать разные загрузчики, но для каждого из МК нужно найти свой.

Можно поступить еще проще, и собрать всё на беспаечной макетной плате, как это показано здесь, на примере 328-й атмеги.

Микроконтроллеры – это просто и весело – вы можете сделать кучу приятный и интересных вещей или даже стать выдающимся изобретателем, не имея при этом ни образования, ни знаний о низкоуровневых языках. Ардуино – шаг в электронику с нуля, который позволяет перейти к серьезным проектам и изучению сложных языков, типа C avr и других.

Для работы с микроконтроллером ATmega8 или с Arduino устройством на ATmega8 в среде разработки Arduino программу Arduino необходимо настроить. Нужно добавить в файл hardware/arduino/boards.txt параметры поддерживаемых устройств на микроконтроллере ATmega8.

Возможно, будет необходимо добавить файлы bootloader (загрузчик) в папку hardware/arduino/bootloaders/optiboot.

Микроконтроллер ATmega8 может работать на частоте 0-16МГц при напряжении ~5В, а ATmega8L на частоте 0-8МГц и ATmega8A на частоте 0-16МГц в широких пределах напряжения питания. Это по паспорту, а практически, при напряжении 5В, все микроконтроллеры серии ATmega8 могут работать на частоте 16МГц с внешним кварцевым резонатором и на частотах 8, 4, 2, 1МГц с внутренним генератором.

Существует вариант платы Arduino на микроконтроллере ATmega8, это Arduino NG. Среда разработки Arduino (Arduino IDE) готова к работе с микроконтроллером ATmega8, но только с одним устройством - это плата Arduino NG с микроконтроллером ATmega8 на частоте 16МГц с внешним кварцевым резонатором. Так обстоят дела в Arduino v. 1.0.6. Кроме того, для Arduino NG предлагается не самый оптимальный и главное не удобный bootloader.

Для того, чтобы была возможность программировать микроконтроллеры ATmega8 работающие на разных частотах с кварцевым резонатором и без него необходимо внести изменения в файл hardware/arduino/boards.txt Например, можно добавить в него следующие секции:

# http://optiboot.googlecode.com # http://homes-smart.ru/index.php/oborudovanie/arduino/avr-zagruzchik ############################################################## atmega8o.name=ATmega8 (optiboot 16MHz ext) atmega8o.upload.protocol=arduino atmega8o.upload.maximum_size=7680 atmega8o.upload.speed=115200 atmega8o.bootloader.low_fuses=0xbf atmega8o.bootloader.high_fuses=0xdc atmega8o.bootloader.path=optiboot50 atmega8o.bootloader.file=optiboot_atmega8.hex atmega8o.bootloader.unlock_bits=0x3F atmega8o.bootloader.lock_bits=0x0F atmega8o.build.mcu=atmega8 atmega8o.build.f_cpu=16000000L atmega8o.build.core=arduino:arduino atmega8o.build.variant=arduino:standard ############################################################## a8_8MHz.name=ATmega8 (optiboot 8 MHz int) a8_8MHz.upload.protocol=arduino a8_8MHz.upload.maximum_size=7680 a8_8MHz.upload.speed=115200 a8_8MHz.bootloader.low_fuses=0xa4 a8_8MHz.bootloader.high_fuses=0xdc a8_8MHz.bootloader.path=optiboot a8_8MHz.bootloader.file=a8_8MHz_a4_dc.hex a8_8MHz.build.mcu=atmega8 a8_8MHz.build.f_cpu=8000000L a8_8MHz.build.core=arduino a8_8MHz.build.variant=standard ############################################################## a8_1MHz.name=ATmega8 (optiboot 1 MHz int) a8_1MHz.upload.protocol=arduino a8_1MHz.upload.maximum_size=7680 a8_1MHz.upload.speed=9600 a8_1MHz.bootloader.low_fuses=0xa1 a8_1MHz.bootloader.high_fuses=0xdc a8_1MHz.bootloader.path=optiboot a8_1MHz.bootloader.file=a8_1MHz_a1_dc.hex a8_1MHz.build.mcu=atmega8 a8_1MHz.build.f_cpu=1000000L a8_1MHz.build.core=arduino a8_1MHz.build.variant=standard ############################################################## a8noboot_8MHz.name=ATmega8 (no boot 8 MHz int) a8noboot_8MHz.upload.maximum_size=8192 a8noboot_8MHz.bootloader.low_fuses=0xa4 a8noboot_8MHz.bootloader.high_fuses=0xdc a8noboot_8MHz.build.mcu=atmega8 a8noboot_8MHz.build.f_cpu=8000000L a8noboot_8MHz.build.core=arduino a8noboot_8MHz.build.variant=standard ##############################################################

Теперь в программе Arduino в меню Сервис / Плата появятся следующие устройства:

• ATmega8 (optiboot 16MHz ext)
• ATmega8 (optiboot 8 MHz int)
• ATmega8 (optiboot 1 MHz int)
• ATmega8 (no boot 8 MHz int)

Первые три устройства на микроконтроллере ATmega8 содержат bootloader, являются Arduino совместимыми и в них непосредственно можно загружать скетчи (программы) из среды разработки Arduino. Четвертое устройство не содержит bootloader, это может быть отдельная микросхема ATmega8. В ATmega8 (no boot 8 MHz int) скетчи из программы Arduino можно загружать через программатор, в том числе и через программатор на базе платы Arduino.

ATmega8 (optiboot 16MHz ext) работает с внешним кварцевым резонатором, остальные устройства с внутренним генератором.

Параметры в файле hardware/arduino/boards.txt определяют fuse биты, путь к файлу загрузчика (bootloader), тип микроконтроллера и его частоту. Fuse биты записываются в микроконтроллер (с загрузчиком или без него) когда вы выбираете пункт меню Сервис / Записать загрузчик . Fuse биты определяют на какой частоте будет работать Ваш микроконтроллер и другие важные параметры, в том числе и такие, от которых зависит его работоспособность, перепрограммируемость и т.д.

Fuse биты НЕ записываются в микроконтроллер когда вы заливаете скетчи. Если в меню Сервис / Плата будет выбрано не подходящая платформа то:

• При загрузке скетчей
  • Не подходящая частота - приводит к изменению скорости работы программ
  • Не подходящий процессор - приводит к неработоспособности программ
• При записи загрузчика
  • Не подходящая частота - может привести к неработоспособности микроконтроллера в данной системе
  • Не подходящий процессор (fuses) - к блокировке микроконтроллера

Внимание , Ваши не корректные действия могут вывести из строя микроконтроллер для восстановления которого потребуется программатор.

Bootloader для микроконтроллера ATmega8.

Optiboot bootloaders для различных рабочих частот микроконтроллера можно скачать с сайта Конструктор загрузчика .

Bootloaders Optiboot - это не зависимая свободная разработка загрузчиков, признанная разработчиками Arduino. Optiboot предназначен для использования в разных вариантах Arduino и для множества микроконтроллеров Atmel. Основные отличия загрузчика Optiboot от конкурентов - это до четырех раз уменьшенный размер кода, сокращение бесполезных задержек в работе микроконтроллера, высокая скорость загрузки скетчей с компьютера.

Размещайте файлы bootloaders в программе Arduino в соответствии с тем, что написано в файле hardware/arduino/boards.txt. Например, для устройства ATmega8 (optiboot 16MHz ext) файл загрузчика необходимо поместить в папку hardware/arduino/bootloaders/optiboot50 и имя файла должно быть optiboot_atmega8.hex

Сразу признаюсь, что заголовок призван привлекать внимание — конечно, за $3 полноценную Arduino-плату не собрать, но минимальное решение вполне можно.

Платы проекта Arduino идеальны для макетирования и сборки прототипов, а для законченных устройств хотелось найти что-то более дешевое и доступное. В этой заметке будет описана минимальная Arduino-совместимая конструкция.

В качестве отправной точки использовались статьи Minimal Arduino with ATmega8 (внимание : в этой статье есть ошибка, значения fuse-битов неверны) и страница об ArduinoISP из официальной wiki . К сожалению, ни одна из этих статей в своё время не ответила на все мои вопросы, кроме того появилось желание немного «подкрутить» стандартный bootloader, но об этом ниже.

Поддержка новых плат и IDE
(дополнение от 01.05.2012 , файлы исправлены 27.05.2012 )

Действия, описанные в статье, проверялись на Arduino IDE 0023 и клоне Arduino Duemilanove . С момента написания статьи были выпущены новые платы и обновлена среда. Судя по комментариям пользователей к этой записи, всё работало если в качестве платы-программатора использовались Arduino Uno и Arduino Mega 2560 . Для новой версии среды Arduino IDE 1.0.1 я подготовил обновлённый архив (доступен в конце статьи), обновление необходимо из-за незначительных изменений в формате файла boards.txt

Минимальная Arduino-конструкция за $3.5
(дополнение от 02.05.2012)

Этот способ является альтернативным описанному в статье ниже!
В комплекте Arduino IDE 1.0 поставляется новый бутлоадер Optiboot , который занимает всего 512 байт (бутлоадер, описанный в этой статье в два раза больше — 1 Кб) и работает на высоком бодрейте — 115200 (в статье ниже — 38400). Для работы этого бутлоадера дополнительно к описанным в статье компонентам нужен внешний кварц на 16МГц и два конденсатора на 22пФ его обвязки (этим объясняется увеличение стоимости на $0,5:)). В комплекте с Arduino IDE 1.0 есть уже скомпилированная версия для ATmega8, достаточно только добавить в boards.txt следующее и прошить бутлоадер:
############################################################## atmega8optiboot.name=ATmega8 (optiboot, 16Mhz XTAL) atmega8optiboot.upload.protocol=arduino atmega8optiboot.upload.maximum_size=7680 atmega8optiboot.upload.speed=115200 atmega8optiboot.bootloader.low_fuses=0xBF atmega8optiboot.bootloader.high_fuses=0xCC atmega8optiboot.bootloader.path=optiboot atmega8optiboot.bootloader.file=optiboot_atmega8.hex atmega8optiboot.bootloader.unlock_bits=0x3F atmega8optiboot.bootloader.lock_bits=0x0F atmega8optiboot.build.mcu=atmega8 atmega8optiboot.build.f_cpu=16000000L atmega8optiboot.build.core=arduino:arduino atmega8optiboot.build.variant=arduino:standard В версии файлов к статье от 14.07.2012 настройки для этого способа добавлены в состав архива , поэтому править главный boards.txt больше нет необходимости.

• Arduino-совместимая плата (я использовал китайский клон Arduino Duemilanove , на момент написания заметки новая Arduino Uno не поддерживается скетчем ArduinoISP. Обновление : по сообщениям пользователей ArduinoISP из Arduino 023 поддерживает Arduino Uno). Плата будет использоваться в качестве программатора для прошивки bootloader"а и в дальнейшем как USB-TTL конвертер;
• Arduino IDE версии 0022 (последняя на момент написаний статьи);
• Микроконтроллер в корпусе DIP-28 ATmega8 или ATmega8A ( , версия с буквой «A» имеет более низкое энергопотребление). Для тактирования будет использоваться внутренний RC-осциллятор с максимальнй для него частотой 8Mhz.
• Провода для соединения всего этого на время прошивки bootloader"a (я использовал беспаечную макетную плату и набор зачищенных проводов к ней)

• 1 светодиод и токоограничительный резистор на 220-500 Ом (подключается к пину №19 (PB5), это тот же выход Digital pin 13, к которому на большинстве Arduino-совместимых плат подключен светодиод L );
• 1 резистор на 10 кОм (подключается от RESET"а микроконтроллера к +5V для предотвращения произвольного сброса);
• 1 конденсатор 100 нФ (подключается между плюсом и минусом питания для фильтрации помех).

Выбор именно ATmega8(A) объясняется очень просто: в местных магазинах радиотоваров не было никаких других контроллеров, поддерживаемых средой Arduino. С одной стороны, это сильно ограничило меня в объёме кода, с другой — именно благодаря тому, что код моего проекта на Arduino не поместился в память контроллера, я был вынужден разобраться с WinAVR и переписать проект под AVR-GCC. Времени на вспоминание C и чтение datasheet"ов ушло довольно много, но код получился раз в пять компактнее и, пожалуй, к программированию в среде Arduino я врядли вернусь:).

Скачайте архив с настройками и bootloader"ом и разархивировать его в папку Sketchbook (путь можно посмотреть в пункте меню File -> Preferences Arduino IDE). После перезапуска Arduino IDE в меню Tools -> Board должен появиться новый пункт .

• Модифицированный bootloader для ATmega8 от проекта Arduino. Оригинальный исходный код можно найти в папке hardware\arduino\bootloaders\atmega8 . Этот bootloader занимает всего 1 Кб (512 слов) в памяти контроллера, в отличие от более нового hardware\arduino\bootloaders\atmega , который используется для плат на основе ATmega168 и ATmega328. Отличия от оригинальной версии заключаются в следующем: уменьшено время ожидания скетча при сбросе микроконтроллера, скорость загрузки поднята до 38400;
• Файл boards.txt , в котором описана конфигурация нового типа платы (с более высокой скоростью загрузки и fuse-битами для работы от внутреннего RC-осциллятора на частоте 8Mhz).

В Arduino нужно загрузить скетч ArduinoISP (File -> Examples -> ArduinoISP ), после этого Arduino может играть роль ISP-программатора практически для любых AVR чипов (я проверял на ATmega8 и ATtiny45).

Схема продублирована в тексте скетча ArduinoISP:

// this sketch turns the Arduino into a AVRISP // using the following pins: // 10: slave reset // 11: MOSI // 12: MISO // 13: SCK
Обновление от 30.10.2011: Для Arduino Mega назначение выводов другое:

// 50 (MISO) // 51 (MOSI) // 52 (SCK) // 53 (slave reset)
Дополнительно можно подключить светодиоды, которые будут перемигиваться при прошивке (их наличие или отсутствие на функциональность не влияет):

// Put an LED (with resistor) on the following pins: // 9: Heartbeat - shows the programmer is running // 8: Error - Lights up if something goes wrong (use red if that makes sense) // 7: Programming - In communication with the slave
Проверка подключения

Arduino использует для компиляции скетчей avr-gcc , штатной утилитой для прошивки в котором является программа avrdude (расположен в этой папке: \hardware\tools\avr\bin\ ). Прежде чем предпринимать что-либо дальше необходимо проверить, правильно ли мы подключили контроллер с помощью следующей команды:

• -v — выводить больше информации
• -patmega8 — тип контроллера (для ATmega8A нужно всё равно указывать atmega8)
• -cstk500v1 — тип программатора (ArduinoISP эмулирует STK500)
• -PCOM10 — номер COM-порта (можно посмотреть в меню Tools -> Serial Port в Arduino IDE)
• -b19200 — скорость обмена, скетч ArduinoISP работат на этой скорости

AVR device initialized and ready to accept instructions Reading | ################################################## | 100% 0.05s avrdude: Device signature = 0x1e9307 avrdude: safemode: lfuse reads as E1 avrdude: safemode: hfuse reads as D9 avrdude: safemode: lfuse reads as E1 avrdude: safemode: hfuse reads as D9 avrdude: safemode: Fuses OK avrdude done. Thank you.

Важно! Если всё подключено правильно, а всё равно не работает, возможно, проблема в версии avrdude . На одной из моих тестовых плат возникла следующая ситуация: avrdude из ArduinoIDE плату-«программатор» с ArduinoISP не видит, а avrdude из WinAVR работает отлично. Решение этого непонятного бага довольно простое — на время прошивки bootloader"a заменить файл \hardware\tools\avr\bin\avrdude.exe на более новую версию из WinAVR. Bootloader может прошиться не с первого раза, а со второго — жалоб о таком поведении на форумах тоже хватает. После прошивки bootloader"а можно восстановить оригинальную версию avrdude .

Самая простая часть. Нужно запустить Arduino IDE, выбрать в пункте меню Tools -> Board следующую плату: ATmega8(A) (8MHz int. RC osc, short bootloader delay, 38400 baud rate) . Здесь указывается целевая плата, поэтому нужно выбрать именно этот пункт, а не модель Arduino-совместимой-платы, которая работает ISP-программатором.

После этого нужно запустить процесс прошивки bootloader"а командой Tools -> Burn Bootloader -> w/ Arduino as ISP . Процесс прошивки занимает 1–2 минуты.

После прошивки bootloader"а и установки fuse-битов новая ATmega8A будет работать от встроенного RC-осциллятора на частоте 8Mhz. Программы в флеш-памяти контроллера ещё нет, поэтому bootloader будет запускаться снова и снова, о чём будет свидетельствовать постоянное помигивание светодиода L.

Bootloader ждет команд по UART около половины секунды после сброса микроконтроллера. Для заливки прошивки в контроллер можно использовать:

• USB-TTL конвертер (его можно собрать или купить);
• Arduino-совместимая плата со снятым контроллером.

• использование bootloader"a обеспечивает совместимость и с Arduino IDE, и с AVR Studio;
• меньше проводов для подключения (вместо линий ISP только UART). При этом UART часто используется для отладки, поэтому его все равно приходится подключать.

Arduino своими руками

Ну вот и настало время освоить платформу для duino самостоятельно. Для начала разберемся, что нам может потребоваться. Для начал было бы не плохо определиться, на базе чего мы будем делать наш экземпляр отладочной платы. Чтобы упростить изначальную задачу, я предлагаю использовать USB-(UART)TTL адаптер для загрузки скетчей. Это упростит нам жизнь в разы. лично я буду использовать дешевенький адаптер, заказанный в ныне несуществующем интернет-магазине, но все также рабочий.

При построении нашей Duino будем стараться использовать минимальное количество элементов. По мере освоения будем добавлять необходимые компоненты.

Для ознакомления найдем схемы различных платформ на официальном сайте:

На мой взгляд схемы хорошие, но неплохо было бы посмотреть уже проверенные реализации "самоделок", мне очень понравились 3 варианта:

Соорудим минимальную обвязку нашему устройству.На первом этапе деталей необходимо минимум:

Собственно сам МК atmega328P (в моем случае, хотя может использоваться и 168 и 8)

Кварц 16 MHz

Конденсатор 22pF x 2шт.

Резистор 10k

Кнопка сброса (любая, кстати не обязательный элемент)

Вот в принципе и все, что минимально необходимо для работы микроконтроллера. Я предлагаю все наши работы иллюстрировать и проектировать в очень не плохой программке Fritzing:

Ну вот, давайте разберемся, зачем нужны данные элементы. Кнопка позволяет перезапустить микроконтроллер, резистор R1 является подтягивающим резистором для кнопки. Кварц, C1 и C2 являются внешним тактовым генератором для контроллера.

Это необходимая и достаточная обвязка, но лично я настоятельно Вам рекомендую установить керамический конденсатор 100nF параллельно основному питанию микросхемы.

Ну вот и готова наша минимальная Duino. Для того, чтобы удобнее было использовать данный отладочный инструмент, я предлагаю наклеивать на корпус подсказку с распиновкой "атмеги". Мой вариант реализован в Corel Draw:

Для начала соберем схему нашей Duino на беспаечной макетной плате, вот что получилось у меня:

Для загрузки скетчей мы будем использовать USB - TTL адаптер, на фото мой уже изрядно потрепавшийся адаптер на базе микросхемы CP2102:

Но перед загрузкой скетчей необходимо залить бутлоадер в МК, иначе, он "не поймет", что мы от него хотим. Есть масса способов, но мы будем использовать простейший. При помощи замечательного программатора USBasp:

Для начала подключим нашу Duino к программатору, это очень просто, достаточно соединить контакты программатора с Duino:

GND - масса (22 нога)

MOSI - MOSI (d11)

5V - питание "+" (7 нога)

Затем Arduino IDE -> Сервис -> "Записать загрузчик":

В процессе записи загрузчика придется подождать около 2 минут. После этого нам могут выпасть разнообразные "warning", типа "can not set SCK period" - не пугаемся и идем дальше.

Ну чтож, вот мы и готовы записать тестовый скетч "Blink" в наш новоиспеченный Duino, но есть один момент, и на нем я хотел бы остановиться. Как мы уже говорили для записи скетчей используется последовательный порт, но в "обычной" жизни МК это цифровые порты 0 и 1. Все очень просто, мы уже залили бутлоадер, он инициализирует запись новой прошивки при включении в течении нескольких секунд, после этого Duino начинает выполнять программу, которая записана у нее в памяти.

Чтобы перевести Duino в режим "приема", необходимо перезагрузить МК, для этого мы сделали специальную кнопку, но нажать ее нужно строго в определенный момент, это совсем не подходит для нас. К счастью на переходниках есть специальный вывод "RST", который достаточно подключить к 1 ноге МК, чтобы автоматически перезагружать Duino перед загрузкой скетча. Подключение очень простое, (переходник - Duino):

GND - масса (22 нога)

RXD - подключить к TXD (3 нога)

TXD - подключить к КXD (2 нога)

5V - питание "+" (7 нога)

Как Вы заметили контакты приема/передачи подключаются перекрестно. И все бы хорошо, но есть одно "но": существует огромное множество переходников, а для автоматической перезагрузки МК необходимо внедрить конденсатор на 100pF в разрыв цепи RST - перезагрузка (1 нога). В некоторых адаптерах он есть, а в некоторых - увы нет. Тут нужно только проверять, в моем экземпляре встроенного конденсатора не оказалось. В итоге схема немного "усложнилась":

Ну что же, теперь можно загрузить скетч в памяти Duino и попробовать провести несколько экспериментов =) (на фото добавлены светодиоды - индикаторы загрузки скетча):