Freeduino Through-Hole. Первое знакомство.

Введение

Лет 7 назад мне уже приходилось сталкиваться с микроконтроллёрами PIC от компании Microchip. Их приходилось программировать специально собранными программаторами, подключаемыми к последовательному порту компьютера. Программы писались на ассемблере.

Прошло время… Недавно я решил объединить два своих увлечения: программирование и электронику. Тогда я обратил внимание на программируемые микроконтроллёры ATmega фирмы Atmel, а точнее, уже готовые платы Freeduino, которые содержат всю необходимую обвязку чипа и готовы для подключения любых дополнительных устройств. Freeduino — это клоны Arduino, полностью совместимые с ними как программно, так и аппаратно. Поискал в Интернете информацию, зашёл на сайт Freeduino.ru (технические характеристики и некоторая информация взята именно с этого сайта) и сделал заказ:

  • Freeduino Through-Hole Kit (Набор для сборки. Самому паять интереснее.)
  • ATmega328 — микроконтроллер
  • WH1602B — ЖК (LCD) индикатор

Получение и сборка

Ровно через неделю я получил заветную бандероль-коробочку.

Вот её содержимое:

Ещё раз убедился, что почта России не умеет аккуратно перевозить грузы: коробочка от диска покрылась трещинами. К счастью, всё остальное было целым.

На диске находились приложения для программирования микроконтроллёра, документация, схемы сборки и фотографии собранных устройств. Всё это при необходимости можно скачать в Интернете.

Рассмотрим всё подробнее:

Freeduino Through-Hole Kit

Freeduino Through-Hole Kit является аналогом Arduino Diecimila. Его технические характеристики таковы:

  • Микроконтроллер: ATmega168 или ATmega328
  • Интерфейс с ПК: USB
  • Тактовая частота: 16 МГц
  • Питание от USB, либо от внешнего источника, выбор с помощью перемычки

Набор поставляется в виде конструктора для самостоятельной сборки, которую может выполнить любой человек, хоть немного умеющий паять. После сборки устройство не требует настройки и сразу готово к использованию.

В комплект входит:

  • Печатная плата
  • 12 конденсаторов (2 из них электролитические)
  • 7 резисторов
  • 1 диод
  • 4 светодиода
  • 1 самовосстанавливающийся предохранитель
  • кварцевый генератор
  • кнопка (для сброса)
  • 2 штыревых вилки (3×2 и 3×1)
  • 2 штыревых гнезда 6×1
  • 2 штыревых гнезда 8×1
  • гнездо USB
  • гнездо питания
  • разъём питания
  • микроконтроллер ATmega328
  • панелька для микроконтроллёра
  • микросхема FT232RL (USB-COM интерфейс)
  • стабилизатор 7805D2T
  • джампер (переключение источника питания)

Печатная плата довольно толстая и прочная (из-за этого у меня возникли небольшие проблемы при впаивании панельки для чипа. У неё довольно короткие ножки. Рекомендую сразу вставить микросхему в панельку, чтобы при нагреве ножки не проваливались). На неё уже припаяны стабилизатор и микросхема FT232RL.

Обратная сторона:

После сборки всё это выглядит вот так (ICSP разъём я впаивать не стал, мне он пока не нужен):

Микроконтроллер ATmega328

Технические характеристики:

  • Цифровые порты ввода/вывода: 14 портов (из них 6 с ШИМ-сигналом)
  • Аналоговые порты ввода: 6 портов
  • ППЗУ (Flash Memory): 32 К, из них 2 К используются загрузчиком
  • ОЗУ (SRAM): 2 Кбайт
  • ПЗУ (EEPROM): 1024 байт
  • Тактовая частота: до 20 МГц (на Arduino-совместимых платах обычно 16 МГц)

Распиновка чипа и соответствие выводам Freeduino:

LCD дисплей WH1602B-YYK-CTK

Технические характеристики:

  • Тип: знакосинтезирующий (текстовый)
  • Количество символов: 2 строки по 16 символов
  • Подсветка: светодиодная, желто-зеленая
  • Шрифт: латинский и кириллический
  • Габариты (мм): 80x36x14
  • Область вывода (мм): 56×11
  • Напряжение питания (В): 5
  • Интерфейс: HD44780 совместимый

Запуск

Итак, всё собрано 🙂 Теперь подключаем Freeduino к компьютеру, ставим драйвера, запускаем программу «Arduino» и настраиваем её. Выбираем используемую платформу и микроконтроллер:

И порт, к которому подключен девайс:

Теперь попробуем что-нибудь прошить. Для начала возьмём проект «Blink» (File -> Examples -> Basics -> Blink).

// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.
// give it a name:
int led = 13;

// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {                
  // initialize the digital pin as an output.
  pinMode(led, OUTPUT);     
}

// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
  digitalWrite(led, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);               // wait for a second
  digitalWrite(led, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);               // wait for a second
}

Для прошивки необходимо нажать кнопку «Upload». При этом микроконтроллер будет перезагружен, прошит и снова перезагружен. Если всё собрано правильно, то по окончании этого процесса начнёт мигать красный светодиод, который подключен к 13 выводу Freeduino.

Теперь подключим LCD дисплей по следующей схеме (изображение с сайта freeduino.ru):

У меня это выглядело вот так 🙂 :

Запишем скетч (программу) HelloWorld (File -> Examples -> LiquidCrystal -> HelloWorld).

/*
LiquidCrystal Library - Hello World

Demonstrates the use a 16x2 LCD display. The LiquidCrystal
library works with all LCD displays that are compatible with the
Hitachi HD44780 driver. There are many of them out there, and you
can usually tell them by the 16-pin interface.

This sketch prints "Hello World!" to the LCD
and shows the time.

The circuit:
* LCD RS pin to digital pin 12
* LCD Enable pin to digital pin 11
* LCD D4 pin to digital pin 5
* LCD D5 pin to digital pin 4
* LCD D6 pin to digital pin 3
* LCD D7 pin to digital pin 2
* LCD R/W pin to ground
* 10K resistor:
* ends to +5V and ground
* wiper to LCD VO pin (pin 3)

Library originally added 18 Apr 2008
by David A. Mellis
library modified 5 Jul 2009
by Limor Fried (http://www.ladyada.net)
example added 9 Jul 2009
by Tom Igoe
modified 22 Nov 2010
by Tom Igoe

This example code is in the public domain.

http://www.arduino.cc/en/Tutorial/LiquidCrystal
*/

// include the library code:
#include <liquidcrystal.h>

// initialize the library with the numbers of the interface pins
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

void setup() {
  // set up the LCD's number of columns and rows:
  lcd.begin(16, 2);
  // Print a message to the LCD.
  lcd.print("hello, world!");
}

void loop() {
  // set the cursor to column 0, line 1
  // (note: line 1 is the second row, since counting begins with 0):
  lcd.setCursor(0, 1);
  // print the number of seconds since reset:
  lcd.print(millis()/1000);
}

На дисплее должна появиться надпись «hello, world!» и время в секундах с момента запуска.

P.S. Я использовал русифицированную библиотеку LiquidCrystalRus.

Теперь полученному устройству можно найти практическое применение. Например, сделать аппаратный гаджет, который будет показывать различную информацию о компьютере:

В дальнейших постах я постараюсь описать различные устройства на основе микроконтроллера Freeduino.

Информацию по программированию Freeduino/Arduino можно найти по следующим ссылкам:

http://arduino.cc/en/Reference/HomePage — версия на английском языке
http://arduino.ru/Reference — версия на русском языке

Предупреждение!
Автор не несёт ответственности за возможную порчу оборудования. Всё, что вы делаете — вы делаете на свой страх и риск!