Самодельная Arduino

Минимальная Arduino своими руками

Arduino — это хорошо, когда хочется быстро реализовать идею, не заморачиваясь мелочами. Но когда идея проверена, лишняя функциональность начинает просто мешать.
Собирая робота на гусеничном шасси, я столкнулся с тем, что бутерброд из Arduino + MotorShield + Sensor Shield плюс ко всему аккумулятор и прочие компоненты обросли проводами и стали с трудом помещаться на не самом крошечном шасси. Городить еще кучу шилдов, чтобы избавиться от лишних проводов не хотелось.
Появилась идея избавиться от всего, что в Arduino не требуется в готовом девайсе. Попутно хотелось снизить стоимость робота.
Многих интересующихся электроникой отпугивает еще и стоимость Arduino в магазинах. С ebay и китайских магазинов посылка идет долго, изобретательский пыл успевает остыть, поэтому приобретение откладывается «на потом», «когда сын подрастет». Поэтому я решил собрать Arduino-совместимую плату из деталей, которые всегда можно купить в городе.
В итоге я получил Arduino-совместимую плату, стоимостью в 210 рублей на макетной плате и в ~270 рублей в готовом для наращивания функционала виде.
Minimalist Arduino
«Minimalist Arduino»
С нуля до полной готовности собирается с дешевым 40Вт паяльником за 1 выходной без каких-то особых навыков.

Лазерного принтера у меня не было, печатные платы самостоятельно никогда не разводил, поэтому решено было использовать не ЛУТ, а макетную плату с односторонней металлизацией (максимально дешевая, всегда есть в продаже).
Сначала я хотел купить Atmega328P в DIP корпусе, чтобы воспользоваться статьей Arduino on a Breadboard и собрать Arduino на беспаечной макетке.
image
Но оказалось, что в DIP28 ее в Москве крайне трудно найти, да к тому же в этом корпусе она существенно дороже. Зато в наличии навалом Atmega168 в любом корпусе. Но цена DIP28 и TQFP-32 отличается тоже довольно существенно. Для робота на гусеничном шасси и домашней автоматизации возможностей Atmega168 более чем достаточно, поэтому поборов страх, я решил сэкономить и использовать 168ю в TQFP-32 корпусе (шаг ножек — 0.8мм)
image
Все компоненты кроме эпоксидной макетки я купил в Москве, в одном магазине (макетки продаются в любом радиомагазине или на рынке, просто у меня уже было 5 штук, купленных ранее на ebay).
Итак, для начала нужно припаять микроконтроллер размером 9х9 мм на DIP переходник, чтобы более комфортно с ней было работать.
mkpochtoi не работал, поэтому купить готовую макетную плату не получилось, купил макетку MP-QFP, от которой ножовкой по металлу отпилил кусок под TQFP-32.
image
Просмотрев видеоурок по пайке от я водрузил микруху на макетку с помощью обычного 40Вт паяльника, потратив на это чуть больше 5 минут (опыта пайки таких мелких компонентов и вообще SMD компонентов у меня не было). В качестве флюса использовал несколько капель глицерина (попросил у девушки, она занимается мыловарением). Отмыл горячей водой и высушил феном.
Atmega 168PA-AU
«Atmega 168PA-AU»
40-ногую линейку PBS-40 кусачками настрогал на кусочки по 4 ножки и впаял с обратной стороны. Я взял гнезда, а не штырьки, чтобы микроконтроллерную плату можно было подключать к макетке проводками без пайки.
Дальше все как в статье — собрал на макетной плате схему, использовав datasheet от семейства Atmega 48/88/168 (номера ножек на DIP28 и TQFP-32 различаются).
Поскольку процессор я взял чистый, то предстояло прошить его бутлоадером от Arduino. Тут меня поджидала засада:
Arduino IDE знает только Atmega168 и ничего не знает об Atmega168P (точнее Atmega168PA-AU) — более свежей версии микросхемы. Прошивать она его отказалась. А еще раньше я выяснил, что Freeduino Nano v5.0 почему-то не хочет работать ISP программатором. Пришлось разобрать робота и достать Freeduino 2009. с помощью скетча ArduinoISP и примера на Freeduino.ru удалось заставить avrdude игнорировать различие в сигнатуре (ключ -F) и прошить бутлоадер, фьюзы и лок.
У меня сработал такой вариант:
::Прошиваем bootloader (порт COM9 нужно поменять на Ваш)
avrdude -F -C avrdude.conf -p m168p -c avrisp -P COM9 -b 19200 -e -U flash:w:optiboot_diecimila.hex
::Прошиваем fuse и lock биты
avrdude -F -C avrdude.conf -p m168p -c avrisp -P COM9 -b 19200 -Uefuse:w:0x00:m -Uhfuse:w:0xdd:m -Ulfuse:w:0xff:m -Ulock:w:0x0F:m

На официальном сайте есть описание подключения для прошивки:
image
Как вариант, можно обновить файл avrdude.conf, прописав правильную сигнатуру, но нужды в этом особой нет.
Все, Arduino на макетке готова. Можно подключать любой USB — serial TTL (или RS-232-TTL) адаптер и зашивать скетч из Arduino IDE, выбрав Board->Arduino Diecimila, Duemilanove or Nano w/Atmega168.
Breadboard Arduino
«Breadboard Arduino»
Убедившись в работоспособности, я занялся переносом на макетную плату.
Сложнее всего оказалось оптимально разместить элементы. Для этого наиболее простым бесплатным инструментом оказался Fritzing. Правда нагромождение картинок и проводов выглядит страшно, но позволяет при сборке не запутаться в проводах:
Minimalist Arduino
«Minimalist Arduino»
Я старался уменьшить количество отдельных проводов, припаивая где возможно выводы воткнутого компонента к нужному контакту просто сгибая его ножки и обрезая излишек.
Добавив примерно 65 р на запчасти я получил вот такой результат:
Minimalist Arduino
«Minimalist Arduino»
Для удобства я добавил шину питания и землю (2 гребенки справа внизу), кнопку питания, гнездо RX, TX, DTR для загрузки скетчей и ICSP разъем для прошивки микроконтроллера программатором прямо на плате.
Minimalist Arduino в сборе
«Minimalist Arduino в сборе»
Воткнув микроконтроллерную плату с Atmega328P-AU, можно прогапгрейдить девайсик для задач, где 16 кб под скетч не хватает. Оставшееся на макетке место я собираюсь использовать под сенсоры, драйвер мотора и прочие нужные вещи.
Вот список компонентов и цен:

Наименование Цена Кол-во Стоимость
Mакетная плата MP-QFP 64 1 64
Glass-Epoxy Board Prototyping PCB 9×15 FR4 43 1 43
PBS-4 4 8 32
PBS-6 4 2 8
PLS-40 4 1 4
ATMega168PA-AU 62 1 62
LM7805 1A 5V Positive Voltage Regulator 15 1 15
16.000MHz Clock Crystal 10 1 10
22pF Capacitor 1 2 2
10uF Capacitor 5 2 10
100nF Capacitor 1 1 1
10kOhm Resistor 1 1 1
150 Ohm Resistor 1 2 2
DTS-61 кнопка 2 1 2
PS-22E85L 7 1 7
WF-02 вилка на плату 1 1 1
Red 3mm LED 2 1 2
Green 3mm LED 2 1 2
Итого 268р.

Сантиметров 20 монтажного провода, припой и флюс я не посчитал 🙂
Получилось даже чуть-чуть дешевле чем Arduino Pro Mini ($9.5), при этом удобнее в использовании и не нужно ждать 3 недели, пока приедет из китая ).
Но самое приятное — это может собрать каждый и все компоненты есть в продаже и легко доступны. Ждать и искать ничего не нужно. Увидели на хабре интересный проект на ардуино? Соберите его!

Если нет знакомых с ардуино или прогрмматором, то бутлоадер за 50 рублей вам может прошить продавец, а переходник USB — Serial TTL покупать не обязательно, если у компа есть COM порт.

Я собрал вот такой переходник из MAX232CPE, разъема DB9F и 4 конденсаторов по рублю штука:
Loading Sketch
«Loading Sketch»

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.