Макетирование проектов на atmega - от создания макетной платы до конечного продукта.
- Возможность использования готовых наборов (avr stk500, avr butterfly)
- программаторы
- сопряжение с ПК (com-порт)
Проводить моделирование необходимо с постановки задачи: определиться с количеством дискретных входов и выходов, аналоговых входов выходов и затем приступать к выбору "железа". Если необходимо реализовать специфический функционал, то можно попробовать собрать отладочную плату на макетной плате. Макетная плата состоит из множества дырок с шагом 2.54. МК для такой платы лучше всего покупать в dip корпусе, тогда контроллер встанет прямо в дырки без "допиливаний". Компоненты используют штыревые, обычно довольно громоздкие, но удобные для пайки даже большими паяльниками. Результат такой сборки представлен чуть ниже. Вид такой платы конечно всегда получается не самым красивым, но зато вполне функциональным.
Немного подробнее про последнюю схему. Несмотря на свою простоту, в ней есть много интересный вещей для моделирования. Во-первых питание. МК нельзя включить напрямую к 12 вольтам, необходимо сделать 5 или 3.3 для процессоров. Как это сделать с минимальным количеством элементов, чтобы можно было хотя бы отладиться. Я предлагаю использовать линейный стабилизатор. Он конечно сильно греется, низкое КПД. но он почти не требует обвязки, найти его можно где угодно, аналогов очень много. Для моделирования линейные стабилизаторы самые удобные. Принцип включения очень простой - на вход ставится электролит около 10 мкФ (хотя не особо важно в большинстве случаев, иногда можно вообще без него), на выход конденсатор около 1-10мкФ, электролит до 16 Вольт или керамические. Тут есть свои тонкости, но для питания процессора они не так важны, если речь не идет про АЦП.
Теперь немного про расположение стабилизатора. Если задача стоит питать только микропроцессор, то наилучшее расположение стабилизатора - это положить его на плату (для случая с наиболее популярными lm7805, он же КРЕН в корпусах TO-220, как на картинках). Если же необходимо что-то питать еще (например, транзисторные ключи) или входное питание больше 20 вольт, то стабилизатору не обойтись без радиатора охлаждения. В этом случае стабилизатор ставится вертикально и к нему прикручивается радиатор, через теплопроводящую пасту типа КПТ конечно (см. картинку с макетной платой ниже).
Если необходимо АЦП, то стоит задуматься о раздельно питании АЦП и контроллера. В этом случае удобно ставить два линейных стабилизатора: один на питание процессора (ножка Vcc), другой на питание АЦП процессора (Vref). Земли аналоговой и цифровой частей должны быть соединены в одной точке.
Так же стоит сделать защиту от переполюсовки, для этого я использую диодный мост. Как показывает практика, переполюсовка бывает очень часто при отладке :) Так что настоятельно рекомендую. Да и стоимость изделия растет незначительно.
Теперь о связи с ПК. Многие делают процессорные устройства управления с желанием управлять чем-то через ПК (помигать светодиодом с компьютера). Начать лучше всего с самого простого интерфейса RS232 или COM-порт. Приницп его работы очень прост: один провод отвечает за передачу сигнала (Tx), другой за прием (Rx), третий земля, сигнал передается в виде прямоугольных импульсов. Фактически, интерфейс передает побайтно данные и принимает побайтно данные в большинстве случаев, что делает сам интерфейс простым для осознания и реализации.
На стороне контроллера амплитуда сигнала составляет 5 вольт, т.к. мк питается от 5 вольт. COM-порт компьютера же использует уровни +12 и -12 Вольт. Для согласования уровней используется микросхема MAX232, самая популярная микросхема преобразования уровней UART<->RS232. Обвязка микросхемы состоит из нескольких транзисторов по 1 мкФ, поэтому не составляет труда включить схему преобразования UART-RS232 на плату. Многие, наверное., скажут "где взять-то в современном компьютере COM-порт?". Решение этой проблемы уже давно известно - популярные преобразователи RS232-usb, в основе которых чаще всего стоят микросхемы ft232. Таким образом можно реализовать обмен с ПК через интерфейс USB, в самом компьютере же будет "виртуальный" COM-порт, работа внутри программы будет как с обычным ком-портом.
Все же если Вы не чувствуете в себе силы что-то паять самому в большом количестве, подобрать элементы, закупать и вообще схемотехника Вас особо не привлекает, то стоит обратить внимание на готовые отладочные наборы. Ниже на картинке пример платы nucleron, в ней есть все необходимое для моделирования многих простых устройств: силовые входы на оптопарах, силовые выходы с защитой от перегрузки, несколько интерфейсов rs485 и rs232, да и atmega там одна из самых сильных. Стоит плата порядка 100$.
Как правило, на первых этапах можно многие задачи решить при помощи отладочных наборов или отладочных плат. В таких платах стоит процессор с периферией. контакты микроконтроллера выведены на штырьки. К этим штырькам можно можно подключать уже что угодно. Отладочные платы, как правило, содержат еще небольшой набор коммутационных интерфейсов (rs232, usb, jtag, isp и т.д.)
Можно взять более известные платы, например., AVR Butterfly, в Москве ее можно найти около 100 рублей (2013 год), плата имеет уже все необходимое на борту, но с силовыми входами и выходами у нее определенные проблемы :) Зато есть экран, джойстик, питание от батарейки. динамик и еще много всякой ерунды.
Можно купить специальную отладочную плату типа AVR Dragon или ST500. У них на борту уже программатор ISP, что позволят не ломать голову где достать программатор, подключать разные силовые модули, дисплеи и т.д. Я начинал когда-то именно с STK500, другим тоже рекомендую. Недостатками stk500 является запредельная цена и большие размеры.
