kit EvB 5.1

Konstrukce celého kitu umožňuje velice flexibilní zapojení a konstrukci projektů. Veškeré periferie jsou sice součástí desky, ale využívají většinou pouze napájecí větve spojů. Jejich vstupy nebo výstupy jsou vyvedeny na samostatné piny, stejně jako nevyužité brány mikroprocesoru, takže zůstává zcela na libovůli konstruktéra, kam periferie připojí. Mikrokontrolér má pevně připojený pouze krystalový oscilátor 16MHz, tlačítko RESET a Pull-Up rezistory pro I2C sběrnici o velikosti 10kΩ a napájení. Ostatní (volné) porty jsou volně dostupné na propojovacích pinech. Tzn., že i LCD display si lze připojit takovým způsobem, na který je konstruktér zvyklý.

Vývojový kit EvB 4.3 kompletně osazený

Vlastnosti a osazení kitu EvB rev. 5.1 je následující:

 

  • Procesor AVR ATMega32 (existují verze s ATMega16 a ATmega 644p), krystal 16MHz
  • Obvod reálného času PCF8583
  • Paměť EEPROM AT24C02
  • Infračervený přijímač TSOP4836
  • Teplotní čidlo DS18B20
  • Převodník sběrnic RS485/RS232 - SN75176BP
  • Patici pro kartu MMC/SD
  • 5 tlačítek
  • 8 indikačních LED diod
  • 2 potenciometry pro nastavení napětí
  • 4 x sedmisegmentový LED zobrazovač
  • 5 x výkonový výstup s otevřeným kolektorem ULN2003
  • podsvětlený displej LCD 2x16 znaků (zelený, modrý, černý)
  • USB konektor
  • ISP programovací konektor

Porovnání mikrokontrolérů použitých ve vývojových kitech EvB 4.3 :

Procesor

ATMega16

ATMega32

ATMega644p

Paměť Flash

16K Bytes

32K Bytes

64K Bytes

Paměť EEPROM

512 Bytes

1K Bytes

2K Bytes

Paměť SRAM

1K Byte

2K Byte

4K Bytes

Počet I/O vodičů

32

32

32

Počet kanálů PWM

4

4

6

Počet kanálů A/D

8

8

8

Maximální kmitočet hodin

16MHz

16MHz

20MHz

Počet rozhraní UART

1

1

2

I2C

ANO

ANO

ANO


Rozeberme si nyní detailně jednotlivé periferie a jejich zapojení. Vlastní jádro vývojového kitu tvoří mikrokontrolér ATmega 16, 32 nebo 644P, lišící se ve velikosti paměti programu, interní EEPROM a SRAM paměti. Mikrokontrolér je napevno taktován krystalem 16MHz, můžeme však využít interního RC oscilátoru 8MHz, popř. vestavěné děličky pro snížení tohoto hodinového kmitočtu. Mikrokontrolér je umístěn v patici DIL40, lze tedy případně volit z libovolných typů, splňujících umístění napájení, signálu RESET a připojení krystalu.

Použití sběrnice I2C může být demonstrováno na dvou obvodech s tímto rozhraním – pamětí AT24C02 a obvodu hodin (RTC) PCF8583. V části mikrokontroléru jsou k signálům SDA a SCL připojeny Pull-Up rezistory, není tedy nutno připojovat externí. Tyto signály jsou také připojeny „natvrdo“, není možné použít např. simulaci I2C na libovolném pinu pro spojení s těmito obvody. Pro připojení externích obvodů přes I2C použijeme piny SDA a SCL na portu C tak, jak je určil výrobce.

 

Pro měření teploty je použit známý senzor od Maxim-Dallas digitálním výstupem – DS18B20, který má svůj digitální výstup na společném konektoru s výstupem od přijímače infračerveného signálu TSOP4836, pracujícím na standardu IR vysílání 36 kHz. Lze však použít dálková ovládání pracující na 38 i 40kHz, výsledkem bude snížená citlivost přijímače, pro ověření funkce vysílače však postačí.

 

Pro interakci s okolím je kit vybaven pěti tlačítky a pěti výkonovými výstupy. Tlačítka se zapojují přímo na vstupy mikroprocesoru, neboť v režimu „input“ mají zapojeny Pull-Up rezistory a tlačítko tak lze připojit mezi vstupní pin a zem. Proto jsou všechna tlačítka automaticky spojena se zemí. Výkonové výstupy jsou realizovány přes šroubovací svorkovnici obvodem ULN2003, u kterého se využívá pěti kanálů. Šestá svorka je spojena přímo s kladnou napájecí svorkou, tedy ještě před stabilizátorem, je na ní plné napájecí napětí – slouží k připojení zátěží.

 

Pro zobrazení stavů můžeme využít tři typy optických indikátorů. Vždy je k dispozici osmice zeleno/červených samostatných LED připojených přes rezistory pevně k +5VDC, spínají se tedy vůči zemi, nebo LCD displej s možností řízení jasu vestavěným trimrem a řízením LED podsvětlení buď automaticky procesorem nebo přímým spojením pinu BL(1 ) s +5VDC. Použití LCD se předpokládá ve 4bitovém režimu. Poslední možností zobrazení údajů je sedmisegmentový displej se 4 pozicemi – obr.20. Tento displej je poněkud složitější na ovládání, je třeba použít multiplex pro přepínání číslic – interface je vybaven spínacími tranzistory Q1, 3, 4 a 5, stačí tedy pouze správně propojit s mikroprocesorem.

 

Uchování údajů a naměřených hodnot můžeme na desce dvojím způsobem. Buď pomocí I2C paměti, nebo uložením na MMC/SD kartu, slot je umístěn pod LCD displejem. Odporové děliče zajišťují kompatibilitu s napěťovými úrovněmi signálů – karta využívá 3.3V logiku. „Analogová“ část vývojové desky – dva potenciometry, mohou být připojeny k analogovým převodníkům.

 

Předposlední částí desky jsou obvody pro připojení vývojového kitu k dalším perifériím pomocí sběrnic, neboli obvody zajišťující komunikaci. Obsahuje  rozhraní RS485, realizované budičem SN75176BP a USB rozhraní s notoricky známým čipem FT232RL, který se chová jako virtuální sériový port na PC. Pomocí tohoto rozhraní lze jednak na PC využívat sériovou linku RS232 a při použití bootloaderu v mikroprocesoru ho taktéž programovat pomocí speciálního software. Touží-li konstruktér využít klasické RS232 rozhraní, je třeba se napojit přímo na piny PD0 a PD1 portu D, což je v principu možné. Pak je třeba použít externí převodník napěťových úrovní. Rozhraní RS485 je na desce vybaveno volitelným rezistorem 120Ω jako zakončení sběrnice a volitelně lze připojit k mikrokontroléru signál DE/RE pro řízení toku dat (port D, signál PD2).

 

Celá deska je napájena napětím min. +9VDC, které se je stabilizováno obvodem 7805 na +5VDC.  „Hrubé“ napájecí napětí je přítomné pouze na svorkovnici pro výkonový výstup, na celé desce je použito napětí +5VDC, které je spolu s GND vyvedeno na speciální pomocné piny pro potřeby aplikace a kde jej může konstruktér využít dle libosti. Protože je vývojový kit většinou propojen s PC pomocí USB sběrnice, lze přepínačem (jumperem) USB-Vcc připojit za stabilizátor napětí +5VDC ze sběrnice USB a eliminovat tak použití externího napájecího zdroje. V tomto případě ale nemůžeme použít kladnou napájecí svorku na terminálu výkonových výstupů.

Vývojový kit EvB 4.3 s odejmutým LCD - viditelný sedmisegmentový LED

Pokud jste přáteli vývojové platformy Arduino - viz oficiální web, pak je možné používat klon Arduina zvaný Sanguino na vývojové platformě EvB ATmega644p, neboť Sanguino projekt podporuje právě tento mikrokontrolér. Veškeré informace o Arduinu - klonu Sanguino - najdete taktéž na oficiálních stránkách projektu.