Tag Archives: Микроконтроллер

Проектирование печатной платы и изготовление устройства в Eagle Cad на примере PICKit2

Готовые устройства, Начинающим, Радиолюбительские Технологии 81 Comments

Предыстория
На днях возникла необходимость собрать программатор PicKit2, да и сам программатор хотелось сделать маленьким, дабы можно было удобно с собой таскать. Как раз на форуме видел несколько тем про двухсторонние платы по методу ЛУТ или ЛЛТ, в частности про изготовление двухсторонних плат, в которых основная засада это совмещение двух сторон идеально точно. Постараюсь на конкретном примере именно этого программатора рассказать, как это делаю я. Разумеется, в своем повествовании буду использовать программу Eagle Cad.

Недавно DI HALT на своем сайте публиковал ряд статей по Eagle Cad (Часть 1, Часть 2 и часть 3)

Программа сама по себе довольна интересна, хотя и заточена на автоматическое производство и сравнивать ее с Sprint Layout не имеет смысла, т.к это две абсолютно разные программы. Каждая из которых хороша для своих масштабов.

Например, мне в Eagle нравится то, что и схема и плата все вместе. Как отмечал DI HALT, при разводке очень удобна подсветка связей которые в данный момент трассируешь, если есть желание то можно сразу, после того как плата готова, создать выходные файлы и отдать на производство. В итоге получить красивую зелененькую плату, но в данной статье речь пойдет не об этом.

Но я немного отвлекся… Итак, скачали Eagle Cad, установили ту версию какая нравится (Demo или порыскали и нашли ключик), прочитали прошлые статьи и получили примерное представление о том что же представляет из себя Eagle Cad.

Последняя версия на данный момент Eagle Cad 5.10.0, вот в ней и будем рисовать, трассировать, печатать и потом делать наш программатор PicKit2.

(далее…)

Read More »

AVR. Учебный Курс. Архитектура Программ

AVR. Учебный курс 129 Comments

Все учебные курсы по микроконтроллерам которые я встречал (в том числе, к сожалению, и мой ассемблерный, но я надеюсь это постепенно поправить) страдают одной и той же проблемой.
В курсе бросаются строить дом не заложив фундамент. Только показав на примере как мигнуть светодиодом, сразу же кидаются в периферию. Начинают осваивать ШИМ-ы, таймеры, подключать дисплеи и всякие термодатчики.
С одной стороны это понятно — хочется действа и результата мгновенно. С другой — рано или поздно такой подход упрется в тот факт, что программа, надстраиваемая без четкой идеологии, просто обрушится под своей сложностью. Сделав невозможным дальнейшее развитие.
Итогом становится либо рождение жутких программных уродцев, либо миллионы вопросов на форуме вида «а как бы мне все сделать одновременно, а то частоты контроллера уже на все не хватает».
 

Самое интересное, что правильной организации программы учат программистов в ВУЗах, но вот только к микроконтроллеру народ обычно идет не от программирования, а от железа. А, как показала практика обучения в ВУЗе, электронщиков толковому программингу практически не обучают :( Приходится все додумывать самостоятельно.

 
Итак, что такое структура программы. Это, прежде всего, ее скелет. То какими путями движется код. Как организованы переходы между задачами прошивки. То как распределяется процессорное время. Без краткого ликбеза по общим принципам построения прошивки дальше двигаться нет смысла.

Все ниже написанное это лишь продукт моих умозаключений, поэтому терминология может отличаться от общепринятой. Если это сильно кому то будет резать глаз — поправляйте в комментах.

 

Итак, я для себя выделяю следующие структуры, по порядку возростания сложности конструкции и количеству управляющего кода:
 

  • Суперцикл
  • Суперцикл+прерывания
  • Флаговый автомат
  • Диспетчер
  • Приоритетный диспетчер
  • Кооперативная RTOS
  • Вытесняющая RTOS

 

А теперь подробно по каждому пункту: (далее…)

Read More »

Робоконструктор Robo-PICA

Робототехника 53 Comments

В Челябинском Элементе появилась прикольная вещь — робоконструктор Robo-PICA. Пользуясь моментом, пришел туда с фотиком и зафоткал все содержимое коробки, а потом выложил на всеобщее обозрение.

кликабельно — больший размер

Дальше будут в основном фотки с моим кратким описанием.
(далее…)

Read More »

Параллельный Цифро Аналоговый Преобразователь по схеме R-2R

Начинающим 119 Comments

Порой надо выдать точный аналоговый сигнал, да еще с быстро менющийся. Например, функцию. Раньше я рассматривал как это можно сделать с помощью ШИМ, но у этого метода есть проблема — он очень медленный. В самом деле, чтобы получить один уровнь на ШИМ, нужно, по меньшей мере, 256 тиков таймера. А если надо развернуть функцию в которой 256 отсчетов? Да еще на каждый отсчет по 256 тиков? Это какая же должна быть частота процессора? Да еще надо учесть, что ШИМ требует интегрирующей цепочки с конденсатором. А значит для четкого установления уровня должно пройти еще несколько импульсов, что снижает скорость еще раза в три. Короче, получить что либо быстрей чем 50 ГЦ на ШИМ очень сложно. Я не говорю даже о том, что у ШИМ изза свойств емкостного заряда сильно плывет линейность, так что это приходится учитывать.
(далее…)

Read More »

AVR. Учебный Курс. Библиотека для LCD на базе HD44780

AVR. Учебный курс 356 Comments

Сел я и дописал свою библиотеку для LCD на базе HD44780.

Как она работает я тут расписывать не буду — код весьма плотно фарширован комментариями. Тем более я уже рассказывал как работать с этим дисплеем Поэтому, думаю, разберетесь. Если будут вопросы, то обращайтесь. Тут же я расскажу как ей пользоваться.

Состав
Библиотека состоит из двух файлов LCD.asm и LCD_macro.inc для подключения по 8ми битной шине и LCD4.asm и LCD4_macro.inc для подключения по четырех битной шине данных. Используете тот вариант, по которому у вас подключен дисплей.

  • Файл LCD.asm содержит все основные настройки портов и, собственно, код.
  • LCD_macro.inc содержит макросы для работы с дисплеем. И используется для работы с библиотекой.

Подключение LCD к микроконтроллеру.
Порт данных использует биты 7…4 любого порта на 4 битном подключении, или весь порт целиком на 8ми разрядном
Порт управления использует 3 любых бита любого порта. Главное, чтобы они были на одном порту. Впрочем код можно и чуток подправить :)

(далее…)

Read More »

Робот на контроллере PIC от SWG. Часть 2

Робототехника 42 Comments
Предварительная версия схемы
Предварительная версия схемы
Тем временем, SWG продолжает совершенствовать своего робота. Структурно его конструкции похожа на моего робота — тоже раздельные специализированные контроллеры. Недавно он прислал мне схему контроллера датчиков/ИК буфферов. Короче глаза и прочие сенсоры. А также наброски кода для управления всем этим добром. Респект!

Хы, надо сказать я несколько отстаю в разработке :) Он уже за датчики взялся, а у меня пока только ходовая отлаживается… ничо ничо, вот щас с заказами разберусь и закажу себе УЗ сонары :)))) А там еще посмотрим кто первый в космос полетит :)

SWG:
Оперативную связь с ходовым контроллером планирую с использованием в обоих контроллерах линий портов B0, B1, с задействованием внешнего прерывания по B0. Кроме того, у контроллера буферов будет также выход на межмодульную шину I2C, для связи с центральным процессором, а иногда и с ходовым контроллером, (для несрочных операций, типа уточнения местоположения препятствия, диагностики исправности датчиков и т.д.) На всякий случай вывожу на разьем также неиспользуемые линии портов, в т.ч. и USART (на всякий случай, в первую очередь для отладки). В качестве датчиков столкновений пока нарисовал микрики, но ставить скорее всего буду все же оптопары, что лучше будет отрабатывать толчки с разных направлений, но потребует дополнительных резисторов для CD подсветки, и желательно управление ей. Свободные линии портов для этого еще есть. На всякий случай (для отладки, а также наглядности работы буфера, и облегчения настройки локаторов, на A4 хочу поставить сигнальный светодиод. (при подачи тока на него он светится разными цветами, переключая их по очереди).

Бонусом в архиве идет доработанная программа ходового контроллера:

  • Исходник на Pascal
  • Cкомпилированные им ассемблерный листинг и HEX — код, а также
  • Дизассемблерный из HEX-кода листинг. Получен программой из комплекта IC-Prog, которой я прошиваю PIC16F876).

Описание ходовой части. Обратите внимание на комменты к посту, в них автором расписана большая часть подробностей и идей по дальнейшему развитию.

Read More »

AVR. Учебный Курс. Выдача данных с АЦП на UART. Мультиплексирование каналов АЦП

AVR. Учебный курс 57 Comments

Несколько постов назад я заикнулся о том, что выдам на гора программу-пример для работы с АЦП. Пора за базар отвечать :) Делать мы будем простенький цифровой вольтметр с замашками осциллографа. Точнее осциллографом это можно назвать с большой натяжкой, скорей самописец. Так, побаловаться.

Задача:
Получить по очереди напряжение с трех каналов АЦП и отправить его по последовательному порту в комп. По запросу с компа показвыать напряжение на каждом из измеряемых каналов. В компе полученный поток байт представить в виде графика.

Теоретическую часть я уже разобрал, осталось поставить эксперимент в реальном железе.

Собираем схему на демоплате Pinboard.
Нам нужны три разных напряжения. Их проще всего получить с переменных резисторов, включенных потенциометрами. При этом средняя точка переменного резистора подключается к каналу АЦП, а крайние точки к +5 и GND питания. При этом при вращении рукоятки резистора напряжение на его средней точке будет меняться от нуля до +5 вольт. Резистор, подключенный к каналу ADC0 уже так включен и никаких лишних движений не требует. А вот два других надо будет подключить. На видео и на фотках хорошо видно что и куда идет.

Поглядеть крупнее

(далее…)

Read More »

AVR. Учебный курс. Использование аналогового компаратора

AVR. Учебный курс 111 Comments

Есть почти в каждой AVRке, такая полезная приблуда как аналоговый компаратор. Это уже почти стандартное устройство и встречается очень часто во множестве разных контроллеров. Даже в древнем, как говно мамонта, АТ89С2051 он уже есть. Штучка прикольная, позволяет сравнивать два аналоговых сигнала и выносить свой вердикт 0 первый больше второго, 1 второй больше первого.

Применить его можно, например, чтобы отслеживать уровень заряда аккумулятора по просадке напряжения. Схема простейшая — стабилитрон создает опорное напряжение, которое всегда одиннаково, а напряжение с резистивного делителя зависит от входного напряжения.

Например, на входе у нас 8 вольт. Со стабилитрона, рассчитанного на 3.3 вольта, выходит всегда одно и то же напряжение — 3.3 вольта. А с симметричного резистивного делителя выходит половина напряжения то есть 4 вольта. 4 это больше чем 3.3, (3.3 — 4 = -0.7 результат меньше нуля) с компаратора выходит 0

Теперь если просядет батарейка и напряжение снизится до 6 вольт, то с делителя будет уже 3 вольта, а с опорного как было 3.3 так и осталось. Зато теперь на компараторе ситуация в корне поменялась — 3 меньше чем 3.3 (3.3 — 3 = 0.3 результат больше нуля) , а значит на выходе у него будет 1

Вот так, например, можно легко и просто следить за питающим напряжением и выдавать сигнал тревоги если батарейка сядет.

Настройка компаратора в контроллере AVR ATMega16
Для других моделей AVR все очень и очень похоже, просто мне так удобней. Если будет затруднение спросишь в комментах.
Мега16 имеет на борту компаратор, со входами AIN0(прямой вход) и AIN1(инверсный вход) (далее…)

Read More »

Отладочный пульт

Новости 31 Comments
Печатная плата
Печатная плата
Возникла у меня необходимость забабахать себе девайсину, чтобы можно было с его помощью раздавать байты по i2c и UART, а также принимать байты по этим же протоколам и выдавать на экранчик. Как по одному, так и пачками. Этакий дебаггер.

Ну а чо, сказано сделано. Воткнул ATMega8535 — первая которая под руку подвернулась из многоногих. Вывел все что только можно наружу, присобачил небольшую клавиатурную матрицу 4х4 и LCD экранчик. Экранчик мелкий WH0802A 8х2 символа, но уж какой был. Других у нас в продаже не встречал, а под заказ везти лень. Да и, думаю, там и не надо больше.

А раз уж пошла такая пьянка, то до кучи вывел наружу пару каналов ШИМ, да пару входов АЦП. Ну и SPI заодно — гулять так гулять. Там же можно и Dallas 1-wire проткол организовать, приделать частотомер, индикатор сигнала, вольтмер и вообще можно много чего наворотить, было бы желание. Опять же, линий на вход/выход получается дофига, так что из нее можно сделать головной блок умного дома или контроллер чего нибудь.

Корпус взял халявный, PAC-TEC‘овский который намутил года два назад. Вот и пригодится коробочка :) Надо сказать, PAC-TEC делает просто изумительные коробки. Не чета тому говну, что продается в наших радиомагазинах. Не скрипят, не люфтят, крепко сбиты, ладно скроены и выглядят круто. Где бы их еще продавали у нас.

Пока только плату развел, еще некоторых деталей не хватает. На днях вытравлю плату, соберу и буду программировать. Вот тогда будет вам и примеры живого кода и подробное описание SPI, i2c, UART, клавиатура и LCD . Кстати, обратите внимание как легко матрицировать обычные тактовые кнопки. А все благодаря тому, что у них четыре попарно соединенных вывода.

Пока же, раз все еще в виде чертежа, набрасывайте в комменты свои идеи по поводу фич будущего девайса.

Read More »

Извращенский ШИМ из UART

AVR. Учебный курс 24 Comments
Пока писал статью про UART пришла в голову одна извращенная идея — на базе UART же можно организовать самый натуральный низкодискретный ШИМ!

Достаточно только сделать где-нибудь в памяти переменную, куда мы будем совать число с заданной скважностью нулей и единиц, а по прерыванию опустошения буфера это число снова пихать в регистр UDRE. Таким образом, генерация ШИМ будет самопроизвольной, без лишних телодвижений. Правда можно получить всего 10 разных значений ШИМ, но зато нахаляву!!!

Для тех кто не понял как, приведу числа которые надо будет непрерывно слать через UART:
два дополнительных значения мы получим за счет старт и стоп битов.

00000000 — 1/10
00000001 — 2/10
00000011 — 3/10
00000111 — 4/10
00001111 — 5/10
00011111 — 6/10
00111111 — 7/10
01111111 — 8/10
11111111 — 9/10

Да и частоты там можно получить нефиговые!
Красота!=)))))

Read More »

Связь микроконтроллера с компьютером через RS232

Готовые устройства 163 Comments

Почти все микроконтроллеры имеют на борту последовательный порт — UART. Работает он по стандартному последовательному протоколу, а значит его можно без проблем подключить к компу на COM порт. Но есть тут одна проблема — дело в том, что комповый RS232 он за логические уровни принимает +/- 12 вольт, а UART работает на пятивольтовых уровнях. Как их совместить? Для этого существует несоколько вариантов схем преобразователей уровня, но самая популярная это все же на специальном преобразователе RS232-TTL. Это микросхема MAX232 и ее аналоги.
Практически каждая фирма делает свой преобразователь, так что тут сгодится и ST232, и ADM232, и HIN232. Схемка простая как три копейки — вход, выход, питание и обвязка из пяти конденсаторов. Конденсаторы обычно ставятся 1uF электролиты, но в некоторых модификациях ставится 0.1uF керамика. Я везде впаивал 0.1uF керамику и обычно этого хватало. :) Работает как часы. Если же на высоких скоростях будет глючить, то надо будет повышать емкость.
 

Схема
 

Кстати, существует еще и MAX3232 это то же самое, но на выходе у него не 5вольт TTL, а 3.3 вольта TTL. Её используют для низковольтных контроллеров.
 

Я себе сделал один такой универсальный шнурочек, чтобы к контроллерам цепляться было удобно по UART. Для общей компактности всю схему запихал прям в разъем, благо у меня были ST232 в soic корпусе. Получилась платка не больше рублевой монеты. Так как под рукой не было мелких SMD конденсаторов, то пришлось напаять кондеры сверху, кто во что горазд. Главное работает, хоть и не очень красиво вышло.
 

Плата снизу
 

Если сомневаешься, что у тебя получится столь мелкий монтаж, то я тебе развел плату на стандартный PDIP корпус. Размером она будет со спичечный коробок, зато мельчить не надо.
 

Плата сверху
 

После сборки проверяется просто:
Втыкается в разъем COM порта. Подается 5 вольт питания на схему, а затем замыкаешь Rx на Tx (у меня это зеленый и желтый провода).
 
Дальше открваешь любую терминалку, хоть Hyper Terminal, цепляешься к порту и начинаешь посылать байты, они должны тотчас возвращаться обратно. Если этого не произошло — проверяй схему, где то косяк.
 

Если работает, то дальше все просто. Тот провод который идет от ножки 9 микросхемы MAX232 это передающий вывод, его заводи на ногу RxD контроллера. А тот который с ножки 10 — принимающий, его смело сажай на вывод TxD контроллера.
 

В собранном виде
 

Плата сделана была методом ЛУТ, в одном месте по моему недосмотру толщина просвета оказалась 0.05мм, протравилась, но со спайками, пришлось процарапывать. А в целом с первого раза ать и никаких проблем. Аж сразу захотелось сделать что нибудь маленькое маленькое, нафаршированное нафаршированное :)
 

Печатная плата. Тонер не смыт.
 

Все, аппаратная часть для связи микроконтроллера с компом готова. Ждите следующего поста в котором я расскажу как конфигурировать и использовать UART в микроконтроллерах AVR. В будущем я буду через UART осуществлять отладочную связь с компом. Может быть даже ради этого соберу отдельный модуль с LCD экранчиком. Для отладки в железе. Посмотрим как попрет.
 

Печатная плата в формате Sprint Layout. Два варианта маленький и большой
 

Та же бодяга, но для работы через USB
 

Read More »

It’s a live!!! It’s a live!!!

Робототехника 13 Comments
Так камрады, сварганил таки контроллер шасси. Пока он практически на 100% повторяет макетную плату. Оно и понятно, макетка делалась для отладки шасси. Теперь вместо унылых лампочек драйвер L293, питание от аккумулятора с DC-DC преобразователем 12->5 вольт. Вроде бы все работает, кроме одометров. Буду разбираться где косяк, когда все отлажу выложу схему, печатную плату и подробнейшее описание каждого элемента схемы. Ориентировочно, это будет сегодня вечером или завтра днем.

Пока же можете полюбоваться на работу монстра в деле. Прога из второго примера — едем до касания передними датчиками, потом сдаем назад на 30 оборотов редуктора. Правда не работает одометр поэтому спустя 30 оборотов колеса он не останавливается. Но это мелочи, поправлю. Заранее извиняюсь за отвратное качество видео. В таком формате пишет моя говномыльница.

Может кто посоветует еще прогу которой можно пережать видео в два клика? Просто сделать размер поменьше, может формат сменить. Что нибудь тупое и простое, разбираться в тонкостях мега софта мне сейчас совершенно некогда.

Read More »

Программатор Громова

Готовые устройства 1 085 Comments

Самый простой вариант программатора для AVR это пять проводков, припаиваемых к порту контроллера и втыкаемых в LPT порт. Не спорю, можно и так. Но я все же не рекомендую этот способ. Даже схему подключения давать не буду — если надо будет сам найдешь. Так как данный метод не очень стабилен, возможны сбои при прошивке, длина проводков ограничена двадцатью сантиметрами (если больше, то будет глючить), поэтому придется шариться в комповой заднице. Да и LPT порт спалить проще простого. В общем не рулез.

Шарясь по инету, я нашел отличный программатор, работающий через RS232 он же COM порт. А также удобную программу для прошивки контроллера UniProf от Николаева. Схему программатора придумал Громов, создатель Algorithm Builder.

Саму программу UniProf можно скачать у меня, но лучше взять с сайта автора. Возможно там будет версия посвежее.
(далее…)

Read More »

AVR. Учебный курс. Архитектура.

AVR. Учебный курс 98 Comments

Итак, камрад, прежде чем ты начнешь работать с контроллером, то неплохо бы тебе узнать что у него внутри.
Поэтому дам тебе краткий ликбез по архитектуре контроллера AVR.

Основой любого микроконтроллера является вычислительное ядро. Во всех моделях AVR оно практически одинаковое и это большой плюс. Именно единство архитектуры обеспечивает легкую переносимость кода.

Итак, что же у нас в основе микроконтроллера, взгляни на диаграмму:

Ядро состоит, в первую очередь, из памяти программ (Flash Programm Memory) и Арифметико-логического устройства (ALU), блока управления (на диаграмме не показан) и программного счетчик (Program Counter). Также есть тактовый генератор, задающий импульсы относительно которых работают блоки микроконтроллера. Тактовый генератор можно сравнить с маятником и собачкой в будильнике: маятник туда сюда, собачка тикает по одному зубчику — шестеренки крутятся. Встала собачка — встал весь будильник.

При старте микроконтроллера значение программного счетчика равно 0000 — это адрес первой команды в нашей flash ROM. Микроконтроллер хватает оттуда два байта (код команды и ее аргументы) и отдает на выполнение в декодер команд (Instruction Decoder).

А дальнейшая судьба зависит от команды. Если это просто команда работы с какими-либо действиями, то они будут выполнены, а на следующем такте значение программного счетчика будет увеличено и из следующей пары ячеек памяти будут взяты еще два байта команды и также отправлены на выполнение.
(далее…)

Read More »

C vs Assembler

AVR. Учебный курс 83 Comments

Если ты впервые столкнулся с микроконтроллерами, то наверняка у тебя стал выбор на чем писать.

На Си или на Ассемблере. Выбор не прост, не зря программисты однокристальщики раскололись на два непримиримых лагеря. Одни с пеной у рта доказывают, что те кто пишут на Си лохи изнеженные, а настоящий брутальный кодер должен воспринимать только ассемблер. Другие же, усераясь, доказывают, что на ассемблере разве что лампочками помигать можно, а какой либо серьезный проект делать на низком уровне невозможно.

Но, истинна, как всегда, находится посредине. Каждый уважающий себя программер должен знать ассемблер, а вот писать должен на том, что более подходит под масштаб задачи. Особенно это касается микроконтроллеров. (далее…)

Read More »

AVR. Учебный Курс. Вводная. Что такое микроконтроллер.

AVR. Учебный курс 92 Comments

Микроконтроллер это, можно сказать, маленький компьютер. Который имеет свой центральный процессор (регистры, блок управление и арифметическо-логическое устройство), память, а также разную периферию, вроде портов ввода вывода, таймеров, контроллеров прерываний, генераторов разных импульсов и даже аналоговых преобразователей. Всего не перечислишь. Как нельзя перечислить все применения микроконтроллеров.

Но, если сильно все упростить, то основной функцией микроконтроллера является «дрыганье ножками». Т.е. у него есть несколько выводов (от 6 до нескольких десятков в зависимости от модели) и на этих выводах он может выставить либо 1 (высокий уровень напряжения, например +5вольт), либо 0 (низкий уровень напряжения, около 0.1 вольта) в зависимости от программного алгоритма зашитого в его память. Также микроконтроллер может определять состояние сигнала на своих ножках (для этого они должны быть настроены на вход) — высокое там напряжение или низкое (ноль или единица). Современные микроконтроллеры также почти поголовно имеют на борту Аналогово Цифровой Преобразователь — это штука подобная вольтметру, позволяет не просто отследить 0 или 1 на входе, а полноценно замерить напряжение от 0 до опорного (обычно опорное равно напряжению питания) и представить его в виде числа от 0 до 1024 (или 255, в зависимости от разрядности АЦП)

Из него можно сделать и умный дом, и мозги для домашнего робота, систему интеллектуального управления аквариумом или просто красивое светодиодное табло с бегущим текстом. Среди электронных компонентов МК это один из самых универсальных устройств. Я, например, при разработке очередного устройства предпочитаю не заморачиваться на различного рода схемотехнические извраты, а подключить все входы и выходы к микроконтроллеру, а всю логику работы сделать программно. Резко экономит и время и деньги, а значит деньги в квадрате.

Микроконтроллеров существует очень и очень много. Практически каждая уважающая себя фирма по производству радиокомпонентов выпускает свой собственный контроллер. Однако и в этом многообразии есть порядок. МК делятся на семейства, все их я не перечислю, но опишу лишь самые основные восьмиразрядные семейства.
(далее…)

Read More »