Скоростной AVR USB программатор на FT232RL без вспомогательного контроллера
Автор DI HALT
Опубликовано 02 Дек 2009
Рубрики: Готовые устройства
Метки: AVR, Программатор, Схемотехника
При работе с микроконтроллерами важнейшим девайсом являетя программатор, именно он может залить в МК нашу программу. Он же часто становится камнем преткновения на пути освоения AVR.
Дело в том, что для работы простейшего программатора, не требующего в своем составе микроконтроллера, нужен компьютер с COM или LPT портом, причем желательно с частотой процессора не выше гигагерца-двух. Да операционную систему подревней - WinXP или Win2K. А это ныне редкость.
С другой стороны, для USB программаторов нужно предварительно прошить контроллер. А чем его прошить? Вот тут и возникает проблема курицы и яйца — как прошить контроллер программатора не имея программатора.
Не так давно появилось решение позволяющее сделать надежный и быстрый USB программатор AVR на базе тупой, непрограммируемой, логики.
Bitbang, что это такое и с чем его едят
Это не что иное как прямое управление выводами какого либо порта. В COM порт можно отправить байт через какой либо высокоупровневый API и он просто выйдет через линию TX потоком стандартого RS232 сигнала.
А можно достучаться напрямую до регистров отвечающих за состоянием каждого пина порта и дрыгая их как нам угодно сэмулировать через тот же COM порт не только RS232, но и SPI, I2C или Dallas 1-wire, HD44780 протокол, применив простейший тупой обвяз. Это и будет битбанг.
В старых программаторах вроде SiProg (PonyProg) или в схеме Громова так и было сделано с COM портом. И работало надежно и стабильно. Но, увы, СОМ порт ушел в небытье, а при попытке сделать то же самое с виртуальным COM портом на конвертере USB-RS232 ничего не получалось. Т.к. заточен он был все же на работу нормального COM порта, а для битбанга приходилось извращаться. В результате такие схемы либо не работали вовсе, либо работали ОЧЕНЬ медленно, прошивая контроллер за час-полтора, что ни в какие ворота не лезет.
Все изменилось с появлением микросхемы конвертера USB-UART FT232R у которой стал доступен битбанг режим не через виртуальный COM порт, а напрямую через драйвер FTDI. И вот тут наступила нирвана.
В результате, из одной только FTDI получается первоклассный скоростной программатор, прошивающий 16кб прошивки за 10-12 секунд и это вместе с верификацией!!!
А из деталей надо ТОЛЬКО микросхему FT232RL, два конденсатора на 0.1uF и гнездо USB. ВСЕ! Ну и проводочки естественно.
Схема включения получается следующей:
 |
Конденсаторное питание
Автор DI HALT
Опубликовано 25 Окт 2009
Рубрики: Готовые устройства, Начинающим
Метки: БП, Схемотехника
Что то часто меня стали спрашивать как подключить микроконтроллер или какую низковольтную схему напрямую в 220 не используя трансформатор. Желание вполне очевидное — трансформатор, пусть даже и импульсный, весьма громоздок. И запихать его, например, в схему управления люстрой размещенной прям в выключателе не получится при всем желании. Разве что нишу в стене выдолбить, но это же не наш метод!
Тем не менее простое и очень компактное решение есть — это делитель на конденсаторе.
Правда конденсаторные блоки питания не имеют развязки от сети, поэтому если вдруг в нем что нибудь перегорит, или пойдет не так, то он запросто может долбануть тебя током, или сжечь твою квартиру, ну а комп угробить это вообще за милое дело, в общем технику безопасности тут надо чтить как никогда - она расписана в конце статьи. В общем, если я тебя не убедил что бестрансформаторные блоки питания это зло — то сам себе злой Буратино, я тут не причем. Ну ладно, ближе к теме.
Помните обычный резистивный делитель?
 |
Казалось бы, в чем проблема, выбрал нужные номиналы и получил искомое напряжение. Потом выпрямил и Profit. Но не все так просто — такой делитель может и сможет дать нужное напряжение, но вот совершенно не даст нужный ток. Т.к. сопротивления сильно велики. А если сопротивления пропорционально уменьшать, то через них насквозь пойдет большой ток, что при напряжении в 220 вольт даст очень большие тепловые потери — резисторы будут греть как печка и в итоге либо выйдут из строя, либо пожар устроят.
Все меняется если один из резисторов заменить на конденсатор. Суть в чем — как вы помните из статьи про конденсаторы, напряжение и ток на конденсаторе не совпадают по фазе. Т.е. когда напряжение в максимуме — ток минимален, и наоборот.
Так как у нас напряжение переменное, то конденсатор будет постоянно разряжаться и заряжаться, а особенность разряда-заряда конденсатора в том, что когда у него максимальный ток (в момент заряда), то минимальное напряжение и наборот. Когда он уже зарядился и напруга на нем максимальная, то ток равен нулю. Соответственно, при таком раскладе, мощность тепловых потерь, выделяемая на конденсаторе (P=U*I) будет минимальной. Т.е. он даже не вспотеет. Читать полностью
Измерительные цепи
Автор DI HALT
Опубликовано 01 июня 2009
Рубрики: Начинающим
Метки: smd, Аналог, АЦП, Датчик, Опорное напряжение, ОУ, Схемотехника
При работе автоматической системой нам в подавляющем большинстве случаев будут нужны будут датчики, способные замерить разные величины. И хоть сейчас получают распространение цифровые датчики, вроде термометра DS1820, все же аналоговых датчиков намного больше. Постараюсь кратко описать как со всем этим хозяйством работать.
Выход с датчика может быть трех основных видов (если кто вспомнит еще, добавьте в комментах)
Напряженческий, токовый и резистивный. Как понятно из названия, тут выходная датчик превращает колебания измеренной величины в колебания напряжения, тока или сопротивления, осталось только эти величины привести к виду удобному для запихивания в АЦП микроконтроллера.
Читать полностью
Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 3.
Автор DI HALT
Опубликовано 28 мая 2009
Рубрики: Начинающим
Метки: PWM, Аналог, Питание, Схемотехника, Транзистор
Кроме транзисторов и сборок Дарлингтона есть еще один хороший способ рулить мощной постоянной нагрузкой - полевые МОП транзисторы.
Полевой транзистор работает подобно обычному транзистору - слабым сигналом на затворе управляем мощным потоком через канал. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением.
 |
МОП (по буржуйски MOSFET) расшифровывается как Метал-Оксид-Полупроводник из этого сокращения становится понятна структура этого транзистора.
Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток - исток резко падает. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые доли ома, а если поднимать напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана.
Читать полностью
Фотодатчик. Часть 1
Автор DI HALT
Опубликовано 13 мая 2009
Рубрики: Начинающим
Метки: Схемотехника, Фотодиод, Фототранзистор
Наверняка многим захочется присобачить к AVR фотодетектор, чтобы отслеживать хотя бы наличие или отсутствие света. Это полезно как для роботостроителей, так и для тех кто делает всякую автоматику. Итак, кратко опишу какие бывают фотодетекторы.
 |
Фоторезистор
ИМХО вымирающий вид. Последний раз я его видел еще в детстве. Обычно представляет собой такой металический кругляк со стеклянным окошком, в котором видна этакая сероватая зигзагообразная дорожка. При освещении его сопротивление падает, правда незначительно, раза в три четыре.
Фототранзистор
Последнее время я на них натыкаюсь постоянно, неиссякаемый источник фототранзисторов — пятидюймовые дисководы. Последний раз я, по цене грязи, надыбал на радио барахолке штук 5 платок от дисковертов, там светотранзисторы стоят напротив дырок контроля записи и вращения дискеты. Еще сдвоенный фототранзистор (а может и фотодиод, как повезет) стоит в обычной шариковой мышке.
Выглядит как обычный светодиод, только корпус прозрачный. Впрочем, светодиоды тоже такие же бывают так что перепутать кто из них кто раз плюнуть. Но это не беда, партизан легко вычисляется обычным мультиметром. Достаточно включить омметр между его эмитером и коллектором (базы у него нет) и посветить на него, как его сопротивление рухнет просто катастрофически — с десятков килоом до считанных ом. Тот который у меня в детекторе вращения шестерен в роботе меняет свое сопротивление с 100кОм до 30 Ом. Работает фототранзистор подобно обычному — держит ток, но в качестве управляющего воздействия тут не ток базы, а световой поток.
Фотодиод
Внешне ничем не отличается от фототранзистора или обычного светодиода в прозрачном корпусе. Также порой встречаются древние фотодиоды в металлических корпусах. Обычно это совковые девайсы, марки ФД-чето там. Такой металлический цилиндрик с окошком в торце и торчащими из задницы проводками.
В отличии от фототранзистора, может работать в двух разных режимах. В фотогальваническом и фотодиодном.
В первом, фотогальваническом, варианте фотодиод ведет себя как солнечная батарейка, то есть посветил на него — на выводах возникло слабенькое напряжение. Его можно усилить и применить =). Но куда проще работать в фотодиодном режиме. Тут мы подаем на фотодиод обратное напряжение. Поскольку он хоть и фото, но диод, то в обратную сторону напряжение не пойдет, а значит его сопротивление будет близко к обрыву, а вот если его засветить, то диод начнет очень сильно подтравливать и сопротивление его будет резко падать. Причем резко, на пару порядков, как у фототранзистора.
Читать полностью
Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 2
Автор DI HALT
Опубликовано 14 Апр 2009
Рубрики: Начинающим
Метки: Дарлингтон, Робот, Схемотехника, Транзистор
Когда на раскачку нагрузки мощности одного транзистора не хватает, то применяют составной транзистор (транзистор Дарлингтона). Тут суть в том, что один транзистор открывает другой. А вместе они работают как единый транзистор с коэффициентом усиления по току равным произведению коэффициентов первого и второго транзов.
 |
Если взять, например, транзистор MJE3055T у него максимальный ток 10А, а коэффициент усиления всего около 50, соответственно, чтобы он открылся полностью, ему надо вкачать в базу ток около двухста миллиампер. Обычный вывод МК столько не потянет, а если влючить между ними транзистор послабже (какой-нибудь BC337), способный протащить эти 200мА, то запросто. Но это так, чтобы знал. Вдруг придется городить управление из подручного хлама - пригодится.
На практике обычно используются готовые транзисторные сборки. Внешне от обычного транзистора ничем не отличается. Такой же корпус, такие же три ножки. Вот только мощи в нем больно дофига, а управляющий ток микроскопический :) В прайсах обычно не заморачиваются и пишут просто - транзистор Дарлигнтона или составной транзистор.
Читать полностью
Монтажное И
Автор DI HALT
Опубликовано 13 Апр 2009
Рубрики: Начинающим
Метки: Начинающим, Основы, Схемотехника
Есть такое очень простое и очень популярное схемотехническое решение. Но, несмотря на его простоту, для многих начинающих оно незнакомо, а при встрече неочевидно. Что порой вызвает непонимание сути процесса, а порой и выход из строя оборудования.
Что такое соединение в монтажное И.
Представь себе линию, подтянутую резистором к плюсу питания. Так как сопротивление между линией и землей бесконечность, а между питанием и линией равно резистору, то напряжение на линии равно напряжению питания. То есть высокий уровень aka (обычно) логическая единица.
 |
К линии подключаются девайсы. Которые могут замыкать эту линию на землю. Так вот, исходя из этого подключения, на линии будет высокий уровень только тогда, когда все остальные девайсы выставят выставят высокий уровень на своих выходах. Стоит какому-либо одному поганцу придавить линию к земле нулем, как вся шина станет низкого уровня и никто из других девайсов на это повлиять не сможет.
Как это можно использовать? Да по разному. Простеший пример — сигнал готовности. Есть куча блоков единого устройства. Каждый из которых работает по своему алгоритму и, например, требует начальную инициализацию. Чтобы главный понял, что все остальные блоки закончили инициализацию и подготовились он “слушает” линию связи. В качестве сигнала готовности — блок отпускает линию. Когда каждый блок пройдет инициализацию, то линия примет высокий уровень и это будет сигналом полной готовности устройства.
На этом же принципе работает и шина 1-Wire и I2C - там если приемник не успевает прожевать байт, то он просто придавливает тактовую линию, не давая передатчику генерировать импульсы. А передатчик, видя что его обламывают, делает паузу.
Как с этим работать
Очевидно, что при работе на шину с монтажным И нельзя в эту шину подавать сильный высокий уровень. Иначе если какой либо из блоков выдаст свой сильный низкий то один из них выгорит в результате КЗ. Соответственно, если говорить про AVR, то ноль задаем сочетанием DDR=1 PORT=0, а единицу (когда линия отпущена) DDR=0 PORT=0. Вот такая вот инверсная логика.
Немного про наводки
Автор DI HALT
Опубликовано 23 марта 2009
Рубрики: Начинающим
Метки: Видео, Схемотехника
Вот решил продемоснтрировать то как ведет себя Hi-Z вход в отстутствии сигнала. Схема точь в точь из поста про регистр. В схеме тут три сдвиговых регистра цепью, на выходе у них светодиоды. С микроконтроллера идет только тактовый сигнал, а вот Data сигнал висит в воздухе. Получается следующий эффект — случайная наводка возникает на входе, иногда возникают единица, а тактовый импульс проталкивает ее по регистрам. Как результат — диоды мерцают. Сама наводка очень сильно зависит от окружающих предметов. Подошел — есть, отошел — нету.
Именно поэтому не следует оставлять висеть просто так выводы микроконтроллеров. Их нужно либо изнутри (конфигурацией DDR или аналогов) либо снаружи подтягивать до единицы или до нуля. Чтобы не болтались. Да, надо еще добавить, что вот так вот хаотично болтаясь, вывод генерирует множественные переключения внутренних ключей, а значит, потребляет больше энергии, создает микроброски напряжения в цепи питания. Как следствие хаотичного снижения и повышения энергопотребления. Про самопроизвольную генерацию всяких событий вроде прерываний (если они не выключены) я и не говорю. Также такое вихляние напряжения на выводе при включении может стать причиной так называемой тиристорной защелки. Когда транзисторы на выходе заклинивает в открытом состоянии, образуется внутрикристальное короткое замыкание. При этом микросхема начинает греться как утюг и чаще всего сгорает. Из защелки выход только один - вырубить питание.
Переменный резистор
Автор DI HALT
Опубликовано 04 Окт 2008
Рубрики: Начинающим
Метки: Мелочи, Резистор, Схемотехника, Трюки
 |
| Переменный резистор |
 |
| Ограничение крайних значений |
 |
| Повышение точности |
Хитрость конструктивная:
Допустим, нам надо сделать переменное сопротивление. Выводов нам надо два, а у девайса их три. Вроде бы напрашивается очевидная вещь - не использовать один крайний вывод, а пользоваться только средним и вторым крайним. Плохая идея! Почему? Да просто в момент движения по полоске подвижный контакт может подпрыгивать, подрагивать и всячески терять контакт с поверхностью. При этом сопротивление нашего переменного резистора становится под бесконечность, вызывая помехи при настройке, искрение и выгорание графитовой дорожки резистора, вывод настраимого девайса из допустимого режима настройки, что может быть фатально.
Решение? Соединить крайний вывод с средним. В этом случае, худшее что ждет девайс - кратковременное появление максимального сопротивления, но не обрыв.
Борьба с предельными значениями.
Если переменным резистором регулируется ток, например питание светодиода, то при выведении в крайнее положение мы можем вывести сопротивление в ноль, а это по сути дела отстутствие резистора - светодиод обуглится и сгорит. Так что нужно вводить дополнительный резистор, задающий минимально допустимое сопротивление. Причем тут есть два решения - очевидное и красивое :) Очевидное понятно в своей простоте, а красивое замечательно тем, что у нас не меняется максимально возможное сопротивление, при невозможности вывести движок на ноль. При крайне верхнем положении движка сопротивление будет равно (R1*R2)/(R1+R2) - минимальное сопротивление. А в крайне нижнем будет равно R1 - тому которое мы и рассчитали, и не надо делать поправку на добавочный резистор. Красиво же! :)
Если надо воткнуть ограничение по обеим сторонам, то просто вставляем по постоянному резистору сверху и снизу. Просто и эффективно. Заодно можно и получить увеличение точности, по принципу приведенному ниже.
Повышение точности.
Порой бывает нужно регулировать сопротивление на много кОм, но регулировать совсем чуть чуть - на доли процента. Чтобы не ловить отверткой эти микроградусы поворта движка на большом резисторе, то ставят два переменника. Один на большое сопротивление, а второй на маленькое, равное величине предполагаемой регулировки. В итоге мы имеем две крутилки - одна “Грубо” вторая “Точно” Большой выставляем примерное значение, а потом мелкой добиваем его до кондиции.
Источники питания. Часть 1 - Батарейное и сетевое питание
Автор DI HALT
Опубликовано 26 Сен 2008
Рубрики: Начинающим
Метки: Аккумуляторы, БП, Диод, Конденсатор, Схемотехника
Если ты разрабатываешь подслушивающее устройство или же что-либо мобильное, что нельзя воткнуть в розетку на постоянную основу, то тебе только одна дорога – батарейное питание. Существует множество видов аккумуляторов или батареек, подходящих на все случаи жизни.
С батарейками тут все просто, если соединить их последовательно, цепочкой от плюса к минусу, то напряжение складывается. А если связать параллельно, объединив все плюсы и все минусы, то получим увеличение емкости батареи. Главное тут, чтобы все батареи имели равную свежесть. А то если в такой связке попадется одна полудохлая, с более низким напряжением, то остальные через нее тут же подсядут до ее уровня.
Особой любовью у меня пользуются батарейки от материнских плат. Так как они выдают 3 вольта, что в подавляющем большинстве случаев достаточно для запитки микроконтроллера (Tiny или Mega с индексом L) или еще какой мелкой электроники. Кстати, мелкие батарейки на девять-двенадцать вольт (такие обычно стоят в брелках авто сигнализаций) внутри содержат стопку обычных таблеточных батареек для часов. Так что в следующий раз лучше не тратить бабло на дорогующую двенадцати вольтовую батарейку, а купить матрас китайских таблеток по рублю за штуку и смотать их скотчем.
Еще классными батарейками снабжались кассеты от фотоаппаратов Polaroid. Она была плоской, выдавала девять вольт и обладала чумовой энергоемкостью, их особенно любили фрикеры, изготовлявшие подслушивающие устройства. Так как такую батарейку, вместе с жучком было легко сделать в виде картонки, которая закидывалась куда-нибудь за шкаф и работала порой до двух трех месяцев.
Коварные ВЧ цепи
Автор DI HALT
Опубликовано 20 Сен 2008
Рубрики: Начинающим
Метки: ВЧ, Индуктивность, Наводка, Печатная плата, Схемотехника
Предыстория
Разводил я плату, того самого универсального пульта. И была у меня там обычная матричная клавиатура - строки и столбцы. По столбцам сканируется, по строкам считывается. Элементарно. Собрал, запрограммировал опрос клавиатуры и выдачу символов на экран.
Включаю и тут же вылазит нажатие. Проверил программу - все как и должно, а кнопка сама почему то нажимается. Выключаю. Включаю - то же самое. Косяк, видать либо кнопка коротит, либо развел неправильно. Было поздно лег спать. Проснулся, включаю - не вылазит буква. Потыкал кнопочки, все работает как и должно. Что это было? Непонятно, может приглючилось? Тут раз - выскочила. Опа. Стал проверять. Вскрылось шаманство. После сброса кнопка не срабатывала, но стоило поднести к пульту руку, справа, под определенным углом - самопроизвольное нажатие. Мда… Но хоть что то стало ясно.
Матричная клавиатура
Автор DI HALT
Опубликовано 08 Сен 2008
Рубрики: Начинающим
Метки: Алгоритм, Клавиатура, Начинающим, Программирование, Схемотехника
Клавиатурная матрица.
Я ее нарисовал тебе на первой картинке. Как видишь, там есть строки и столбцы. Кружочками обозначены кнопки. Включены они так, что при нажатии кнопка замыкает строку на столбец.
Считывающий порт включается в режиме Pull-up входа, то есть вход с подтягивающими резисторами. Если контроллер это не поддерживает, то эти резисторы надо повесить снаружи.
Сканирующий порт работает в режиме выхода, он подключен к столбцам. Столбцы должны быть подтянуты резисторами к питанию. Впрочем, если используется полноценный Push-Pull то подтяжка не нужна - выход сам поднимет ногу на нужный уровень.
П. Хоровиц, У. Хилл. “Искусство схемотехники”
Автор DI HALT
Опубликовано 20 Авг 2008
Рубрики: Книги
Метки: Схемотехника
 |
Автор: П. Хоровиц, У. Хилл. Название: Искусство схемотехники Издательство: Мир
Вердикт: Обязательная к неоднократному прочтению всем, кто хоть изредка включает паяльник.
Подключение микроконтроллера. Ликбез.
Автор DI HALT
Опубликовано 12 июля 2008
Рубрики: AVR. Учебный курс
Метки: AVR, Начинающим, Опорное напряжение, Порт, Схемотехника
Казалось бы простая тема, а однако в комментах меня завалили вопросами как подключить микроконтроллер. Как подключить к нему светодиод, кнопку, питание. Что делать с AGND или AREF. Зачем нужен AVCC и все в таком духе. Итак, раз есть вопросы, значит тема не понятна и надо дать по возможности исчерпывающий ответ. Все описываю для контроллеров AVR, но для каких нибудь PIC все очень и очень похоже. Т.к. принципы тут едины.
Питание
Для работы микроконтроллеру нужна энергия — электричество. Для этого на него естественно нужно завести питалово. Напряжение питание у МК Atmel AVR разнится от 1.8 до 5 вольт, в зависимости от серии и модели. Все AVR могут работать от 5 вольт (если есть чисто низковольтные серии, то просьба уточнить в комментах, т.к. я таких не встречал). Так что будем считать что напряжение питания контроллера у нас всегда 5 вольт или около того. Плюс напряжения питания обычно обозначается как Vcc. Нулевой вывод (а также Земля, Корпус, да как только его не называют) обозначают GND. Если взять за пример комповый блок питания. То черный провод это GND (кстати, земляной провод традиционно окрашивают в черный цвет), а красный это +5, будет нашим Vcc. Если ты собираешься запитать микроконтроллер от батареек, то минус батареек примем за GND, а плюс за Vcc (главное чтобы напряжение питания с батарей было в заданных пределах для данного МК, позырь в даташите. Параметр обычно написан на первой странице в общем описании фич:
• Operating Voltages
–1.8 - 5.5V (ATtiny2313V)
–2.7 - 5.5V (ATtiny2313)
• Speed Grades
–ATtiny2313V: 0 - 4 MHz @ 1.8 - 5.5V, 0 - 10 MHz @ 2.7 - 5.5V
–ATtiny2313: 0 - 10 MHz @ 2.7 - 5.5V, 0 - 20 MHz @ 4.5 - 5.5V
Обрати внимание, что есть особые низковольтные серии (например 2313V низковльтная) у которых нижня граница напряжения питания сильно меньше. Также стоит обратить внимание на следующий пункт, про частоты. Тут показана зависимость максимальной частоты от напряжения питания. Видно, что на низком напряжении предельные частоты ниже. А низковольтные серии раза в два медленней своих высоковольтных коллег. Впрочем, разгону все процессоры покорны ;))))) Читать полностью
Рубрики
Облако тегов плагина WP Cumulus требует для просмотра или выше.
