Para controlar e configurar alguns projetos em microcontroladores PIC e ATMEGA, você precisa conectá-los convenientemente a um computador ou laptop. A série de microcontroladores PIC16 (que costumo usar para fazer meu dever de casa) não possui uma implementação de hardware de USB, mas há uma porta serial UART regular, que é uma versão simplificada da porta COM de computadores mais antigos. Trabalhar com ele não causa dificuldades particulares e também não requer muitos recursos do próprio microcontrolador, pois Ao contrário do USB, possui um protocolo mais simples, mas permite a transferência de dados. Alguns computadores ainda possuem uma porta COM, embora às vezes ela não seja exibida - neste caso, você só precisa conectar um conversor de nível (por exemplo, MAX232) para conectar, mas em placas-mãe e laptops mais recentes ela não existe.

Conectar o microcircuito é bastante simples, mesmo para um radioamador iniciante.

Montagem Z-Duino

Então, vamos começar. O kit de montagem que ganhei inclui três sacolas.

Um pacote contém conectores, um soquete para o controlador e o próprio controlador - ATmega328P, com um bootloader e o esboço “Blink” costurado nele. Outra sacola está cheia de “soltos”, entre os quais há um botão “bomba” com botão vermelho - para reset. Na terceira bolsa: uma placa de alta qualidade e um dos LEDs. Existem dois deles no conjunto: verde - para fonte de alimentação e amarelo - para pino 13. São idênticos na aparência e para não confundi-los o amarelo vem embalado junto com a placa, mas nada nos impede de soldá-los ao contrário.

A montagem ocorreu em duas etapas. Primeiro eu soldei todos os componentes SMD

Então toda a saída

Queria que o jumper de seleção de potência fosse instalado perpendicularmente à placa, então dobrei os pinos com um alicate, soldei e mordi o excesso.

Depois de montar a placa, ligo a alimentação: o LED verde acende, o LED amarelo pisca. Ok, agora precisamos de um adaptador para preencher os esboços. Se houver uma porta COM de hardware na placa-mãe, você pode pegar um conversor de nível em um MAX232 projetado para essa finalidade ou montá-lo usando transistores (como no Arduino Severino).

O conversor de transistor repete o circuito do Arduino Severino, e para o adaptador no chip escolhi MAX232CPE: em vez de eletrólitos de 10uF, são instalados cerâmicos de 100n. Antes de montar o microcircuito, é necessário quebrar os pinos 7 e 10 ou dobrá-los para o lado.

Para usar um adaptador em transistores ou no MAX, você precisa aplicar 5V à placa Z-duino de qualquer maneira conveniente. Peguei-o diretamente do USB e conectei-o ao conector ICSP. O jumper de seleção de energia deve ser colocado na posição 5V.

Atenção! Se você queimar algo ou causar algum dano ao implementar as ideias apresentadas neste artigo, então você, e não o autor dessas ideias (ou seja, eu), será responsável pelas consequências negativas. Por exemplo, no exemplo acima, 5V do USB são fornecidos diretamente ao controlador, ignorando o fusível e o diodo de proteção. Esteja atento ao que está a fazer, observe a polaridade da ligação e não ultrapasse a corrente máxima que a maioria dos conectores USB do computador pode produzir, nomeadamente 500mA.

Se não houver porta COM, você poderá usar um adaptador USB-COM. Já escrevi sobre um adaptador para mega8 soldado em um Arduino caseiro, terá foto e diagrama do adaptador em um controlador em DIP e em pacote TQFP.

Todos os sinais fornecidos pelo conversor são conectados ao conector. No diagrama e desenhos das placas existem fusíveis tamanho 1206 no circuito 5V do USB. Não tenho esses, não tenho fusíveis SMD, então instalei jumpers.

Em duas placas foram trocadas RX e TX, tive que cortar os trilhos, soldar os jumpers e os erros nos desenhos da placa foram corrigidos.

A implementação de uma versão deste adaptador para ATtiny2313 está disponível em getchip.net.

O artigo está desatualizado - agora você não encontra mais cabos de dados USB para telefones antigos; portanto, um adaptador pronto pode ser encomendado de forma barata no Aliexpress (nota do brownie do site).

Para ser honesto, todos nós ficamos com preguiça... nossos bisavôs podiam soldar um circuito de centenas de elementos em uma noite e não quebrar. Dê-nos tudo o que está pronto. Um exemplo é um adaptador simples de uma porta COM para um nível TTL. Parece que o circuito tem 5 partes, mas dá preguiça de soldar. Além disso, as portas seriais são agora escassas. Mas em laptops eles nem existem. Você pode, claro, usar a interface USB, mas alguém já tentou programá-la? Difícil! E nem todo controlador suporta isso. Mas quase todos os AVRs possuem um UART e ele é implementado em hardware.

A conclusão se auto-sugere. Você precisa de um adaptador barato, simples e confiável de USB para UART (COM) com níveis lógicos TTL (0-5 volts). E de preferência circuitos de energia adicionais para que nosso dispositivo possa ser alimentado diretamente do adaptador sem conectar energia adicional. E existe esse adaptador. E aposto que não está a mais de um quilômetro de você. Em qualquer loja Euroset você pode comprar tal milagre por apenas 300 rublos (ou 160, dependendo da sua sorte). Cabo de dados simples. Adaptador USB para telefone. Na maioria dos modelos de aparelhos, os dados são transmitidos via TTL-UART. Ou seja, uma interface serial com níveis de tensão de 0 a 5 volts. (usei cabos do antigo Ericsson R-320)

É assim que fica esse milagre no balcão. Dentro há fiação e um disco com driver. É aconselhável levar exatamente este tipo, porque de formato semelhante, mas sem etiqueta, os Eurosets são uma merda: funcionam através de um e não são desacoplados do computador para alimentação. Observe que a fiação deve vir com uma pequena caixa plástica. É tudo sal. Este é o nosso adaptador.

Então, arruinamos nossa aquisição. Dentro há uma placa com um chip PL-2303HX da Prolific e dois grupos de pads. Uma é a entrada USB, a segunda é exatamente o que nos interessa. UART com níveis de sinal TTL. Resta apenas determinar qual contato é qual. Na minha versão era assim:

Então, só precisamos de GND, RxD, TxD, para estetas especiais podemos levar +5V para alimentação (a corrente é pequena 100mA ao saltar com boné) e um sinal DTR se precisar rastrear se o dispositivo está conectado ao computador (ou, por exemplo, ligue o LED diretamente na caixa para que fique bonito e visível quando o aparelho estiver em operação) Conectamos o terra ao terra, o receptor ao transmissor, o transmissor, respectivamente, ao receptor. Isso é tudo. O hardware está pronto. A propósito, o disco contém vários arquivos PDF interessantes com uma descrição do circuito e do próprio chip. E se a sua placa for diferente da minha, basta rastrear qual pino está conectado a qual perna deste chip.

Agora instale o software do disco... diretório F:\2303dirver\pl2303new\newpl2303_setup\DRIVER\SETUP... execute “PL-2303 Driver Installer.exe”. Se não houver disco, os drivers e informações adicionais podem ser baixados do fabricante PL-2303 USB to Serial Bridge Controller. O que é muito bom é que este dispositivo possui drivers para todos os sistemas e sistemas operacionais imagináveis ​​(Linux, PDA, Mac OS, etc.), o que amplia significativamente o leque de aplicações possíveis.

Revisão do conversor USB para UART TTL no CP2102

Por que é necessário?

Como é diferente de outros dispositivos semelhantes?

Um pino DTR adicional, que pode ser conectado diretamente à entrada RESET em controladores que não possuem USB na placa. Depois disso, não há necessidade de pressionar o botão RESET durante a programação. Isso é muito conveniente para mim quando o controlador está escondido nas profundezas da minha nave e o acesso ao botão pode ser muito difícil.

Suporte do fabricante, compatibilidade com drivers e software originais, ao contrário do FTDI falso, que

Pinos adicionais (orifícios para contatos) na placa, por exemplo, permitindo colocar o USB no modo de economia de energia.

Uma oportunidade interessante é alterar o VID, PID e o texto com que a placa é reconhecida, para montar seu próprio driver com os parâmetros exigidos, o que é bastante interessante em projetos comerciais. Falarei mais sobre isso.

Para quem tiver interesse, clique abaixo

Encomendei muitas pequenas coisas no Ebay como recompensa por uma revisão, inclusive por US$ 1,79

A mercadoria viajou por 54 dias. Bem, já estou acostumado com o nosso correio, o que não se pode dizer da taxa de câmbio do dólar em relação ao rublo (((

Pacote amarelo normal. Dentro estão os lenços em sacos transparentes lacrados. Tudo está como sempre.

A placa possui orifícios adicionais onde você pode soldar pinos para controle adicional do modem e alternar o USB para o modo SUSPENSO

Características

• Chip CP2102 de
• Taxa de troca de dados via UART 300Bit/seg - 1Mbit/seg
• Ler buffer de 576 bytes, gravar 640 bytes
• Suporta USB 2.0 12Mbps
• Suporte ao modo USB SUSPENSO
• Regulador de potência integrado 3,3 V 100 mA
• EEPROM com parâmetros de configuração 1024 bytes
• SO suportado Windows 8/7/Vista/Server 2003/XP/2000, Windows CE, Mac OS-X/OS-9, Linux, Android
• Capacidade de personalizar parâmetros de placa e driver para seus projetos
• Dimensões da placa 26,5 x 15,6 mm

Antes de usar a placa, você deve instalar

Para conectar ao controlador você precisa de 5 fios:
GND-GMD
VCC - V5.0 (V3.3) dependendo da placa utilizada
TX-RX
RX-TX
Controlador RESET - DTE

Agora o controlador pode ser programado sem pressionar o botão RESET.

A placa é reconhecida no sistema como
Silicon Labs CP210X USB para ponte UART (COM35)

Às vezes em projetos comerciais é necessário que o dispositivo tenha um nome comercial próprio no momento da programação. O chip CP2102 e a placa nele contida oferecem grandes oportunidades para isso

Primeiro, baixe e execute "> (também precisei baixar o Java Runtime para iniciar o utilitário)

Agora você pode alterar as seguintes configurações:

• ID do fornecedor (VID). ID do fabricante. O valor padrão é 10С4 (formato hexadecimal). Neste caso, pertence ao SiLabs.
• ID do produto (PID). ID do produto. O valor padrão é EA60 (formato hexadecimal). Neste caso refere-se a todas as pontes CP210x. E
• Poder maximo. O consumo máximo de corrente solicitado pela ponte no barramento USB. O valor padrão é 32 (formato hexadecimal). Valor máximo 500mA
• Atributos de uso de energia. Dieta. Alimentado por barramento (alimentação por barramento USB) ou autoalimentado (alimentação de uma fonte externa).
• Versão de lançamento. Número de emissão. O valor padrão é 1,0. Os campos podem assumir valores de 1 a 99 em partes inteiras e fracionárias.
• Número de série. Número de série. O valor padrão é “0001” (formato de texto). O campo pode aceitar qualquer valor de texto com até 64 caracteres. Necessário para conectar vários dispositivos a um computador
• Cadeia de produtos. O campo pode aceitar qualquer valor de texto com até 126 caracteres. Este identificador é exibido no sistema operacional quando a ponte CP210x é conectada pela primeira vez ao computador e auxilia o usuário na escolha do driver apropriado.
• Bloqueio de dados personalizado. Protegendo dados de configuração.

E depois de uma simples caixa de diálogo do assistente, obtemos uma distribuição de driver com o conjunto necessário de VID e PID e o nome desejado no sistema

Resultado final

Como o nome sugere, este dispositivo organiza uma ponte entre um computador através de uma porta USB e o seu dispositivo usando o protocolo Serial. Podemos dizer que é uma porta USB COM para lógica TTL (níveis 1.8v-5v).

Usando este dispositivo, você pode programar vários microcontroladores e receber informações do dispositivo para o seu computador através da porta serial. Além disso, há muitos usos para ele:

gerenciamento de dispositivo

depuração de programa

transferência de pequenas quantidades de dados

firmware de vários dispositivos - os desenvolvedores geralmente fazem uma saída serial para poder atualizar seus dispositivos

firmware do microcontrolador - muitos microcontroladores possuem um Bootloader (um programa especial para carregar firmware via serial) carregado de fábrica, e você não precisa de um programador especial para carregar o firmware - este dispositivo é suficiente.

Precisaremos dele principalmente para firmware ST-Link. Bem, na verdade, como não há nada para programar aqui - o dispositivo consiste em um microcircuito - então neste dispositivo aprenderemos como soldar e trabalhar no Kicad. Neste artigo, veremos mais de perto como rastrear manualmente uma placa de circuito impresso.

Como fazer um adaptador USB UART

2. Prepare ou adquira as ferramentas necessárias: tudo para soldar

4. Baixe os arquivos necessários para este dispositivo no github.

5. Faça você mesmo uma placa para o dispositivo (isso não é nada difícil, tudo está descrito detalhadamente em nossas instruções).

6. Você pode adquirir todos os componentes necessários na forma de um kit de rádio pronto em nossa loja.

7. Solde todos os componentes na placa, consulte nosso vídeo.

O DISPOSITIVO ESTÁ PRONTO, você pode usar isso!

Como funciona um adaptador USB UART?

Para implementar esta ponte, normalmente é utilizado um microcircuito especializado, que possui uma saída USB de um lado e uma saída serial do outro. Normalmente, esses chips possuem drivers para Windows\Linux e são identificados pelo sistema como uma porta COM. Além disso, um programa especial é usado para trabalhar através da porta COM. Pode ser um programa de firmware de microcontrolador ou um programa para receber dados de um dispositivo, etc.

Escolhendo um microcircuito para o dispositivo

Essencialmente, este dispositivo consistirá em conectores, um microcircuito e sua fiação mínima. Portanto, não teremos especificações técnicas funcionais neste caso. O principal critério pelo qual escolheremos um microcircuito é a facilidade de soldagem e o preço.

Então, os microcircuitos mais comuns para este dispositivo:

cp2102 (cp2103) é um microcircuito excelente e barato, mas possui um pacote QFN28 - ou seja, um pacote sem chumbo - não é muito fácil soldar este logo no início da viagem - por isso não o usaremos

pl2303 é um excelente microcircuito da Prolific - existem muitas variantes deste microcircuito (incluindo falsificações chinesas). Possui corpo TSOP28 - excelente para soldagem. E as modificações antigas são baratas e funcionam muito bem. Vamos usá-lo - modificação pl2303TA - a opção mais barata. Há uma modificação Rev. D que não necessita de quartzo externo - mas custa 2 vezes mais.

CH340 - Versão chinesa (original) da ponte - o chip é bom - mas é difícil comprar em qualquer lugar exceto na China.

FT232R - um chip da FTDI - cabe e funciona muito bem - mas custa quase 2 vezes mais. Sua vantagem também é que não necessita de quartzo externo.

Algumas palavras sobre como escolher um microcircuito para o seu projeto. Existe uma maneira muito simples. Primeiro você precisa encontrar um microcircuito adequado para esta tarefa. Digitamos na Internet - USB - chip serial e imediatamente encontramos - FT232R. Ótimo. Em seguida, você acessa o site de um grande fornecedor de chips - por exemplo - mouser.com. Lá na busca digitamos - FT232R. E na seção de circuitos integrados vemos nosso microcircuito.

O mais importante para nós aqui é a CATEGORIA à qual pertence o microcircuito. Aqui está “Interface USB IC”. Também analisamos o tipo “Bridge, USB to UART”. Vamos para esta categoria e ver que tipo de microcircuitos existem. A seguir, verificamos por meio de planilhas de dados se isso nos convém.

Então, nossa escolha é PL2303TA.

Fazendo um circuito baseado em PL2303

Qualquer diagrama deve começar pela leitura da Ficha Técnica. O fabricante do chip está muito interessado em adquirir seu chip. Na documentação, ele costuma explicar com o máximo de detalhes possível como usar o microcircuito, anexa diagramas e escreve sobre as sutilezas e características da implementação do dispositivo neste chip. Vamos ver o que o fabricante nos aconselha (da documentação do chip pl2303HXD):

Aqui está um circuito completo com um transceptor (conversor de nível até 9v) para obter uma porta COM completa. Não precisamos desta parte. Além disso, o circuito não contém quartzo, mas precisamos dele. Adicionalmente, pode-se notar que ainda não existem LEDs suficientes para sinalizar o processo de troca de dados. Como resultado, depois de pesquisar várias opções de circuito neste microcircuito (esquema pl2303), encontramos o circuito mais simples com LEDs e cristais de quartzo - vamos pegá-lo.

Essencialmente, neste diagrama, a fiação da porta USB é reduzida (os filtros de alta frequência L1 L2 são removidos), o transceptor é removido. O resto do esquema é o mesmo. Além disso, adicionaremos a fiação de todos os pinos de sinal do DTR, etc. - eles podem ser úteis. Também deve ser observado que 5 V não pode ser fornecido ao pino de correspondência de nível em nossa versão do chip, portanto, afastaremos esse pino do conector. Deixaremos o próprio pino para combinar os níveis caso seja necessário usar um UART 1.8v. Assim, por padrão teremos um jumper conectando os pinos 4 e 3,3v e na saída de todos os sinais UART teremos 3,3v. Esta tensão é confiável o suficiente para determinar a lógica 1 em um circuito de 5 V, de acordo com a folha de dados, todos os pinos de sinal são tolerantes a 5 V (ou seja, 5 V podem ser fornecidos com segurança a eles). Portanto com esta conexão o circuito irá operar com tensão de 3,3V a 5V. Além disso, deixaremos os pinos de 5v e 3,3v para alimentar, por exemplo, um controlador sendo flasheado. Tenha em mente que sem uma EEPROM externa, a porta USB produzirá apenas 100ma! Conseqüentemente, não será possível alimentar nada significativo.

Do ponto de vista do desenho do circuito, não há recursos especiais no Kicad. É mais fácil não desenhar conexões com fios, mas usar marcas, especialmente porque isso será conveniente mais tarde, ao rotear a placa. O resultado é o seguinte diagrama (o projeto em Kicad pode ser baixado no final do artigo):

Desenvolvendo uma placa no Kicad

Ao desenvolver um circuito, você pode estimar imediatamente a ordem em que os pinos do conector ficarão. Para facilitar, é melhor que a ordem corresponda aos pinos do próprio chip. Mas, em princípio, isso não é tão importante e pode ser refeito rapidamente mais tarde.

Antes de desenvolver a placa, é necessário determinar quais conectores utilizaremos e determinar os locais de montagem. Faremos uma placa adaptadora que se conecta a uma porta USB e possui conectores de canto PIN de 2,54 mm na extremidade - este é o formato mais comum. Enviaremos apenas os pinos mais necessários para o conector final - simplesmente encaminharemos o restante na placa e os deixaremos como furos para o futuro. Pinos principais: RX, TX, 5V, 3,3v, DTR (frequentemente usado como circuitos de microcontrolador de reinicialização ao atualizar o firmware). Apresentaremos as restantes conclusões no final.

Então, vamos começar a traçar o quadro. No diagrama criamos uma lista de circuitos - Ferramentas - criamos uma lista de circuitos. Mude para a placa e clique no botão Ferramentas-Lista de Circuitos para ler a lista atual de circuitos. Carregamos todos os assentos no quadro. A seguir, colocamos todos os assentos no modo automático. Obtemos o seguinte conjunto de componentes.

Nesta fase, é melhor ocultar informações desnecessárias. Removemos a exibição das camadas Links, Texto Oculto, Valores, Designações.

A seguir, começamos a colocar os componentes principais na futura placa - conectores e um chip. Para que os pinos do chip fiquem localizados de acordo com a conexão dos conectores. É especialmente importante neste caso que os pinos de conexão USB estejam opostos ao conector. Apontamos o mouse para o componente desejado - pressionamos M - e movemos um pouco mais para baixo para um espaço vazio - formamos o futuro tabuleiro. Como nossa placa tem dois lados, devemos determinar imediatamente o lado necessário dos componentes. A opção mais simples é colocar todos os elementos DIP (para os quais você precisa fazer furos passantes) no verso e todos os elementos SMD no lado principal - isso facilitará a conexão dos trilhos. Para mudar de lado, utilize o botão F Como o Kicad pode destacar conexões ao mover um elemento, é muito conveniente colocar todos os resistores associados aos conectores de uma só vez. Isso permitirá que você veja rapidamente as conexões ao transferir o chip. Então, colocamos o conector USB, depois os resistores conectados a ele nas linhas de sinal e depois o conector na outra borda da placa:

Em seguida, posicionamos o chip de forma que haja o menor número possível de interseções.

Depois disso, colocamos os capacitores ao longo dos circuitos de potência - eles devem ficar o mais próximo possível dos terminais de potência.

Depois disso, conectamos os pinos necessários às trilhas - estes são pinos de sinal USB - quartzo, capacitores de fonte de alimentação. Vamos estimar as linhas de energia. Se algo não for conveniente, movemos os componentes e os movemos.

Por exemplo, é mais conveniente mover o capacitor C3 para baixo para não formar uma via. Claro, isso não é muito bom - mas neste caso o caminho será muito curto.

Depois de colocar os elementos principais, colocamos os restantes - focando nas dicas das ligações e tentando não cruzar os caminhos.

Agora só falta descobrir os conectores e as linhas de energia - eles podem ser roteados através da segunda camada. Como resultado, fica claro que é bastante difícil separar os LEDs e os resistores pull-up. Eles se sobrepõem a outras descobertas. Portanto, é mais fácil movê-los para o outro lado - será a parte frontal e desenharemos uma linha vddio ali.

Resta apenas organizar os pinos do conector na ordem das saídas do chip. E finalmente conecte tudo. Nesta fase a placa pode ficar mais compacta. A versão final que acabou. Pode ser feito ainda melhor... mas a opção é satisfatória.

Por fim, resta definir os diâmetros dos furos e a espessura dos trilhos - é melhor fazer 0,3 mm. Alinhe as linhas e adicione polígonos terrestres. Desenhe os limites do quadro.

Como usar um conversor USB UART

Para usar esses dispositivos no Windows, você precisa instalar drivers. Drivers atualizados podem ser obtidos no site do fabricante. Se eles não couberem, você pode instalar drivers mais antigos 1.15 - que podem ser encontrados na Internet.

Após a instalação dos drivers, o dispositivo deverá ser detectado como uma porta COM.

Para Windows, o melhor programa para trabalhar com uma porta COM é o Terminal 1.9b (anexo ao artigo)

Para testar nosso aparelho é necessário conectar as saídas TX - RX com fios. Neste caso, obteremos um modo de eco - tudo o que for transmitido para a porta deverá retornar imediatamente. A velocidade pode ser qualquer.

Trabalhar com o programa é muito simples - selecione uma porta - você pode fazer isso automaticamente usando o botão ReScan ou manualmente. Defina os parâmetros de velocidade e porta. Aí na janela vemos tudo que passou pelo terminal, e na linha SEND você pode transmitir qualquer informação. Para transmitir caracteres especiais, deve-se utilizar a entrada “$1a” em formato hexadecimal.

Para Linux, o dispositivo deve se detectar (os drivers estão incluídos no kernel). Um bom programa é o minicom.

Para entender o restante dos sinais deste aparelho - DTR, DSR e outros - tem aqui um muito bom.

Como montar o dispositivo

Montamos o dispositivo de acordo com as regras gerais descritas em nosso artigo.

Para uma montagem mais rápida, você pode adquirir um kit de solda completo, adaptador de rádio USB UART em nossa loja.

Trabalho independente

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