Dieses kompakte Mikrocontroller Board mit dem modernen Atmel ATmega 1284p ist die Grundlage für den Aufbau eines kleinen modularen Systems. Durch die einheitliche Größe und Lage der Anschlüsse können die verschiedensten Erweiterungen ohne Probleme angeschlossen werden. Es ist für den Einstieg in die Welt der Microcontroller konzipiert, aber natürlich auch für die Anforderungen fortgeschrittener Anwender geeignet.
Da keine SMD Bauteile verwendet werden, ist es besonders einfach im Aufbau.
Natürlich steht auch hier wieder ein Platinen-Layout zum Download bereit, diesmal im Sprint-Layout und im Gerber Format.
Das Mikrocontroller Board und der Aufbau
Das Board 1 ist mit dem leistungsfähigen Prozessor ATmega 1284p bestückt. Dieser IC verfügt z.B. über 32 I/O Anschlüsse, mehrere 8 und 16 Bit Timer und einem ISP Anschluss zur Programmierung.
Für mein Board 1 verwende ich die Bauart in einem 40 poligen DIP Gehäuse und habe ihn steckbar auf einen Sockel montiert. Dadurch ist ein schneller Austausch im Fehlerfall möglich.
Die Ports A, B, D wurden auf Wannenstecker 2×5 geführt. Der I2C Bus wurde ebenfalls auf 2 Wannenstecker 2×5 geführt. Dadurch ist ein Anschluss von weiteren Modulen und eine Weiterführung des I2C Busses möglich .
Der Port C wurde innerhalb des Modules auf LED, Taster und einem Lautsprecher geführt. Als Taktquelle verwende ich einen 16 MHz Quarz.
Der verwendete Mikrocontroller Atmel ATmega 1284p
Die Skizze stellt die genaue Belegung der Pins des Prozessors AT1284p dar.
Die Belegung der einzelnen Steckbuchsen habe ich in den nächsten Zeichnungen dargestellt. Sie entspricht den RN-Definitionen vom Roboternetz und ist auf jedem Modul gleich.
Über den ISP Anschluss kann ich den Controller auf dem Board mit einem Standard ISP-Programmer durch einen PC programmiert werden. Ich verwende dabei einen 6-poligen Anschluss.
Der Schaltplan des Atmel ATmega1284P Boards
Im nächsten Bild habe ich die komplette Schaltung des Boards dargestellt. Im oberen Bereich befindet sich die 2 Wannenstecker zum Anschluss an den I2C Bus. Dazwischen habe ich die Abblockung und die Anzeige der Vcc +5V eingezeichnet. In der Mitte der der Schaltung befindet sich der Prozessor ATmega 1284p. Auf der linken Seite befinden sich die Ports B, D, der 16MHz Quarz und der Resettaster. Auf der rechten Seite befindet sich der Port A und darunter die LED, die Taster und der Lautsprecher.
Auf der linken Seite befindet sich zwischen dem Anschluss für den Bus und dem Wannenstecker für den Port B der Wannenstecker für den ISP Anschluss. Die Anschlüsse für den ISP liegen teilweise Parallel zu den Portanschlüssen.
Die Stromversorgung von +5V erfolgt über den Wannenstecker des I2C Busses aus einem extra Netzteil. Sie kann auch über die Wannenstecker der Ports erfolgen. Ich nutze zum Betrieb ein Netzteil mit +5V, +12V mit jeweils 3,5A aus dem Modulsystem.
Halterungen für die Hutschiene
Für meine Module verwende ich einheitliche Halterungen mit einer Einbauhöhe von 72mm. Die Breite kann ich je nach der Verwendung durch unterschiedliche Halterungsmodule zusammenstellen. Dadurch sind unterschiedliche Aufbauten möglich. Ein weiterer Unterschied sind die erhältlichen Endstücke und Mittelstücke. Die Endstücke verfügen über „Füsse“ mit denen sie auf Hutschienen befestigt werden können. Eine Bezugsquelle für diese nützlichen Halterungen findet ihr unten in der Bauteileliste.
Das Modulsystem ist sehr flexibel (Bezugsquelle siehe Bauteileliste)
Die Platine für das Atmel ATmega1284P Board
Ich verwende innerhalb des Modulsystems eine einheitliche Höhe von 72 mm. Die Breite der einzelnen Platinen passen ich der Nutzung an. Dadurch können sich unterschiedliche Breiten ergeben.
Da sich die Wannenstecker immer am Rand der Platine befinden und eine einheitliche Belegung haben ist eine Verbindung unterschiedlicher Platinen ohne Probleme möglich. Auf der Bestückungsseite sind alle verwendeten Bauteile beschriftet und eine Polung eingetragen.
Durch die Verwendung einseitiger Platinen und weniger SMD Bauteile ist der Aufbau auch für ungeübte Löter möglich. Damit Sie eine fertige Platine bei einem Leiterplattenhersteller bestellen können, können Sie wieder unser fertige Platinen-Layoutdatei herunterladen.
Bauteile Bestückungsliste / Bestellliste
Platinenbezeichnung Beschreibung Bestellnummer/Bezugsquelle C1, C2 Keramik Kondensator 22pF Bezugsquelle Reichelt* C3, C4, C5 Keramik Kondensator 100nF Bezugsquelle Reichelt* C6, C9 Elko 100µF 16V Bezugsquelle Reichelt* C7, C8, C10 Kondensator 100nF Bezugsquelle Reichelt* L1, L2, L3 LED 3mm 20mA Bezugsquelle Reichelt* R1 Widerstand 10 kOhm 0,5W Bezugsquelle Reichelt* R2, R3, R4 Widerstand 150 Ohm 0,5W Bezugsquelle Reichelt* R5, R6, R7 Widerstand 4,7 kOhm 0,5W Bezugsquelle Reichelt* R8, R9, R10 Widerstand 220 Ohm 0,5W Bezugsquelle Reichelt* IC1 AVR Controller ATMega 1284p Bezugsquelle Farnell* 1 x DIL 40 40 pol IC-Fassung Bezugsquelle Reichelt* 1 x Quarz 16 MHz Bezugsquelle Reichelt* 1 x Lautsprecher RMP 14 Bezugsquelle Reichelt* 4 x Taster Printmontage Bezugsquelle Reichelt* 5 x Wannenstecker 2x5 RM 2,54 Bezugsquelle Reichelt* 1 x Wannenstecker 2x3 RM 2,54 Bezugsquelle Reichelt* 1 x Platine P30 (72mm x 64mm) über empfohlene Leiterplatenhersteller oder unverändert über platinencenter.de 1 x Halterung Trägersystem: Hutschiene Zwischenteil 72mm Bezugsquelle Reichelt* Hutschiene Endstück mit Fuß Bezugsquelle Reichelt*
Downloads für die Schaltung
Die Platine wurde mit dem Programm Sprint-Layout entworfen. Die Platinen-Dateien können hier im Sprint als auch im Gerber Format geladen werden, das unterstützen die empfohlenen Leiterplatten-Hersteller in jedem Fall.
Datenblatt Controller (PDF)
Sprint und Gerber Platinenlayout (ZIP)
Leiterplatte zum Projekt bestellen
Neu! Die Leiterplatte für dieses Projekt ist direkt über den Shop PlatinenCenter erhältlich. Da die Platinen dort vorgefertigt werden, sind diese sehr preiswert lieferbar.
Individuelle Leiterplatten
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Die Programmierung des das Atmel ATmega1284P Boards
Als nächste wollen wir das erste Programm auf unser Board übertragen und in Betrieb nehmen. Es soll eine LED mit einer Frequenz von 1 Herz blinken.
Dazu verwende ich die folgende Soft- und Hardware
- Atmel ATmega1284P Board
- Netzteil 2 (5V/12V 3,5A)
- Prommer AVRISP mk2 (wird vom AVR Studio erkannt)
- AVR Studio 6.2
So könnte es auf dem Bildschirm aussehen
// Test Port C LED 1
#define F_CPU 16000000UL // Angabe der Quarzfrequenz
#include <util/delay.h> // Einbindung „Pause“
#include <avr/io.h> // Einbindung „Ausgänge“
int main (void)
{
DDRC=0b00100000; // Port auf Ausgang
while(1)
{
PORTC&=~(1<<PC5);
_delay_ms(500); // Pause
PORTC |=(1<<PC5);
_delay_ms(500); // Pause
}
}
Die einzelnen Schritte der Programmierung
Bis es soweit ist, müssen wir unserem Programm sagen, was es machen soll.
Als erstes starte ich das AVR Studio 6.2 und es erscheint unten abgebildetes Menue. Ich wähle den Punkt New Projekt … durch anklicken aus.
Als nächstes muss ich einen Namen (Name) für mein Programm eingeben und einen Speicherort (Location) bestimmen und wieder mit OK bestätigen.
Danach erscheint die Auswahl aller Prozessoren. Ich muss mir den richtigen Typ aussuchen und angeben. Dazu kann ich die Suchfunktion des Programmes nutzen.
In dem Feld oben rechts gebe ich ein Teil (1284) der gesuchten Bezeichnung an und es werden mir 2 möglichen Typen angezeigt. Davon wähle ich den ATmega1284p durch anklicken aus und bestätige wieder mit OK
Als nächste bekomme ich auf der linke Seite mein Eingabefeld und auf der rechten Seite einen Verzeichnisbaum angezeigt. In der linken Seite kann ich mein Programm eintragen.
Zur Arbeit mit dem Programm stehen mir verschieden Icons zur Verfügung. Ich möchte nur auf die wichtigsten Sachen eingehen. Nach dem ich mein Programm eingetragen habe muss ich es mit einem Klick auf die Diskette abspeichern.
Auf der rechten Seite wird jetzt dieses Bild eingeblendet. Man kann damit die Arbeit des Compilers verfolgen.
Zur Fehlersuche gibt es die Error List. Mit einem Klick darauf werden mir die Fehler angezeigt mit Angabe der Zeile (Linie) und die Art des Fehlers. In diesem Beispiel habe ich _dela_ms falsch geschrieben. Es hilft ungemein bei der Fehlersuche, meistens. Manchmal ist es recht verwirrend.
Unser Programm ist fertig und Fehlerfrei. Nun müssen wir es noch zum Prozessor übertragen.
Programm in den Controller übertragen
Dazu müssen wir Tools anklicken und weiter mit Device Programming. Bis zum Start des nächsten Programmes kann es etwas dauern.
Zur Kontrolle sind noch mal einige Angaben eingefügt. Zusätzlich muss ich einige Angaben bestätigen
- Tool – AVRISP mkII => Angabe unseres Prommers
- Device – ATmega1284p => Angabe unseres Prozessors
- Interface – ISP => Angabe unserer Programmierung
Angabe kann ich durch Anklicken des Kästchens ändern. Bei ISP muss ich mit Apply bestätigen.
Bei der ersten Inbetriebnahme des ATmega 1284p wird man relativ grosse Probleme haben. Vom Hersteller aus sind bestimmte Einstellungen vorgegeben, die wir leider so nicht nutzen können.
Das lesen (Read) eines neuen Prozessors wird nicht funktionieren bzw. er wird nicht erkannt.
Wahrscheinlich wird in dem Kästchen Devise Signatur nichts angezeigt oder es erfolgt eine Fehlermeldung.
Bitte Interface settings anklicken
Das liegt an der eingestellten ISP Frequenz von z.B. 1 MHz). Vom Hersteller aus ist der Prozessor auf intern 1 MHz eingestellt. Eine Programmierung kann nur mit ¼ dieser Frequenz erfolgen. Die ISP Frequenz muss verändert werden und neu abgespeichert werden.
Bitte den Pfeil nach links ziehen, auf ca. 100 bis 200 kHz und mit „Set“ abspeichern .
Wenn ich jetzt wieder Read betätige werden die Daten aus dem eingesetzten Prozessor ausgelesen und mir die Device signature angezeigt
Die ISP Frequenz bitte wieder auf ca. 1MHz stellen und mit Set bestätigen.
Bitte als nächste Fuse anklicken
Es werden als nächstes die Einstellungen des Prozessor ausgelesen. Diese Eistellungen können vom Hersteller anders angegeben werden und müssen unbedingt korrekt eingestellt werden.
Im oberen Teil werden die verschiedenen Einstellungen und Erklärungen dazu dargestellt. Eine Zusammenfassung steht im Fuse Register.
In dem Feld Fuse Register „EXTENDET, HIGH und LOW“ erscheinen die Werte des Herstellers. Diese müssen wir ändern in die folgende Werte bzw. kontrollieren und mit Program bestätigen
EXTENDED – 0xFC
HIGH – 0xD9
LOW – 0xC7
Wieder Read anklicken. Im Read Fenster erscheint mein korrekter Prozessor Device signature – 0xE9705
Danach bitte Memories anklicken. Es wird langsam Zeit unser Programm auf den Prozessor zu bekommen. Wenn ich Memories anklicke, erscheint das obere Bild. Unterhalb der Zeile „Flash (128KB)“ wird automatisch das letzte Projekt angezeigt. Mit dem Button (Pfeil) kann ich ein anderes Programm aus meinem angegebenen Verzeichnis auswählen. Mit anklicken von Program wird es auf meinen Prozessor übertragen.
Damit habe ich mein selbstgeschriebenes Programm auf meinen Prozessor übertragen und ich kann es testen oder nutzen. Als nächste könnt ihr mit dem Programm 2 die Taster und LED testen.
Beispiel 2 – Test von LED und Taster (Programmiersprache C)
# define F_CPU 16000000UL // Angabe der Quarzfrequenz, wichtig für die Zeit
# include <avr/io.h> // Ausgänge
# include <util/delay.h> // Zusätzlich Datei für Pause
/* Belegung:
P6 5 = LED 1
PC 6 = LED 2
PC 2 = Taster 1
PC 3 = Taster 2
PC 4 = Taster 3
*/
int main (void) // Hauptprogramm
{
DDRC=0b01100000;
// Programm läuft in Endlosschleife
while ( 1 )
{
// Prüfen, ob der Taster 1 betätigt wurde
if ( !(PINC & (1<<PINC2)) )
{
PORTC ^= (1<<PC5); // toggelt PC5 Enprellung!
}
// Prüfen, ob der Taster 2 betätigt wurde
if (PINC & (1<<PINC3))
{
// LED an PA 6 aus
PORTC &= ~(1<<PC6);
}
else
{
//LED an PA 6 an
PORTC |= (1<<PC6);
}
}
}
Viel Spaß mit dem Projekt, euer Achim!
Beitrag und Fotos: Autor Achim - Homepage
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