Pololu USB AVR Programmer

Одна из важных задач при разработке устройств на базе Arduino своими руками - как запрограммировать (прошить) bootloader (загрузчик) в микроконтроллер.
Один из вариантов использовать LPT порт компьютера и пять проводов.
Но LPT порт отсутствует на многих современных компьютерах, к тому же программное обеспечение для прошивки через этот порт нестабильно работает на быстрых процессорах. 
Для решения этой задачи можно воспользоваться недорогим программатором от Pololu Robotics and Electronics

Рис.1 Pololu USB AVR Programmer

Это устройство представляет собой программатор для микроконтроллеров AVR, которое эмулирует STK500 на виртуальном последовательном порту, что делает его совместимым со стандартным программным обеспечением AVR.

Две дополнительные функции очень полезны при создании и отладке проектов: последовательный порт (TTL-уровень) для связи и двухканальный осциллограф (SLO-Scope) для мониторинга сигналов и уровней напряжения.

Программатор предназначен для контроллеров AVR, которые могут быть запрограммированы через AVR ISP интерфейс.

В программаторе предусмотрена возможность обновления прошивки, что позволяет расширять список программируемых микроконтроллеров.

Программатор питается от шины питания USB (5 В), и предназначен для программирования микроконтроллеры AVR, которые работают от напряжения близкого к 5 В (в программаторе не предусмотрено питание программируемого микроконтроллера).

Работоспособность программатора был протестирован под Windows XP, Windows Vista, Windows 7 и Linux и ограниченная поддержка под Mac OS X.

Дополнительные возможности (бонусы):

Последовательный порт (TTL)

Программатор Pololu AVR USB может использоваться и как адаптер USB/serial, но обладает более широкими возможностями. Программатор устанавливается как два виртуальных СОМ-порта: один для связи с софтом для программирования и один для универсального адаптера USB/serial. Это означает, что вы можете переключаться между программированием AVR и отладкой через последовательный порт TTL без необходимости открывать и закрывать программу. В дополнение к линиям последовательных передачи (TX) и приема (RX), программатор позволяет использовать каналы А и В как последовательные линии квитирования. Утилита конфигурирования программатора позволяет вам самостоятельно определить один или оба канала использовать как линию квитирования. Программатор также дает доступ к 5 В шине питания USB через VBUS-контакт.

Двухканальный осциллограф SLO-scope

В этом режиме устройство совместно с приложением для Windows SLO-Scope от Pololu, может также выступать в качестве двухканального осциллографа (SLO-Scope), путем использования каналов А и В в качестве аналоговых входов по напряжению. 

SLO-Scope может измерять напряжение в диапазоне от 0 до 5 В (ограничено максимальным напряжением шины USB), или выше, в случае использования внешнего делителя напряжения. Поддерживается два режима дискретизации: 10 кГц выборка из двух 8-разрядных аналоговых входов или 20 кГц выборка из одного 7-разрядного входного аналогового и одного цифрового входа. Эта функция позволяет отлаживать схемы и прошивки. (Обратите внимание, что SLO-Scope является весьма ограниченным и не предназначен в качестве замены реальному осциллографу или хорошему мультиметру, имеющим гораздо большее полное входное сопротивление, более высокое разрешение, диапазон и частоту дискретизации.)

Модуль для подключения аналоговых и дискретных датчиков на базе Arduino своими руками

Для начала экспериментов c платформой Arduino можно приобрести готовую плату, список поддерживаемых плат можно посмотреть на официальном сайте.
Но есть и другой путь, конечно если не пугает слово паяльник и технология домашнего изготовления плат методом лазерного принтера и утюга (ЛУТ).

Для экспериментов необязательно копировать всю плату и соблюдать габаритные размеры, которые важны только при использования стандартных плат расширения функционала - шилдов (Shields).

Для экспериментов с подключение к компьютеру аналоговых или дискретных датчиков можно собрать простую схему, приведенную на рис. 1. 

Схема разрабатывалась для тестирования источника опорного напряжения (ИОН) интегрированного в микроконтроллер и внешнего MCP1525, производства Microchip.

Рис. 1 Принципиальная схема модуля

Чертеж печатной платы модуля приведен на рис. 2. 
При использовании интегрированного ИОН, DA1 и конденсаторы C5 и C7 устанавливать необязательно.

Рис. 2 Чертеж печатной платы модуля.

В качестве микроконтроллера, для несложных экспериметов, достаточно микроконтроллера ATMEGA8.
Подключить модуль к компьютеру можно при помощи простого преобразователя RS-232 <-> UART (рис. 3), схема и описание которого расположены по ссылке, или использовать стандартный USBSerial.

Рис. 3 Адаптер RS232 <-> UART

Данная конструкция имеет низкую себестоимость и может с успехом использоваться в автоматике и системах мониторинга для подключения различных датчиков.



  

Arduino - платформа с открытым исходным кодом

Современную электронику сложно представить без микроконтроллеров, которые стали неотъемлемой частью многих электронных узлов.
Низкая стоимость и широкие возможности позволяют их применять в различных сферах, вытесняя там где это возможно, аналоговые узлы и устройства на жесткой логике.
Для устройств хобби-класса можно с успехом использовать широко распространенную платформу Arduino.
Arduino - платформа с открытым исходным кодом для разработки прототипов  электронных устройств на основе гибких, простых в использовании оборудования и программного обеспечения.  
Платформой с успехом пользуются непрофессиональные  пользователи (художники, дизайнеры, любители и все, кто заинтересован в создании интерактивных объектов или систем управления и мониторинга.
Arduino позволяет измерять параметры окружающей среды, получая входные данные от различных датчиков и может управлять освещением, двигателями, и другими устройствами. 
Микроконтроллер, установленный на плате, программируется с использованием специально разработанной и постоянно развивающейся среды разработки. 
Среда позволяет писать код и загружать его в плату ввода/вывода и работает под Windows, Mac OS X и Linux.
Среда написана на Java, использует AVR-GCC и другое программное обеспечение с открытым исходным кодом.
Arduino проекты могут быть автономными или могут обмениваться информацией с программным обеспечением, работающим на компьютере (например, Flash, Processing, MaxMSP).
Как и всякая другая платформа она имеет свои преимущества и недостатки, но простота использования и наличие огромного количества готового исходного кода, делает ее несомненным лидером среди подобных платформ.
Скачать среду разработки с http://arduino.cc/en/Main/Software, на данный момент доступна версия [1.0.1] (90 Мб). Установка в Windows в извлечении из архива и добавление ярлыка на рабочий стол (при желании).

Для экспериментов можно приобрести готовую плату, список поддерживаемых плат можно посмотреть на официально сайте http://arduino.cc/en/Main/Hardware ).

RS232 <-> UART от Arduino

Подключение электронных устройств к компьютеру изначально требует согласованного аппаратного интерфейса, то есть уровни сигналов приемо - передатчиков должны быть одинаковыми.
Стандарт RS-232, постепенно исчезающий из современных компьютеров, но достаточно широко закрепившийся в промышленном секторе, имеет уровни сигналов отличные от сигналов приемо - передатчика UART современных микроконтроллеров.
Для согласования уровней сигналов можно использовать схему преобразователя от известной аппаратно - программной платформы Arduino.
Схема для самостоятельной сборки Arduino S3v3 (рис. 1) предполагает связь с компьютером через интерфейс RS232.

Рис. 1 Принципиальная схема Arduino S3v3

Сам интерфейс можно выделить в отдельный модуль, принципиальная схема которого приведена на рис. 2. Неполярный конденсатор емкостью 10 мкф заменен на два конденсатора 22 мкф, включенных встречно.

Рис. 2 Принципиальная схема приемо-передатчика RS232<->UART

При использовании доступных компонентов печатная плата получается достаточно компактной (рис. 3, 4), а стоимость комплектующих (рис. 5) может вписаться в бюджет любого устройства.

Рис. 3 Чертеж ПП приемо-передатчика RS-232<->UART

Рис. 4 ПП приемо-передатчика RS232<->UART

Рис. 5 Перечень компонентов приемо-передатчика RS232-UART

Проект в формате DipTrace можно скачать по ссылке.