wersja mobilna | kontakt z nami

Zestaw uruchomieniowy z mikrokontrolerem ATXMega256A3U

Numer: Luty/2016

Moduł umożliwia szybką realizację projektów przy użyciu bogato wyposażonego mikrokontrolera ATXMega256A3U firmy Atmel. Jest on ciekawą alternatywą dla procesorów z rdzeniem ARM. W module jest możliwe zastosowanie mikrokontrolerów z rodziny ATXMega64-256A3U o różnych wielkościach pamięci programu oraz z bliźniaczej rodziny XMega256A3BU - mikrokontrolera wyposażonego w przełącznik zasilania awaryjnego. Rekomendacje: minimoduł z mikroprocesorem XMega256A3U dla pasjonatów płytek stykowych i nie tylko.

Pobierz PDFMateriały dodatkowe

Rysunek 1. Schemat ideowy modułu z mikrokontrolerem ATXMega256A3U

Zestaw uruchomieniowy STK_XMega256A3U razem z płytką bazową umożliwia praktyczne przetestowanie współpracy mikrokontrolera z typowymi peryferiami, tj. enkoderem, modułami komunikacyjnymi XBee, wejściami analogowymi, kartą pamięci SD oraz sterownikiem silnika prądu stałego.

Schemat ideowy modułu STK_XMega256A3U pokazano na rysunku 1. Sercem modułu jest mikrokontroler U1 typu ATXmega256A3U. Moduł umożliwia wykorzystanie oscylatora XT1 oraz zegara czasu rzeczywistego taktowanego za pomocą XT2. Z modułów funkcjonalnych mikrokontrolera wykorzystano interfejs USB (PD6, PD7), którego zabezpieczenie stanowi układ U2. Na złącza RS/I²C (zgodne z Arduino i minimodułami I²C opisywanymi w EP) wyprowadzone są sygnały interfejsów szeregowego (PE3, PE4) oraz I²C (PE0, PE1).

Programowanie układu jest możliwe przez złącze ISP programatorem AVRISP MKII w trybie PDI. Możliwe jest także wykorzystanie bootloadera. Do wprowadzenia w tryb programowania służy przycisk DFU, dioda PE4 umożliwia monitorowanie jego aktywności. Moduł ma zamontowane: przycisk zerowania RST, diodę świecącą PWR sygnalizująca załączenie zasilania oraz stabilizator U3 dostarczający 3,3 V do zasilania mikrokontrolera. Dławik L1 i kondensator C3 filtrują zasilanie części analogowej.

Rysunek 2. Schemat montażowy modułu z mikrokontrolerem ATXMega256A3U

Moduł może być zasilany z USB po zwarciu wyprowadzeń J19 i J20 lub z zewnętrznego zasilacza +5 V, dołączonego bezpośrednio do wyprowadzeń J1-19/9. Złącze LCD umożliwia dołączenie wyświetlacza zgodnego z HD44780 w trybie czterobitowym (przystosowanego do współpracy z układami 3,3 V).

Potencjometr RV1 służy do regulowania kontrastu. Jeżeli nie korzystamy z wyświetlacza, potencjometr może być użyty jako zadajnik analogowy, a pozostałe piny dowolnie.

Porty PA, PB, PC, PF wyprowadzone są na złącza SIP zgodne z rozstawem z płytkami prototypowymi. Złącze BAT w przypadku wykorzystania procesorów xA3U powinno być zwarte w pozycji 1-2, z wyprowadzonym pinem PF5 na złącze J1, w mikrokontrolerach xA3BU służy do przyłączenia baterii podtrzymującej RTC (pomiędzy wyprowadzenia 2(+)/3(-)).

Należy pamiętać, że w przeciwieństwie do wcześniejszych procesorów AVR, peryferie mikrokontrolerów ATXmega są konfigurowalne, podobnie jak w układach programowalnych i należy zadbać, aby je odpowiednio przypisać do wyprowadzeń (w przypadku modułu porty: USB, I²C, RS).

Montaż i uruchomienie

Rysunek 3. Prawidłowo zainicjowany moduł Xmega

Zmontowanie modułu nie wymaga uwag - jego schemat montażowy pokazano na rysunku 2. Poprawnie zmontowany moduł jest gotowy do pracy i po prawidłowej detekcji przez AVRStudio (programator AVRISP II, tryb PDI) jest możliwe jego oprogramowanie.

Na rysunku 3 pokazano prawidłowo zainicjowany moduł modelowy z wlutowanym ATXmega128A3U. Alternatywną i w większości wypadków wygodniejszą metodą programowania modułu jest użycie bootloadera i oprogramowania Flip.

Plik *.hex odpowiedni do zaprogramowania układu (nazwa pliku odpowiada typowi procesora) znajduje się w materiałach dodatkowych w katalogu boot i na stronie firmy Atmel w opisie bootloaderów - nota aplikacyjna AVR1916.

Po zaprogramowaniu układu i ponownej inicjacji modułu układ jest rozpoznany przez system Windows jako ATxmega128A3U (rysunek 4) i od tego momentu można programować go za pomocą programu Flip (rysunek 5) poprzez interfejs USB bez zewnętrznego programatora.


Rysunek 4. Poprawnie zidentyfikowany moduł ATXMega


Rysunek 5. Program Flip i ATXmega

Wykaz elementów

Moduł z mikrokontrolerem

Rezystory: (SMD 0805)
R1, R2: 27 Ω
R3, R7, R9: 100 kΩ
R4...R6, R8: 1 kΩ
RV1: 22 kΩ (potencjometr SMD TS53)

Kondensatory: (SMD 0805)
C1...C3: 10 µF
C4...C7: 22 pF
C8...C10: 0,1 µF

Półprzewodniki:
PE4, PWR: dioda LED SMD 0805
U1: ATXMega256A3U (TQFP64)
U2: SN65220DBV (SOT-23-6)
U3: LM1117-33 (SOT-223)

Inne:
BAT: złącze SIP3 + zwora
DFU, RST: DTSML3 mikroprzełącznik SMD
ISP: złącze IDC6
J1, J2: złącze SIP20
L1: 10 mH (dławik SMD 50 mA)
LCD: złącze IDC10
RS, I²C: złącze SIP4
USB: złącze USB Micro ESB228110100Z
XT1: 16 MHz (HC49 SMD)
XT2: 32768 Hz (kwarc zegarkowy SMD)

Płytka bazowa

Rezystory: (SMD 0805)
R1, R2: 47 kΩ 
R3...R5: 1 kΩ 
R6: 470 Ω 
RV: 22 kΩ (CA6V pot. montażowy z osią)

Kondensatory: (SMD 0805)
C1, C2: 1 nF
C3...C6, C8...C10: 0,1 µF
C7, C11: 10 µF
CE2: 10 µF/25 V (SMD "C")

Półprzewodniki:
LD1...LD4: dioda LED SMD 0805
TS: LM35 (TO-92)
U1: TB6593 (SSOP20)

Inne:
AI, GND, VCC: złącze SIP 10 2,54 mm
ENC1: enkoder z przyciskiem EC11
I²C: złącze EH4, kątowe
J1, J2: gniazdo żeńskie SIP20
J1A, J2A: listwa IDC40 2,54+zwory
MTR: złącze KK4 proste
RES, S1, S2: mikroprzycisk SMD
RM: listwa 2×10 pin, r=2 mm dla Xbee
uSD: gniazdo karty micro SD


Rysunek 6. Schemat ideowy płytki bazowej

Uzupełnieniem układu jest płytka bazowa zawierająca typowe peryferie i umożliwiająca praktyczne zapoznanie się z możliwościami procesorów XMega. Jej schemat ideowy pokazano na rysunku 6. Wszystkie sygnały z modułu z mikrokontrolerem są udostępnione na złączach szpilkowych J1A i J2A. Przez odpowiednie skonfigurowanie zwór w złączach można dołączyć do procesora peryferie stanowiące wyposażenie płytki bazowej. Jako elementy stykowe przewidziano enkoder ENC1 uzupełniony o elementy RC polaryzujące i eliminujące zaburzenia podczas przełączania oraz dwa mikroprzełączniki S1, S2. Wyprowadzenia wbudowanego przetwornika A/C i C/A dostępne są wraz z zasilaniem na złączach AI, VCC, GND (3,3 V) zgodnych z Arduino Brick. Dodatkowo, dwa porty analogowe są doprowadzone do potencjometru RV oraz przetwornika temperatury TS typu LM35. Trzy LEDy umożliwiają sygnalizowanie stanów portów (po konfiguracji procesora - także PWM).

Płytka ma gniazda dla karty microSD oraz modułów zgodnych z XBee. Złącze I²C umożliwia wyprowadzenie sygnałów magistrali i zasilania do modułów rozszerzeń I²C GPIO/LED/RTC/PWM opisywanych w EP. Miejsce na płytce znalazło się także dla mostkowego sterownika silnika DC typu TB6593. Do podłączenia silnika i zasilania drivera służy złącze MTR. Napięcie zasilania nie powinno przekraczać 13,5 V, dopuszczalny prąd drivera to 1,3 A, zalecane jest dodatkowe chłodzenie układu U1 przez niewielki radiator. Tabelę prawdy dla TB6593 zamieszczono na rysunku 7.


Rysunek 7. Tabela prawdy dla TB6593


Rysunek 8. Schemat montażowy płytki bazowej

Elementy płytki bazowej zamontowane są na dwustronnej płytce drukowanej, której schemat montażowy pokazano na rysunku 8. Montaż nie wymaga opisu. Pozostaje życzyć owocnych eksperymentów.

Adam Tatuś, EP

Pozostałe artykuły

Radar ultradźwiękowy

Numer: Sierpień/2016

Prezentowane urządzenie to radar wykorzystujący fale ultradźwiękowe. Reaguje, gdy w jego zasięgu pojawi się obiekt wykonany z dowolnego materiału odbijającego dźwięki. Wyróżnia się tym, że współpracuje z czujnikami ultradźwiękowymi stosowanymi w motoryzacji, do systemów wspomagających parkowanie. Czujniki te są estetyczne, hermetyczne i łatwe w montażu, dzięki czemu urządzenie znajdzie wiele zastosowań. Rekomendacje: czujnik ...

Stacjonarny odtwarzacz audio Media PI

Numer: Sierpień/2016

W artykule przedstawiono stacjonarny odtwarzacz plików audio oparty o Raspberry PI. Podstawowym założeniem przy projektowaniu układu była prostota użytkowania i całkowita samodzielność urządzenia. Dzięki zastosowaniu dystrybucji Openelec, uruchomienie odtwarzacza sprowadza się do zainstalowania obrazu systemu na karcie SD. Rekomendacje: estetyczny, funkcjonalny odtwarzacz audio, który może uatrakcyjnić niejeden ? zwłaszcza starszy ...

Sterownik z modułem komunikacyjnym GSM

Numer: Sierpień/2016

Nieskomplikowane w obsłudze urządzenie, którym można sterować wysyłając wiadomości SMS. Do dyspozycji są dwa wyjścia z możliwością załączenia czasowego oraz dwa wejścia z funkcją alarmu. Rekomendacje: urządzenie może być szczególnie przydatne w okresie wakacyjnym. Umożliwi symulowanie obecności domowników oraz może powiadamiać np. o wejściu do mieszkania.

Komputer samochodowy Mee 2.0 (2)

Numer: Sierpień/2016

W poprzedniej części omówiliśmy ważniejsze części oprogramowania, w tym obsługę wyświetlacza TFT. Najwyższy czas na opisanie budowy komputera, pokazanie schematów ideowych oraz dołączenia do instalacji samochodu i sposobu jego obsługi.

Stereofoniczna, cyfrowa linia opóźniająca

Numer: Lipiec/2016

Niegdyś linie opóźniające budowało się z zastosowaniem sprężyn i przetworników elektromechanicznych. Współcześnie do ich konstrukcji można zastosować układy cyfrowe, co daje nieporównywalnie większe możliwości. Można nie tylko opóźniać sygnał, ale również wprowadzać dodatkowe efekty akustyczne. Opisywane urządzenie to moduł linii opóźniającej, który przyda się przy tworzeniu własnych konstrukcji. Jest przy tym nieskomplikowany ...

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

Sierpień 2017

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym