123avr.com. Самоучитель AVR, ATmega и ATtiny для начинающих с нуля
Подождите немного. Документ загружается.
1
Краткий Курс - Самоучитель AVR , ATmega и ATtiny
для начинающих с нуля !
Предлагаю вам учиться на моѐм примере.
Добрый день, уважаемые! На сайте, по просьбам трудящихся появился ФОРУМ!
Буду признателен если вы сможете помочь развить его оставив свои пожелания, отзывы или линки
на ресурсы. (Ну и задавая вопросы конечно же ;) Спасибо огромное! Буду признателен за посещение
спонсоров проекта.
ХОЧЕШЬ РАЗМЕСТИТЬ ТУТ СВОЮ РЕКЛАМУ ИЛИ ЛИНК?
Предлагаю меняться линками или баннерами.
Пиши на info sobaka 123avr.com
Самодельная сигнализация на микроконтроллере - sevradio.ru
Курс подробно рассказывает как сделать самые первые шаги, с чего начать не вообще, а конкретно
- ШАГ за ШАГОМ ...
- Как сделать нужное вам электронное устройство, печатную плату
- Как написать первую, простейшую программу для МК
- Как запустить эту программу в программе-симуляторе МК и увидеть как она работает не покупая МК и
радиодеталей, а значит без риска спалить что-то или испортить порт вашего ПК !
- Как загрузить программу в реальный МК
- Как отладить реальное устройство - т.е. найти причины не правильной работы и добиться его
функционирования в соответствии с поставленной задачей.
Цель курса - помочь вам быстро начать использовать микроконтроллеры семейства AVR с
абсолютного нуля знаний о микропроцессорах и о программировании вообще.
В курсе даны кратко ключевые моменты устройства МК и показано как МК взаимодействует с окружающими его в
электронном устройстве компонентами и с другими устройствами, например с ПК. Для использования
микроконтроллеров, в том числе и МК AVR, вам не нужно досконально знать электронику и языки
программирования. Курс поможет вам научится искать и творчески использовать информацию в объеме
необходимом для реализации конкретного проекта, устройства .
Содержание.
стр. 0 Заглавная страница курса - 123avr.COM ( то что вы сейчас читаете) - втупление и первые
эксперементы
стр. 1. Ключевая страница курса - ИЗУЧИТЕ ЕЁ ! она ГЛАВНАЯ в курсе !
стр. 2. Что такое МК и AVR в частности. Как работает МК.
стр. 3. Возможности МК. Что и как подключать к МК. Регистры и программа. Прерывания в AVR.
стр. 4. Компиляторы и Симуляторы для МК AVR.
стр. 5. Си для МК - очень малая часть языка достаточна для работы с МК.
стр. 6. Задачи-упражнения по курсу - это практические занятия по работе с МК и необходимые
теоретические сведения и комментарии. Макетные платы, изготовление плат, пайка.
стр. 7. Как и чем прошить (прожечь, загрузить) программу в МК AVR, ATmega. Как сделать программатор
5-проводков или сложнее.
стр. 8. Дополнительные, полезные материалы
стр. 9. О великолепных МК серии PIC12, PIC16, PIC18 от компании MicroChip
Курс имеет простую навигацию, плюс в конце каждой страницы есть линки на следующую и предыдущую
страницы. Я очень советую вам читать курс последовательно, так как изложен материал. Поверьте, это
важно и правильно !
Шаг 1. Скачайте всего две программы
- компилятор CodeVisionAVR (2 Мб всего) Бесплатный DEMO до 2 кб кода, а полный CVAVR ниже на
сером фоне.
- симулятор AVR и электроники VMLAB (4,2 Мб FREE)
Установите эти программы.
Теперь у вас есть качественное и удобное программное обеспечение для ПОЛНОГО цикла разработки устройств
на МК (микроконтроллерах) AVR. От интерактивного помошника для создания начального кода, скелета
программы - инструмент бесценен для начинающего, до написания и отладки полной программы с постоянным
контролем еѐ
работы на всех этапах ее создания на компьютерной модели нужного вам микроконтроллера AVR совместно с
популярными электронными компонентами подключенными к нему виртуально. CodeVisionAVR - имеет
встроенный программатор для загрузки готовой программы в реальный микроконтроллер. Даже DEMO версия
позволят прошивать прошивки любого размера!
2
Вам не нужно будет тратить деньги и время на поиски и покупку радио деталей и
микроконтроллеров пока вы не убедитесь в работоспособности устройства которое вы
делаете !
Вы не сожжете по неопытности что либо.
Не попадете в спешке, в азарте отладки устройства под высокое напряжение.
Шаг 2. Попробуйте - всѐ ОЧЕНЬ просто !
Лучше один раз увидеть чем сто раз услышать.
1. Загрузите файлы к задаче упражнению 8 (это всего 14 Кб) в созданную папку - c:\VMLAB\z8
и распакуйте файлы архива в эту же папку.
2. Запустите VMLAB и через меню Project -> open project откройте проект c:\vmlab\z8\vmlab.prj
3. Сверните мешающее окно vmlab.prj и подправьте "мышкой" остальные окна чтобы получить такую
картинку : click - полная картинка экрана
Вы видите
- 8 светодиодов,
- 3 переменных резистора,
- клавиатуру на 16 кнопок которые можно
использовать и раздельно,
- виртуальный ЗАПОМИНАЮЩИЙ осциллограф
- виртуальный терминал с записью данных
- просмотр портов МК
3
- слежение за содержанием переменных
- отладка по коду программы на Си
- диаграмма PD1 - передача по USART
Весь богатейший набор компонентов VMLAB будет рассмотрен позже и конечно описан в его HELP.
4. Теперь в меню "Project" кликните "Re-build all" - проект нужно перекомпилировать при открытии и
внесении каких либо изменений. В окне "Messages" появится сообщение "Success! All ready to run". Это значит
ошибок нет и все готово к моделированию микроконтроллера ATmega16. Вверху загорелся зеленым светом
светофор.
Можно запускать симуляцию ...
Если появилось сообщение об ошибке и светофор не загорелся - вы допустили ошибку на каком то
этапе. Проделайте Шаг 2 сначала и более внимательно.
Все МК AVR перечислены в таблице в самом низу этой страницы, и на сайте производителя конечно.
Шаг 3. Симуляция - моделирование работы МК.
1. Нажмите мышкой светофор - это аналогично включению устройства, подаче питания на МК - программа
зашитая в него начинает выполняться...
И тут же остановка! Дело в том что VMLAB контролирует правильность работы МК и содержимое программы.
Если ему что-то не нравится то симуляция прерывается и в окне Messages появляется сообщений о причине.
Подробнее это будет обсуждаться позже, а пока ...
2. Нажмите светофор еще пару или столько раз сколько потребуется до начала непрерывной симуляции.
Понаблюдайте внимательно что происходит на экране.
В окне SCOPE (это виртуальный осциллограф) вы видите как меняются напряжения на ножках МК указанных в
файле проекта - vmlab.prj Верхняя осциллограмма - это сигнал на ножке TXD (PD1) по которой МК передает
данные на COM порт ПК - что передает МК мы видим в виртуальном терминале TTY в панели Control Panel
Там выводится значение ШИМ (PWM) сигнала создаваемого на ножке PD5 - а сам сигнал виден в окне SCOPE -
посмотрите как он меняется в соответствии с сообщаемыми числовыми значениями...
В файле проекта - vmlab.prj к ножке PD5 подключен простейший фильтр нижних частот (ФНЧ) из резистора и
конденсатора - он преобразует ШИМ в постоянное напряжение которое можно увидеть в окне SCOPE сигнал
DAC (АЦП по-русски)
3. Остановите программу красной кнопкой STOP. В окне Messages появится
сообщение о том что программа остановлена пользователем - User break
4. Разверните окно Code - в нем отображается исходный код программы которая "прошита" в МК и выполняется
при симуляции. Вы увидите что некоторые строки программы подсвечиваются желтым цветом - длина подсветки
пропорциональна времени которое программа тратит на выполнение этой строки.
5. Найдите строку в программе:
pwm_val = ((1023 * (u32)pwm)/100);
Щелкните по квадратику с зеленой вставочкой перед этой строкой - он превратится в красный знак STOP вы
поставили "точку останова" (Break point) - теперь программа автоматически остановится перед выполнением
этой строки.
6. Сверните окно Code и нажмите светофор для продолжения симуляции.
Дождитесь остановки программы на этой строке (на этой точке останова) - при остановке строка программы
подсветится голубым цветом. Посмотрите на панели внизу справа текущее "чистое" время (без учета остановок)
прошедшее с запуска программы - запомните.
7. Теперь продолжите симуляцию - надеюсь вы поняли как это сделать! (нажать зеленый светофор) Через
некоторое время программа опять остановится на этой строке но время уже будет другим. Вычтите из него время
4
прошлой остановки и вы получите время выполнения этого участка программы. О более точном измерении
интервалов времени я расскажу вам позже.
Информация об остановках программы отображается и в окне Messages.
Шаг 4. Как изменить программу ?
Вам предстоит многократно менять создаваемые программы - в процессе отладки, пока они не
начнут работать так как вы хотите.
1. Запустите компилятор CodevisionAVR (CVAVR) и через меню File -> Open откройте файл проекта CVAVR -
c:\vmlab\z8\cv.prj
2. Разверните окно с текстом программы. Вы видите что программа начинается с оформленного в виде
комментария краткого описания того что она делает и некоторых технических параметров. Программа написана
на языке Си - который является пожалуй самым популярным и удобным при программировании для МК.
Не пытайтесь сразу понять что написано в этой программе. Сейчас это вам не нужно ! Понимать
программы и уметь их создаватьвы будете после освоения всего курса. Пока просто внесем
изменение в программу и утвердим их перекомпиляцией.
3. Найдите в тексте программы в компиляторе CVAVR строки:
putchar('P'); // вывод в USART символа P
putchar('W');
putchar('M');
Давайте заменим выводимое этими строками слово PWM
на слово WOW (типа вау! получилось!) - вот так:
putchar('W'); // вывод в USART символа W
putchar('O');
putchar('W');
4. После внесения изменений в исходный текст программы ее нужно cкомпили-
ровать. Компилятор должен превратить вашу программу в файл "прошивку" .hex который можно прошить
(загрузить) в реальный МК или использовать в симуляторах.
5. Для выполнения компиляции нажмите кнопку "Make the project"
После компиляции появится информационное окно в котором сообщается что наша программа содержит
целых 5 ошибок ! В чем же дело? Где найдены ошибки и каковы они написано красным цветом в левой части
экрана в окне Navigator - навигации по проекту CVAVR
5
При наведении курсора можно увидеть описание ошибок.
6. Первая ошибка - "не могу открыть файл m8_128.h"
Все ясно. Этот файл включен в исходный текст программы строкой:
#include <m8_128.h>
Этот файл я создал для возможности прямой вставки примеров на Си из даташита в текст программы в CVAVR. В
инсталяции компилятора его нет. Но в тексте программы написано где можно взять этот файл - скачайте
m8_128.h
Скачав, поместите его в папку INC компилятора CVAVR.
7. Снова компилируем программу кнопкой "Make the project" - теперь получаем сообщение об отсутствии
ошибок и о размере программы и о том сколько это %% от максимального размера программы для данного МК.
Посмотрите внимательно - хотя ошибок нет - есть "вонинг" - это замечание от компилятора. Вонинги не критичны,
но можно посмотреть в навигаторе о чем они.Закройте информационное окно кнопкой "ОК".
Вы выполнили всего 4 несложных шажка, но уже знаете что
Моделировать работу МК можно на компьютере не имея самого МК и электронной схемы вокруг него.
При этом видеть не только то что происходит на ножках МК но и то что происходит внутри МК !!! с
помощью нижних частей меню View и Window симулятора VMLAB.
Вы уже знаете как открыть проект в компиляторе, внести изменения, скомпилировать программу,
увидеть ошибки, исправить их. Вы теперь знаете, что не нужно пытаться исправлять все ошибки
сразу, а нужно начинать с первой и возможно после ее исправления другие ошибки тоже пропадут.
Шаг 5. Симуляция после правки
1. Разверните окно симулятора VMLAB - выскочит сообщение о том что файл с текстом симулируемой программы
изменен. Мы же его меняли в компиляторе. Закройте его кликнув "ОК".
2. Сделайте "глубокий рестарт" симуляции кнопкой с круговой темно-синей стрелкой и перекомпилируйте весь
проект как в Шаге 2 пункт 4 или нажав комбинацию: Shift+F9
Все готово к повторной симуляции.
3. Нажмите светофор 3 раза - начнется непрерывная симуляция и вы увидите результат правки программы в
компиляторе CVAVR в окне виртуального терминала симулятора VMLAB - вот он:
6
Обратите внимание на то что симулятор показывает примерный расчетный ток потребления МК. Скорость
симуляции можно снизить регулятором Speed. А частоту кварца можно поменять кнопками Clock.
Кроме того указаны текущие параметры настройки терминала которые можно изменить нажав кнопку "Set
parameters". Кнопки "Clear" очищают окна. Вы можете набирать текст в окне TX и он будет передаваться в МК (см.
пример к симулятору C:\VMLAB\AVR_demo\UART.PRJ) а можно передать в МК текстовый файл кнопкой "TX File".
Если отметить чек-бокс "RX to file" то данные поступившие от МК будут записываться в файл на ПК.
Найдите время и обязательно выполните остальные примеры симулятора VMLAB.Это позволит вам
лучше понять его возможности. Дополнительные важные примеры в папке C:\VMLAB\tutorial.
Вот скриншот работы МК в VMLAB
Попробуйте поискать полезную инормацию в Гугле - ее там море ! Просто попробуйте ввести например
"ATmega datasheet на русском". Учитесь искать!
Вы уже запустили МК и увидели как он работает виртуально ! Вы видите что это просто,
доступно, не дорого и безопасно !
Вы не покупали МК ATmega16 - у вас его нет !
Вы ни чего не паяли и не подключали !
Но вы увидели как работает МК и программы.
Получили осциллограммы работающего устройства.
Могли записать в файл то что передавал МК.
Программа примера была создана в отличном, и очень удобном для начинающих компиляторе CodeVisionAVR.
Этот компилятор является достаточным инструментом для полного цикла разработки вплоть до
прошивки МК (дополнительно потребуются лишь интерфейс для электрического соединения МК и ПК - если у
вас есть LPT то нужны всего 5 проводков - см. стр. 7) и отладки устройства. Демо версия имеет ограничение
на максимальный размер кода программы в 2 Кб это довольно много для начинающего. Если вам этого мало вы
наверняка сможете найти полную версию программы CodeVisionAVR в Интернете.
Вступление закончено. Далее собственно ... Краткий курс AVR на примерах.
Присылайте отзывы, пожелания замечания и дополнения !
7
- стр. 1 -
КЛЮЧЕВАЯ СТРАНИЦА КУРСА
Прочитайте, сохраните и знайте !
- Как воспользоваться этим курсом ?
- Как распорядится его ресурсами правильно ?
- Где и какую искать информацию ?
- Где найти схемы и программы
- Где купить МК и электронные компоненты ?
- Как сделать электронное устройство ?
- Пример: Что можно взять полезного из АпНоута.
Наберитесь терпения и прочитайте весь курс (он укорочен и сжат насколько возможно)
Читая первый раз, не расстраивайтесь что вам не все понятно - это нормально, однако в результате
чтения вы ознакомитесь с содержанием курса и будете знать о чем и где примерно в курсе идет речь и МК
термины будут у вас "на слуху".
Затем читайте краткий курс более внимательно и ОБЯЗАТЕЛЬНО ДЕЛАЙТЕ то что прошу вас делать в
курсе и в упражнениях-задачах курса. Упражнения - задачи курса - это практические примеры постановки
задачи, создания алгоритма, написания программ для МК, симуляции и отладки устройства. Они содержат
необходимые теоретические материалы и архивы с полученными программами и результатами.
Что делать если вы не сильны в Электронике?
Если мало знаний по электронике, но есть желание что-то сделать - то главное у Вас уже есть! Человек умеющий
читать, может все !
Для вас Книги по электронике:
Книги по программированию МК и ПК
Книги по МК AVR ATmega ATtiny
Особенно рекомендую начинающим книги по основам электроники и схемотехники:
Настольная книга электронщика:
П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники - общепризнанная библия электронщика на РУССКОМ языке.
Уже 5-е издание - от теории полупроводников до типовых электронных схем с подробнейшим
описанием принципов их работы ! Аналоговая и цифровая электроника.
аналогичная книга: У.Титце и К.Шенк "Полупроводниковая схемотехника".
По ходу работы ОБЯЗАТЕЛЬНО:
записывайте возникающие вопросы, и лучше на бумагу - моторная память !
ищите в DataSheet (ДШ) регистры и устройства МК используемые и упомянутые в задаче, прочитайте о
них подробней. Уясните роль каждого бита и регистра.
если вопросы остались перечитайте задачу снова, eсли вопросы не разрешены, ищите ответ:
o 1) в help и документации компилятора, симулятора и других используемых программ!
o 2) поиском Windows в папках и help компилятора и симулятора.
Ищите ключевые слова содержащиеся в тексте файлов, а не в их названиях !
o 3) в моем AVRFAQ - это сборник ответов на часто задаваемые мне
по курсу вопросы и советы по применению МК от знающих людей.
o 4) Если все же не найдете ответа - задавайте вопрос
в конференции Вам ответят правильно в течении дня
Если вы правильно, на нормальном русском языке, продумайте и
сформулируете ваш вопрос и лучше напишите его в теме.
Вам ПОКА не нужно покупать МК, радиодетали и паять что либо !
Вы сможете не имея МК проделать весь цикл разработки управляющей программы для него :
- написать программу для МК в компиляторе и скомпилировать ее,
- запустить и отладить ее на компьютерном симуляторе МК,
- получить осциллограммы сигналов вашего устройства
работающего виртуально, на вашем ПК.
- увидеть на мониторе ПК как в симуляторе VMLAB МК мигает светодиодами,
реагирует на нажатие кнопок, выводит информацию на LCD, измеряет
напряжения, работает с логическими и аналоговыми элементами схемы,
- посмотреть как МК ведет обмен по интерфейсам i2c TWI 1-wire rs-232 UART
TWI и записать его для последующего анализа.
- увидеть как МК отрабатывает прерывания по событиям, засыпает для
снижения энергопотребления и просыпается.
- "остановить" и "отмотать назад" время !
что просто не возможно в реальном МК.
- симулировать ДВА МК ! одновременно в одной схеме. При этом во второй МК
вы можете поместить программу имитирующую работу какого то нужного вам
компонента отсутствующего в симуляторе и даже в природе.
8
- обменятся информацией с симулируемым МК и результат обмена сохранить
в файл для последующего анализа.
PTOTEUS - очень мощный, серьезней пакет не только симулирования чего душа пожелает (аналоговая,
цифровая, микроконтроллеры, PLD) Hо и для проектирования электроники от идеи до файлов для изготовления
печатной платы ! Протеус является ещѐ и прекрасным интерактивным справочником по электронным
компонентам ! в PTOTEUS вы можете увидеть как МК работающий по вашей программе "общается" с
электродвигателями, с шаговыми моторами, с серво, с картами памяти, с жестким диском, сможете даже
сыграть с МК в шахматы ! в симуляторе PTOTEUS вы можете симулировать в одной схеме работу нескольких
разных МК одновременно ! причем это могут быть МК разных семейств - AVR, PIC, 8051, ARM7, Motorola
MC68HC11.
Как сделать электронное устройство.
Прежде чем "изобретать велосипед", т.е. делать свой вариант какого либо устройства ( и не только
электронного ! ) которое наверняка целиком или частично уже было сделано многими людьми и даже
трудовыми коллективами - разумно поискать и посмотреть результат их труда и использовать его по
максимуму ! ОБЯЗАТЕЛЬНО ИЩИТЕ существующие аналоги того, что вы хотите сделать
- по похожим названиям
- по аналогичному назначению
- по ключевым словам
- по сходной тематике
Ищите источники схемотехнических, алгоритмических, программных аналогий. Анализ того что сделано другими
поможет
вам избежать многих досадных ошибок и тупиковых решений. Отправной точкой в поиске может быть сайт
компании Телесистемы.
Эта компания производит множество устройств на МК - схемы этих устройств выложены на их сайте и доступны
для скачивания. Там же есть очень полезный раздел: проекты на микроконтроллерах на русском языке -
это читатели сайта и самой "живой" русскоязычной МК конфы (доброжелательная атмосфера, быстрые
ответы даже на "дурацкие" вопросы ламеров, полезная информация - уже более 1300 страниц архива
конференции!) публикуют свои разработки там схемы и даже прошивки к большинству из них. Скорее всего
вы найдете то что хотите сделать ! Либо почти "то" и вам останется лишь немного подправить схему или
программу под свою задачу.
Возможно вам будет проще найти и использовать подходящий электронный набор MasterKit или Velleman -
очень большой перечень устройств - цена умеренная В любом случае там вы можете взять схему и
принцип работы устройства, а иногда и прошивку.
Методика работы с МК
Методика работы с МК - как и с ЛЮБЫМИ электронными компонентами, такова - Hаходите на сайте
производителя или на AllDataSheet или в google.com и скачивайте:
- DataSheet - основной документ по компоненту - его паспорт (далее ДШ). обычно в формате .pdf
- Errata - описание уже обнаруженных ошибок компонента - для МК AVR серии ATmaga ошибки МК
перечислены в конце ДШ.
- Application Notes, Design Notes - примеры применения
o АпНоуты (Application Notes, апликухи) - важнейшие после ДШ документы. В них обычно
публикуется схема, описание принципа работы и программа на Си или ассемблере если компонент
программируемый. Обязательно скачайте AVR Application Notes
и .zip файлы с кодом программ к ним! Когда вам что-то не ясно просмотрите бегло их, наверняка
наткнетесь на схему или код нужный вам как раз сейчас. Некоторые из AVR Application Notes
любезно переведены на русский язык и доступны благодаря проекту GAW.ru
- Development Boards или Kits - платы для разработки
- Reference Design - пример устройства на компоненте
- White paper - поясняющая статья
Это примеры применения компонента в реальных электронных устройствах, советы и наставления ...
Пример: Что можно взять полезного из АпНоута.
Вот тут найдите ( пример применения = АпНоут = application note ) AVR492: "Brushless DC Motor control using
AT90PWM3"
Скачайте документ doc7518.pdf и архив avr492.zip с кодом программ для МК.
BLDC motor - дословно переводится как Бес Щеточный Постоянного Тока мотор. По-русски
ВЕНТИЛЬНЫЙ электродвигатель. Однако питать его постоянным током нельзя - сгорит ! Его нужно
питать 3х-фазным переменным напряжением с фазой зависящей от
положения ротора ! Рассматриваемое устройство как раз преобразует постоянное напряжение в
3-х фазное переменное. Подробно и главное понятно про электропривод читайте на stepmotor.ru -
там же можно купить электро-мотор-редукторы и шаговые двигатели.
9
AN492 "Контроллер вентильного двигателя на МК AVR AT90PWM3"
Повторяю! Некоторые АпНоуты по электроприводу с AVR440 по AVR495 любезно переведены на русский и
доступны на великолепном сайте - GAW.ru
Открываем документ - doc7518.pdf и видим :
- Вначале прекрасную теорию управления трехфазным бесщеточным электродвигателем, обратная связь
осуществляется по сигналам 3-х датчиков холла.
- Далее на стр. 6 начинается объяснение широко распространенного алгоритма автоматического
регулирования ПИД (англ. PID) FAQ PID и настройка ПИД регулятора
- Очень интересная методически таблица 8 - использование выводов МК - советую вам делать такую
для своего устройства - удобно одним взглядом видеть что подключено к каждой ножке МК в вашем устройстве.
- Далее фотография платы готового устройства - говорят лучше 1 раз увидеть чем 100 раз услышать - это
действительно так.
На плате устройства можно увидеть
- как правильно располагать электронные компоненты,
- какие они бывают,
- как выглядят,
- как правильно конструировать плату.
- Далее идут листы с частями схемы устройства - схемы сложных устройств иногда удобней разбить на
функциональные блоки и рисовать на отдельных листах :
Посмотрите схемы и попробуйте найти компоненты на плате устройства, отследить печатные
проводники на плате - в общем поработайте с информацией себе на благо!
1) Лист 2/4 схема POWER - стабилизатора питания МК - готовый вариант для вашего устройства !
ИСПОЛЬЗУЙТЕ !
Микросхема U6 стабилизатор питания MC78M05 (корпус Dpak ищи и смотри ДШ на MC78M05 - черный квадратный
прибор под алюминиевым бочонком) - дает стабилизированные 5 вольт для питания МК из 12 вольт (это здесь, а
вообще диапазон входного напряжения может быть шире) от внешнего источника питания устройства.
Вот интересно - диод D5 (вертикальный цилиндрик на плате вверху под зелеными клеммами) с конденсатором
C19 (алюминиевый бочонок чуть ниже диода) позволяет МК получать непрерывное питание 5 вольт даже при
кратковременном обнулении входного напряжения - такое очень возможно при коммутации мощного эл.
двигателя, еще при этом возникают значительные импульсные помехи в проводе питания - их гасят
конденсаторы C18 C19 C20 и резистор R25 значительно повышает эффективность конденсаторов C19 C20 в
подавлении помех от источника питания.
Резистор R25 еще защищает стабилизатор MC78M05 от короткого замыкания выхода +5 вольт на землю - он
ограничивает ток.
10
Светодиод D6 (smd корпус - белый прямоугольничек под стабилизатором MC78M05 ) индицирует наличие +5
вольт питания МК - это очень удобно и правильно!
ВАЖНО ! Необходимыми для питания устройства являются лишь 3 элемента - стабилизатор и по
одному конденсатору на его входе и выходе. Но компонентов значительно больше - это сделано для
обеспечения надежной работы устройства. Не поддавайтесь копеечной экономии и
обманчивой простоте "ведь работает же" - это не критерий ! Устройство должно
работать надежно !
2) Правее можно увидеть схему интерфейса LIN - он очень широко применяется в автомобилестроении и в других
местах с сильным уровнем помех и позволяет передавать сообщения по последовательному протоколу (хорошо
совместим с USART и UART) между устройствами с соединенными "землями" по одному сигнальному проводу со
скоростью до 20 Кбит в секунду.
3) на странице схемы 3/4 изображен МК.
Есть несколько интересных моментов:
Питание на МК (вывод VCC) и на встроенный в МК АЦП (вывод AVCC) подается через резистор 10 Ом и эти
выводы зашунтированы 10 нФ конденсаторами на землю устройства - это сделано для фильтрации (ослабления)
высоко частотных и импульсных помех наводящихся на цепи питания устройства.
Лучший результат можно получить поставив вместо резисторов индуктивности по 60-100 нГн а совсем уж
крутизна применить специальные проходные фильтры для питания, например Murata.
К выводу опорного напряжения АЦП МК (вывод AREF) подсоединен лишь конденсатор 100 нФ на землю для
снижения пульсаций напряжения - очевидно используется внутренний источник опорного напряжения - такой
имеется и у МК ATmega - на 2,56 вольт.
Обратите внимание на разъем J2 JTAG-ISP - этот разъем позволяет прошить МК прямо в системе (с помощью
ISP адаптера) и проводить отладку и мониторинг работы программы МК прямо в готовом устройстве по
интерфейсу JTAG .
4) На странице схемы 4/4 изображен мощный драйвер для 3-х фазного электро-мотора. Сделан ОЧЕНЬ
ПРАВИЛЬНО - надежно!
Оставив 4 транзистора из 6-ти вы получите классический Н-мост (H-bridge) и с его помощью можете
управлять обычным коллекторным (щеточным) электродвигателем постоянного тока - DC motor.
Есть АпНоуты и по управлению Сервоприводом и Коллекторными двигателями и Асинхронными моторами и
Шаговыми моторами.
- полевые транзисторы-ключи SUD35N05-26L (6 черных квадратиков справа на плате) управляются МК через
специальные драйверы IR2184 для полевых транзисторов.
Драйверы IR2184 обеспечивают правильные сигналы на затворах полевых транзисторных
ключей гарантирующие полное и быстрое их открытие и быстрое закрытие - это снижает выделение
тепла на транзисторах.
Кроме того автоматически формируют паузу между открытым состоянием нижних и верхних
транзисторов одного плеча моста. Одновременное открытое состояние транзисторов вызовет
протекание "сквозного тока" от источника питания через оба транзистора ! А "по жизни" ток должен
протекать через нагрузку.
Используйте драйверы аналогичные IR2184 - это ПРАВИЛЬНО !
- интересный узел и очень полезный - часто используется во многих устройствах обеспечивая
безотказность их работы :
Измеритель суммарного тока протекающего через драйвер и двигатель - схема его стандартна - 3 транзистора
нижнего плеча в драйвере подсоединены к одному проводу, не к "общему" проводу устройства ! А этот провод
через токоизмерительный резистор R18 (беленький прямоугольник справа внизу на плате с надписью R100 -
значит 0.1 Ом) подключен к "земле" устройства.
Протекание тока I через резистор R вызывает падение напряжения U на нем :
U = I * R ( это закон Ома для участка цепи )
это напряжение фильтруется ФНЧ (фильтром нижних частот) образованным R20 и C16 и подается на
компаратор LMV7219M5 - он сравнивает его с напряжением заданным с помощью ЦАП (сигнал DAC_OUT) и в
случае превышения на выходе компаратора возникает высокий уровень over_cur - означающий превышение
током заданного значения.
Обычно делают проще - используют не компаратор а ОУ (операционный усилитель) и без сравнения с чем
либо усиливают напряжение с R18 (нормируют сигнал) и подают на АЦП. Программа МК по результату АЦП судит
о величине тока.