STEMTera breadboard: инструкция, подключение, распиновка и документация

STEMTera — это слоёный пирог из макетной платы и платформы Arduino Uno.

STEMTera состоит из двух частей, каждая из которых управляется отдельным микроконтроллером.

1. Первая построена на микроконтроллере ATmega328P и повторяет архитектуру Ардуино. Это означает полную совместимость с Arduino Shield’ами.
2. Вторая базируется на микроконтроллере ATmega32U2, который служит для связи микроконтроллера ATmega328 с USB-портом компьютера.

Рассмотрим более подробно оба варианта подключения.

1. Соедините STEMTera с компьютером по USB-кабелю. На плате должен загореться светодиод «ON».
2. Соберите на новоиспечённой макетной плате первый эксперимент из набора Матрёшка — маячок.
3. Для программирования платформы STEMTera в операционной системе Windows скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino IDE. В диспетчере устройств платформа должна определиться как COM-порт с именем Arduino Uno.

После загрузки примера, светодиод на 13 пине и встроенный светодиод L, начнут мигать раз в секунду. Это значит всё получилось и можно смело переходить к экспериментам на Arduino.

Микроконтроллер ATmega32U2 при стандартной прошивке обеспечивает связь микроконтроллера ATmega328P с USB-портом компьютера.

Но в отличии от Arduino Uno, на STEMTera выведены пины микроконтроллера ATmega32U2.

Повторим эксперимент «маячок», но на этот раз мозгом устройства будет ATmega32U2.

1. Соедините STEMtera с компьютером по USB-кабелю. На плате должен загореться светодиод «ON».
2. Откройте «Диспетчер устройств» Windows и раскройте вкладку «Порты (COM и LPT)». Вы должны увидеть следующую картину:
3. Запустите плату STEMtera в режиме программирования Atmega32U2. Для этого с помощью провода «папа-папа» замкните пин RST с землёй.По истечению 2-3 секунд снимите провод «папа-папа». Обратите внимание плата STEMtera определилась как устройство ATmega32U2:
4. Повторите задание «маячок». Но светодиод вместо 13 пина, подключите к пину PD0.
5. Для работы STEMtera с микроконтроллером ATmega32U2 в операционной системе Windows скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки микроконтроллеров семейства AVR — Atmel Studio.
6. Прошейте платформу примером приведённым ниже:

   blink

   // подключаем необходимые библиотеки
   #include <avr/io.h>
   #define F_CPU 16000000
   #include <avr/io.h>
   #include <util/delay.h>
    
   int main(void)
   {
     // порт B в режим выхода
     DDRB = 0xFF;
     // устанавливаем нули на выходе
     PORTB = 0x00;
     while (1) 
     {
       // зажигаем светодиод
       PORTB |= (1 << PB0);
       // ждём 1 секунду
       _delay_ms(1000);
       // гасим светодиод
       PORTB &= ~(1 << PB0);
       // ждём 1 секунду
       _delay_ms(1000);
     }
   }

   После загрузки программы, светодиод на пине PB0 начнёт мигать раз в секунду. Это значит всё получилось и можно дальше продолжать программировать ATmega32U2 более серьёзными программами.

Для перепрошивки ATmega32U2 существует множество готовых примеров использующих фреймворк LUFA. С его помощью STEMTera подключается к компьютеру в режиме эмуляции HID-контроллера. Windows определит плату как клавиатуру, джойстик или принтер — всё будет зависеть от выбранной прошивки.

Сердцем платформы Arduino-части является 8-битный микроконтроллер семейства AVR.

Микроконтроллер ATmega32U2 обеспечивает связь микроконтроллера ATmega328P с USB-портом компьютера. При подключении к ПК Arduino Uno определяется как виртуальный COM-порт. Прошивка микросхемы 32U2 использует стандартные драйвера USB-COM, поэтому установка внешних драйверов не требуется.

• VIN: Напряжение от внешнего источника питания (не связано с 5 В от USB или другим стабилизированным напряжением). Через этот вывод можно как подавать внешнее питание, так и потреблять ток, если к устройству подключён внешний адаптер.
• 5V: На вывод поступает напряжение 5 В от стабилизатора платы. Данный стабилизатор обеспечивает питание микроконтроллеров ATmega328 и ATmega32U2. Запитывать устройство через вывод 5V не рекомендуется — в этом случае не используется стабилизатор напряжения, что может привести к выходу платы из строя.
• 3.3V: 3,3 В от стабилизатора платы. Максимальный ток вывода — 50 мА.
• GND: Выводы земли.
• IOREF: Вывод предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера. В зависимости от напряжения, плата расширения может переключиться на соответствующий источник питания либо задействовать преобразователи уровней, что позволит ей работать как с 5 В, так и с 3,3 В устройствами.

• Цифровые входы/выходы: пины 0–13
  Логический уровень единицы — 5 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 40 мА. К контактам подключены подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.
• ШИМ: пины 3,5,6,9,10 и 11
  Позволяют выводить 8-битные аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала.
• АЦП: пины A0–A5
  6 аналоговых входов, каждый из которых может представить аналоговое напряжение в виде 10-битного числа (1024 значений). Разрядность АЦП — 10 бит.
• TWI/I²C: пины SDA и SCL
  Для общения с периферией по синхронному протоколу, через 2 провода. Для работы — используйте библиотеку Wire.
• SPI: пины 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK).
  Через эти пины осуществляется связь по интерфейсу SPI. Для работы — используйте библиотеку SPI.
• UART: пины 0(RX) и 1(TX)
  Эти выводы соединены с соответствующими выводами микроконтроллера ATmega16U2, выполняющей роль преобразователя USB-UART. Используется для коммуникации платы Arduino с компьютером или другими устройствами через класс Serial.

Разъём для подключения внешнего питания от 7 В до 12 В.

Осуществляет сброс микроконтроллера ATmega328 — перезапуск микроконтроллера ATmega328.

Общие

• Входное напряжение питания: 7–12 В
• Максимальный выходной ток пина 3.3V: 50 мА
• Максимальный выходной ток пина 5V: 800 мА
• 4 светодиодных индикации: ON, TX, RX и L
• Габариты: 115×80×16 мм

Микроконтроллер: ATmega328

• Тактовая частота: 16 МГц
• Напряжение логических уровней: 5 В
• Портов ввода-вывода общего назначения: 20
• Максимальный ток с пина ввода-вывода: 20 мА
• Портов с поддержкой ШИМ: 6
• Портов, подключённых к АЦП: 6
• Разрядность АЦП: 10 бит
• Flash-память: 32 КБ
• EEPROM-память: 1 КБ
• SRAM-память: 2 КБ

Микроконтроллер: ATmega32U2

• Портов ввода-вывода общего назначения: 20
• Напряжение логических уровней: 5 В
• Портов ввода-вывода общего назначения: 21
• Максимальный ток с пина ввода-вывода: 20 мА
• Портов с поддержкой ШИМ: 3
• Flash-память: 32 КБ
• EEPROM-память: 1 КБ
• SRAM-память: 1 КБ

• STEMTera в магазине
• Datasheet на микроконтроллер Atmega328P
• Datasheet на микроконтроллер Atmega32U2