Arduinouno自己DIY制作與調(diào)試

1、L.Arduinouno的制作與調(diào)試Arduino由一個(gè)基于單片機(jī)的開放源碼的硬件平臺(tái)和一套專的開發(fā)門環(huán)境組成。它可以用來(lái)開發(fā)交互產(chǎn)品，比如它可以讀取大量的開關(guān)和傳感器信號(hào)，并且可以控制各式各樣的電燈、電機(jī)和其他物理設(shè)備。經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期的對(duì)三塊Arduinouno板子的焊接與調(diào)試，我已經(jīng)大概比較熟練的掌握了貼片元件及一些小芯片的焊接技術(shù)?，F(xiàn)在我想講講Arduinounorevl這塊板子的制作與調(diào)試過(guò)程。一、焊接由于Arduino uno revl的硬件是開源的，所以我們可以直接拿來(lái)用。1.拿到PCB板（圖1）二一 !"饑 叭B抖亠X *DIGIT ALCPUrtg a a r一一Q圖

2、1 Ardui no uno revl PCBV W V V V2.根據(jù)元器件清單購(gòu)置元器件元器件清單如圖2Arduino UNO Revl 清單標(biāo)號(hào)數(shù)量詳述爻貼件RN11IDKuhm.OBDS mRN2.RN421kohm, DBO5 排陰RN311C ohm. 06D5 排阻R1.R22ohm, 0805,電阻R3127 ohm, 0605,電陽(yáng)C1,C2,C4-C760 1UF,OS06,電容C3. C821 UF. 0005-電窖PC1PC2247 UF,電解電容C9,C11222 Pt ,0805,電窖U11運(yùn)放LM350DU21電源菅理芯RLP29B5U31ATMEGA 草片機(jī) A

3、TWEGAJSU2-MCIC215V電源輔出芯片KP11I7D50D11rMBRS13DT11助率MOSFETg, FDN304PZ1.Z22ESDi?護(hù)器件 pPGB 1010604L11蒐琛，BLM21F11保.500 mA fuse,¥2d1EMHZ ceramic： resonator,丟貼SW11庁腳輕觸開夬TX. RX,L3紅色 led ,0605ON1綠色 led ,0605插件ZIC1J28腳IC座PWRIN(5-2.1 mnn電源攝j£.-J9 0JSU5E-B 連慣囂-XICSP1JCSP222x2雙排，排比汶4mm簡(jiǎn)距 '21xB,單排,排哥，

4、2.64mm fflS21 x6, Mflfi2.54mnnQ1116 MHZ晶振'過(guò)孔圖2元器件清單3.焊接元器件根據(jù)圖3來(lái)焊接元器件。圖3 PCB焊接圖這里我想說(shuō)說(shuō)焊接的方法與技巧（供初學(xué)者參考）。這塊板子中還是有存在 一些比較難焊的地方。1）芯片 ATmega8U2Arduino UNO與之前Arduino 2009版本的最大不同在于 USB轉(zhuǎn)串口部分， Arduino 2009采用的是FTDI專用芯片F(xiàn)T232RL,而Arduino UNO采用的是用一 塊ATmega8U2模擬出串口的做法。這一改動(dòng)著實(shí)帶來(lái)了不小的麻煩，第一是該 方案所采用的ATmega8U2芯片基本上在市場(chǎng)上

5、很難找到，另外一點(diǎn)就是該芯片 的封裝加大了焊接的難度和成本。芯片ATmega8U2的封裝很小，而且它芯片的外面沒有引腳，可以看到的是 它的焊盤非常的小。焊接方法為：在各個(gè)焊盤上滴上錫，完了后檢查一下有沒有 焊盤連接在一起的，然后用鑷子夾住芯片 ATmega8U2，小心的對(duì)準(zhǔn)位置，對(duì)準(zhǔn) 后用鑷子壓住芯片，用電烙鐵在一邊的周圍滑動(dòng)加熱， 使得焊盤上的錫熔化，則 芯片的引腳就焊在了焊盤上，同樣的，其他三邊也這樣。焊完之后用萬(wàn)用表檢查 一下。2）貼片晶振及其他的貼片元器件因?yàn)樽笫质悄描囎訆A住器件對(duì)準(zhǔn)位置，右手拿電烙鐵，所以沒有另外的手來(lái)添加焊錫。這時(shí)就需要先在對(duì)應(yīng)的一個(gè)焊盤上滴一點(diǎn)焊錫，再將器件對(duì)準(zhǔn)位

6、置， 用電烙鐵在上面加熱，焊錫熔化就與元器件連接在一起，在焊接另外一個(gè)焊盤。焊接完成后如圖4所示。再用萬(wàn)用表檢查各個(gè)焊點(diǎn)。圖 4 Arduino uno revl、原理圖分析1. 外接電源輸入部分Arduino UNO可以使用外接電源進(jìn)行輸入，A是電源輸入口，電源的輸入的 范圍為7V到12V.。圖5中B是二極管，二極管的特性是單向?qū)?。使用二極 管的目的是：即使電源輸入的正反極性反轉(zhuǎn)，也不會(huì)燒毀線路板上的元器件。C是穩(wěn)壓管，把輸入電壓穩(wěn)定在5V。由于C器件的輸入和輸出間需要一定的壓差， 所以A的輸入電壓不能低于7V。另外，如果A的輸入電壓過(guò)高，會(huì)使得器件 C 輸入和輸出電壓差過(guò)大，從而使得 C

7、因?yàn)闇囟冗^(guò)高也燒毀。用戶在使用外接電 源輸入時(shí)，請(qǐng)把輸入電源的電壓范圍控制在7V到12V之間。原則上，越靠近7V越好。儈OMPOWERANj丄鼻 丄jjri：.LC；s*rrLrj/L!；rns(rlrio圖5外接電源輸入部分2. USB電源輸入部分Arduino UNO也可以使用USB 口直接供電。圖6中A是USB接頭，可以給 Arduino UNO提供5V的電壓。B是保險(xiǎn)管，當(dāng)UNO所需要的電流大于500mA 的時(shí)候，該保險(xiǎn)管會(huì)自動(dòng)斷開，以防止損壞電腦。圖中C是10K的排阻，用來(lái)對(duì)上面提到的外接電源輸入進(jìn)行分壓。當(dāng)外接電源輸入電壓VIN大于7V時(shí)，D器件的第3腳由于電壓高于D器件的第2腳(

8、3.3V)，所以D器件的第1腳輸出高 電平。器件E是PMOS,當(dāng)D器件的第1腳輸出高電平時(shí)，器件E處于截至狀態(tài)， 從而切斷了 USB接口的供電。當(dāng)外接電源輸入電壓 VIN小于6V時(shí)，D器件的 第3腳由于電壓低于D器件的第2腳(3.3V)，所以D器件的第1腳輸出低電平。 器件E處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)，Arduino UNO由USB 口進(jìn)行供電。器件F是線性 穩(wěn)壓器，負(fù)責(zé)把5V電源轉(zhuǎn)變成3V電源，該器件能給Arduino UNO提供大約50mA 的電流。圖6 USB電源輸入部分3. ATmega8U2/ATmega16U2ATmega8U2和ATmega16U2是USB接口芯片，其特征包括：1)8K/

9、16K 字節(jié)的 Flash，支持自擦寫功能。512字節(jié) EEPROM 和512字節(jié)SRAM (8U和16U的不同處是Flash容量)2）內(nèi)置 Boot-Loader功能。3）支持USB全速，包含4個(gè)USB輸入輸出端口4）包含內(nèi)置晶振。5）操作電壓范圍為2.7V到5.5V。2.7V時(shí)，最大工作頻率是8MHz,4.5V時(shí)，最大 工作頻率是16MHz。WU3S14】芝f _ r應(yīng)n 9912711咚 « op- cciLJc4X * 71射 W7JJ n PC MT< Ij WWQKWMZJ口7|尬|»抽卄>1AJ fiC7|IWT4>l£Pl* -

10、jtrr 髦u- mdELLNT MH匕8七it駅RMicrocontroller with 8/16/32 K Bytes of ISP Flash and USB ControllerATmega8U2ATmega16U2ATmega32U2、Arduino uno板子的調(diào)試1. USBtinyISP的驅(qū)動(dòng)安裝Arduino uno的調(diào)試用到工具官方支持下載線 USBtinylSP。USBtinyISP也是 一款為AVR單片機(jī)設(shè)計(jì)的基于USB接口的ISP下載線，使用它可以為大部分 AVR單片機(jī)下載程序。在Arduino IDE 中, USBtinyISP是一直被支持的下載線， 用來(lái)下載其b

11、ootloader，與之前使用的USBasp下載線相比，使用起來(lái)更加簡(jiǎn)單。首先下載USBtinyISP驅(qū)動(dòng)程序，將其解壓縮到硬盤上備用。將下載線通過(guò)USB線連接到計(jì)算機(jī)后，系統(tǒng)會(huì)提示找到相應(yīng)的硬件：在隨后出現(xiàn)的 找到新的硬件向?qū)А睂?duì)話框中，選 否，暫時(shí)不”然后單擊下一 步”按鈕：在隨后出現(xiàn)的對(duì)話框中，選 從列表或指定位置安裝（高級(jí)） ”然后單擊下一 步”按鈕：接著指定之前解壓縮開的驅(qū)動(dòng)文件所在的目錄:單擊 下一步”按鈕之后，系統(tǒng)就開始安裝 USBtinyISP所需要的驅(qū)動(dòng)文件:最后單擊 完成”按鈕，就大功告成了:此時(shí)在系統(tǒng)的硬件管理器中，我們能夠找到USBtinyISP AVR Program

12、me”，表明該下載線已經(jīng)可以使用了：-ATVKTAFT JSWLibVF謔H專和冒 KUCIJl 嘔-口 !ert*Ma Dtvie*iItki 4 IMiUSBl a jk)fl£T AYB fr tff «*«¥3管國(guó)(§ai毛at黑文幷揃傳 9*(r 秸助qpQ挎發(fā)至詵憎旦說(shuō)備它用童匚|叵*I皿2Tv'efi.eB'* 處理割亠一 1G盤報(bào)卻* L調(diào)陋聲列1!子蕩口 OBM ID LMJ *艸肛那戕應(yīng)話-2計(jì)宜機(jī)亠 _j IMflQ鳥評(píng)論站USBtinyISP在設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)置了相應(yīng)的跳線來(lái)為單片機(jī)供電。在為Arduino

13、下載bootloader的時(shí)候，我們需要將該跳線短路，這樣就不需要再為 Arduino提 供額外的電源了：2. ATMega8U2固件燒寫與驅(qū)動(dòng)安裝安裝好USBtinyISP驅(qū)動(dòng)之后，首先要向 ATMega8U2內(nèi)寫入相應(yīng)的USB固 件（firmware）。在 Arduino-0022 安裝目錄下的 hardware'arduino'firmwares 目錄 下，我們可以找到為 Arduino UNO 編譯好的 USB 固件文件 UNO-dfu_and_usbserial_combined.hex 編譯時(shí)需 要調(diào)用 avrdude，我們先從 arduino 0022 中找到 a

14、vrdude的兩個(gè)文件，avrdude.exe, avrdude.conf,如下圖：把他們放入 arduino-0022hardwarearduino'firmwares文件夾下面Arduino UNO上為ATMega8U2單片機(jī)也留出了 ICSP接口，我們可以借助 它來(lái)下載相應(yīng)的USB固件，使用的工具是 USBTinylSP。把tinylSP與8U2芯片 上方的ICSP接口連接好。ICSP線的街頭上，有一個(gè)小三角，那個(gè)指向的是 1號(hào) 口。板子上ICSP的1號(hào)口也都有標(biāo)記，如圖：J mm WWjWJMlb然后進(jìn)入命令狀態(tài)，進(jìn)入 ardui no-0022hardwareardui no

15、 'firmwares目錄，輸入命 令：avrdude -p at90usb82 -F -P usb -c usbt iny -U flash:w:UNO-dfu_a nd_usbserial_com n ed.hex-U lfuse:w:0xFF:m -U hfuse:w:0xD9:m -U efuse:w:0xF4:m -U lock:w:0x0F:m這段命令后半部分是設(shè)置熔絲位，熔絲低位ff,高位d9,擴(kuò)展位f4, lock位Ofina 8022尹 4t9Bu«b82 F -P ueb y <i-9»tin jr -U f 1 b"v-UW-*

16、ifr»«i_«?<ri*Ijgonhin tdp h?x- ftVR device j-n itfind rfldy1 a<cfit|»r inf tame tijopoirAe&dJuriy !BS«I B8V BBNttNBaN IH8R4HH iB«NM B E IfeWzflwvhdluidte " b*v> tc # 歲gX屯"電嗎*Hrii I E *3 S3AvipducBB > NOT E ： nJtiH PM穴hag b*麗it L«d* «n

17、 «m.v« =殲1 will brT-s diiEriibla th is Feat un> Epee £f y )k a D opt ion .dwirduda « rdifiinGhijiurdiidin : r*e jtdliiTH input f i 1« 'UNOdf warnle0>n)>in(r<l血莒叩awrdudt I Input fileUn4_Ufb$：t3,>ii> .CiO Htbln rd > Iwm <uta detWGt 拉庁 EntcL MexAwril

18、uia « nrltLn$ f ln&liby雷vritifti 4boiBonawiaaiiMsivHianni»Biai>o«Ri»ai i ibb s.n3eiwndudd « 7<40 騒#t廿日 oF f L<slh ril t«n>jhusMudc 5 攀仃iFyirvg f l<5h wwrv 4g«in4t UNOhe鋁aurdudts t La出 ii4td f Lji £h data f nn Lnj$ut uF Ale I1I40-也Fmjun點(diǎn)u 超甘產(chǎn)

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20、187;aaiKStlkMIBBNllWMt斛翳冒常 I IBB? 4.MsvrdudD - vsr£f y injr MNhhi和 7440吐F fl>th uerif<iwMlu4e : ta.f»neri4： Fwm 金 OKdanv,. ThAnk 卵u完成以后我們就可以把uno的usb 口連接電腦，測(cè)試是否下載成功（如果下載固 件失敗，很可能是ATmega8U2焊接失敗）。在win7下連接后，會(huì)提示找到新硬件因?yàn)橄到y(tǒng)驅(qū)動(dòng)中沒有包含，所以會(huì)提示安裝失敗，不要緊<3100%巾諒I1402011/11/7這時(shí)進(jìn)入控制面板中的系統(tǒng)w+tj十皙 »

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23、65;，wip選擇驅(qū)動(dòng)目錄，默認(rèn)是在 arduino-0022drivers目錄下。 L更稈驅(qū)媚序飯傅A(chǔ)rduino UWO CCCTV18)瀏覽計(jì)算乩上的驅(qū)動(dòng)程序文件在以下住譽(yù)錄驅(qū)孟垠序衣件：甲鬪岡”.0;語(yǔ) rduinct- 002 理 hfu r s弼嗨子文際們4從計(jì)更機(jī)(T設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序列茬中迭逞心曲洌衰柄e対的已卻呦e如序如.皈I與劇aa/rn 翊下的 手肖更訓(xùn)爭(zhēng)寄敦任如杯叫鹹注叢盤提示不用管，安裝就可以。'*? Windows 安金Windows 去鯊證itag動(dòng)程序軟件的發(fā)齊者不安裝闞區(qū)動(dòng)序軟件(N)述畫的超就還嗇釣頤醫(yī)誦程舷傑始終安裝此驅(qū)動(dòng)禮序軟件僅蟲廿口制這is網(wǎng)站或先

24、葩嫌晰序歡腎*可能農(nóng)貯理出"耳£倣口取皤駅3. ATmega328 芯片 bootloader 的燒寫用6芯的連接線將USBtinylSP和Arduino上的ICSP座連接起來(lái):注意由于Arduino的ICSP座并沒有設(shè)計(jì)反插反的座，你需要 6芯連接線上帶三 角形的那一位是對(duì)應(yīng)于ICSP座上的“ 1：硬件連接好之后，此時(shí)可以打開 Arduino的IDE 了。在菜單“Tool&> “Board列 表中選擇好你的Ardui no板子的型號(hào) 之后，就可以通過(guò)菜單“Tools-> “ BurrBootloader -> “wUSBtinylSP 來(lái)下載 A

25、rduino 的 bootloader：rKr du 1 ho0015-ESSTunis 樓CW*1r M'S t;Fl'盹 It：3I糾丫地呂fh 'XLpini；1SentiPoft»M!陽(yáng)I PrograrnrrirWAMISPrM I V* H I怙 II- ' i * Uit. t < 1AMI汀已*|21時(shí)： ti|i !(> d v IE, LflW :44 4 (IH :整個(gè)下載的過(guò)程中，USBtinyISP上紅色的BUSY燈會(huì)一直亮著，表明其正在工 作：整個(gè)下載過(guò)程會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，但速度與 USBasp相比還是要快一些。下

26、載完成 之后，在 Arduino IDE 窗口中會(huì)顯示 “Don曲urning bootloader :4.測(cè)試到現(xiàn)在為止，板子已經(jīng)全部好了，接下來(lái)將導(dǎo)入程序進(jìn)行測(cè)試。拔掉USBtinylSP 下載器，直接用USB連接板子?？梢钥吹焦ぷ髦甘緹袅痢Ｈ缓蟠蜷_Arduino的IDE，在菜單“File”>“Example”->"Basics"->"Blink"。 Elink | Arduino LO5-凹| File Edd Skcfch Tool5 Help - -1OO BQQIQhnk-Bli-iihkTukilc *Fi i LEDy

27、tageff4tt“> 呂饒奮朮包Thu 易 4K«a>1thi tk» cuKlk < 心。狙*/種 HI 0 I/ a ti aXi so th* 占pun <s 0/Z Fun 13邁 LEDI«dr*«ti Ar<luis%4 b»«rdipirjru-ti oinmi；V01 d lo> O <1 Ci l山fT) tcJUGIU-3 tl山亡Ufi g肛lay hCOOj ；門w«it for a socdndli r: p. <_1 + :inr：/EviILEL o£ f- fi HfWll/Mr q 扌rFrR鬥*，<|bAr'3Mine Uni? on 匚口HN3然后點(diǎn)把程序下載到板子里去。Aidulno Umo cn COhOsia23*56勺 itt Uft ffl A> CJ冋