<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd"><html><head><meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"><title> AVRUSB01A </title><meta name="keywords" content="stavebnice MLAB USB AVR USBasp I2C"><meta name="description" content="Projekt MLAB, Modul pro AVR procesory, převodník USB na I2C, programátor AVR ISP"><!-- AUTOINCLUDE START "Page/Head.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --><link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl"><link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB_Print.css" type="text/css" media="print"><link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../../../../Web/PIC/MLAB.ico"><script type="text/javascript" src="../../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script><!-- AUTOINCLUDE END --></head><body lang="cs"><!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --><!-- ============== HLAVICKA ============== --><div class="Header"><script type="text/javascript"><!--SetRelativePath("../../../../../");DrawHeader();// --></script><noscript><p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p></noscript></div><!-- AUTOINCLUDE END --><!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --><!-- ============== MENU ============== --><div class="Menu"><script type="text/javascript"><!--SetRelativePath("../../../../../");DrawMenu();// --></script><noscript><p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p></noscript></div><!-- AUTOINCLUDE END --><!-- ============== TEXT ============== --><div class="Text"><p class="Title">USB modul pro AVR</p><p class=Autor>Milan Horkel</p><p class="Subtitle">Potřeboval jsem rychle připojit I2C zařízení k Linuxovému počítači. Protože se mi nelíbilo"bastl" provedení USB rozhraní s procesorem ATmega, zkomponoval jsem tento modul. Můžesloužit jako ISP programátor pro AVR procesory, jako převodník USB na I2C a na další pokusyse softwarovou realizací USB na procesorech řadu ATmega. Obsahuje také stabilizátor 3,3V.</p><p class="Subtitle"><img width="640" height="319" src="AVRUSB01A_soubory/image001.jpg" alt="Obrázek modulu AVRUSB01A"></p><p><a href="../AVRUSB01A.cs.pdf"><img class="NoBorder"src="../../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico"alt="Acrobat"> PDF verze</a></p><h1> Technické parametry</h1><table><tr><th> Parametr </th><th> Hodnota </th><th> Poznámka </th></tr><tr><td> Rozhraní </td><td> USB </td><td> Low Speed </td></tr><tr><td> Napájení </td><td> +5V </td><td> Z USB rozhraní </td></tr><tr><td> Napájení vnitřní </td><td> +5V / +3.3V </td><td> Vlastní stabilizátor, max 800mA </td></tr><tr><td> Funkce (dle firmwaru) </td><td> USBasp<br>i2c-tiny-usb </td><td> Programátor AVR<br>Převodník USB - I2C </td></tr><tr><td> Rozměry </td><td> 60 x 30 x 18 mm </td><td> Výška nad základnou </td></tr></table><h1> Popis konstrukce </h1><h2> Úvodem </h2><p>Pro procesory AVR existuje knihovna (ne jedna, dokonce několik), která realizuje USB LowSpeed (1.5Mbit/s) protokol čistě softwarovými prostředky. Jedná se o řešení kompromisní,protože obyčejné vývody procesorů AVR nesplňují elektrické parametry USB specifikace.Nicméně existuje spousta konstrukcí, které toto řešení používají a díky přeci jen laxnějšímpožadavkům pro Low Speed USB se jedná o řešení funkční.</p><p><i>Pozor, novější operační systémy v souladu s USB specifikací zakazují Bulkpřenosy pro Low Speed USB zařízení. Takže některé firmwary nemusejí fungovat.</i></p><p>Původní řešení ve stavebnici MLAB bylo poněkud neelegantní. Posuďte sami:</p><table><tr><td><p><img width="288" height="320" src="AVRUSB01A_soubory/image002.jpg"alt="Nelegantní řešení"></p></td><td><p><img width="190" height="96" src="AVRUSB01A_soubory/image003.jpg"alt="Nový modul"></p></td></tr></table><p>Modul tedy slouží pro běh standardních firmwarů, nebo pro tvorbu a testování vlastních.Dále poskytuje stabilizátor napětí 3.3V. Standardní firmwary poskytují tyto napříkladtyto služby:</p><ul><li> Programování procesorů AVR (firmware USBasp,<a href="http://www.fischl.de/usbasp">http://www.fischl.de/usbasp</a>) </li><li> Převodník USB na I2C (firmware i2c-tiny-usb,<a href="http://www.harbaum.org/till/i2c_tiny_usb">http://www.harbaum.org/till/i2c_tiny_usb</a>) </li><li> a další... </li></ul><h2> Zapojení modulu </h2><p>Zapojení vychází z předdefinovaného přiřazení vývodů USB knihovny <i>usbdrv</i>, různéfirmwary mohou mít přiřazení (USB) vývodů odlišné a je třeba je před překladem přenastavit(a případně opravit, pokud autor nemá konfiguraci správně připravenou).</p><p>První částí zapojení je napájecí zdroj. Umožňuje pomocí propojky J2 použít jak napětí +5Vpřímo z USB, tak i napětí +3.3V z vestavěného stabilizátoru. Na vstupu je ochrannápojistka, protože ji některá zařízení (v rozporu s USB specifikací) nemají a při případnézkratu by mohlo někde něco uhořet. <i>Pozor, osazujeme jen jednu pojistku(na plošném spoji leží přes sebe).</i></p><p><img width="988" height="294" src="AVRUSB01A_soubory/image004.png"alt="Schéma, napájecí zdroj"></p><p>Další částí je procesor ATmega88, který je připojen na USB konektor.</p><p><img width="988" height="454" src="AVRUSB01A_soubory/image005.png"alt="Schéma, procesor"></p><p>Pro jeho vlastní programování se používá konektor J9 a je nutné zapojit propojku J6, kteráumožní programování.</p><p>Po nahrání firmwaru "programátor AVR" je konektor J9 použit pro připojení cílovéhozařízení, které lze napájet napětím 3.3V z modulu přes spojku J10 a případně spojkou J2nastavit napětí +5V.</p><p><img width="494" height="254" src="AVRUSB01A_soubory/image006.png"alt="Schéma, konektor AVR ISP"><img width="334" height="254" src="AVRUSB01A_soubory/image007.png"alt="Schéma, konektor napájení"></p><p>Po nahrání firmwaru "převodník I2C" je možné na konektor J8 připojit I2C sběrnici, případněpovolit její napájení +3.3V přes J7 (J2 zapíná +5V z USB). K dispozici jsou dále LED diodyD4 a D5 a případně vyvedené rozhraní RS232 (TTL úrovně).</p><p><img width="494" height="254" src="AVRUSB01A_soubory/image008.png"alt="Schéma, I2C konektor"><img width="334" height="254" src="AVRUSB01A_soubory/image009.png"alt="Schéma, diody LED"><img width="334" height="148" src="AVRUSB01A_soubory/image010.png"alt="Schéma, konektor RS232"></p><h2> Seznam součástek </h2><table class="Soupiska"><tr><th> Počet </th><th> Reference </th><th> Název </th><th> Pouzdro </th></tr><tr><th colspan="4"> Odpory </th></tr><tr><td> 10 </td><td> R2, R3, R8, R9, R10, R11, R14, R15, R16, R17 </td><td> 68 </td><td> R0805 </td></tr><tr><td> 1 </td><td> R7 </td><td> 330 </td><td> R0805 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> R5, R6 </td><td> 470 </td><td> R0805 </td></tr><tr><td> 1 </td><td> R1 </td><td> 2k2 </td><td> R0805 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> R4, R12, R13 </td><td> 4k7 </td><td> R0805 </td></tr><tr><th colspan="4"> Keramické kondenzátory </th></tr><tr><td> 2 </td><td> C4, C5 </td><td> 22pF </td><td> C0805 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> C1, C6 </td><td> 100nF </td><td> C0805 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> C2, C3 </td><td> 10uF </td><td> C0805 </td></tr><tr><th colspan="4"> Diody </th></tr><tr><td> 2 </td><td> D1, D2 </td><td> 1N4007SMD </td><td> MELF </td></tr><tr><th colspan="4"> Zenerovy diody </th></tr><tr><td> 2 </td><td> D6, D7 </td><td> BZV55C3.6 </td><td> MINIMELF </td></tr><tr><th colspan="4"> Svítivé diody </th></tr><tr><td> 2 </td><td> D3, D4 </td><td> HCL-1505-4(RED) </td><td> LED1206REV </td></tr><tr><td> 1 </td><td> D5 </td><td> HCL-1503-4(GREEN) </td><td> LED1206REV </td></tr><tr><th colspan="4"> Pojistky </th></tr><tr><td> 1 </td><td> F1A </td><td> SR075-06 </td><td> R0805 </td></tr><tr><td> 0 </td><td> F1B </td><td> 1812L075PR </td><td> F1812 </td></tr><tr><th colspan="4"> Integrované obvody </th></tr><tr><td> 1 </td><td> U1 </td><td> LT1117-3.3 </td><td> SOT223 </td></tr><tr><td> 1 </td><td> U2 </td><td> ATmega88-20AU </td><td> TQFP32 </td></tr><tr><th colspan="4"> Krystaly </th></tr><tr><td> 1 </td><td> X1 </td><td> 12MHz </td><td> XTAL050 </td></tr><tr><th colspan="4"> Mechanické součástky </th></tr><tr><td> 1 </td><td> J1 </td><td> USB_B_01 </td><td> USB_B_01 </td></tr><tr><td> 4 </td><td> J2, J5, J7, J10 </td><td> JUMP2 </td><td> JUMP2 </td></tr><tr><td> 1 </td><td> J6 </td><td> JUMP3 </td><td> JUMP3 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> J4, J3</td><td> JUMP2X3 </td><td> JUMP2X3 </td></tr><tr><td> 1 </td><td> J8 </td><td> JUMP2X5 </td><td> JUMP2X5 </td></tr><tr><td> 1 </td><td> J9 </td><td> JUMP2x3 </td><td> JUMP2x3/B </td></tr><tr><th colspan="4"> Konstrukční součástky </th></tr><tr><td> 4 </td><td> </td><td> Šroub M3x12 </td><td> </td></tr><tr><td> 4 </td><td> </td><td> Podložka M3 </td><td> </td></tr><tr><td> 4 </td><td> </td><td> Sloupek M3x5 </td><td> </td></tr><tr><td> 2 </td><td> </td><td> JUMPER </td><td> </td></tr><tr><td> 1 </td><td> </td><td> Plošný spoj </td><td> </td></tr></table><h2> Zapojení použitých IO </h2><p>Použitý obvod ATmega88-20 v pouzdru TQFP je možné nahradit procesorem ATmega8, ale je třebapoužít správnou variantu firmwaru přeloženou pro použitý procesor. Rychlost procesoru akrystal volíme dle požadavků firmwaru. USB knihovna podporuje jen vybrané kmitočty.</p><p>Knihovna USB umožňuje připojení USB datových signálů k libovolnému portu procesoru, alesoučasně potřebuje, aby alespoň jeden signál vyvolával přerušení s dostatečně velkouprioritou. Zde je přerušovacím signálem INT0 na signálu D+ (vývod PD2).</p><h2> Mechanická konstrukce </h2><p>Jedná se o standardní modul pro stavebnici MLAB určený k přišroubování k základní desce.</p><h1> Osazení a oživení </h1><h2> Osazení </h2><p>Na straně spojů nezapomeneme osadit drátové propojky (platí pro jednostranný plošný spoj).</p><p><img width="802" height="404" src="AVRUSB01A_soubory/image011.png"alt="Osazovací výkres, strana součástek"></p><p>Na straně spojů jsou osazeny standardní SMD součástky, jen LED diody se osazují opačně,svítící stranou směrem do desky (je tam otvor velký tak akorát, aby se tam vešlo pouzdrostandardní diody v pouzdru 1206).</p><p><img width="802" height="405" src="AVRUSB01A_soubory/image012.png"alt="Osazovací výkres, strana spojů"></p><h2> Oživení </h2><p>Oživení spočívá v optické kontrole na zkraty a v elektrické kontrole funkčnostistabilizátoru +3.3V. Pak stačí externím programátorem nahrát příslušný firmware a ozkoušetjeho funkčnost.</p><h1> Programové vybavení </h1><p>Jednotlivé firmwary (nakonfigurované pro tento hardware) jsou součástí tohoto projektuspolu s jejich přeloženými binárními soubory v adresáři SW.</p><p>Firmwary musejí být nakonfigurovány s těmito parametry:</p><table><tr><th> Parametr </th><th> Hodnota </th><th> Poznámka </th></tr><tr><td> USB D+ </td><td> PD2/INT0 </td><td> Je současně signálem externího přerušení INT0, obvyklé provedení programátoru USBasp používá port PB1. </td></tr><tr><td> USB D- </td><td> PD4 </td><td> Obvyklé provedení programátoru USBasp používá port PB1. </td></tr><tr><td> Přerušení </td><td> PD2/INT0 </td><td> Obvyklé provedení programátoru USBasp používá port PD2 spojený s portem PB1. </td></tr><tr><td> Krystal </td><td> 12.0MHz </td><td> Obvyklá hodnota frekvence, nutno volit podle toho, jaké frekvence jsou podporované vUSB knihovně (například 12.0MHz, 12.8MHz, 15.0MHz, 16.0MHz, 16.5MHz, 18.0MHz20.0MHz). </td></tr><tr><td> Procesor </td><td> ATmega88 </td><td> Alternativně ATmega8 (nutný překlad firmwaru pro správně nastavený procesor). </td></tr></table></div><!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --><!-- ============== PATIČKA ============== --><div class="Footer"><script type="text/javascript"><!--SetRelativePath("../../../../../");DrawFooter();// --></script><noscript><p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p></noscript></div><!-- AUTOINCLUDE END --></body></html>