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DIY Bare Mindest-Arduino Mega 2560

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DIY Bare Mindest-Arduino Mega 2560

Das Ziel dieses Projektes ist es, eine Version von Arduino Mega 2560 Board, die niedrigere Bauteilzahl und kleinere Board-Größe hat zu schaffen.

Persönlich für Robotik-Projekte, die ATmega2560 256-KB-Flash-und Digital / Analog-Pins benötigen, wo die Größe, Gewicht und USB-Anschluss Lage des ursprünglichen Designs ist nicht ideal.

Referenzen:

Elektronik / Leiterplattenkenntnisse zur Verfügung gestellt von:

Schritt 1: Prototyp

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Ein Prototyp-Board wurde als Beweis für Konzept, die Komponenten, Placements und Verbindungen hergestellt:

  • ATmega2560-Chip von einem Arduino Mega2560-Klon (funktionaler Chip und Bootloader) mit einer Heißluftpistole entfernt, die auf eine TQFP100-Breakout-Platine aufgelötet wurde.
  • Alle VCC / AVCC (Chipstifte 10, 31, 61, 80, 100) zusammen und GND (Chipstifte 11, 32, 62, 81, 99) miteinander verbinden.
  • Bypass-Kondensator x 3, der parallel zu 3 der VCC / AVCC- und GND-Paare (Chipstifte {31,32}, {61,62}, {99,100} verbunden ist.
  • 10k Pull-Up-Widerstand x 1 zwischen RESET (Chip-Pin 30) und VCC / AVCC geschaltet.
  • LED x 1 und 1k Strombegrenzungswiderstand x 1 zwischen D / 13 (Chip Pin 26) und GND, das ist das gleiche wie die Arduino Mega "L" LED, um uns als Indikator für den Test des Prototyps zu sein.
  • 16MHz-Keramikresonator, der zwischen den Chipstiften 33 und 34 angeschlossen ist, wobei der Erdpotential des Resonators mit dem GND des Chips verbunden ist.
  • CP2102 USB zum UART TTL-Modul (eine mit einem DTR-Pin), mit den Anschlüssen:
    • 0.1uF-Kondensator x 1 zwischen DTR-Pin des Moduls und RESET (Chip-Pin 30).
    • Modul RX auf D1 / TX (Chip-Pin 3).
    • Modul TX zu D0 / RX (Chip-Pin 2).
    • Modul 5V zu Chips VCC / AVCC.
    • Modul GND auf GND des Chips.

Nachdem der Treiber für CP2102 installiert war, wurden ein paar Beispiel Arduino Skizzen wie "Blink" und "Fade" hochgeladen der Chip um sicherzustellen , dass immer noch funktioniert , bevor die Platte in Eagle PCB zu entwerfen.

Schritt 2: EAGLE PCB: Revision I

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Zusätzliche Komponenten gegenüber dem Prototypenbrett:

  • LED x 1 und 1k Strombegrenzung Widerstand x 1 zwischen Chip AVCC / VCC und GND als Stromanzeige.
  • Schottky-Diode zwischen CP2102-Modul 5V-Eingangspin und Onboard-5V-Pin, um einen Rückstrom zu verhindern, der zum USB-Port des Computers führt, wenn das CP2102-Modul und eine externe 5V-Gleichstromquelle gleichzeitig angeschlossen sind.

Spezifikationen / Merkmale des Platinenlayouts:

  • Gesamtanzahl an Bord ist 12.
  • Das Platinenmaß ist 38,1 mm x 38,1 mm.
  • Steckerstifte passend zum Modul CP2102.
  • Alle Digitalstifte und Analogstifte sind in sequentieller Reihenfolge angeordnet.
  • Befestigungslöcher.
  • 4-lagige Leiterplatte (fehlgeschlagener Versuch, die Spuren in 2-lagig zu leiten).

Schritt 3: Leiterplattenherstellung: Revision I

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PCB wurden durch eine Herstellung gefunden auf Chinas gemacht www.taobao.com ; Die Kosten für 4-Layer-PCB betrugen 300RMB (45USD), ausgenommen für 10 Stück von 10cm x 10cm Board (insgesamt 48 "Naked Mega" produziert, mit Verkleidungs- und Extrasbrettern, die durch die Herstellung gegeben wurden), die Produktionszeit betrug 6 Tage.

Das verbleite HASL-Verfahren wurde für die Oberflächenbehandlung gewählt, diese Oberfläche ist nicht sehr flach, so dass Siebdruck (Text und Logo ... usw.) nicht hübsch war; Nächste Revision wird wahrscheinlich versuchen, chemisch Nickel Immersion Gold (ENIG) als Oberflächenfinish, Kosten wäre 400RMB (60USD) für die gleiche Reihenfolge.

Schritt 4: Lötkomponenten: Revision I

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Schritt 5: Bootloader hochladen

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Verwendet ein Arduino Uno zum Hochladen des Bootloaders auf den ATmega2560 Chip, Anschlüsse:

  • Arduino UNO SS (D10) -> Nackter Mega-Reset / RST-Stift.
  • Arduino UNO MOSI (D11) -> Nacktes Mega MOSI (D51).
  • Arduino UNO MISO (D12) -> Nacktes Mega MISO (D50).
  • Arduino UNO SCK (D13) -> Nacktes Mega SCK (D52).
  • Arduino UNO VCC / 5V -> Naked Mega 5V kaufen.
  • Arduino UNO GND -> Nacktes Mega GND.

Mr. Nick Gammon heruntergeladen Atmega_Board_Programmer und laden bootlaoder entsprechend mit Serial Monitor von Arduino IDE Chip Anweisungen .

Schritt 6: Skizze hochladen

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Wenn der Treiber für CP2102 installiert wurde, wenn der Naked Mega verbunden ist, kann wie ein Original Arduino Mega 2560 programmiert werden.

Schritt 7: Kostenaufschlüsselung

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Kostenaufschlüsselung:

  • PCB: $ 45,6 für 40, $ 1,14 für 1.
  • ATmega2560: 3,05 $ für 1.
  • 0.1uF 0805 SMD Kondensator: $ 0.012 für 4 *.
  • 1k 0805 SMD Widerstand: 0,003 für 2 *.
  • 10k 0805 SMD Widerstand: $ 0,0015 für 1 *.
  • LED 0805 SMD: $ 0.1 für 2.
  • 16MHz keramischer Resonator $ 0.08 für 1.
  • 1N5819 SOD-323 Diode: 0,0074 für 1 *.

Gesamt: 4.3939 (USD) ** pro Naked Mega.

* SMD-Komponenten gekauft in Streifen mit 100 Stück.

** Kosten pro Board nur, wenn alle 40 PCB's verwendet wurden, um funktionelle Naked Mega aufgrund der festen Kosten der Leiterplattenherstellung zu machen.

*** Gesamtverschiffen, Steuern und Gebühren waren ungefähr 10 (USD) für die oben aufgeführten Aufträge.

**** Die Kosten zum UART - TTL für CP2102 USB betrug 1,37 (USD).

***** Die Kosten für ein Paar 5-pin 2.54 XH-Anschlüsse plus Drähte betrug 0,18 (USD).

Eine kleine Charge wurde hergestellt und kann auf gekauft werden Tindie .

Schritt 8: Design Notes

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  • Um den Onboard-AREF / REF-Pin zu verwenden, muss ein 0.1uF-Kondensator zwischen REF-Pin und GND angeschlossen werden.
  • Für einen sichereren Betrieb sollte die externe Stromquelle einen Gegenstrom- / Polaritätsschutz haben (zB Schottky-Diode auf + 5V).

Schritt 9: Test

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Ein einfacher Test wurde durchgeführt, indem die 70 I / O-Pins (54 digital + 16 analog) von Naked Mega direkt an eine LED-Anode (+) mit einem 1k-Widerstand in Serie geschaltet wurden, wobei alle Kathoden der LED (-) an die GND der Karte angeschlossen waren .

Die LEDs werden direkt von der Platine gesteuert, die Stromaufnahme für jede LED beträgt ca. 3mA, wobei die Gesamtstromaufnahme etwa 210mA (3mA x 70) beträgt; unter der max Ausgangsstrom 800mA des ATmega2560 sein gemäß sollte Arduino Pin Strombegrenzungen sowie 500mA Ausgang für die meisten USB - Ports.

Schritt 10: März 2016 Update: Revision Ib

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Änderungen gegenüber Vorgängerversion:

  • Chemisch Nickel Immersion Gold (ENIG) Oberflächenfinish.
  • Verschoben .01uF Bypass-Kondensatoren näher an den Mikrocontroller.

Schritt 11: Schablone für Lötpaste: Revision Ib

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Schritt 12: Platzieren von Komponenten und Reflow-Lötpaste - Revision Ib

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Schritt 13: Prüfung: Revision Ib

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Zwei Testplatinen wurden mit Pogo-Pins (Pin-Typ P75-LM2 / LM3), einer zum Hochladen Bootlaoder, ein anderer, um jeden Pin der Platine zu testen gemacht.

Schritt 14: Roboter mit nacktem Mega

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Eine Charge von Naked Mega ist auf direkt zu bestellen Tindie .

Danke für deine Unterstützung.

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