HackerBox 0051: Maabara ya MCU: Hatua 10

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Salamu kwa Wadukuzi wa HackerBox kote ulimwenguni! HackerBox 0051 inatoa Lab ya HackerBox MCU. Maabara ya MCU ni jukwaa la ukuzaji wa kujaribu, kukuza, na mfano na watawala wadogo na moduli za kudhibiti microcontroller. Arduino Nano, Moduli ya ESP32, na Kidonge Nyeusi cha SMT32 hutumiwa kuchunguza vizuizi vya maabara ya MCU. Vitalu vya maabara ya MCU ni pamoja na swichi, vifungo, LEDs, onyesho la OLED, buzzer, potentiometer, pixel ya RGB, shifter ya kiwango cha mantiki, pato la VGA, uingizaji wa kibodi cha PS / 2, interface ya serial ya USB, na maeneo mawili ya kutengenezea.

Mwongozo huu una habari ya kuanza na HackerBox 0051, ambayo inaweza kununuliwa hapa wakati vifaa vinadumu. Ikiwa ungependa kupokea HackerBox kama hii kwenye sanduku lako la barua kila mwezi, tafadhali jiandikishe kwenye HackerBoxes.com na ujiunge na mapinduzi!

HackerBoxes ni huduma ya sanduku la usajili la kila mwezi kwa wadukuzi wa vifaa na wapenda teknolojia ya elektroniki na kompyuta. Jiunge nasi katika livin 'the HACK LIFE.

Hatua ya 1: Orodha ya Yaliyomo ya HackerBox 0051

• Moduli 1 ya MCU: Arduino Nano 5V, 16MHz
• Moduli ya MCU 2: WEMOS ESP32 Lite
• Moduli ya MCU 3: STM32F103C8T6 Kidonge Nyeusi
• Bodi ya Mzunguko iliyochapishwa ya Maabara ya MCU
• FT232RL Adapter ya Serial ya USB
• OLED 128x64 Onyesha I2C 0.96 Inchi
• Bidirectional 8-Bit Mantiki Kiwango Shifter
• WS2812B RGB SMD LED
• Vifungo vinne vya Mlima wa uso
• LEDs Nne Nyekundu zilizosambazwa 5mm
• Piezo Buzzer
• Kiunganishi cha HD15 VGA
• Kiunganishi cha Kibodi cha Mini-DIN PS / 2
• 100K Ohm Potentiometer
• 8 Nafasi DIP Switch
• AMS1117 3.3V Mdhibiti wa Linear SOT223
• Wachunguzi wawili wa 22uF Tantalum 1206 SMD
• Kuzuia 10 Ohm Resistors
• Miguu minne ya Mpira wa Kushikamana
• Vipande viwili vya mkate vya mkate visivyo na sabini
• Soketi Kumi na Moja za Kichwa cha Kike
• Pini 40 Kichwa cha Uvunjaji
• Kifungu cha waya 65 za Jumper za Kiume
• Stika ya Bodi ya Mzunguko wa Ngumi iliyoinuliwa
• Bandika Stika ya Sayari ya Pirate
• HackerBox ya kipekee "Ondoa Kabla ya Ndege" Keychain

Vitu vingine ambavyo vitasaidia:

• Chuma cha kulehemu, solder, na zana za msingi za kutengenezea
• Kompyuta ya kuendesha zana za programu

Jambo muhimu zaidi, utahitaji hali ya kujifurahisha, roho ya wadukuzi, uvumilivu, na udadisi. Kuunda na kujaribu majaribio ya elektroniki, wakati kunafurahisha sana, kunaweza kuwa ngumu, changamoto, na hata kukatisha tamaa wakati mwingine. Lengo ni maendeleo, sio ukamilifu. Unapoendelea na kufurahiya raha hiyo, kuridhika sana kunaweza kupatikana kutoka kwa burudani hii. Chukua kila hatua pole pole, fikiria maelezo, na usiogope kuomba msaada.

Kuna utajiri wa habari kwa washiriki wa sasa na wanaotarajiwa katika Maswali Yanayoulizwa Sana ya HackerBoxes. Karibu barua pepe zote za msaada ambazo sio za kiufundi ambazo tunapokea tayari zimejibiwa hapo, kwa hivyo tunashukuru kuchukua kwako dakika chache kusoma Maswali Yanayoulizwa Sana.

Hatua ya 2: HackerBoxes MCU Lab

Maabara ya MCU ni toleo dhabiti, lililosuguliwa la jukwaa la maendeleo tunalotumia kuiga na kujaribu miundo anuwai ya microcontroller (MCU). Ni muhimu sana kufanya kazi na moduli za MCU (kama Arduino Nano, ESP32 DevKit, nk) au vifurushi vya kifaa cha MCU (kama vile ATMEGA328s, ATtiny85s, PICs, nk). Lengo la MCU linaweza kuwekwa kwenye yoyote ya bodi ndogo za mkate zisizo na waya. MCU mbili zinaweza kuingiliwa pamoja kwa kutumia bodi zote mbili za mkate au moja ya nafasi za ubao wa mkate zinaweza kutumika kwa mizunguko mingine.

"Vitalu vya huduma" vya Maabara ya MCU vimegawanywa kwa vichwa vya kike sawa na vile vilivyopatikana kwenye Arduino UNO. Vichwa vya kike vinaambatana na pini za kuruka za kiume.

Hatua ya 3: Unganisha Lab ya HackerBoxes MCU

VIFAA VYA SMD NYUMA YA BODI

Anza kwa kuweka AMS1117 (Kifurushi cha SOT 233) Mdhibiti wa Linear na vichungi viwili vya chujio 22uF nyuma ya PCB. Kumbuka kuwa upande mmoja wa kila skrini ya hariri ya capacitor ni mstatili na upande mwingine ni wa mraba. Vifunguo vinapaswa kuelekezwa ili kijiko cheusi kwenye kifurushi kiwe sawa na upande wa skrini ya hariri.

ENDELEA NA VIFAA MBELE ZA BODI

Solder WS2812B RGB LED. Kuelekeza kona nyeupe iliyowekwa alama ya kila LED ili kuendana na kona iliyoboreshwa kama inavyoonekana kwenye skrini ya silksc PCB.

Vifungo vinne vya kugusa vya SMD

Taa Nne Nyekundu zenye Resistors Nne

Kiwango cha Shifter na pini ya VA iliyo karibu na kuashiria 3V3 na pini ya VB iliyo karibu na kuashiria 5V. Moduli ya Kiwango cha Shifter inaweza kusambazwa kwa PCB kwa kutengenezea vichwa kwenye moduli na kisha kuteremsha spacers nyeusi za plastiki kwenye vichwa kabla ya kuweka moduli kwa PCB ya Maabara ya MCU. Kuacha spacers ni sawa pia.

Vipande viwili vya kichwa vinaweza kuvunjika ili kuunganisha moduli ya FT232. Sehemu ndogo ya pini 4 ya kichwa pia inaweza kutumika kwa kichwa cha 5V / GND karibu tu na moduli ya FT232.

Kwa sasa, jaza kichwa cha kike cha VGA kilicho karibu zaidi na kiunganishi cha HD15 VGA na Socket Kinanda. Walakini, USIJALIE kichwa cha nyongeza kilicho karibu na kipinga moja au tano kati ya vichwa viwili. Chaguzi maalum za kuingiliana kwa ishara ya video zinajadiliwa baadaye.

Jaza vichwa vingine tisa vya kike.

Ondoa wambiso nyuma ya bodi zote mbili za mkate zisizo na waya ili uziambatanishe na PCB ya Maabara ya MCU.

Weka miguu ya mpira wa wambiso chini ya PCB ya Maabara ya MCU ili kulinda benchi lako la kazi kutoka kwa mikwaruzo.

VIFAA VYA NGUVU ZA KUShughulikia

Kuna angalau mbili, na uwezekano zaidi ya nne, mahali ambapo nguvu zinaweza kuingia kwenye Maabara ya MCU. Hii inaweza kusababisha shida, kwa hivyo kila wakati fikiria kwa uangalifu vidokezo vifuatavyo:

Vichwa vya kichwa vilivyoandikwa 5V vyote vimeunganishwa. Reli ya 5V pia inaunganisha kwenye tundu la kibodi, shifter ya kiwango, na WS2812B RGB LED. Nguvu zinaweza kutolewa kwa reli ya 5V kwa kuziba FT232 kwenye USB, kuunganisha kichwa cha nguvu nne cha pini na usambazaji wa nje, au kwa kuunganisha jumper kutoka kwa moja ya pini 5V kwenye PCB hadi moduli ya 5V inayotumiwa (kawaida hutumika na USB).

Vivyo hivyo, pini za GND zote zimeunganishwa. Wanaungana na USB GND kwenye FT232 (kuchukua USB imeunganishwa na FT232). Wanaweza pia kushikamana na ardhi kwa kutumia jumper kati ya mmoja wao na moduli yenye nguvu kama ilivyojadiliwa kwa wavu wa 5V.

Reli ya 3V3 inaendeshwa na mdhibiti nyuma ya PCB. Ni chanzo tu na (tofauti na reli ya 5V) haipaswi kuendeshwa na moduli yoyote au mizunguko mingine kwani inaendeshwa moja kwa moja kutoka kwa mdhibiti kwenye reli ya 5V.

Hatua ya 4: Arduino Nano Moduli ya MCU

Mojawapo ya moduli za kawaida za MCU siku hizi ni Arduino Nano. Bodi iliyojumuishwa ya Arduino Nano inakuja na pini za kichwa, lakini hazijauzwa kwa moduli. Acha pini mbali kwa sasa. Fanya majaribio haya ya awali kwenye moduli ya Arduino Nano kabla ya kugeuza kwenye pini za kichwa. Yote ambayo inahitajika ni kebo ya microUSB na bodi ya Arduino Nano kama vile inatoka kwenye begi.

Arduino Nano ni mlima wa uso, wa kupendeza wa mkate, bodi ya Arduino yenye miniaturized na USB iliyojumuishwa. Ni ya kushangaza kamili iliyoonyeshwa na rahisi kudukua.

vipengele:

• Mdhibiti Mdogo: Atmel ATmega328P
• Voltage: 5V
• Pini za I / O za Dijitali: 14 (6 PWM)
• Pini za Kuingiza Analog: 8
• DC ya sasa kwa Pin ya I / O: 40 mA
• Kiwango cha Kumbukumbu: 32 KB (2KB kwa bootloader)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Kasi ya Saa: 16 MHz
• Vipimo: 17mm x 43mm

Tofauti hii ya Arduino Nano ni Robotdyn Nano mweusi. Katika ni pamoja na bandari ya MicroUSB iliyo kwenye bodi iliyounganishwa na chip ya daraja la CH340G USB / Serial. Maelezo ya kina juu ya CH340 (na madereva, ikiwa inahitajika) yanaweza kupatikana hapa.

Wakati wa kwanza kuziba Arduino Nano kwenye bandari ya USB ya kompyuta yako, taa ya nguvu ya kijani inapaswa kuwaka na muda mfupi baada ya mwangaza wa bluu kuanza kuangaza polepole. Hii hufanyika kwa sababu Nano imepakiwa mapema na programu ya BLINK, ambayo inaendesha Arduino Nano mpya kabisa.

SOFTWARE: Ikiwa bado haujaweka IDE ya Arduino, unaweza kuipakua kutoka Arduino.cc

Chomeka Nano kwenye kebo ya MicroUSB na mwisho mwingine wa kebo kwenye bandari ya USB kwenye kompyuta. Anzisha programu ya Arduino IDE. Chagua "Arduino Nano" katika IDE chini ya zana> bodi na "ATmega328P (bootloader ya zamani)" chini ya zana> processor. Chagua bandari inayofaa ya USB chini ya zana> bandari (inawezekana ni jina na "wchusb" ndani).

Mwishowe, pakia kipande cha nambari ya mfano: Faili-> Mifano-> Misingi-> Blink

Blink kweli ni nambari ambayo ilipakiwa mapema kwenye Nano na inapaswa kuwa inaendesha sasa hivi ili kupepesa polepole LED ya samawati. Ipasavyo, ikiwa tutapakia nambari hii ya mfano, hakuna kitu kitabadilika. Badala yake, wacha tubadilishe nambari kidogo.

Kuangalia kwa karibu, unaweza kuona kuwa programu inawasha LED, inasubiri milliseconds 1000 (sekunde moja), inazima LED, inasubiri sekunde nyingine, halafu inafanya tena - milele.

Rekebisha msimbo kwa kubadilisha taarifa zote mbili za "kuchelewesha (1000) kuwa" kuchelewesha (100) ". Marekebisho haya yatasababisha LED kuangaza kwa kasi mara kumi, sivyo?

Wacha tupakie nambari iliyobadilishwa kwenye Nano kwa kubofya kitufe cha "PAKUA" (aikoni ya mshale) juu tu ya nambari yako iliyobadilishwa. Tazama hapa chini nambari ya maelezo ya hali: "kuandaa" na kisha "kupakia". Hatimaye, IDE inapaswa kuonyesha "Kupakia Kukamilisha" na LED yako inapaswa kuangaza haraka.

Ikiwa ndivyo, hongera! Umebadilisha tu kipande chako cha kwanza cha nambari iliyoingizwa.

Mara tu toleo lako la kupepesa haraka likiwa limebeba na kufanya kazi, kwanini usione ikiwa unaweza kubadilisha nambari tena ili kusababisha LED kuangaza haraka mara mbili kisha subiri sekunde kadhaa kabla ya kurudia? Jaribu! Je! Vipi kuhusu mifumo mingine? Mara tu unapofanikiwa kuibua matokeo unayotaka, kuiweka kificho, na kuyatazama ili kufanya kazi kama ilivyopangwa, umechukua hatua kubwa kuelekea kuwa mwindaji mahiri wa vifaa.

Sasa kwa kuwa umethibitisha operesheni ya moduli ya Nano, endelea na uangaze pini za kichwa juu yake. Mara vichwa vimeunganishwa, moduli inaweza kutumika kwa urahisi katika moja ya bodi za mkate zisizo na reja za Maabara ya MCU. Utaratibu huu wa kujaribu moduli ya MCU kwa kupakua nambari rahisi ya jaribio, kurekebisha, na kupakua tena ni mazoezi bora wakati wowote ukitumia aina mpya, au aina tofauti, moduli ya MCU.

Ikiwa ungependa maelezo ya ziada ya utangulizi ya kufanya kazi katika mfumo wa ikolojia wa Arduino, tunashauri kuangalia Mwongozo wa Warsha ya Kuanzisha ya HackerBoxes, ambayo inajumuisha mifano kadhaa na kiunga cha Kitabu cha maandishi cha PDF Arduino.

Hatua ya 5: Chunguza Maabara ya MCU na Arduino Nano

POTENTIOMETER

Unganisha pini ya kituo cha potentiometer kwa Nano Pin A0.

Pakia na Run: Mifano> Analog> AnalogInput

Mfano unakosea kwa Nano's onboard LED. Washa potentiometer kubadilisha kasi ya kupepesa.

Rekebisha:

Kwenye nambari, badilisha LedPin = 13 hadi 4

Jumper kutoka Nano Pin 4 (na GND) hadi moja ya taa nyekundu za Maabara ya MCU.

BUZZER

Jumper kutoka Buzzer hadi Nano Pin 8. Hakikisha bodi ya GND imeunganishwa na GND ya Nano inayotumia nguvu kwani uwanja wa buzzer ni ngumu kwa waya wa bodi ya GND.

Pakia na Run: Mifano> Dijitali> toniMelody

OLED KUONYESHA

Katika IDE ya Arduino, tumia msimamizi wa maktaba kusanikisha "ssd1306" kutoka kwa Alexey Dyna.

Unganisha OLED: GND kwa GND, VCC hadi 5V, SCL kwa Aano ya Nano, SDA hadi Nano ya A4

Pakia na Run: Mifano> ssd1306> demos> ssd1306_demo

WS2812B RGB LED

Katika Arduino IDE, tumia meneja wa maktaba kusanidi FastLED

Unganisha pini ya kichwa cha WS2812 kwenye pini ya Nano 5.

Mzigo: Mifano> FastLED> ColourPalette

Badilisha NUM_LEDS kuwa 1 na LED_TYPE kuwa WS2812B

Kusanya na kukimbia

ANDIKA BAADHI YA KODI ILI UZOEE VIFUNGO NA BADILISHA

Kumbuka kutumia pinMode (INPUT_PULLUP) kusoma kitufe bila kuongeza kontena.

CHANGANISHA BAADHI YA MIFANO HIYO PAMOJA

Kwa mfano, matokeo ya baiskeli kwa njia ya kupendeza na onyesha majimbo au nambari za kuingiza kwenye OLED au mfuatiliaji wa serial.

Hatua ya 6: WEMOS ESP32 Lite

Mdhibiti mdogo wa ESP32 (MCU) ni mfumo wa bei ya chini, wa nguvu ndogo kwenye chip (SOC) na Wi-Fi iliyojumuishwa na Bluetooth ya hali mbili. ESP32 inaajiri msingi wa Tensilica Xtensa LX6 na inajumuisha swichi za antenna zilizojengwa, RF balun, amplifier ya nguvu, kelele za chini hupokea kipaza sauti, vichungi na moduli za usimamizi wa nguvu. (wikipedia)

Moduli ya WEMOS ESP32 Lite ni kompakt zaidi kuliko toleo la zamani ambalo inafanya iwe rahisi kutumia kwenye ubao wa mkate usiouzwa.

Fanya jaribio lako la kwanza la moduli ya WEMOS ESP32 kabla ya kuuza pini za kichwa kwenye moduli.

Sanidi kifurushi cha msaada cha ESP32 katika Arduino IDE.

Chini ya zana> bodi, hakikisha uchague "WeMos LOLIN32"

Pakia nambari ya mfano kwenye Faili> Mifano> Misingi> Blink na uipange kwa WeMos LOLIN32

Programu ya mfano inapaswa kusababisha LED kwenye moduli kuangaza. Jaribu kubadilisha vigezo vya kuchelewesha ili kufanya mwangaza wa LED na mifumo tofauti. Hili daima ni zoezi zuri la kujenga ujasiri katika kupanga moduli mpya ya microcontroller.

Mara tu unapokuwa raha na utendaji wa moduli na jinsi ya kuipangilia, suuza kwa uangalifu safu mbili za pini za kichwa mahali na pima programu za kupakia tena.

Hatua ya 7: Kizazi cha Video cha ESP32

Video hii inaonyesha Maktaba ya ESP32 VGA na mafunzo mazuri sana, rahisi kutoka kwa maabara ya bitluni.

Utekelezaji ulioonyeshwa wa 3-bit (rangi 8) hutumia kuruka kwa waya moja kwa moja kati ya moduli ya ESP32 na kontakt VGA. Kufanya unganisho haya kwenye kichwa cha VGA cha Maabara ya MCU ni rahisi sana kwani hakuna vifaa vya ziada vinavyohusika.

Kulingana na ambayo MCU inatumiwa, kiwango chake cha voltage, maazimio ya pikseli, na kina cha rangi kinachotakiwa, kuna mchanganyiko anuwai wa vipingaji vya mstari na mitandao ya kupinga ambayo inaweza kuwekwa kati ya MCU na kichwa cha VGA. Ukiamua kutumia vipinga-moyo vilivyo ndani, zinaweza kuuzwa kwenye PCB ya Maabara ya MCU. Ikiwa ungependa kudumisha kubadilika na haswa ikiwa unataka kutumia suluhisho ngumu zaidi, basi inashauriwa usitengeneze vizuizi vyovyote mahali na utumie tu kutumia bodi zisizo na vichwa na kichwa cha VGA kuunganisha vipinga muhimu.

Kwa mfano, kutekeleza hali ya rangi ya bituni 14-bit iliyoonyeshwa mwishoni mwa video, moduli ya ESP32 inaweza kuwekwa kwenye moja ya bodi ndogo zisizo na waya na bodi nyingine isiyoweza kutumiwa inaweza kutumika kuunganisha ngazi za vipinga.

Hapa kuna mifano mingine:

Katika HackerBox 0047 Arduino Nano huendesha pato rahisi la VGA na vipinga 4.

Emulator ya VIC20 inatekelezwa kwenye ESP32 kwa kutumia vipinga vya FabGL na 6.

Tekeleza PC BASIC ukitumia vipingaji vya ESP32 na 3.

Cheza Wavamizi wa Nafasi kwenye ESP32 ukitumia vitendaji vya FabGL na 6.

Tengeneza pato la VGA kwenye STM32 na vipinga 6.

Matabaka ya Nakala na Picha za wakati mmoja kwenye STM32 na onyesho la Video.

Hatua ya 8: STM32F103C8T6 Kidonge Nyeusi Moduli ya MCU

Kidonge Nyeusi ni Moduli ya MCU ya STM32. Ni tofauti iliyoboreshwa kwenye Kidonge cha kawaida cha Bluu na Kidonge Nyekundu kidogo.

Kidonge Nyeusi kina STM32F103C8T6 32bit ARM M3 microcontroller (datasheet), kichwa cha pini nne cha ST-Link, bandari ya MicroUSB, na LED ya mtumiaji kwenye PB12. Kontena sahihi ya kuvuta kwenye PA12 inakuja imewekwa kwa operesheni sahihi ya bandari ya USB. Uvutaji huu kawaida ulihitaji marekebisho ya bodi kwenye Bodi zingine za Kidonge.

Ingawa inaonekana sawa na Arduino Nano, Kidonge Nyeusi kina nguvu zaidi. Mdhibiti mdogo wa ARM 32bit STM32F103C8T6 anaweza kukimbia kwa 72 MHz. Inaweza kufanya kuzidisha kwa mzunguko mmoja na mgawanyiko wa vifaa. Ina Kbyte 64 za kumbukumbu ya Flash na Kbyte 20 za SRAM.

Kupanga STM32 kutoka Arduino IDE.

Hatua ya 9: TXS0108E 8-Bit Logic Level Shifter

TXS0108E (datasheet) ni 8-Bit Bidirectional Logic Level Shifter. Moduli imewekwa kwa ishara za kuhama kiwango kati ya 3.3V na 5V.

Kwa kuwa njia za kiwango cha ishara ni za pande mbili, pembejeo zinazoelea zinaweza kusababisha matokeo yanayolingana kuendeshwa bila kukusudia. Udhibiti wa kuwezesha pato (OE) hutolewa kulinda katika hali kama hizo. Uangalizi unapaswa kuchukuliwa kulingana na jinsi shifter imeunganishwa ili kuhakikisha kuwa pato kutoka kwa shifter (ama "kwa makusudi" au kwa sababu ya pembejeo inayoelea upande mwingine) hairuhusiwi kamwe kuvuka pato kutoka kwa kifaa kingine.

Pini ya OE imesalia kukatika katika athari za PCB. Kichwa cha pini mbili hutolewa chini ya moduli ya kuunganisha OE na 3V3. Kufupisha kichwa cha pini mbili (kwa kutumia kipande cha waya au kizuizi cha kuruka) inaunganisha OE hadi 3V3 ambayo inawezesha IC kuendesha matokeo yake. Kontena la kuvuta na kudhibiti mantiki pia inaweza kushikamana na pini ya OE.

Hatua ya 10: HackLife

Tunatumahi unafurahiya adventure ya mwezi huu ya HackerBox katika teknolojia ya elektroniki na kompyuta. Fikia na ushiriki mafanikio yako kwenye maoni hapa chini au kwenye Kikundi cha Facebook cha HackerBoxes. Pia, kumbuka kuwa unaweza kutuma barua pepe kwa [email protected] wakati wowote ikiwa una swali au unahitaji msaada.

Je! Ni Nini Kinachofuata? Jiunge na mapinduzi. Kuishi HackLife. Pata kisanduku kizuri cha gia inayoweza kudhibitiwa iliyofikishwa kwenye sanduku lako la barua kila mwezi. Surf juu ya HackerBoxes.com na ujisajili kwa usajili wako wa kila mwezi wa HackerBox.