Arduino & Oltre corso di coding ed elettronica maker

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Mario Calabrese
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1 Arduino & Oltre corso di coding ed elettronica maker Aprile maggio 2019, Spazio Chirale alla Garbatella Stefano Capezzone SSID: spazio chirale best Pass: persico32 This document is licensed under Creative Common Attribution 4.0 International license

2 Il processo di sviluppo di un prodotto elettronico 1. Identificare gli input e gli output del nostro prodotto 2. Scegliere i sensori per rilevare le grandezze che costituiscono l input 3. Scegliere gli attuatori che implementeranno le azioni di output 4. Procurarsi le librerie software e la documentazione per sensori e attuatori 5. Progettare le meccaniche di interazione 6. Descrivere l algoritmo 7. Implementare con tecniche maker il prototipo 8. Testare e validare il funzionamento del prodotto 9. Realizzare il prodotto finito

Fase di sviluppo e fase di realizzazione 1. Identificare gli input e gli output del nostro prodotto 2. Scegliere i sensori per rilevare le grandezze che costituiscono l input 3.

3 Fase di sviluppo e fase di realizzazione 1. Identificare gli input e gli output del nostro prodotto 2. Scegliere i sensori per rilevare le grandezze che costituiscono l input 3. Scegliere gli attuatori che implementeranno le azioni di output 4. Procurarsi le librerie software e la documentazione per sensori e attuatori 5. Progettare le meccaniche di interazione 6. Descrivere l algoritmo 7. Implementare con tecniche maker il prototipo 8. Testare e validare il funzionamento del prodotto Prototipazione 9. Realizzare il prodotto finito Industrializzazione o fabbricazione artigianale

4 Passare al prodotto finito realizzare i prodotti per se stessi Immaginate di aver realizzato il prototipo di un sistema di irrigazione automatica per il balcone. Avete collegato un Arduino UNO ad un sensore di umidità e ad un relé collegato alla valvola elettrica che apre il flusso dal rubinetto del balcone. Volete installarlo permanentemente sul vostro balcone? Impegnate in modo definitivo il vostro Arduino UNO (da quasi 20 Euro) con i suoi 28 PIN per un circuito che usa solo 4 PIN? Come fare per togliere Arduino dal prototipo Arduino?

5 Ecco a voi l AtTiny85! Il più piccolo microcontrollore di casa Atmel 2 Euro circa se comprato al dettaglio Bassa potenza elettrica, si alimenta con una pila a bottone da 3V Arduino compatibile, come tutti gli Atmel

7 Attiny85 pin mapping

8 Come si programma un mcu? Programmatore ISP, o HVSP + Ambiente IDE su PC, ad esempio Atmel Studio

configurare la scheda elettronica fondendo (programmando) i collegamenti.

9 Cosa sono i fuse? Sui PCB si usano deboli connessioni in stagno tra due pin per consentire all utente di configurare la scheda elettronica fondendo (programmando) i collegamenti. Nei circuiti integrati digitali è rimasto il nome di fusibile ma si tratta di registri fatti di bit riscrivibili. I fuse di un MCU determinano la sua configurazione hardware.

10 Configurare il MCU I fuse devono essere programmati per far funzionare correttamente il firmware Gli IDE professionali come Atmel Studio hanno delle utility proprie per questo compito Nel mondo maker si utilizza il tool open source avrdude, che serve anche a caricare il firmware

11 I fuse sono critici Il problema del brick! Un errore nella programmazione dei fuse può portare al blocco del MCU

Gli Atmel, come altri MCU, possono essere programmati anche con la modalità High Voltage, dove l applicazione di

12 Unbrick dell Attiny85 In realtà una cattiva configurazione dei fuse non crea un vero brick del MCU, semplicemente non consente la programmazione via internal system programmer. Gli Atmel, come altri MCU, possono essere programmati anche con la modalità High Voltage, dove l applicazione di una tensione di 12V pone l elettronica interna nello stato di programmazione. Un programmatore professionale come STK500 di Atmel consente di riprogrammare i fuse.

13 Il bootloader Tramite il bootloader è possibile caricare un nuovo firmware via comunicazione seriale usando una UART

14 L IDE può utilizzare un programmatore esterno 1. Selezionare il modello del programmatore 2. Compilare il software come al solito 3. Tenere premuto lo SHIFT mentre si preme il pulsante di caricamento Il comando di menù Scrivi il bootloader programma i fuse e poi carica sul MCU il bootloader di Arduino

15 Il Programmatore per Microchip: due opzioni 1 2 Acquistare ed utilizzare un Programmatore come ad esempio il nostro USBASP Costruire un Programmatore ISP con Arduino

16 Collegamento al programmatore VCC GND reset sck miso mosi

17 Costruire il programmatore AVR ISP con Arduino Lo sketch che serve è negli esempi dell IDE

18 Installiamo lo sketch Isp su arduino uno Selezionare Arduino UNO come scheda e la giusta porta Selezionare File -> Esempi -> Arduino ISP Carichiamo lo sketch in Arduino UNO Arduino UNO è adesso un programmatore Atmel ISP!

19 Costruiamo la parte HW

20 Definiamo la nuova scheda Per default l IDE Arduino non conosce le board ATtiny85, per cui dobbiamo scaricare da Internet il file di configurazione.

21 Scaricare la nuova definizione della scheda

22 Verificare che l ide abbia acquisito la nuova scheda Selezionando ATtiny85 Compaiono due voci nuove di menù

23 Prepariamo lo sketch blink

24 Carichiamo (firmware burn) Per prima cosa dobbiamo selezionare nell IDE la scheda ATtiny25/45/85 Poi impostiamo il processore ATtiny85 Poiché le librerie Arduino sono tarate per un clock di 8 Mhz, impostiamo tale clock. Attenzione a non impostare un clock esterno!!! Effettuiamo la programmazione dei fuse caricando il bootloader. ATtiny non prevede alcun bootloader ma la procedura serve a programmare i fuse. Se tutto è andato bene, premiamo lo shift e carichiamo lo sketch blink.

25 Proviamo se funziona

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