Arduino DIY-Partie 2-Montage Standalone

Partie 2 tutoriel : Arduino DIY
Réalisation étape par étape d’un montage standalone avec ATmega 328 P, et méthode de téléversement ISP.

Approche et utilisation de l’ATtigny 13A

ARDUINO DIY-PARTIE 2

ATmega  Standalone

Le but de ce tutoriel est de fabriquer sa propre carte de prototypage à l’image de l’Arduino-Uno. Pour ce faire je vais vous détailler sur plusieurs parties les différentes composantes de la carte, de la partie alimentation à la partie contrôleur USB…   Nous verrons tout pour reproduire à moindre frais notre carte, sans perte de fonctionnalité comparé à l’original Arduino-Uno.

Plan du tutoriel

> Partie1- Bootloader un ATmega328

> Partie2- Réalisation montage standalone.

> Partie3- Montage de l’alimentation.

> Partie4- Intégration du contrôleur USB.

> Partie5- Assemblage de la carte.                                                                  **********************************

Pour cette seconde partie nous allons voir comment monter l’essentiel de notre carte Arduino-Uno sur une breadboard. Ce type de réalisation se nomme un montage standalone (anglicisme qui signifie littéralement : « se tenir seul »).  Autrement-dit il s’agit d’un montage permettant à notre ATmega de fonctionner sans sa carte originelle.

La Réalisation du montage standalone est assez simple, par ailleurs de nombreux tutoriels existent déjà à ce sujet sur le web, y compris sur le site arduino.cc, que je vous conseil de visiter.

https://www.arduino.cc/en/Main/Standalone

https://www.arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoToBreadboard

Je vous propose ici une approche pas à pas ainsi que des schémas détaillés pour chaque étapes de construction.

Alors à vos breadboard !

Le montage standalone d’un ATmega328-P-PU

Notez que l’on peut utiliser au moins deux types de résonateurs ou oscillateur, que vous trouverez exposez ci-dessous. Les céramiques, et ceux en crystal que l’on retrouve sur le Arduino (16MHz). L’intérêt des résonateurs céramiques et qu’ils ne requièrent aucun composants additionnels, tels que des condensateurs, comme c’est le cas pour le résonateur crystal.

Schéma 0 : Standalone basique, résonateur céramique

Schéma0_ATmega_Resonateur_ceramique

Schéma 0 : Standalone basique, résonateur crystal

Schéma0_ATmega_Resonateur_crystal

Le schéma est basique, et bien sûr il nous faut une source d’alimentation pour que le montage fonctionne, l’idée étant plutôt de comparer les deux types de résonateurs.

Néanmoins  ce montage s’impose pour tout assemblage standalone. Il s’agit d’un pré requis à tous nos montages ATmega sur breadboard.

En définitif, pour réaliser votre montage standalone, vous aurez besoin uniquement d’une breadboard,  un résonateur, une source d’alimentation, quelques câbles, ainsi qu’un ATmega bootloader.

On peut évidemment améliorer notre montage comme vous pourrez le voir sur les différents schémas que je vous propose ci-dessous.

Schéma 1 : Standalone avec voyant d’alimentation

Schéma1 _Standalone_voyant_alim

On ajoute ici un voyant LED et sa résistance, permettant de savoir lorsque notre montage est sous tension.

De plus un petit condensateur (100nF) est ajouté permettant de filtrer l’alimentation.

Notez que j’utilise ici une batterie connectée directement au ATmega, or ceci n’est faisable qu’avec des batteries dont la tension est comprise entre 3.3V et 5.0V (par exemple avec les batteries lithium à 3.7v). Aussi lorsque vous voudrez brancher une batterie d’un voltage supérieur à 5 v il vous faudra réaliser un montage de régulation (montage que nous verrons lors de la prochaine partie). Néanmoins notre source d’alimentation n’est pas nécessairement une batterie, il peut s’agir d’un module d’alimentation pour breadboard, d’une alimentation par transformateur séparé, ou encore d’utiliser l’alimentation d’une carte Arduino…

Schéma 2 : standalone avec LED sur le pin 13

Schéma2_ standalone_LEDpin13

Ici nous rajouterons une LED accompagnée de sa résistance (résistance de l’ordre de 100 à 200 Ohms), branchés sur le pin 13. Ce qui permet d’obtenir le voyant monté initialement sur les cartes Arduino.

Schéma 3 : Standalone final

Schéma3_Standalone_final

Enfin pour parfaire notre montage standalone nous ajoutons un bouton poussoir, ainsi qu’une résistance de 10K Ohms dite de ‘pull-up’ (raccordée du reset ATmega vers VCC), ceci nous permettra d’obtenir le bouton actionnant le reset lui aussi monté sur les cartes Arduino officielle.

Enfin sachez que le condensateur (100nF) à la base de l’alimentation est optionnel, donc si vous ne l’avez pas, pas de soucis. Toutefois sur le long terme il est intéressant de s’en procurer. De même la LED et sa résistance sont optionnelles, puisque comme vous pouvez le voir elle ne sert qu’en voyant de contrôle d’alimentation.

Notre ATmega 328 est à présent capable d’exécuter son programme (par exemple le test « blink », disponible dans l’IDE Arduino sous la rubrique Fichier/Exemple/Basique, qui fera clignoter la LED montée sur le pin 13). Notre montage standalone est donc terminé, et comme la partie permettant d’intégrer le contrôleur USB n’arrivera que dans quelques pages, je vous propose de voir dès maintenant comment programmer (ou ‘téléverser’) notre montage standalone.

Téléverser un ATmega328 Standalone

Evidemment la portée de ce tutoriel et de vous guider vers la création d’une carte DIY, et donc absolument pas de réutiliser votre carte Arduino à chaque fois que vous souhaiterez téléverser votre montage. Néanmoins à ce niveau il est intéressant de savoir que cette possibilité existe, afin de vous en servir si nécessaire.

L’idée est donc de réinscrire ou téléverser votre nouveau script de programmation sur le microcontrôleur qui se trouve maintenant sur une breadboard, et pourtant nous n’avons à ce stade aucune connectique USB permettant cela, ni même et c’est le plus important ; aucun contrôleur USB !

Et donc vous l’aurez certainement compris nous avons la possibilité de réinscrire notre ATmega déporté à l’aide de notre carte Arduino. Pour cela il suffit de retirer l’ATmega sur votre carte Arduino et d’effectuer le branchement suivant. En réalité cela revient simplement à recréer la connectique existant normalement entre une carte Arduino et son ATmega lors de sa reprogrammation, comme si l’on avait mis une rallonge entre notre microcontrôleur et la carte Arduino-Uno 🙂 !

Schéma de connexion

Téléverser_ATmegaStandalone_Arduino

Détails des connexions

> Arduino sans ATmega

> Arduino rx(0) vers ATmega (rx)

> Arduino tx(1) vers ATmega (tx)

> Arduino reset vers ATmega reset

> ATmega reset vers résistance 10K (L’autre pôle de la résistance vers 5v)

> Arduino GND vers ATmega GND

> Arduino VCC ( 5v) vers ATmega VCC

> Ne pas oublier le résonateur ATmega

> Relier les GND des deux côtés du ATmega

> Relier les VCC des deux côtés du ATmega

Méthode de téléversement

>Ouvrez le script à téléverser

>Choisir le port COM

>Choisir le programmateur : ‘Arduino As ISP’

>Choisir le type de carte

>Un téléversement normal suffit

Téléverser un ATtiny 13A avec un Arduino –UnoATtiny 13A

Un atmega328 P-PU, c’est gros, et nos montages on les souhaite petits évidemment ! Nous avons donc différentes possibilités ; souder des ATmega format machine (tel que l’ATmega 328-AU), mais là c’est petit, en tout cas trop petit pour être soudé facilement à la main… L’autre possibilité et de se familiariser avec différents microcontrôleurs de différentes tailles et fonctionnalités. Et cela tombe bien puisque ATMEL la société qui produit les ATmega328, produit également de nombreux autres composants.

Nous allons ici en voir un en particulier, qui ne nécessite aucun matériel supplémentaire : il s’agit de l’ATtigny 13A. Je vous propose donc en attendant la prochaine partie du tutoriel d’en apprendre un peu plus sur ce microcontrôleur.

Schéma ATtigny 13A

ATtiny13A

Schéma connexion Arduino vs. ATtigny 13A

Schéma connexion Arduino vs. ATtigny 13A

Cette réalisation vous permettras de téléverser votre script sur un ATtigny 13A depuis votre IDE Arduino, simplement à l’aide  de votre carte Arduino.

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La partie 2 est à présent finie, dans la prochaine partie nous allons voir comment intégrer une alimentation régulée pour notre prototype de carte qui commence tout juste à prendre forme.

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