Arduino ATTINY85 USB

Модуль Digispark ATTINY85 USB Development Board (Плата разработчика)

Контроллер: ATMEL TINY85 AVR 8-бит в корпусе SOIC8
Тактовая частота: 1-20 МГц
Флэш-память: 8 Кб, из которых чуть более 2 Кб используется загрузчиком
ОЗУ-память: 512 байт
EERPOM-память: 512 байт
Рабочее напряжение: 5В
Питание: от USB 5 В или от внешнего источника с напряжением 7~35 В (рекомендуется не более 12 В)
Контакты входа/выхода: 6
ШИМ выходы: 3
Аналоговые входы: 4, 10-бит каждый
Светодиодные индикаторы питания и статуса пользовательского вывода P1/D1
Поддержка для Arduino IDE 1.0+ (OSX / Windows 32х, 64х / Linux)

Маленькое чудо Digispark ATTINY85

Целью появления Digispark ATTINY85 стало минимизация размеров и не обременённость требованиями к подключаемой периферии. Хоть ATTINY85 и не относиться к семейству плат ARDUINO, тем не менее, он прочно закрепился среди разработчиков ARDUINO-проектов. Поспособствовали этому низкое энергопотребление модуля и совместимость с бесплатно распространяемой средой разработки ARDUINO IDE. Благодаря наличию на плате USB-разъёма, отпала необходимость в постоянном использовании внешних программаторов, порою очень не дешёвых, что в свою очередь упростило процесс программирования и отладки. Да и в целом, ATTINY85 идеально подойдёт для создания прототипа того или иного проекта, может стать неоспоримым в размерах при создании небольших устройств, среди которых могут быть кольцо-часы или браслет, светящиеся украшения, миниатюрные термометры и, возможно, что-то более невообразимое. Размер модуля действительно крайне невелик, всего 19 х 26 мм!

Расположение и обозначение контактов

Назначение контактов ATTINY

Контакты P0...P5 могут быть использованы как цифровые (D) и аналоговые (A) входы/выходы:

• Вывод P0 - линия SDA интерфейса IIC/I2C, линия MOSI интерфейса SPI, ШИМ, AREF, D0
• Вывод P1 - линия MISO интерфейса SPI, ШИМ, D1
• Вывод P2 - линия SCL интерфейса IIC/I2C, линия SCK интерфейса SPI, А1, D2
• Вывод P3 - USB+, А3, D3
• Вывод P4 - USB-, ШИМ, А2, D4
• Вывод P5 - А0, D5
• Вывод VIN - внешнее питание "+"
• Вывод GND - внешнее питание "-"
• Вывод 5V - питание подключенных модулей расширения

Все пользовательские контакты обозначены цифрами с лицевой стороны и функциональным назначением с обратной стороны платы.

- AREF - устанавливает опорное (эталонное) напряжение для аналоговых входов. Контакт используется вместе с функцией analogReference(), которая выполняет пропорциональное сравнение напряжений на выводе AREF с аналоговым входом с генерацией значений 0..1023. Например, опорное напряжение устанавливается 5 В, а на входе аналогового контакта подается 2,5 В. Результатом выполнения сравнения станет полученное значение 512.

- "USB-", "USB+" - используются для обмена данными по USB-интерфейсу с другим устройством.

- Интерфейс IIC/I2C (двунаправленный последовательный интерфейс) задействует две линии: последовательных данных - SDA (Serial Data) и шину тактирования SCL (Serial Clock). Работает с библиотекой TinyWireM.
- Интерфейс SPI (последовательный периферийный интерфейс): использует линии MOSI - выход главного, MISO - вход главного и SCK -  генерация главным устройством синхроимпульсов (шина тактирования). При обмене данными между двумя устройствами главный из них управляет процессом. Линии подключаются ко второму устройству по схеме MOSI->MISO, MISO->MOSI и SCK->SCK.

Питание

Подать питание плате вы можете двумя способами: подключив в разъем USB или через контакты VIN и GND. Энергосхема модуля включает в себя понижающий стабилизатор на 5 В (чип 78m05), обеспечивающий рабочее напряжение микроконтроллеру, с максимальным общим током 500 мА. Допустимый диапазон входного напряжения через стабилизатор в диапазоне от 7 до 35 В. Вы можете использовать блоки питания, аккумуляторы, батарейки. Входы на подключенный источник питания определяются микроконтроллером самостоятельно.

Обращаем ваше внимание, что ATTINY85 не имеет встроенной защиты от неверно подключенной полярности питания или короткого замыкания. Производителем платы настоятельно рекомендуется проверка работоспособности ваших проектов с использованием внешнего источника питания или USB-концентратора, так как неправильная коммутация напряжения может повредить компьютер и/или USB-порт.

Принципиальная схема

Загрузчик

Загрузчик - программный код, предварительно записанный в ваш Digispark ATTINY, позволяющий работать модулю как USB-устройство, и программировать его с помощью среды разработки ARDUINO IDE. Используется загрузчик "micronucleus tiny85" версии 1.02, проекта с открытым исходным кодом.

Настраиваем ARDUINO IDE

• Прежде всего вам понадобится редактор ARDUINO IDE. Последнюю доступную версию можно загрузить с сайта ARDUINO.
• Если вы используете версию ARDUINO 1.6.6 (или новее) и OС Windows - вам необходимо загрузить программный драйвер и установить его вручную. Скачайте, распакуйте и запустите "Install Drivers" (для 32-бит операционных систем) или "DPInst64" (для 64-бит операционных систем).
• Установите или распакуйте программу ARDUINO IDE, запустите её.
• В меню редактора "Файл (File)" выберите "Настройки (Preferences)"
• В открывшемся окне, в строке "Дополнительные ссылки для Менеджера плат (Additional Boards Manager URLs)", введите http://digistump.com/package_digistump_index.json и нажмите "ОК".
• Следующим шагом в меню редактора "Инструменты (Tools) / Плата (Boards)" укажите на "Менеджер плат (Boards Manager)". Во вновь открывшемся окне менеджера, в левом верхнем углу найдите выпадающий список "Тип (Type)", в котором выберите "Внесены (Contributed)". Ниже отобразиться список, из которого вам необходимо найти "Digistump AVR Boards by Digistump".
• После нажатия кнопки "Установка", в нижней части окна вы увидите процесс добавления файлов. После полного завершения, рядом с этим элементом списка, появиться надпись "Установлен (Installed)".
• Обновление программного обеспечения закончено. Закройте окно "Менеджер плат" и выберите "Digispark (Default - 16.5mhz)" в меню "Инструменты (Tools) / Плата (Boards)".

Linux установка

Более подробно о том, как настроить правила udev под ОС Linux, вы можете ознакомиться здесь.

Первое включение

Подключите вашу Digispark ATTINY в USB-порт компьютера. Если вы предварительно установили все необходимые драйвера и произвели все настройки, о которых подробно рассказано выше, произойдёт автоматическая настройка модуля и на экране появиться

В "Диспетчере устройств" ОС Windows модуль будет отображён как "libusb-win32 USB Devices / Digispark Bootloader".

Программирование

Если ваша ATTINY уже установлена в USB-порт, то просто отключите модуль, вынув его из разъёма USB. Перед началом загрузки программы в ATTINY85 отсутствует необходимость подключения к компьютеру. Таким непривычным способом программирования плата кардинально отличается от большинства других моделей семейства Arduino.

Работа загрузчика построена следующим образом: при включении платы в USB-порт происходит пятисекундное ожидание загрузки нового кода. По прошествии времени ожидания, модуль переключится в режим выполнения программы, ранее загруженной в память микроконтроллера. Для повторного перехода в режим ожидания вам потребуется извлечь и снова установить в USB-порт вашу ATTINY.

Напишите новую или загрузите ранее созданную программу в среде разработки ARDUINO IDE и нажмите кнопку "Загрузить" на панели редактора. Запуститься Digispark-загрузчик и, в нижней части окна редактора, вам будет предложено подключить ATTINY в USB-порт (Plug in device now...). На все действия по установке модуля отводится только 60 секунд! Именно столько времени происходит поиск и определение вашего устройства.

Загрузчик самостоятельно очистит память модуля, запишет вашу программу и даст команду микроконтроллеру на её выполнение. Как вы успели заметить, ничего сложного в таком подходе к прошивке микроконтроллера не оказалось!