Делаем PICDuinaNano своими руками
Небольшой проект, в котором реализована маленькая и простоя плата для изучения микроконтроллеров PIC18, выполненная по образу и подобию Arduino Nano.
Фото готовой платы
Обращаю ваше внимание — плата со средой разработки Arduino к счастью не совместима!
Предыстория
После очередного посещения выставки Expo-electronica узнал о новом веянии в микроконтроллерах фирмы Microchip, а именно о появлении новых периферийных устройств, независимых от ядра. Много информации получил от официального дистрибутора ООО «Гамма Инжиниринг», в том числе и в печатном виде. У них же закупал микроконтроллеры и программатор, некоторые МК предоставили бесплатно в виде образцов по заявке. Контору не рекламирую, и отношения к ней не имею. Подробнее об этом можно почитать здесь.
Много всего нового и интересного, что захотелось опробовать и протестировать. Именно для изучения новых возможностей решил сделать такую плату.
Второе что представляло для меня интерес — работа с разными модулями от Arduino и не только — это прежде всего дисплеи, ЦАП и GPS модули. Хотелось протестировать некоторые идеи до того, как реализовывать в железе. Например, часто нужно понять, хватит ли вообще скорости МК для реализации той или иной задумки. Сразу оговорюсь — сама идея железа для Arduino — мне нравиться, если нужно прототипирование, а вот среда разработки от Arduino — «вселенское зло» IMHO. Ну и название как-то само собой образовалось. А вот с появление среды разработки MPLAB IDE X и системой MCC — разработка для PIC стала намного быстрее и приятнее. Очень доступно об этом здесь.
Задача
Итак, задача получилось такой: сделать малогабаритную плату с современным PIC18 имеющем на борту независимую от ядра периферию. Плата должна вставляться в стандартную контактную макетную плату. На бору иметь преобразователь USB-UART. Плата должна работать с двумя напряжениями на выбор — 5В и 3.3В. Внешнее подключение программатора-отладчика совместимого со средой MPLAB IDE X, а именно PIC Kit 4. Вывод МК на предельную скорость — 64МГц от кварцевого генератора.
Решение
Выбор пал на МК PIC18F57Q43 как на самый «откормленный» в семействе, с удобным и не габаритным корпусом TQFP-48/7×7x1. Вместо него можно смело применить PIC18F55Q43 или PIC18F56Q43 в том же корпусе, разница будет только в объеме памяти. Подробнее.
Схема на рисунке.
Схема электрическая принципиальная
Питание 5 вольт берётся от USB шины ПК — не стоит забывать, что грузить больше 500 мА нельзя, но этого более чем достаточно. На плате установлен стабилизатор на 3.3 вольта AMS1117–3.3. Выбор питания обеспечивается установкой перемычки на разъеме XP4.
Тактирование МК от кварцевого резонатора на 16МГц, так что с помощью PLL в МК можно поднять тактовую частоту до 64МГц. Ну, а при необходимости — можно и от внутреннего генератора в широком диапазоне частот работать.
Преобразование USB-UART выполнено на микросхеме PL2303SA — маленькая, дешевая, проверенная. Микросхема ADUM1201 использована не по назначению, а как преобразователь уровней для UART. С одной стороны, она питается напряжением 5В от USB, а с другой тем же напряжением что и микроконтроллер. Подключение к ПК через разъем microUSB.
Программирование осуществляется с помощью разъема XP3 к которому подключается программатор отладчик PICkit 4.
Ну а, чтобы было не скучно (для любителей написать «Hello, World»), да и для отладки полезно бывает — к порту RC5 МК через резистор подключен светодиод.
Реализация
Все это устройство смонтировано на двухсторонней плате размером 53×20 мм. Платы за недорого сделал в Китае в известной конторе.
Схема и топология сделана в САПР DipTrace.
Плата — верх
Плата — низ
Остаётся добавить, что в плату можно впаять любой PIC16 или PIC18 в таком же корпусе, нужно конечно проверить назначение основных выводов — питания, программирования и тактирования, но в пиках проблем с этим не наблюдается. Вот список возможных МК:
PIC18F57Q43
PIC18F57Q83
PIC18F57Q84
PIC18F57K42
PIC18F56Q43
PIC18F56Q84
PIC18F56Q83
PIC18F56Q71
PIC18F56K42
PIC18F55Q43
PIC18F55K42
PIC16F15386
PIC16F19186
PIC16F15385
PIC16F19185
К статье прилагается архив с материалами, а именно:
Файлы схемы и платы в формате САПР
Схема и перечень элементов в формате PDF
Архив гербер-файлов для заказа плат
Datasheet на PIC18F27/47/57Q43
Файлы проекта для MPLAB IDE X — просто мигаем светодиодом на плате.
Надеюсь статья оказалась интересной и полезной. так же надеюсь что статься поможет в изучении PIC-ов на практике.
Буду рад комментариям.
