Собираем Arduino UNO своими руками

Мастер называет этот модуль Freeduino (Фридуино). По сути это та же плата Arduino UNO, но собранная самостоятельно навесным монтажом. Конечно, можно купить готовую плату, но искусство ради искусства присуще не только художникам, но радиолюбителям.

Инструменты и материалы:
-Паяльные принадлежности;
-Латунная проволока;
-Маркер;
-Бумага;

Об остальных материалах, дабы ничего не напутать, будет рассказано по ходу статьи.

Шаг первый: понимание схемы Arduino UNO

Прежде чем приступить к пайке, нужно было понять, что именно находится на плате Arduino UNO. Мастер разделил схему на 4 блока:
ATmega328 MCU
ATmega328P PDIP
16 МГц кварцевый генератор
Конденсаторы
Цепь питания
Регулятор от 7-12 В до 5В
Регулятор от 5 В до 3,3 В
USB / входной разъем, схема автоматического выбора
защита от обратного тока
Схема USB-UART
Разъем USB
Чип последовательного преобразователя (ATMEGA8U2-MU) с осциллятором и разделительными конденсаторами
Сигнальные светодиоды
индикатор питания
светодиод по умолчанию (D13)
Светодиоды TX / RX

Шаг второй: ATmega328 MCU и дорожки
Монтаж мастер начинает с микроконтроллера ATmega328 и дорожек цифрового и аналогового ввода / вывода. Arduino UNO имеет продуманную компоновку дорожек, которая хорошо соответствует компоновке 28 контактного DIP-пакета ATMEGA328. Дорожки не пересекаются, а идут параллельно друг другу. Мастер делает бумажный шаблон дорожек с оригинальной платы Ардуино и из проволоки изготавливает дорожки аналогичной формы. Припаивает и к микроконтроллеру.

Единственный внешний компонент для ATmega328, после монтажа которого устройство может работать, - это внешний генератор с частотой 16 МГц. Для его работы нужны два конденсатора 22 пФ. Мастер монтирует детали согласно семы. Минимальное аппаратное обеспечение для ATmega328P готово. Теперь можно сделать первый тест с программатором USBasp через интерфейс AVR ISCP.

Шаг третий: цепь питания
Мастер сделал для проекта рамку из монтажной платы, которая удерживает детали на месте, оставляя достаточно места для пайки.

ATmega328 питается от 5В. Arduino UNO имеет два источника питания - 7-12В и 5В через разъем USB. Он также обеспечивает источник питания 3,3 В для внешних компонентов. Т.е на устройстве размещены два регулятора мощности. Сначала нужно преобразовать 7-12 В в 5 В, а затем преобразовать 5 В в 3,3 В. Мастер использовал два регулятора AMS1117 5 В и 3,3 В. В схеме так же присутствуют конденсаторы смонтированные в соответствии с рекомендациями в технических описаниях.

Мастер спаял силовую цепь отдельно, а затем смонтировал ее на устройство. Мастер не устанавливал элементы автоматического выбора, и элементы защиты от обратного тока, чтобы не усложнять сему. При правильном и внимательном подключении устройства к источнику питания, они не нужны.

Шаг четвертый: схема USB-UART
Эта деталь важна, если вы хотите загружать свои наброски через Arduino IDE. Оригинальный Arduino UNO R3 использует ATMEGA8U2-MU, который хорош, но слишком мал. Я решил установить чип CH340C. Он имеет подходящий пакет SOP-16 и требует только 4 внешних компонента - разделительный конденсатор, конденсатор сброса и два линейных резистора Tx / Rx. Тот факт, что внешний кристалл не нужен, значительно упрощает всю схему.



Шаг пятый: сигнальные светодиоды
Мастер устанавливает светодиоды SMD 1206 для сигнализации питания, L, Tx, Rx. Монтаж SMD компонентов достаточно сложен. Сначала мастер припаял к светодиодам резисторы, тоже форм-фактора SMD, а затем установил их на плату.

Затем мастер проверяет и работу.
Сначала он подключил внешний источник питания для проверки светодиодов питания. Все сигнализаторы напряжения были в порядке, и мастер подключил программатор USBasp. Все заработало с первой попытки, значит кварцевый генератор работает и все контакты подключены правильно. Последним шагом было подключение USB-кабеля, и попытка загрузить моргающий эскиз. Результат можно посмотреть на видео.

Шаг шестой: основание
Модуль Freeduino получился довольно красиво, но неустойчивым. Тогда мастер решил сделать для него основание, а чтобы это было красиво, основание будет сделано из эпоксидной смолы.

На 3D-принтере он напечатал форму, установил в форму устройство и залил эпоксидкой. После отверждения смолы он убрал форму и отполировал основание.

Все готово.

Источник (Source)