Kako izgraditi USBTiny ISP programer: pomoću CNC glodalice za PCB: 13 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Jeste li razmišljali o tome kako izgraditi vlastiti elektronički projekt od nule?

Raditi elektroničke projekte toliko je uzbudljivo i zabavno za nas, tvorce. No većina proizvođača i entuzijasta u hardveru koji tek napreduju u kulturi proizvođača stvorili su svoje projekte s razvojnim pločama, matičnim pločama i modulima. Na ovaj način možemo izgraditi brzu prototipnu verziju našeg projekta. No bit će velike veličine i petljati u žice. Sličan slučaj dok koristite generičku PCB ploču, također izgleda neuredno i neprofesionalno!

Dakle, kako možemo izgraditi svoje projekte na prikladniji način?

Najbolji način korištenja samostalnih PCB -a za naš projekt!

Dizajniranje i proizvodnja PCB -a za naš projekt bolji je i prikladniji način da izrazite svoju profesionalnost i ekspertizirate !. Veličinu našeg projekta možemo smanjiti na kompatibilnu veličinu i prilagođene oblike, PCB -ovi izgledaju uredno, a čvrste veze neke su od prednosti.

Dakle, važno je kako izgraditi PCB isplativ i vremenski učinkovit?

Možemo poslati naš dizajn proizvođaču PCB -a za izradu našeg dizajna PCB -a, ali trebalo bi proći dosta vremena i razneti vam džep. Druga metoda je metoda prijenosa tonera pomoću laserskog pisača i foto papira. Ali također je potrebno vrijeme i testiranje vaše razine pacijenata, a potreban vam je i trajni marker za zakrpanje dijelova koji nisu urezani. Ovu metodu sam koristio puno vremena i mrzim je.

Dakle, koji je najbolji način?

U mom slučaju, najbolji način korištenja CNC glodalica za izradu vaše PCB -a. Glodalice za PCB -ove daju vam PCB dobre kvalitete, a za izradu prototipa PCB -a potrebno je manje vremena, manje resursa i najjeftiniji način!

Dakle, izgradimo USBtiny ISP programera pomoću CNC glodalice!

Bez daljnjih radnji, počnimo!

Korak 1: Ne želite biti bogati

Stvarno! ne želite kupiti glodalicu za PCB. Većina nas nema proračuna za kupnju ovako skupog stroja. Nemam ni jedan.

Dakle, kako mogu pristupiti stroju? Jednostavno, odem u fablab, makerspace ili hakerski prostor u svom mjestu! U mom slučaju, jednostavno odem u fablab i koristim stroj po povoljnoj cijeni. Dakle, pronađite mjesto poput fablaba ili prostora za stvaranje u svom mjestu. Za mene je cijena 48 ¢/sat za korištenje glodalice za PCB. Cijena se može razlikovati u vašem području. Dakle, kao što sam rekao, ne želite biti bogati!

Korak 2: Opis materijala

Popis komponenti

• 1 x mikrokontroler Attiny 45/85 (SOIC paket)
• 2 x 499 ohma
• 2 x 49 ohma
• 2 x 1K
• 2 x 3,3 Zener dioda
• 1 x 0,1 mf kondenzator
• 1 x plava led
• 1 x zelena led
• 1 x 2x3 muške iglice zaglavlja (smd)
• 1 x 20 cm 6žilni vrpčni kabel
• 2 x 2x3 ženski zaglavlje IDC vrpčasti kabelski prijelazni priključak
• 1x 4 cm x 8 cm FR4 obloženo bakrom

Napomena: (Otpornici, kondenzatori, diode i LED diode koriste se u ovim projektima je paket 1206)

Zahtjevi alata

• Lemilica ili lemilica (mikro vrh)
• Olovna žica za lemljenje
• Pinceta (mikrotip)
• Otpakirajući Wick
• Alat iz treće ruke
• Multimetar
• Skidač žice
• Usisavač dima (izborno)

Zahtjevi za strojeve

Modela MDX20 (Bilo koja glodalica za PCB može obaviti posao, ali softver za kontrolu posla će se promijeniti)

Preuzmite resurse za ovaj projekt!

Korak 3: Što je glodalica za PCB?

Glodalica za PCB je CNC (Computer Numerical Control) stroj koji se koristio za izradu prototipa PCB -a. Strojevi za glodanje PCB -a glodaju bakrene dijelove bakra obložene kako bi se vidjeli tragovi i podloge od PCB -a. Glodalica za PCB dolazi s troosnim mehaničkim pomakom (X, Y, Z). Svakom osi upravlja koračni motor za precizne pokrete. Ovim pomacima osi upravlja računalni program davanjem naredbi G-koda. Gcode široko koristi programske jezike za numeričko upravljanje, većina strojeva koristi g-kod za kontrolu osi strojeva. Na ove osi je spojena glava alata (obično glodalica) koja će istisnuti PCB -ove.

:- Stroj koji koristim je MODELA MDX20 CNC glodalica.

Modela MDX 20 PCB glodalica

Modela MDX20 je glodalica za PCB. Modela MDX20 obično se koristi za izradu PCB -a, ali također možemo izrađivati lajsne, bakropise itd. … Modela može glodati na različitim materijalima poput šperploče, voska, akrila, različitih PCB materijala poput Fr1 Fr4 itd … Model je lagan i dolazi s malim dimenzijama. Možemo ga postaviti čak i na malu radnu površinu. Ležaj (površina za glodanje) pričvršćen je na os Y, a glava alata na X i Z. To znači da se kretanje kreveta kontrolira po osi Y, a kretanje glave alata po osi X i glavi alata upravlja Z-osi. Modela ima svoj računalni program. Ali ja koristim Linux program pod nazivom FABModules. FAB moduli komuniciraju s Modelom radi kontrole procesa rezanja i glodanja. Fab moduli nikada ne postavljaju osi X, Y, Z automatski, moramo ih postaviti ručno.

Korak 4: Započnite s Modelom MDX20

Ako želim glodati svoju PCB, u ovom slučaju programer FabISP. Prvo mi je potreban dizajn PCB -a i okvirni izgled PCB -a. Glodanje PCB-a je dvostupanjski proces. U prvoj fazi moram izrezati tragove i jastučiće na PCB -u, a u drugoj fazi izrezati obris PCB -a. Pomoću fab modula možemo pretvoriti-p.webp

Opće specifikacije

• Radni prostor: 203,2 x 152,4 mm
• Hod osi Z: 60,5 mm
• Brzina vretena: 6500 o / min

Glodalice Za upotrebu

• Glodalica: 1/4 inča (0,4 mm) bit
• Rezni bit: 1/8 inča (0,8 mm) bit

Korak 5: Što je ISP (IN - sustav - programer)?

U sustavu za programiranje (ISP) također poznat kao serijski programer u krugu (ICSP) je programer za mikrokontroler. ISP će pročitati upute i naredbe s USB -a računala i poslati ih mikrokontroleru putem serijskog perifernog sučelja (SPI). Jednostavno ISP uređaji omogućuju nam komunikaciju s mikrokontrolerom pomoću SPI linija. SPI je način komunikacije u mikrokontroleru. Svaka povezana periferija i sučelje komuniciraju s mikrokontrolerima putem SPI -ja. Kao ljubitelju elektronike, prvo mi pada na pamet kad kažem o ISP -u MISO, MOSI SCK. Ove tri igle su važne igle.

Jednostavno, ISP se koristi za snimanje programa na mikrokontroler, a također se koristi za komunikaciju s vašim mikrokontrolerom!

Korak 6: USBTiny ISP: Sheme i izgled PCB -a

USBTiny ISP

USBTiny ISP jednostavan je USB AVR programer otvorenog koda i SPI sučelje. Jeftin je, jednostavan za izradu, odlično funkcionira s avrdudeom, kompatibilan je s AVRStudio i testiran u sustavu Windows, Linux i MacOS X. Savršen za studente i početnike ili kao programer za sigurnosno kopiranje.

Sve komponente se koriste u ovom projektu SMD komponente. Mozak USBTinyISP -a je mikrokontroler Attiny45.

Mikrokontroler ATtiny 45

Mikrokontroler koji se koristi u USBTinyISP-u je Attiny 45. Attiny45 je 8-bitni AVR mikrokontroler visokih performansi i male snage koji radi na RISC arhitekturi od strane Atmela (mikročip je nedavno kupio Atmel). Attiny 45 dolazi u pakiranju s 8 pinova. Attiny 45 ima 6 I/O pinova, tri od njih su ADC pinovi (10 bitni ADC), a druga dva digitalna pina koji podržavaju PWM. Dolazi s 4KM flash memorije, 256 programabilnim EEPROM-om u sustavu i 256B SRAM-om. Radni napon oko 1,8V do 5,5v 300mA. Attiny 45 podržava univerzalno serijsko sučelje. Verzije SMD i THT dostupne su na tržištu. Attiny 85 je viša verzija Attiny 45, Oni su gotovo isti. Jedina razlika je u Flash memoriji, Attiny 45 ima 4KB flash, a Attiny 85 ima 8KB flash. Možemo izabrati ili Attiny 45 ili Attiny 85, Nije velika stvar, ali Attiny 45 je više za izradu FabTinyISP -a. Službenu dokumentaciju pogledajte ovdje.

Korak 7: Postavite stroj

Sada napravimo PCB pomoću glodalice za PCB. Uključio sam Trace layout i Cut layout u zip datoteku, zip datoteku možete preuzeti odozdo.

Preduvjet: Molimo preuzmite i instalirajte Fabmodule s ove veze

Fabmoduli podržani samo na Linux strojevima, ja koristim Ubuntu!

Korak 1: Žrtveni sloj

Prije svega, radna ploča glodalice za PCB (glodalica AKA) je metalna ploča. Čvrst je i dobro građen. No u nekim slučajevima može doći do oštećenja pri pogrešnom rezanju u dubinu. Dakle, stavljam žrtveni sloj na vrh glodalice (bakreno obložen na vrh glodalice kako bi se izbjeglo dodirivanje bitova u metalnoj ploči).

Korak 2: Učvrstite glodalicu 1/62 u glavu alata

Nakon postavljanja žrtvenog sloja, sada moram popraviti glodalicu (obično se koristi glodala 1/62) u glavu alata. Već sam objasnio dvostupanjski proces glodanja PCB-a. Za glodanje tragova i pločica PCB -a upotrijebite glodalicu 1/64 i postavite je na glavu alata pomoću imbus ključa. Prilikom mijenjanja bitova uvijek pazite na bitove. Vrh bit je toliko tanak, da ima više šansi da se slomi dok klizne s naših ruku čak i pri malom padu. kako bih prevladao ovu situaciju, stavio sam mali komad pjene ispod glave alata radi zaštite od slučajnih padova.

Korak 3: Očistite bakrenu oblogu

Za ovaj projekt koristim bakar obložen FR1. FR-1 su otporni na toplinu i izdržljiviji. No, bakreni čepovi brzo će oksidirati. Bakra su magneti za otiske prstiju. Stoga prije korištenja bakrenog sloja, čak i ako je novi, preporučujem vam da očistite PCB čistačem za PCB ili acetonom prije i nakon glodanja PCB -a. Za čišćenje PCB -a koristio sam sredstvo za čišćenje PCB -a.

Korak 4: Učvrstite bakrenu oblogu na glodalicu

Nakon što očistite bakrenu oblogu, stavite bakrenu oblogu na vrh glodalice. Postavio sam bakrenu oblogu na glodalicu uz pomoć dvostrane ljepljive trake. Dvostrane ljepljive trake lako se uklanjaju i dostupne su po povoljnoj cijeni. Zalijepim dvostranu traku na vrh žrtvenog sloja. Zatim stavite bakar obložen na vrh ljepljive trake.

Korak 8: Postavite Fab module i proces glodanja

Korak 1: Uključite stroj i učitajte FabModule

uključen na stroju, a zatim otvorite softver modula Fab u Linux sustavu (koristim Ubuntu) upisivanjem naredbe ispod u Linux terminal.

f ab

Tada će se pojaviti novi prozor. Odaberite sliku (.png) kao format ulazne datoteke, a izlazni format kao Roland MDX-20 mill (rml). Nakon toga kliknite gumb Make_png_rml.

Korak 2: Učitajte sliku dizajna PCB -a

Na vrhu novog prozora odaberite bit koji ćete koristiti. zatim učitajte svoj-p.webp

Korak 3: Postavite osi X, Y i Z

Još nismo završili. Sada pritisnite gumb Pogled na upravljačkoj ploči Modela MDX20. provjerite je li bit dobro zategnut. pritisnite još jednom gumb za pregled da biste se vratili na zadani položaj. Sada postavite položaje X, Y unošenjem mjerenja (ovisno o položaju ploče) u željene okvire za tekst. Preporučujem vam da negdje zabilježite položaje X & Y. Ako je nešto pošlo po zlu i morate krenuti iz prve, trebali biste imati točne položaje X&Y za nastavak procesa glodanja, inače će se to pokvariti.

Spustite glavu alata pritiskom na gumb Dolje. Zaustavite se kad glava alata dosegne blizu bakrenog plašta. Zatim izgubite vijak s glavom alata i malo spustite bitak dok ne dodirne bakreni sloj bakrenog plašta. Zatim ponovno zategnite vijak i vratite glavu alata u početni položaj pritiskom na gumb Pogled. Sada smo svi spremni. Zatvorite sigurnosni poklopac Modele i kliknite gumb Pošalji ga. Modeli će započeti proces glodanja.

Za glodanje tragova i jastučića potrebno je najmanje 10 do 13 minuta. Nakon završetka glodanja postigao sam dobar rezultat.

Korak 4: Izrezivanje Outline izgleda

Nakon završetka glodanja Trace, izrežite konturu PCB -a (jednostavno oblik PCB -a). Postupak je gotovo isti. Za rezanje izgleda promijenite 1/64 bit na 1/32 bit u glavi alata. Zatim učitajte-p.webp

Korak 9: Gotova PCB

Evo PCB -a nakon procesa glodanja!

Korak 10: Lemljenje komponenti na PCB -u

Sada imam gotovu PCB. sve što trebam učiniti je lemiti komponente na PCB -u. Za mene je to zabavan i lak zadatak.

Što se tiče lemljenja, komponente kroz rupe su tako jednostavne za lemljenje u usporedbi sa SMD komponentama. SMD komponente su malih dimenzija. početnicima je malo teško lemiti. Postoje mnoge šanse za pogreške poput hladnog lemljenja, zamjene komponenti i najčešćih stvari ili za postavljanje mostova između tragova i jastučića. No, svatko ima svoje savjete i trikove za lemljenje, koje je naučio iz vlastitog iskustva. to će ovaj zadatak učiniti zabavnim i lakim. Zato odvojite vrijeme za lemljenje komponenti!

Evo kako radim lemljenje

Obično prvo lemim mikrokontrolere i ostale IC -ove. Zatim sam lemio male komponente poput otpornika i kondenzatora itd …

Na kraju komponente, žice i igle zaglavlja. Za lemljenje USBTinyISP -a slijedim iste korake. Za jednostavno lemljenje SMD -ova, prvo zagrijavam lemilicu na 350 ° C. Zatim dodajte malo lemnog fluksa na jastučiće. Zatim zagrijte jastučić za koji želim lemiti komponente, a zatim dodam malu količinu lemljenja u jedan jastučić sastavnog uloška. Pincetom odvojite komponentu i stavite je na jastučić i zagrijte jastučić 2-4 sekunde. Nakon toga lemite preostale jastučiće. Ako pravite mostove između igala i tragova ili dajete puno lema na komponentu, upotrijebite vrpcu za lemljenje kako biste uklonili neželjeni lem. Nastavljam s istim koracima dok se PCB potpuno ne zalemi bez ikakvih problema. Ako je nešto pošlo po zlu, prvo pomno provjeravam sve tragove i komponente s prekidima ili mostovima pomoću povećala i multimetra. Ako sam našao, ispravit ću ga!

Korak 11: Izrada ISP kabela

Za povezivanje mikrokontrolera ili nekog drugog davatelja internetskih usluga programator za bljeskanje firmvera. potrebna nam je ribon ribbon žica sa šest linija s dva 2x3 ženska konektora. Koristio sam 6 -kanalnu vrpcu od 4/3 stope i pažljivo spojio ženski zaglavlje s obje strane. Za to sam dobro upotrijebio G stezaljku. vidi sliku.

Korak 12: Bljeskanje firmvera

Sada možemo prebaciti firmver na našeg ISP -a. Za to nam je potreban još jedan ISP programer. Koristio sam drugi USBTinyISP, ali za ovaj zadatak možete koristiti Arduino kao ISP. Spojite oba ISP -a pomoću ISP konektora koji smo prethodno napravili. Zatim spojite USBinyISP (onaj koji koristimo za programiranje) na računalo. Uvjerite se da je ISP otkriven u vašem sustavu upisivanjem naredbe ispod u Linux terminal.

lsusb

Korak 1: Instalirajte lanac alata AVR GCC

Prije svega, moramo instalirati lanac alata. Da biste to učinili, otvorite Linux terminal i upišite.

sudo apt-get install avrdude gcc-avr avr-libc make

Korak 2: Preuzmite i raspakirajte firmver

Sada preuzmite i raspakirajte datoteke firmvera. Ovdje ga možete preuzeti. Nakon preuzimanja zip datoteke ekstrahirajte je na dobro mjesto koje možete lako pronaći (kako biste izbjegli nepotrebne zabune).

Korak 3: Napravite datoteku

Prije snimanja firmvera. moramo osigurati da je makefile konfiguriran za mikrokontrolere Attiny. Da biste to učinili, otvorite Makefile u bilo kojem uređivaču teksta. zatim potvrdite MCU = Attiny45. Pogledajte donju sliku.

Korak 4: Provjerite firmver

Sada možemo prebaciti firmver na našeg ISP -a. Za to nam je potreban još jedan ISP programer, kao što sam već rekao. Koristio sam FabTinyISP koji sam napravio ranije. Ali možete koristiti bilo kojeg ISP -a ili koristiti Arduino kao ISP programera. Spojite oba ISP -a pomoću ISP konektora koji sam prethodno napravio. Zatim povežite FabTinyISP (onaj koji koristim za programiranje svog ISP -a) na računalo. Uvjerite se da je Isp otkriven u vašem sustavu upisivanjem naredbe ispod u Linux terminal.

lsusb

Sada smo spremni za bljeskanje. Otvorite terminal u putanji mape smještenog firmvera i upišite "make" da biste napravili.hex datoteku. To će generirati a. hex datoteku koju moramo snimiti u Attiny 45.

Upišite donju naredbu u Linux terminal da biste firmver prenijeli na mikrokontroler.

napravi bljesak

Korak 5: Omogućavanje Fusebita

To je sve, završili smo s bljeskanjem firmvera. Ali moramo aktivirati osigurač. Samo upišite

napraviti osigurač

terminal za aktiviranje unutarnjeg osigurača.

Sada moramo ili ukloniti kratkospojnik ili onemogućiti pin za resetiranje. Uklanjanje kratkospojne veze nije obavezno, možemo onemogućiti pin za poništavanje. Na tebi je. Odlučio sam onemogućiti pin za resetiranje.

Napomena:- Ako onemogućite pin za resetiranje, pin za resetiranje će se interno odspojiti. Znači da ga više ne možete programirati nakon onemogućavanja pina za poništavanje.

Ako želite onemogućiti pin za resetiranje, upišite naredbu ispod u terminalu.

rstdisbl

Dobit ćete poruku uspjeha. Nakon uspješnog učitavanja firmvera moram provjeriti radi li USBTinyISP ispravno, da biste to učinili, morate unijeti naredbu u terminal

sudo avrdude -c usbtiny -b9600 -p t45 -v

Nakon unosa naredbe, dobit ćete povratnu povratnu informaciju u prozoru terminala.

Korak 13: Gotovi smo

Sada možete ukloniti oba uređaja s računala i koristiti USB -mrežicu koja je trenutno izgrađena za programiranje mikrokontrolera od sada. Koristim ovog ISP -a za bljeskanje Arduino skica.