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myhobby-cnc:8-bit_avr

8-bit Microcontroller Boards

In der Entwicklergemeinde der DIY (Do It Yourself) Bastler hat sich der AVR Prozessor von Atmel sehr verbreitet. Hauptsächlich deshalb, weil die Universität von Turin (Italien) eine einfach zu bedienende Entwicklungsumgebung und -zunächst- ein universelles Microprozessor-Board dafür entwickelt hat. Beides bildete eine Einheit, die optimal aufeinender abgestimmt war und so auch Fachfremden (Künstler, Grafiker, usw.) die Möglichkeit zur Hard- und Softwareentwicklung für einfache Steuerungsaufgaben bot.

Beides zusammen, Hardware und Software, wurde unter dem Namen ARDUINO subsumiert. Auf deren Website www.arduino.cc lässt sich alles detailliert nachlesen. Zur Erweiterung dieser Boards werden so gennante Shields verwendet, die einfach auf zwei Buchsenleisten des Prozessor-Boards aufgesteckt werden und so die Möglichkeiten des reinen Prozessor-Boards um viele neue Möglichkeiten erweitern. Um nur einige zu nennen: Ethernet, WLAN, GPS, Sensoren für Beschleunigung, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Helligkeit, Temperatur, usw.

Aufgrund der schnellen Verbreitung und der zahlreichen Entwickler auf der ganzen Welt, wurden der Wunsch nach immer unterschiedlicheren Prozessor-Borads laut. So ist es heute so, dass es von Arduino selber mind. 20 verschiedene Boards gibt. Andere Entwickler auf der Welt haben weitere, spezialisierte Boards oder auch Clone entwickelt. Ich schätze mal, dass es ca. 200 unterschiedliche Boards gibt, die sich aber meist an das Layout der Platine und ihrer Anschlussleisten des Originals hält.


Arduino Uno

Der Arduino Uno ist einer der Ersten, weit verbreiteten Prozessor-Boards der Arduino Reihe. Im Release 3 wurden bereits einige Detailverbesserungen für das Handling realisiert. Der verwendete AVR Prozessor ATmega328P-PU besitzt 32 kByte Programmspeicher und ist noch auf einen 28-pol. Sockel aufgesteckt. Bei folgenden Generationen sind die Prozessoren meist als SMD Baustein direkt auf die Platine verlötet.

Die Arduino UNO Boards sind auch sehr genügsam, was die Installation mit Treibern betrifft. Es gibt seit der Version 1.0.5 der Entwicklungsumgebung einen Universaltreiber (all-in-one), der unter Windows installiert werden kann. Der Treibersatz besteht aus einer *.inf-Datei aus der sich Windows während der Installation die für das entsprechende Board richtige *.inf-Datei heraus nimmt. In der hier abgelegten Datei drivers.zip sind alle Treiber für die Standard Arduino´s, incl. der für den FTDI-Chip, vorhanden.

Die Treiber sind auch dann nötig, wenn andere Entwicklungsumgebungen, Steuerungsprogramme oder Programmier Tools verwendet werden.


Arduino Uno (Clone)

Es gibt am Markt verschiedene Arduino UNO Clone (Nachbauten), die mit unterschiedlichen Zielsetzungen entwickelt wurden. Teils um das Board robuster zu machen, preiswerter oder für andere Aufgaben geeigneter zu machen. Der original Arduino UNO verwendet z.B. für die USB-Seriel Wandler wiederum einen eigenen AVR-Prozessor mit einer eigenen Firmware. Der Vorteil hier ist eine hohe Flexibilität für ev. notwendige Änderungen. Der Nachteil, der Kontroller muss extra programmiert werden, man benötigt nochmal einen Quarz und die anderen notwendigen Bausteine, die so ein eigener Prozessor benötigt. In der Praxis ist der Prozessor auch relativ anfällig gegen unsachgemäße Behandlung und Überspannungen.

Der hier abgebildete Clone besitzt als USB-Serial Wandler einen aus China stammenden CH34x Treiber. Dieser ist sehr preisgünstig, robust und wird gut von den verschiedenen Betriebssystemen unterstützt. Er hat eine fest installierte Firmware und muss daher nicht extra programmiert werden.

Wir haben uns aus folgenden Gründen für dieses Board bei unseren Komplett-Kit´s entschieden:

  • Gute Treiberunterstützung
  • Robust in der Handhabung
  • Treiber wird an einem PC nur einmal installiert, unterschiedliche Boards behalten immer denselben COM-Port. Bei den originalen Arduinos wird mit jedem neuen Board der COM-Port um eins hochgezählt!
  • Nicht sehr gängig am Markt, so dass wir sicher sein können, das das Board auch von uns geliefert wurde!

Treiber für den USB-Serial Wandler WCH341 Chip:


GRBL-Controller-Board

Das GRBL-Controller-Board ist unsere eigene Entwicklung für die Szene der Hobbybastler, die eine Fräse steuern wollen. Das Board vereint alle wichtigen Komponenten für die Steuerung der Fräse. Dabei ist nicht nur die Leistungsstufe für die Schrittmotoren gemeint, sondern auch die Ansteuerung eines DC-Fräsmotors bis 500W, Ansteuerung einer Kühlung, Endschalter, Werkzeuglängenmesser, Anschluss für ein Funkmodul(JY-MCU) und ein Halbleiterrelais um 220V Motoren zu steuern.

Das Board gestattet den Einsatz mit der GRBL-Version 0.8x und 0.9x. So kann ein Fräsmotor beliebig per Software in seiner Drehzahl gesteuert werden. Zusätzlich lässt sich die Y-Achse Klonen, so dass zwei volle Treiber für diese Achse verwendet werden können.

Der Prozessorteil des Boards besteht aus einem vollwertigen Arduino UNO. Die USB-Verbindung übernimmt ein leistungsstarker und robuster CH340G Chip.

Wir stellen für diesen Chip für alle Betriebssysteme Treiber bereit. Die Treiber sind identisch mit den oben angegebenen Treibern für den Arduino UNO (Clone). Der Rest des Prozessorteil entspricht einem Arduino UNO! Das Board wird in Zukunft mit unseren Komplett-Kit´s ausgeliefert.

Zur Zeit gibt es auf dem Markt kein zweites Board, dass mit diesen kompakten Ausmaßen von 100x60mm so viele Funktionen vereint und dabei diese hohe Flexibilität bei gleichzeitiger Kompatibilität aufweist!


Metaboard

Das Metaboard ist nun wirklich fast mein Lieblingsboard. Das Open Space Labor MetaLab in Östrreich (Wien) hat nach einem geeigneten, preiswerten Board für sich für Prototypen gesucht. Da es dieses seiner Zeit nicht gab, haben die Tüftler kurzer Hand ein eigenes Board entwickelt. Sie wollten ein sehr preiswertes Board, mit Lochraster für Musteraufbauten und ohne großen Schnickschnack. Es musste mit der Entwicklungsplattform ARDUINO kompatibel sein und auch direkt zu programmieren. Herausgekommen ist das METABOARD.

Der riesen Clou an der Schaltung ist der, dass diese mit nur einer Hand voll Bauteilen voll funktionsfähig ist und sogar noch eine USB-Schnittstelle in Software verwirklicht. Weniger geht wirklich nicht mehr. Für Hobbyelektroniker ist die Schaltung noch komplett in THT (Bauteile mit Beinchen zum durchstecken) gehalten, so dass selbst Kinder in einem Workshop die Schaltung zusammenlöten können. Leider gibt es keine Bausätze mehr dazu, Minimalismus ist leider außer Mode gekommen, aber ev. werden wir hier einen Bauteilesatz später mal auflegen. (Preis ist dann < 10€)

Als Bootloader wird auf dem Board die Software vom USBaspLoader verwendet, die auch schon in den tausenden, preiswerten Programmierdongles für den AVR-Prozessor verwendet wird. Somit ist die Software USB-Schnittstelle, Programmierer und Bootloader in einem. Durch eine einfache Erweiterung der Konfigurationsdatei der Arduino-Entwicklungsoberfläche kann das Board direkt programmiert werden. Es verhält sich wie ein USBasp. Auf dem PC muss nur noch ein geeigneter Treiber für die USB-Schnittstelle installiert werden.

Weitere Informationen zum Metaboard


Trinket

Ihr kennt meine Liebe zum Minimalismus. Hier ist die Antwort der Firma adafruit zu diesem Thema. Sie haben einen Arduino entwickelt, der mit nur sehr wenigen SMD-Bausteinen einen (fast-)vollwertigen Arduino ergibt. Als nettes Detail sehe ich hier die angedeutete Form des originalen Arduinos! Als Prozessor wird ein ATTiny85 verwendet. Ansonsten gibt es sehr viele Ähnlichkeiten zum METABOARD, was die emulierte USB-Schnittstelle angeht.

Das Board ist so groß wie eine etwas größere Briefmarke und kann über eine emulierte USB-Schnittstelle programmiert werden. Dieses geschieht bequem aus der bekannten Arduino-IDE, die übrigens auch als Programmierumgebung des kleinen Zwerges verwendet werden kann. Dazu sind nur ein paar Konfigurationsdateien zu ergänzen, um den Trinket direkt zu unterstützen.

Der Kaufpreis dieses Winzlings liegt bei unter 5€ und ist somit das ideale Einsteigerboard für interessierte Hobbybastler.

Mittlerweile hat sich eine größere Fangemeinde gefunden, die immer neue Ideen mit dem Trinket verwirklichen. Mehr dazu findet man unter adafruit und arduining. Jeweils nach Trinket suchen!

myhobby-cnc/8-bit_avr.txt · Zuletzt geändert: 2016/05/31 15:03 von rholze

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