Как построить свой собственный микроконтроллер с нуля

Метод прост и не требует каких-либо передовых инструментов, вы даже можете сделать на своем кухонном столе.  Устройство дает лучшее понимание того, как действительно работают Ardruino и другие микроконтроллеры.

Вы можете создать свой микроконтроллер, чтобы соответствовать конкретной цели. Микроконтроллер показанный на рисунке был использована для контроля числа оборотов DC-двигателя. DC-мотор управляется с компьютера через последовательный порт. Светодиоды были использованы для диагностики при отладке.

Список запчастей:

Atmel ATmega88 (или любой процессор, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям)

1 -Dip IC гнездо 28

1 -10k Ом резистор

1 -100 Ом резистор

1 -диод

3 -0,1 мкФ конденсатора

1 -10 мкФ конденсатор

1 -LED-диод

1 -330 Ом резистор

Перемычки

Соединители

Кусок stripboard (используйте один с полосами а не матрицы, см фото)

Для того, чтобы позже иметь возможность запрограммировать микроконтроллер, вам будет необходим ISP программатор (In-System). Я использовал AVRISP MKII. 

Существует много различных ISP-программаторов на выбор, или вы можете создать свой собственный. Существует также несколько способов настройки где Arduino выступает в качестве ISP-программатора.

Для того, чтобы построить и запрограммировать микроконтроллер с нуля вам нужно будет прочитать некоторые технические описания. 

 ATmega88 техническое описание

Рассмотрение конструкции

Во-первых, мы должны смотреть на цоколёвки ATmega88, которые можно найти в техническом описании.

Некоторые важные порты, которые требуют дополнительного рассмотрения:

Pin 1. Контакт сброса, который сбрасывает процессор. 

Вывод 7 и 20,  Vcc должен быть подключен к 5V.

Pin 9 и 10: К этим выводам подсоединен внешний кварц, но мы будем использовать внутренний генератор. Поэтому мы можем рассматривать эти контакты как обычные цифровые выводы.

Pin 17,18 и 19: Они будут использоваться для программирования (будет показано ниже).

Чтобы создать схему мы будем использовать StripCAD , перейдите по ссылке , чтобы загрузить программу.

Программу может быть немного трудно использовать, поскольку она не дружественна к пользователю, но очень эффективна.

 Некоторые хорошие советы.

Нажмите кнопку C для поиска компонентов

Нажмите v, чтобы получить различные варианты

Нажмите левую кнопку мыши между двумя горизонтальными точками

Нажмите левую кнопку мыши между двумя точками по вертикали

При поиске компонентов:

·                     "DILxx" даст вам Dual In-Line, за которой следует количество контактов

·                     "SILxx" даст вам Single In-Line, за которой следует количество контактов

Теперь обрабатываем подтягивание на выводе 1. Это может быть полезно для вставки ручного сброса микроконтроллера. Может быть использовано при подключении SIL2 с 100 Ом резистором на землю. Короткое замыкание SIL2 с перемычкой и микроконтроллер будет сброшен. 100 Ом резистор будет препятствовать короткому замыканию. 

Во избежание помех конденсатор 10 мкФ размещен вблизи входного напряжения на плате. Для того, чтобы избежать помех, которые вызываются в плате 0,1 мкФ помещается между выводами 7 и 8, а также между контактами 20 и 22. Эти конденсаторы будут действовать как фильтр низких частот. Небольшой конденсатор должен быть расположен как можно ближе к выводам, насколько это возможно для достижения наилучшего эффекта. Кроме того, можно добавить регулятор напряжения, например 78L05, чтобы заставить ее работать от батареи.

Для программирования процессора вам потребуется ISP программатор. Существует разные разъемы, 6 штырьков или 10. Я использовал один с шестью штырьками.

Скачать  mcu.pdf

Я использовал Atmel Studio , для программирования на языке C. Загрузил программу и начал создавать удивительный проект с собственным микроконтроллером. Но если вы хотите лучше понять, что скрывается глубоко под языком Arduino попробуйте некоторые примеры в С. Например проверить некоторые таймеры, прерывания и аналоговое чтение. В техническом описании ATmega88 вы можете найти много примеров кодов для различных конкретных задач, которые микроконтроллер может сделать.

Как вы можете видеть, что это простой способ для создания различных прототипов для электронных устройств. Это легко, дешево и не требует специальных инструментов.