Сергей Слепнёв

Сергей Шереметьев
г. Дубна
Разрабатывая различные устройства для автоматизации управления различными
приборами, всегда сталкиваешься с проблемой: оно уже находится у потребителя, а необходимо
изменить его функционал, добавить настройки, устранить ошибки (а они всегда есть, хотя если
они задокументированы – это уже не ошибка ). И хорошо если эта задача решается путём
изменения управляющей программы для ПК! Гораздо проблематичнее влезть во внутренний
алгоритм работы прибора, тем более что это требует определённых навыков и оборудования, в
простейшем случае программаторы. Поэтому я поставил для себя цель: создать максимально
гибкое устройство, дружелюбное к конечному потребителю.
Итак, за основы был взят микроконтроллер фирмы ATMEL - ATmega64. Почему именно
он? Потому что он широко распространён, на него много документации и примеров, для него
есть бесплатная среда разработки и отладки, имеет мощную архитектуру и большой объём
памяти команд и данных, имеет много портов ввода-вывода, неприхотлив и надёжен в умелых
руках.
Основной изюминкой проекта было решено реализовать максимально удобное его
программирование под конкретную задачу конечного потребителя. Естественно без привлечения
дорогих или сложных вспомогательных аксессуаров. Поэтому для этой цели выбран интерфейс
USB, т.к. одни (BT, WiFi и т.д.) достаточно сложные для программной реализации, другие (IR,
PLT, PS/2, RS-232) явно морально устарели, к тому же не во всех ПК есть в наличии.
Этап 1 - разработка схемы. Основное условие – минимум компонентов, максимум
возможностей. Результат работы приведён на рисунке 1, а перечень компонентов в таблице 1.
Рисунок 1.
N
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
ID
C1, C5, C6
C3, C4
C2
DD1
VD1, VD2
L1
Q1
R1
R2, R5
R3
R4
J7
J1, J2, J3, J4
Параметры
CAP0805 1uF
CAP0805 12pF
CAP7343 100uF 6V
ATMEGA64-16AU
Стабилитрон 3.6 Вольт
Индуктивность 0805 10uH
Кварц 12МГц
RES0805 10…25 kOhm
RES0805 80…100 Ohm
RES0805 120…150 kOhm
RES0805 1.5…1.8 kOhm
Разъём USB
Разъём PLD (шаг 2.54)
Таблица 1.
Количество
3
2
1
1
2
1
1
1
2
1
1
1
4
Этап 2 - разработка печатной платы. Основное требование – минимум занимаемой
площади, простота подключения дополнительных компонентов, плат. На рисунке 2 приведена
печатная плата устройства размером 38х48мм, а на рисунке 3 – монтажная схема.
Рисунок 2.
Рисунок 3.
Этап 3 – разработка программного обеспечения. В микроконтроллере реализовано
стандартное HID-устройство, не требующее установки дополнительных драйверов,
выполняющее функции загрузки и запуска приложения. При включении питания всегда стартует
загрузчик, при отсутствии обращения к нему в течение 15 секунд устройство автоматически
запускает приложение пользователя. Программа для ПК позволяет загружать в устройство как
обычные bin-файлы, так и зашифрованные cbin-файлы. Аппаратные средства микроконтроллера
позволяют защитить программное обеспечение от считывания, что открывает возможности
коммерческого использования устройства.
Этап 4 – разработка продукта на базе устройства. В качестве примера приведу продукт
«Мастер Кит MP724», работающий по данной технологии. Он готовится к продаже, но описание
и другую информацию вы можете найти на сайтах www.masterkit.ru и www.usbsergdev.narod.ru.
Кроме описанного выше, MP724 позволяет отображать температуру в 5-ти точках на дисплее
7х35 точек, имеет 5 встроенных светодиодов и позволяет подключать 5 независимых RGB-лент
(всего 15 каналов) для создания комфортного освещения. Кроме того, написан плагин для
Winamp, позволяющий создавать эффектное световое сопровождение воспроизводимой музыки.