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jueves, 25 de agosto de 2022

Arduino Pro Mini

Bienvenido a mi blog, hoy hablaremos un poco de la placa Arduino Pro Mini, Arduino es una plataforma de creación de electrónica de código abierto, la cual está basada en hardware y software libre, flexible y fácil de utilizar para los creadores o desarrolladores, para hacerlo, utiliza el lenguaje de programación Arduino (basado en Wiring) y el Software Arduino IDE (basado en Processing, una herramienta basada en Java). Recordemos que Arduino es un proyecto, un ecosistema y no solo un modelo concreto de placa.

Arduino Pro Mini se desarrolló para aplicaciones e instalaciones donde el espacio es primordial y los proyectos se realizan como instalaciones permanentes. Pequeña y disponible en versiones de 3,3V a 8 MHz y 5V a 16 MHz, el Arduino Pro Mini es una placa de microcontrolador basada en la MCU Atmel, el ATmega328P-AU.

Como todas las placas Arduino y compatibles, tiene semejanzas con otras de sus hermanas mayores: es muy similar a Arduino NANO v3 pero en un factor de forma más pequeño. En este post podrás comprender todo lo que necesitas saber sobre esta placa y comenzar a desarrollar tus propios proyectos DIY con Arduino Pro Mini. Antes de iniciar quiero recordar que el nuevo Arduino IDE 2.0 esta ahora basado en el marco Eclipse Theia.

Theia se basa en el mismo código subyacente que el popular y ampliable "Visual Studio Code" de Microsoft, esto permite que Arduino avance a un editor más potente y moderno y ahora el DARK MODE o Modo Oscuro viene nativo.

Arduino Pro Mini tiene 14 pines de entrada/salida digital (de los cuales 6 se pueden usar como salidas PWM), 8 entradas analógicas, un resonador incorporado, un botón de reset y orificios para montar cabezales de pines. Se puede conectar un encabezado de seis pines a un cable FTDI o a una placa de conversión USB a TTL. El Arduino Pro Mini fue diseñado y fabricado por SparkFun Electronics, a pesar de esto, esta placa Pro Mini figura en la página oficial de Arduino y esta soportada por el IDE de Arduino de forma nativa, a diferencia de la Pro Micro la cuál no figura en la familia Arduino oficialmente y debe instalarse aparte con su respectivo driver, para que se puede programar bajo el IDE de Arduino. Resumiendo, Arduino Pro Mini si es una placa Arduino, la Pro Micro NO.

Características Físicas

Las dimensiones del Arduino Pro Mini PCB son: 700 milésimas de pulgada x 1300 milésimas de pulgada, que expresadas en milímetros serian: 17.78mm x 33.02mm

Especificaciones técnicas:

Power

El Arduino Pro Mini se puede alimentar con un cable FTDI o una placa de conexión conectada a su cabezal de seis pines, o con un suministro regulado de 3,3V o 5V (según el modelo) en el pin Vcc. Hay un regulador de voltaje LDO a bordo MIC5205 para que pueda aceptar voltaje de hasta 12VCC. Si está suministrando energía no regulada a la placa, asegúrese de conectarse al pin "RAW" no en VCC.

Los pines de alimentación son los siguientes:

RAW: Se utiliza para suministrar voltaje no regulado a la placa.
VCC: El suministro regulado de 3,3 o 5 voltios según el modelo.
GND: Clavijas de tierra.

Memoria

El ATmega328P-AU tiene 32 kB de memoria flash para almacenar código (de los cuales 0,5 kB se utilizan para el gestor de arranque o bootloader). Tiene 2 kB de SRAM y 1 kBs de EEPROM (que se pueden leer y escribir utilizando la biblioteca EEPROM .

Entradas y salidas

Cada uno de los 14 pines digitales del Arduino Pro Mini se puede usar como entrada o salida, utilizando las funciones pinMode, digitalWrite y digitalRead. Funcionan a 3,3 o 5 voltios (según el modelo). Cada pin puede proporcionar o recibir un máximo de 40 mA y tiene una resistencia pull-up interna (desconectada por defecto) de 20-50 kΩ. Además, algunos pines tienen funciones especializadas:

Serial: Pin 0 (RX) y Pin 1 (TX). En estos pines tenemos el puerto serial UART, que se utiliza para recibir y transmitir datos en serie TTL. Estos pines están conectados a los pines TX y RX del encabezado de seis pines. El software Arduino incluye un monitor en serie que permite enviar datos de texto simples hacia y desde la placa Arduino a través de una conexión USB. La biblioteca SoftwareSerial permite la comunicación en serie de los pines digitales del Arduino Pro Mini.

Interrupciones Externas: Pines 2 y 3, estos pines se pueden configurar para activar una interrupción en un valor bajo, un flanco ascendente o descendente, o un cambio de valor. Consulte la función attachInterrupt para obtener más información.

PWM: Pines 3, 5, 6, 9, 10 y 11. Proporcionan una salida PWM de 8 bits con la función analogWrite. Los pines PWM simulan la salida de hardware analógico mientras que otros pines simulan la salida analógica de software. Estos 6 pines PWM encuentran aplicaciones en las que necesitamos regular algo, por ejemplo la velocidad de un motor DC, el control de giro de un servomotor, el brillo de un led, etc.

SPI: 10 (SS Slave Select), 11 (MOSI Master-Out Slave-In), 12 (MISO Master-In Slave-Out), 13 (SCK Serial Clock). Estos pines admiten la comunicación SPI (interfaz periférica en serie) desarrollada por Motorola. Recordemos que a diferencia de I2C, en SPI solo puede existir un dispositivo maestro y no existe límite para el número de esclavos.

LED: Hay un LED incorporado conectado al pin digital 13. Cuando el pin tiene un valor ALTO, el LED se encenderá, cuando el pin tiene un valor BAJO, el LED se apagará.

El Arduino Pro Mini tiene 8 entradas analógicas, cada una de las cuales proporciona 10 bits de resolución (es decir, 1024 valores diferentes). Cuatro de ellos están en los encabezados en el borde del tablero y cuatro (entradas A4, A5, A6 y A7) en agujeros en el interior del tablero. Las entradas analógicas miden de tierra a VCC y toman la señal de los sensores analógicos y la convierten en un valor digital. Los pines miden el voltaje, no la corriente, porque tienen un valor muy alto de resistencia interna. Entonces, el valor de la corriente es mucho menor en comparación con el voltaje, además los 6 pines indicados como entradas analógicas (A0-A5), también pueden ser configurados como entradas o salidas digitales, pero los pines analógicos A6 y A7 no se pueden utilizar como pines digitales.

I2C: A4 (SDA) y A5 (SCL). Admite comunicación I2C (TWI) utilizando la biblioteca <Wire> para simplificar el uso del bus I2C.

Reset: Lleve esta línea a BAJO para restablecer el microcontrolador. Por lo general, se usa para agregar una función de reinicio a las shield que bloquean el que está en el tablero.

Diagrama Esquemático del Arduino Pro Mini

Programación

1. El Arduino Pro Mini se puede programar con la descarga del software Arduino IDE.

El ATmega328P-AU en el Arduino Pro Mini viene pregrabado con un cargador de arranque (bootloader) y es básicamente un archivo ".hex" que se ejecuta cuando se energiza la placa. Es similar al BIOS/UEFI que se ejecuta en una PC al inicializarse. El bootloader de Arduino está programado en la memoria flash del ATMega328P-AU y ocupa 0,5 KB de los 32KB disponibles. El bootloader se comunica usando el protocolo STK500 original. El bootloader de Arduino es, esencialmente, el bootloader STK500 versión 2 de Atmel.

2. Otra forma de programar tu Arduino Pro Mini es compilar el código por separado usando el compilador AVR-GCC para generar el archivo ejecutable y luego usar Avr-ObjCopy para convertirlo en un archivo .HEX finalmente, Avrdude se usa para cargar el archivo hexadecimal en el tablero. Este conjunto de herramientas conformado por un: compilador, depurador y librerías se conoce comúnmente como Cadena de Herramientas o Toolchain.

AVRDUDE es un acrónimo de AVR Downloader/UploaDEr. Es un software de código abierto que se utiliza para programar microcontroladores AVR de atmel (ahora microchip). También puede usarlo para programar EEPROM's, memorias Flash e incluso fusibles y bits de bloqueo. ademas al instalar AVRDUDESS éste no toca la variable %PATH%, por lo que no causará ningún problema con el IDE de Arduino.

Cómo conectar Arduino Pro Mini a la computadora?

Para programar la placa, deberá conectar Arduino Pro Mini con la computadora a través de un USB. Sin embargo, esta placa no tiene ningún puerto USB ni programador integrado. Por lo tanto, necesitaremos un convertidor de USB a serie u otra placa Arduino que sirva como programador.

Podemos programar Arduino Pro Mini usando alguno de los siguientes tres métodos:

Programación de Arduino Pro Mini a través del puerto SPI usando un programador USBASP.
Programación de Arduino Pro Mini a través del puerto SPI usando otra placa Arduino UNO o Mega2560 por ejemplo.
Programación de Arduino Pro Mini a través de USART utilizando un módulo serie FTDI, USB a TTL.

Automatic (Software) Reset

En lugar de requerir presionar físicamente el botón de reinicio antes de una carga, el Arduino Pro Mini está diseñado de una manera que permite reiniciarlo mediante un software que se ejecuta en una computadora conectada. Uno de los pines del cabezal de seis pines está conectado a la línea de reinicio del ATmega328P-AU a través de un capacitor de 100 nF. Este pin se conecta a una de las líneas de control de flujo de hardware del convertidor de USB a serie conectado al cabezal: RTS cuando se usa un cable FTDI, DTR cuando se usa la placa de conexión Sparkfun, por ejemplo. Cuando se afirma esta línea (se toma baja), la línea de reinicio cae el tiempo suficiente para reiniciar el chip. El software Arduino utiliza esta capacidad para permitirle cargar código simplemente presionando el botón de carga en el entorno Arduino. Esto significa que el cargador de arranque puede tener un tiempo de espera más corto.

A continuación tenemos los archivos gerber para mandar a realizar tus propias placas Arduino Pro Mini, el proyecto se encuentra compartido en Aisler.net y puedes conocerlo haciendo click en la siguiente imagen:

Que diferencia hay entre el ATmega328P-PU del Arduino UNO y el ATmega328P-AU del Arduino Pro Mini/NANO v3?

Obviamente aparte de la diferencia física del encapsulado tipo DIP (ATmega328P-PU) y PQFP (ATmega328P-AU), esta la diferencia en el número de pines. El ATmega328P-PU tiene 28 pines y el ATmega328P-AU (SMD) tiene 32 pines, este último cuenta aparte de las mismas funciones del ATmega328P-PU con 4 pines extras los cuales son otro Vcc, otro GND, A6 y A7, por esta razón en el Arduino Pro Mini contamos en las entradas analógicas con A6 y A7 por estos pines extras que ofrece el ATmega328P-AU.

Finalmente tenemos la parte Arduino Pro Mini para Proteus Design Suite, el cual es un software de automatización de diseño electrónico, desarrollado por Labcenter Electronics Ltd, para lo cual deberás descargar estas librerías y copiarlas a la ruta de instalación del programa C:\Program Files (x86)\Labcenter Electronics\Proteus 8 Professional\DATA\LIBRARY.

Dicha parte también es simulable pero no tiene footprint, así que deberás asignar o construir uno, para poder anexarle el modelo 3D en un archivo .stp

Compra tu Arduino Pro Mini aquí

"La palabra 'Arduino' y los logotipos oficiales son marcas comerciales con copyright © de Arduino AG. El software Arduino IDE es propiedad de sus respectivos autores. La licencia principal que rige los productos de Arduino es la Licencia Pública General de GNU (GPL) y la Licencia Pública General Menor de GNU (LGPL). Todos los derechos están reservados por sus respectivos propietarios y licencias correspondientes."

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jueves, 22 de julio de 2021

FTDI como programador ISP

Bienvenido a mi blog, hoy hablaremos un poco de Future Technology Devices International Ltd, comúnmente conocida por su abreviatura FTDI, la cual es una empresa privada escocesa especializada en tecnología Universal Serial Bus (USB). FTDI desarrolla, fabrica y da apoyo a dispositivos y sus correspondientes controladores de software (drivers) para la conversión de transmisiones serie RS-232 o TTL a señales USB, con el fin de permitir la compatibilidad de dispositivos heredados con los ordenadores modernos. El adaptador interfaz USB serial FT232RL permite comunicarte a través del puerto USB de tu PC con la UART (Universal Asynchronous Transmitter Receiver) de un microcontrolador, un arduino o cualquier otro dispositivo que tenga este tipo de interfaz. Usualmente la interfaz UART se emplea para la descarga de programas (mediante bootloader), para la configuración de los parámetros de operación en equipos electrónicos, o como interfaz para mensajes de depuración en sistemas embebidos. Por lo tanto, este adaptador es ideal para todos los estudiantes, técnicos e ingenieros que trabajan con microcontroladores y tarjetas electrónicas.

Las ventajas del adaptador interfaz USB serial FT232RL es que puede utilizarse con sistemas electrónicos cuyo funcionamiento es a +5 y +3.3 voltios cc, pudiendo seleccionar el voltaje de las señales correspondientes mediante un jumper o switch. La interfaz UART soporta 7 u 8 bits de datos, 1 ó 2 bits de parada, y paridad par/impar/marca/espacio/sin paridad y el Buffer de recepción es de 128 Bytes mientras el de transmisión es de 256 bytes. Vamos a ver en el post de hoy como utilizar los 6 pines amarillos que traen los conversores FTDI, como un ISP normal. La placa de conexión USB-TTL FTDI habitual, se ve así:

Recientemente, se encuentra una variante del tablero que se muestra a continuación. Sin embargo, algunos usuarios se preguntan ¿para qué sirven los pines de encabezado amarillos adicionales en esta placa que están etiquetados como ISP? ¿pueden realmente usarse como un ISP/ICSP estándar?

De acuerdo con el diagrama a continuación, proporcionado por el fabricante, se etiquetan los 6 pines en cuestión:

El fabricante acota: "Como nueva característica, hay disponible un encabezado ISP de 6 pines. Con él, avrdude y avrftdi, se puede programar los cargadores de arranque (bootloaders) Atmels y Arduino. Es necesaria una versión especial de avrdude con el controlador FTDI compilado". El encabezado se utiliza para el "modo Bit Bang síncrono" como se documenta aquí: Modos Bit Bang para FT232R y FT245R (Nota de aplicación AN_232R-01, Documento de referencia No .: FT_000339)

De hecho, puede configurar ese encabezado para que sea un programador SPI, como se describe, por ejemplo, en FT232R Bitbang Programmer. Como el fabricante no dio el soporte necesario, ni libero el software que se debe utilizar, se hace necesario bajar el código fuente de avrdude de github y volver a compilarlo para que soporte ISP en esta placa con el FT232RL. Para este ejemplo se utilizara una versión de linux como ubuntu, antes de compilar se debe instalar <libusb> y <libftdi> ejecutando los comandos:

sudo apt-get install libusb-1.0-0-dev
sudo apt-get install libftdi-dev

Ahora compilamos, hacemos avrdude después de extraer el archivo y navegamos a su carpeta:

./configure --enable-libusb --enable-libftdi
make

Ahora debemos buscar la configuración correcta, dentro del archivo que viene con avrdude <avrdude.conf> se debe encontrar:

# see http://www.geocities.jp/arduino_diecimila/bootloader/index_en.html
# Note: pins are numbered from 1!
programmer
  id    = "arduino-ft232r";
  desc  = "Arduino: FT232R connected to ISP";
  type  = "ftdi_syncbb";
  connection_type = usb;
  miso  = 3;  # CTS X3(1)
  sck   = 5;  # DSR X3(2)
  mosi  = 6;  # DCD X3(3)
  reset = 7;  # RI  X3(4)
;

El mapeo de pines a números funcionara con base en la siguiente tabla:

Los números se refieren al número de bits (es decir, en el rango de 0 a 7) en el byte de datos "bit banged". Podemos ver de la tabla anterior que, por ejemplo, el MISO en el encabezado ICSP está asociado al CTS en el FT232RL. Por lo tanto, MISO es el bit de datos 3, del mismo modo, SCK es el bit de datos 5, y así sucesivamente.

Intentemos ahora probar ejecutando el siguiente comando:

./avrdude -C avrdude.conf -carduino-ft232r -pm328p  -v

Ahora debemos corregir permisos creando un archivo en la carpeta /etc/udev/rules.d/ llamado <71-FTDI.rules> dentro de esté ira:

SUBSYSTEMS=="usb", ATTRS{idVendor}=="0403", ATTRS{idProduct}=="6001", MODE:="0666"

Los números pueden variar para su tablero. Debe encontrar el proveedor y el identificador del producto. En Ubuntu puedes hacer lsusb y ver (entre otras cosas):

Bus 003 Device 061: ID 0403:6001 Future Technology Devices International, Ltd FT232 Serial (UART) IC
                       ^^^^ ^^^^

Tengamos en cuenta los dos números hexadecimales, que se copian en el archivo de reglas. Después de hacer eso, le decimos al sistema que vuelva a cargar las reglas ejecutando el comando:

sudo udevadm control --reload-rules

A continuación, desconectamos y volvemos a conectar la placa FTDI para que se actualicen o recarguen los nuevos permisos.

Ahora vamos a verificar si se detecta una placa de prueba que posee un ATmega328P (como la Diavolino), utilizaremos cable dupont hembra-hembra o un cable plano ribbon de 6 hilos uno-a-uno, avrdude debería funcionar y leer el chip:

avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions

Reading | ################################################## | 100% 0.01s

avrdude: Device signature = 0x1e950f (probably m328p)
avrdude: safemode: hfuse reads as DE
avrdude: safemode: efuse reads as FD

avrdude: safemode: hfuse reads as DE
avrdude: safemode: efuse reads as FD
avrdude: safemode: Fuses OK (E:FD, H:DE, L:FF)

avrdude done.  Thank you.

Como acabamos de constatar, esta placa FTDI se puede utilizar tanto como un convertidor de USB a serie, como también un programador ICSP para los chips AVR.

Descarga aquí avrdude.exe con soporte FTDI bitbang para Windows 10

AVR DUDE = AVR Downloader/UploaDEr, AVRdude es un software de código abierto que se utiliza para programar Microcontroladores AVR de Atmel (ahora microchip). También puede usarlo para programar EEPROM's, memorias Flash e incluso fusibles y bits de bloqueo. ademas al instalar AVRDUDE éste no toca la variable %PATH%, por lo que no causará ningún problema con el IDE de Arduino.

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viernes, 14 de agosto de 2020

Actualizando El Módulo WiFi ESP8266 - ESP 01

Bienvenido a mi blog, hoy hablaremos un poco de la forma de actualizar o restaurar el firmware de nuestros módulos wifi ESP8266 ESP-01. Primero que todo aconsejo leer el post anterior: "Conociendo La Familia de los Módulos WiFi ESP8266". Hecho esto, iniciemos.

DATO IMPORTANTE:

El ESP8266 ESP-01 va alimentado en su pin 8, Vcc, a +3,3VDC ¡no alimentarlo con 5 voltios o lo quemaremos!
Dicha fuente de voltaje de 3V3 debe ser capaz de suministrar más de 200mA.
El ESP8266 ESP-01 necesita comunicarse vía serie a +3.3V y no tiene entradas tolerantes a 5V, por lo que necesita la conversión de nivel para comunicarse con un microcontrolador 5V como la mayoría de los Arduinos. Sin embargo, en diferentes proyectos hemos visto como conectan el puerto serie directamente a Arduino, pero existe el posible peligro de dañar el módulo. Por esta razón utilizaremos un programador o conversor FTDI que tenga salida a +3.3V y con el cúal podemos hacer lo mismo que con un Arduino, pero sin correr ningún riesgo de averiar nuestro módulo:

Una de las ventajas de este programador o conversor FTDI es que incluye protección contra sobre corriente, usando un fusible de 500 mA con auto-restauración.

Aclaremos primero la forma como conectaremos todo nuestro circuito, la cual sera, el cable usb, de uno de nuestros puertos usb de la pc, al programador FTDI, y nuestro módulo wifi ESP8266-ESP01 conectado al programador FTDI, tal como vemos en el esquema anterior.

Programador/Conversor FTDI

Dato importante: cuando trabajamos con el módulo wifi ESP8266 ESP-01 debemos utilizar 3.3V externos, dado que la fuente interna de 3.3V del Arduino da un máximo de 50 mA, como el consumo del módulo wifi ESP8266 ESP-01 suele ser en el arranque bastante superior a esto, obtendremos unos arranques poco fiables, y aunque se acaba consiguiendo, deben repetirse una y otra vez. En pocas palabras cuando trabajes con Arduino y el módulo ESP8266 ESP-01 alimentalo externamente con una fuente de 3V3 que pueda proporcionar más de 200mA, para evitar fallos.

Bien, ahora vamos a conectar nuestro programador FTDI con el cable usb a la pc, pero para programar el módulo y a su vez actualizar o reparar el firmware, necesitamos primero colocar el módulo en modo de programación y eso se consigue poniendo a GND el pin GPIO cero (pin 3). Para actualizar el firmware necesitaremos descargar la herramienta “flash download tools” para el ESP8266 ESP-01 y el firmware con los comandos hayes.

Descargar la última versión de:

Flash Download Tools V3.9.4

ESP8266 NONOS SDK V3.0.5

Hecho esto, abrimos la aplicación Flash download tool y elegimos ESP8266. Luego configuramos de la siguiente forma:

Configurando los ficheros para BOOT MODE Flash size 8Mbit: 512KB+512KB:

boot_v1.2+.bin 0x00000

user1.1024.new.2.bin 0x01000

esp_init_data_default.bin 0xfc000 (optional)

blank.bin 0x7e000

blank.bin 0xfe000

Los ficheros se encuentran en el directorio bin de la carpeta "ESP8266_NONOS_SDK-3.0.5" que nos hemos descargado. Para comprobar la frecuencia de cristal del módulo y el tamaño de la flash, simplemente dando a start sin seleccionar los ficheros y reseteando el módulo obtendremos la información.

Hecho esto tendremos el firmware de nuestro módulo wifi ESP8266-ESP 01 actualizado. Finalmente recuerda que hay diferentes tipos de firmware, pero esté que posteo aca es el original del fabricante y podriamos decir que, el oficial para nuestro módulo. Cabe destacar que la misma empresa Espressif Systems, ha desarrollado un nuevo chip SoC módulo ESP32, el cual nos suministra conexión wifi y bluetooth en un solo módulo, de esta forma los módulos ESP8266 ESP-01, aunque aún se utilizan y se venden, se iran descontinuando con el tiempo poco a poco.

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