HackerBox 0051: MCU Laboratoriyası: 10 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Bütün dünyada HackerBox hackerlərinə salamlar! HackerBox 0051, HackerBox MCU Laboratoriyasını təqdim edir. MCU Lab, mikrokontroller və mikrokontrolör modulları ilə sınaqdan keçirmək, inkişaf etdirmək və prototip etmək üçün bir inkişaf platformasıdır. MCU Laboratoriyasının xüsusiyyət bloklarını araşdırmaq üçün Arduino Nano, ESP32 Module və SMT32 Black Pill istifadə olunur. MCU Lab xüsusiyyət bloklarına açarlar, düymələr, LEDlər, OLED ekran, səs siqnalı, potensiometr, RGB piksel, məntiq səviyyəsi dəyişdiricisi, VGA çıxışı, PS/2 klaviatura girişi, USB serial interfeysi və ikiqat lehimsiz prototip sahələri daxildir.

Bu təlimatda HackerBox 0051 ilə işə başlamağınız üçün məlumatlar var, onları təchizat bitənə qədər burada əldə edə bilərsiniz. Hər ay poçt qutunuzda belə bir HackerBox almaq istəyirsinizsə, HackerBoxes.com saytına abunə olun və inqilaba qoşulun!

HackerBoxes, hardware hackerləri və elektronika və kompüter texnologiyası həvəskarları üçün aylıq abunə qutusu xidmətidir. HACK LIFE -i yaşamaqda bizə qoşulun.

Addım 1: HackerBox 0051 üçün Məzmun siyahısı

• MCU Modulu 1: Arduino Nano 5V, 16MHz
• MCU Modulu 2: WEMOS ESP32 Lite
• MCU Modulu 3: STM32F103C8T6 Qara Həb
• Eksklüziv MCU Lab Çaplı Devre Kartı
• FT232RL USB Seriya Adapteri
• OLED 128x64 Ekran I2C 0.96 düym
• İki istiqamətli 8 Bitlik Məntiq Səviyyə Dəyişdiricisi
• WS2812B RGB SMD LED
• Dörd Səthə Montaj Toxunma Düymələri
• Dörd qırmızı yayılmış 5 mm LED
• Piezo Buzzer
• HD15 VGA Konnektoru
• Mini-DIN PS/2 Klaviatura Bağlayıcısı
• 100K Ohm potansiyometr
• 8 DIP Switch mövqeyi
• AMS1117 3.3V xətti tənzimləyici SOT223
• İki 22uF Tantal Kondansatör 1206 SMD
• On 680 Ohm rezistor
• Dörd Yapışqan Kauçuk PCB Ayağı
• İki ədəd 170 nöqtəli Mini Lehimsiz Çörək Paneli
• On bir 8 pinli qadın başlıq yuvası
• 40 pinli Breakaway Başlığı
• 65 Kişi Jumper Telinin Paketi
• Yüksəldilmiş Yumruq Dövrə Etiketi
• Planet Smiley Pirate Sticker Hack
• Eksklüziv HackerBox "Uçuşdan əvvəl Sil" Anahtarlık

Faydalı olacaq digər şeylər:

• Lehimləmə dəmiri, lehim və əsas lehim alətləri
• Proqram vasitələrini işlətmək üçün kompüter

Ən əsası, macəra hissinə, hacker ruhuna, səbrə və marağa ehtiyacınız olacaq. Elektronikanı qurmaq və sınamaq, çox faydalı olsa da, bəzən çətin, çətin və hətta sinir bozucu ola bilər. Məqsəd inkişaf deyil, mükəmməllikdir. Davam edərək macəradan zövq aldığınız zaman bu hobbinizdən böyük məmnunluq əldə edə bilərsiniz. Hər addımı yavaş -yavaş atın, detalları düşünün və kömək istəməkdən qorxmayın.

HackerBoxes FAQ -da mövcud və gələcək üzvlər üçün çoxlu məlumatlar var. Aldığımız qeyri-texniki dəstək e-poçtlarının demək olar ki, hamısı artıq orada cavablandırılmışdır, buna görə FAQ-ı oxumaq üçün bir neçə dəqiqə ayırdığınız üçün çox minnətdarıq.

Addım 2: HackerBoxes MCU Laboratoriyası

MCU Lab, müxtəlif mikrokontrolörlərə (MCU) əsaslanan dizaynları prototip etmək və sınamaq üçün istifadə etdiyimiz bir inkişaf platformasının kompakt, cilalanmış bir versiyasıdır. MCU modulları (Arduino Nano, ESP32 DevKit və s.) Və ya fərdi MCU cihaz paketləri (ATMEGA328s, ATtiny85s, PICs və s. Kimi) ilə işləmək üçün çox faydalıdır. Hədəf MCU mini lehimsiz çörək lövhələrindən birinə yerləşdirilə bilər. Hər iki çörək taxtası istifadə edərək iki MCU birləşdirilə bilər və ya digər sxemlər üçün çörək taxtası boşluqlarından biri istifadə edilə bilər.

MCU Laboratoriyasının "xüsusiyyət blokları" Arduino UNO -da tapılanlara bənzər qadın başlıqlara bölünür. Qadın başlıqları kişi tullanan sancaqlar ilə uyğundur.

Addım 3: HackerBoxes MCU Laboratoriyasını yığın

Lövhənin arxasında SMD komponentləri

AMS1117 (SOT 233 Paketi) Xətti Tənzimləyicisini və PCB -nin əks tərəfindəki iki 22uF filtr kondansatörünü quraşdıraraq başlayın. Hər kondansatörün ipək ekranının bir tərəfinin düzbucaqlı, digər tərəfinin isə səkkizbucaqlı olduğunu unutmayın. Kondansatörler, paketdəki qaranlıq zolağın səkkizguşəli ipək ekran tərəfinə uyğunlaşması üçün yönləndirilməlidir.

Lövhənin ön hissəsindəki komponentlərlə davam edin

WS2812B RGB LEDini lehimləyin. Hər bir LED -in ağ işarələnmiş küncünü PCB ipək ekranında göstərildiyi kimi sekmeli küncünə uyğunlaşdırın.

Dörd SMD toxunma düyməsi

Dörd rezistorlu dörd qırmızı LED

Ən yaxın 3V3 işarəsi və ən yaxın 5V işarəsi olan VA pinli Level Shifter. Level Shifter modulu, başlıqları modula lehimləməklə və sonra modulu MCU Lab PCB -yə bağlamadan əvvəl qara plastik boşluqları başlıqlardan sürüşdürməklə PCB -yə eyni şəkildə quraşdırıla bilər. Aralayıcıları tərk etmək də yaxşıdır.

FT232 modulunu bağlamaq üçün başlığın iki zolağı kəsilə bilər. Başlığın daha kiçik 4 pinli bölməsi, FT232 modulunun yanındakı 5V/GND başlığı üçün də istifadə edilə bilər.

Hələlik, HD15 VGA konnektoru və Klaviatura Soketinə ən yaxın olan qadın VGA başlığını doldurun. Bununla birlikdə, bu iki başlıq arasındakı bir və ya beş rezistora bitişik olan əlavə başlığı ƏLAVƏ ETMƏYİN. Video siqnal interfeysi üçün xüsusi seçimlər daha sonra müzakirə ediləcək.

Digər doqquz qadın başlığı doldurun.

MCU Lab PCB -yə yapışdırmaq üçün hər iki lehimsiz çörək taxtasının arxasından yapışqan çıxarın.

İş yerinizi cızıqlardan qorumaq üçün yapışqan kauçuk ayaqları MCU Lab PCB -nin altına yerləşdirin.

GÜÇ GİRİŞLƏRİNİN QULLANILMASI

MCU Laboratoriyasına gücün gələ biləcəyi ən az iki və daha çox dördə qədər yer var. Bu problem yarada bilər, buna görə də həmişə aşağıdakı göstəriciləri diqqətlə nəzərdən keçirin:

5V etiketli başlıq nöqtələrinin hamısı bağlıdır. 5V ray da klaviatura yuvasına, səviyyə dəyişdiriciyə və WS2812B RGB LED -ə qoşulur. FT232 -ni USB -yə qoşmaqla, dörd pinli güc başlığını xarici bir təchizata bağlamaqla və ya PCB -dəki 5V -lərdən birindən 5 -ə qədər olan modulu (adətən USB ilə işləyən) birləşdirməklə 5V rayına enerji verilə bilər.).

Eynilə, GND pinləri hamısı bağlıdır. FT232 üzərindəki USB GND -yə qoşulurlar (USB -nin FT232 -yə bağlı olduğunu fərz etsək). 5V şəbəkəsi üçün müzakirə edildiyi kimi, aralarındakı bir tullanan və işləyən bir modul istifadə edərək yerə qoşula bilərlər.

3V3 dəmir yolu PCB -nin arxasındakı tənzimləyici tərəfindən idarə olunur. Yalnız bir mənbəyidir və (5V rayından fərqli olaraq) heç bir modul və ya digər sxemlərlə idarə edilməməlidir, çünki birbaşa 5V rayındakı tənzimləyicidən idarə olunur.

Addım 4: Arduino Nano MCU Modulu

Bu günlərdə ən çox yayılmış MCU modullarından biri də Arduino Nanodur. Daxil olan Arduino Nano lövhəsi başlıq sancaqları ilə gəlir, lakin modula lehimlə gəlmir. Sancaqları hələlik tərk edin. Başlıq sancaqlarına lehimləməzdən əvvəl bu ilkin testləri Arduino Nano modulunda həyata keçirin. Lazım olan yalnız çantadan çıxdığı kimi bir microUSB kabeli və Arduino Nano lövhəsidir.

Arduino Nano, səthə quraşdırılmış, çörək taxtasına uyğun, miniatürləşdirilmiş USB ilə birləşdirilmiş Arduino lövhəsidir. Qəribə dərəcədə tam xüsusiyyətlidir və hack etmək asandır.

Xüsusiyyətləri:

• Mikro nəzarətçi: Atmel ATmega328P
• Gərginlik: 5V
• Rəqəmsal I/O Pinləri: 14 (6 PWM)
• Analog giriş pinləri: 8
• I/O Pin başına DC cərəyanı: 40 mA
• Flash Yaddaş: 32 KB (bootloader üçün 2KB)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Saat Sürəti: 16 MHz
• Ölçülər: 17 x 43 mm

Arduino Nanonun bu xüsusi variantı qara Robotdyn Nanodur. İçərisində CH340G USB/Serial körpü çipinə qoşulmuş bir bortda MicroUSB portu var. CH340 (və lazım olduqda sürücülər) haqqında ətraflı məlumatı burada tapa bilərsiniz.

Arduino Nano'yu kompüterinizin USB portuna ilk dəfə qoşduğunuzda, yaşıl güc işığı yanmalı və mavi LED yavaş -yavaş yanıb -sönməyə başlayacaq. Bunun səbəbi, Nanonun yeni Arduino Nano üzərində işləyən BLINK proqramı ilə əvvəlcədən yüklənməsidir.

YAZILIM: Arduino IDE hələ qurulmamışdırsa, Arduino.cc saytından yükləyə bilərsiniz.

Nanonu MicroUSB kabelinə və kabelin digər ucunu kompüterdəki USB portuna qoşun. Arduino IDE proqramını işə salın. Alətlər> lövhə altında IDE -də "Arduino Nano" və alətlər> prosessor altında "ATmega328P (köhnə yükləyici)" seçin. Alətlər> port altında uyğun USB portunu seçin (ehtimal ki, içərisində "wchusb" olan bir addır).

Nəhayət, bir nümunə kodu yükləyin: Fayl-> Nümunələr-> Əsaslar-> Göz qırp

Blink əslində Nanoya əvvəlcədən yüklənmiş koddur və mavi LED -in yavaş -yavaş yanıb sönməsi üçün hazırda işləməlidir. Buna görə, bu nümunə kodu yükləsək, heç nə dəyişməyəcək. Bunun əvəzinə kodu bir az dəyişdirək.

Diqqətlə baxdığınızda, proqramın LED -i yandırdığını, 1000 milisaniyəni (bir saniyə) gözlədiyini, LED -i söndürdüyünü, başqa bir saniyəni gözlədiyini və sonra hər şeyi yenidən - sonsuza qədər gördüyünü görə bilərsiniz.

Hər iki "gecikmə (1000)" ifadəsini "gecikmə (100)" olaraq dəyişdirərək kodu dəyişdirin. Bu dəyişiklik LED -in on qat daha sürətli yanıb sönməsinə səbəb olacaq, elə deyilmi?

Dəyişdirilmiş kodunuzun üstündəki YÜKLƏ düyməsini (ox işarəsi) tıklayaraq dəyişdirilmiş kodu Nanoya yükləyək. Vəziyyət məlumatı üçün kodu aşağıda izləyin: "tərtib etmək" və sonra "yükləmək". Nəhayət, IDE "Yükləmə Tamamlandı" göstərməli və LEDiniz daha sürətli yanıb -sönməlidir.

Əgər belədirsə, təbrik edirəm! İlk quraşdırılmış kodunuzu sındırdınız.

Sürətli yanıb-sönən versiyanız yükləndikdə və işə salındıqda, niyə LED-in iki dəfə sürətli yanıb-sönməsini təmin etmək üçün kodu yenidən dəyişə biləcəyinizi və niyə təkrar etməzdən əvvəl bir neçə saniyə gözlədiyinizi görmürsünüz? Bir cəhd edin! Başqa nümunələr necə? İstədiyiniz nəticəni görmə qabiliyyətinə malik olmağı, kodlaşdırmağı və planlaşdırıldığı kimi işləməsini müşahidə etdikdən sonra, bacarıqlı bir hardware hakerinə çevrilmək üçün böyük bir addım atmış olursunuz.

Nano modulunun işini təsdiqlədikdən sonra davam edin və başlıq pinlərini üzərinə lehimləyin. Başlıqlar bağlandıqdan sonra, modul MCU Laboratoriyasının lehimsiz çörək lövhələrindən birində asanlıqla istifadə edilə bilər. Bir MCU modulunu bəzi sadə test kodlarını yükləmək, dəyişdirmək və yenidən yükləməklə sınaqdan keçirmək, yeni və ya fərqli tipli bir MCU modulu istifadə edərkən ən yaxşı təcrübədir.

Arduino ekosistemində işləmək üçün əlavə məlumat əldə etmək istəyirsinizsə, bir neçə nümunə və PDF Arduino Dərsliyinə bağlantı olan HackerBoxes Başlanğıc Atölyesi üçün Bələdçiyə baxmağı təklif edirik.

Addım 5: Arduino Nano ilə MCU Laboratoriyasını araşdırın

POTANSİYOMETR

Potansiyometrenin mərkəzi pinini Nano Pin A0 -a bağlayın.

Yükləyin və Çalışın: Nümunələr> Analog> Analog Giriş

Bu nümunə, Nano -nun göyərtəsindəki LED -ə uyğundur. Yanıp sönmə sürətini dəyişdirmək üçün potensiometrini çevirin.

Dəyişdirin:

Kodda LedPin = 13 -ü 4 -ə dəyişin

Nano Pin 4 -dən (və GND) MCU Laboratoriyasının qırmızı LEDlərindən birinə keçid.

BUZZER

Buzzer -dən Nano Pin 8 -ə keçid. GND lövhəsinin güclü Nano GND -yə qoşulduğundan əmin olun.

Yüklə və Çalışdırın: Nümunələr> Rəqəmsal> toneMelody

OLED EKRAN

Arduino IDE -də, Alexey Dyna'dan "ssd1306" yükləmək üçün kitabxana menecerindən istifadə edin.

OLED -ni GND -yə, VCC -ni 5V -ə, SCL -ni Nano A5 -ə, SDA -nı Nano -nun A4 -ə qoşun.

Yüklə və Çalışdırın: Nümunələr> ssd1306> demolar> ssd1306_demo

WS2812B RGB LED

Arduino IDE -də FastLED qurmaq üçün kitabxana menecerindən istifadə edin

WS2812 -nin baş pinini Nano pin 5 -ə qoşun.

Yükləyin: Nümunələr> FastLED> ColorPalette

NUM_LEDS -i 1 -ə, LED_TYPE -i WS2812B -ə dəyişin

Kompilyasiya edin və işləyin

DÜĞMƏLƏRİ VƏ DÖNÜŞLƏRİ İŞLƏMƏK ÜÇÜN BƏZİ KOD YAZIN

Bir rezistor əlavə etmədən bir düyməni oxumaq üçün pinMode (INPUT_PULLUP) istifadə etməyi unutmayın.

BU NÜMUNƏLƏRDƏN BİRİNCİSİNİ BİRLEŞTİRİN

Məsələn, OLED və ya serial monitorda vəziyyətləri və ya giriş dəyərlərini maraqlı bir şəkildə dövr edin.

Addım 6: WEMOS ESP32 Lite

ESP32 mikro nəzarətçi (MCU), inteqrasiya edilmiş Wi-Fi və ikili rejimli Bluetooth ilə bir çipdə (SOC) aşağı qiymətli, aşağı enerji sistemidir. ESP32, Tensilica Xtensa LX6 nüvəsindən istifadə edir və quraşdırılmış anten açarları, RF balun, güc gücləndiricisi, aşağı səs-küylü qəbul gücləndiricisi, filtrlər və güc idarəetmə modullarını ehtiva edir. (vikipediya)

WEMOS ESP32 Lite modulu, əvvəlki versiyaya nisbətən daha yığcamdır, bu da lehimsiz çörək taxtasında istifadəni asanlaşdırır.

Başlıq sancaqlarını modula lehimləmədən əvvəl WEMOS ESP32 modulunun ilk sınağını keçirin.

Arduino IDE -də ESP32 dəstək paketini qurun.

Alətlər> lövhə altında "WeMos LOLIN32" ni seçdiyinizə əmin olun.

Nümunə kodunu Fayllar> Nümunələr> Əsaslar> Blink -ə yükləyin və WeMos LOLIN32 -də proqramlaşdırın.

Nümunə proqram moduldakı LED -in yanıb sönməsinə səbəb olmalıdır. LED -in fərqli naxışlarla yanıb -sönməsini təmin etmək üçün gecikmə parametrlərini dəyişdirərək sınayın. Bu, yeni bir mikrokontrolör modulunun proqramlaşdırılmasına inam yaratmaq üçün həmişə yaxşı bir məşqdir.

Modulun işindən və necə proqramlaşdırılmasından razı qaldıqdan sonra, iki sıra başlıq pinini diqqətlə lehimləyin və yükləmə proqramlarını bir daha sınayın.

Addım 7: ESP32 Video Yaradılması

Bu video ESP32 VGA Kitabxanasını və bitluni laboratoriyasından çox gözəl, sadə bir dərsliyi nümayiş etdirir.

Göstərilən 3 bitlik tətbiq (8 rəng), ESP32 modulu ilə VGA konnektoru arasında birbaşa tel keçidlərindən istifadə edir. MCU Lab -ın VGA başlığında bu əlaqələri qurmaq olduqca asandır, çünki heç bir əlavə komponent yoxdur.

İstifadə olunan MCU-dan, gərginlik səviyyəsindən, piksel qətnamələrindən və istənilən rəng dərinliklərindən asılı olaraq, MCU ilə VGA başlığı arasında yerləşdirilə bilən müxtəlif daxili rezistorlar və rezistor şəbəkələrinin birləşmələri mövcuddur. Daxili rezistorlardan daimi istifadə etmək qərarına gəlsəniz, onlar MCU Lab PCB -yə lehimlənə bilər. Əgər elastikliyi qorumaq istəyirsinizsə və xüsusən də daha mürəkkəb həllərdən istifadə etmək istəyirsinizsə, heç bir rezistoru yerinə lehimləməməyiniz və lazımi rezistorları bağlamaq üçün sadəcə lehimsiz lövhələrdən və VGA başlığından istifadə etməyiniz məsləhətdir.

Məsələn, videonun sonunda göstərilən bituninin 14 bitlik rəng rejimini tətbiq etmək üçün ESP32 modulu mini lehimsiz lövhələrdən birinə yerləşdirilə bilər və digər lehimsiz lövhə rezistorların pilləkənlərini bağlamaq üçün istifadə edilə bilər.

İşdə başqa nümunələr:

HackerBox 0047 -də bir Arduino Nano 4 rezistorlu sadə VGA çıxışını idarə edir.

VIC20 Emulator, FabGL və 6 müqavimət istifadə edərək ESP32 -də tətbiq olunur.

ESP32 və 3 müqavimət istifadə edərək BASIC PC tətbiq edin.

FabGL və 6 rezistordan istifadə edərək Space Invaders -ı ESP32 -də oynayın.

6 müqavimət ilə STM32 -də VGA çıxışı yaradın.

Video nümayiş ilə STM32 -də eyni vaxtda Mətn və Qrafik qatları.

Addım 8: STM32F103C8T6 Qara Həb MCU Modulu

Qara həb, STM32 əsaslı MCU moduludur. Ümumi Mavi Həb və daha az yayılmış Qırmızı Həb üçün təkmilləşdirilmiş bir variantdır.

Black Pill, STM32F103C8T6 32bit ARM M3 mikro nəzarətçisinə (məlumat cədvəli), dörd pinli ST-Link başlığına, MicroUSB portuna və PB12 üzərindəki bir istifadəçi LEDinə malikdir. USB portunun düzgün işləməsi üçün PA12-də düzgün çəkmə müqaviməti quraşdırılmışdır. Bu çəkmə adətən digər həb lövhələrində lövhədə dəyişiklik tələb edirdi.

Qara həb Arduino Nanoya bənzəsə də, daha güclüdür. 32 bit STM32F103C8T6 ARM mikrokontrolörü 72 MHz -də işləyə bilər. Tək dövrəli vurma və aparat bölgüsü edə bilər. 64 Kbayt Flash yaddaş və 20 Kbayt SRAM var.

Arduino IDE -dən STM32 proqramlaşdırılması.

Addım 9: TXS0108E 8 Bitlik Məntiq Səviyyə Dəyişdiricisi

TXS0108E (məlumat cədvəli) 8 bitlik iki yönlü məntiq səviyyəsi dəyişdiricisidir. Modul, 3.3V və 5V arasında dəyişən siqnallara qurulmuşdur.

Siqnal səviyyəli kanallar iki istiqamətli olduğundan, üzən girişlər müvafiq çıxışların təsadüfən idarə olunmasına səbəb ola bilər. Belə ssenarilərdə qorumaq üçün çıxış imkanlı (OE) nəzarət təmin edilir. Dəyişdiricinin necə bağlandığından asılı olaraq diqqətli olmaq lazımdır ki, dəyişdiricidən bir çıxış (ya "qəsdən", ya da digər tərəfdən üzən bir giriş səbəbiylə) başqa bir cihazdan çıxışı heç vaxt kəsişməməlidir.

PCB izlərində OE pin ayrılır. OE və 3V3 birləşdirmək üçün modulun altında iki pinli başlıq verilir. İki pinli başlığı qısaltmaq (bir tel parçası və ya tullanan blok istifadə edərək), OE-ni 3V3-ə bağlayır, bu da IC-nin çıxışlarını idarə etməyə imkan verir. Bir açılan rezistor və məntiq nəzarəti də OE pininə qoşula bilər.

Addım 10: HackLife

Ümid edirik ki, bu ay elektronika və kompüter texnologiyası ilə bağlı HackerBox macərasından zövq alırsınız. Uğurlarınızı aşağıdakı şərhlərdə və ya HackerBoxes Facebook Qrupunda paylaşın. Həm də unutmayın ki, hər hansı bir sualınız olarsa və ya yardıma ehtiyacınız varsa [email protected] ünvanına e -poçt göndərə bilərsiniz.

Sonrakı Nədir? İnqilaba qoşulun. HackLife ilə yaşayın. Hər ay poçt qutunuza çatdırılan sərin bir qutu alın. HackerBoxes.com saytına daxil olun və aylıq HackerBox abunəliyinizə yazılın.