Kleinere und billigere Alternative zu Arduino Uno für dauerhafte Projekte

Ich habe ein bisschen mit einem Arduino Uno gespielt, der in einem Kit mit einem Steckbrett und Komponenten geliefert wurde. Bald möchte ich noch einige dauerhafte Dinge machen.

Ich würde eine kleinere und billigere Einheit als das Arduino Uno bevorzugen, aber das ist fast so einfach zu bedienen wie das Arduino Uno und sehr ähnlich zu bedienen.

Ist der Arduino Pro Mini 328 - 5V / 16MHz ein logischer nächster Schritt? Bei 1/6 der Größe des Arduino Uno ist es viel kleiner. Bei 10 $ pro Stück ist der Preis auch gut.

Ich verstehe, dass ich löten muss, damit es funktioniert. Das sollte kein Problem sein.

Benötige ich auch eine serielle USB-Karte, um das Gerät zu programmieren?

Ich denke, die erste beste Wahl ist, den ATMega328p-pu-Chip von Ihrem Arduino UNO zu entfernen und ihn in Ihre endgültige Schaltung zu integrieren. Die Chips kosten nur ca. 1,50 US-Dollar.

Auf diese Weise können Sie Ihr UNO anstelle des endgültigen Geräts, das Sie bereitstellen, einfach als Programmierer verwenden.

Ich bin mir nicht sicher, warum es nach Abschluss der Programmierung keine weitere Dokumentation gibt, wie der ATMega328p-pu-Chip ordnungsgemäß entfernt und auf Ihrem Steckbrett verwendet werden kann.

Wie das genau geht, erkläre ich auf meinem Blog: http://raddev.us/arduino/post/2018/07/03/arduino-uno-using-your-atmega328p-u-as-standalone

Aber hier sind die Grundlagen. Zuerst entfernen Sie den Chip. Danach sieht es wie folgt aus. (Hinweis: Ich verwende den Elegoo-Klon einer UNO.)

Als nächstes legen Sie Strom an Pin 7 an und verbinden Pin 8 mit GND.

Brauche einen 16MHz Kristall

An diesem Punkt scheint der Chip Ihre Skizze jedoch nicht auszuführen. Das liegt daran, dass Sie tatsächlich einen Kristall benötigen, um mit 16 MHz zu arbeiten.

Auf dem UNO-Board ist dieser Chip installiert, und deshalb funktioniert er. Sie können es hier sehen:

Schließlich fügen Sie den 16-MHz-Kristall und ein paar 22pF-Kappen hinzu, und Ihr Chip wird eigenständig ausgeführt (ohne UNO).

Sie fügen den Kristall den Stiften 9 und 10 hinzu. Sie können alle Details sehen, indem Sie meinen Blogeintrag lesen oder das atmega328-Datenblatt lesen .

Schließlich verdrahten Sie einfach alles andere

Danach verbinden Sie einfach den Rest Ihres Stromkreises mit den richtigen Pins und Sie können Ihren ATMega328p-pu eigenständig betreiben.

Eigentlich ist es auch eine schöne Lernerfahrung.
Kaufen Sie einfach Ersatz-atmega328p-pu-Chips für Ihre UNO und Sie können alle gewünschten Projekte sehr günstig erstellen.

Überprüfen Sie das STM32F103C8T6-Entwicklungsboard, kostet etwa 1,5 US-Dollar und ist schneller / hat mehr Speicher als das Arduino Uno und ist viel kleiner.

Es kann mit der Arduino IDE zusammenarbeiten, aber nicht alle Bibliotheken werden unterstützt. Überprüfen Sie daher, bevor Sie es verwenden möchten, ob Ihre verwendeten Bibliotheken unterstützt werden oder ob es andere Bibliotheken gibt, die Sie stattdessen verwenden können.

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Unterschiede:

                       Arduino Uno       STM32F103C8T6 Mini Dev Board

MicroController            Atmega328P           Cortex M3
MIPS/MHz                        1                   1.25
Operating Voltage [V]           5                   3.3, most pins 5V tolerant
Input Voltage   [V]            7-12               USB only
Input Voltage (limit) [V]      6-20                (USB)
Digital I/O Pins               16                   37
From them:PWM Digital I/O Pins  6                   12
Analog Input Pins               6                   10
DC Current per I/O Pin [mA]    20                    ?
DC Current for 3.3V Pin [mA]   50                    ?
Flash [KB}                     32                   64
SRAM [KB]                       2                   20
EEPROM [KB]                     1                    -
Clock Speed [MHz]              16                   72

I2C                             1                    2
SPI                             1                    2 (18 MBit/s)
UART                            1                    3
CAN                             0                    1
USB                             0          USB 2.0 FS 12 MBit        
DMA                             0          7 channels (ATsP, SPI, I2C, USART)
RTC                             0                    1
CRC                             0                    1
Unique ID                       0                    1

Programmed by                  USB                 SWD Debug (around $5)

IDE                         Arduino IDE         Arduino IDE, CubeMX, ...
Libraries                      Many               Limited

Dimensions  [mm]            68.6 x 53.4           53 x 22
Weight       [g]               25                    ?
Price (cheapest)  [$]         2.50                 1.50

Hinweis: Wie bereits erwähnt, werden trotz der meist besseren Spezifikationen nicht alle Bibliotheken unterstützt. Außerdem muss ein Programmierer gekauft werden (kostet nur einmalig ca. 5 USD).

Für mein Produkt ging ich von einem Arduino Uno :

zum Arduino Pro Mini :

Ja, Sie benötigen ein FTDI-Kabel für die Programmierung und serielle Kommunikation mit dem PC. Wenn Sie jedoch nicht die ganze Zeit über Koms benötigen, benötigen Sie nur ein Kabel, um das Programm auf jedes Gerät hochzuladen. Sie können auch ziemlich billig gefunden werden.

Allerdings stelle ich fest, dass der Arduino Pro Mini jetzt im Ruhestand ist, sodass es möglicherweise etwas schwieriger ist, ihn zu beschaffen (er ist immer noch auf AliExpress erhältlich ). Aus diesem Grund schlage ich vor, dass Sie stattdessen den Arduino Nano ausprobieren :

Dies hat den zusätzlichen Vorteil von Onboard-USB, sodass Sie das FTDI-Kabel nicht mehr für die Programmierung oder für die Kommunikation benötigen.

Der ATMega328P, der der Prozessor dieser 3 Karten ist, verfügt nicht über natives USB. Dies bedeutet, dass die Karte auch den FTDI FT232RL-IC enthalten muss , der im FTDI-Kabel verwendet wird. Wenn Sie diesen IC haben, können sich zusätzliche Kosten auf Ihr Endergebnis auswirken.

Für ein paar Dollar billiger pro Gerät können Sie einen Mikrocontroller (wie den ATMega32U4) mit nativen USB-Coms verwenden (und damit FTDI-IC sparen). Ein solches Produkt ist das Arduino Micro :

Alle genannten Boards sind im Arduino-Ökosystem beheimatet und sollten (abgesehen vom pensionierten Pro Mini) einfach online oder in Ihrem örtlichen Elektronikgeschäft zu beziehen sein. Ihr Arduino Uno-Programm funktioniert für alle diese Alternativen - Sie müssen nur die Karte in der Arduino IDE wechseln:

Es gibt noch ein Board, das ich erwähnen möchte - den DigiSpark :

Es ist nur für kleinere Programme geeignet, in einigen Funktionen eingeschränkt und kein offizielles Arduino-Board. Davon abgesehen gibt es reichlich Arduino-Unterstützung - und es ist billig!

Wenn Sie bei Arduino und seiner Toolchain bleiben möchten, können Sie nur einen nackten ATmega 328p (den Mikrocontroller im Herzen des Arduino Uno) bestellen und selbst verwenden!

Sie sind relativ günstig (1,50 bis 3,00 US-Dollar) und brotschonend. Für eine dauerhaftere Lösung können Sie sie in eine Prototafel (Perfboard) oder sogar eine kundenspezifische Leiterplatte einlöten, sobald Ihr Design dieses Niveau erreicht hat.

Hier ist eine ausgezeichnete Anleitung der Arduino-Leute zum Einrichten eines Arduino auf einem Steckbrett, wobei nur Rohkomponenten wie der ATmega 328p verwendet werden. Dieses Design verwendet einen externen 16-MHz-Clock-Kristall, genau wie ein Arduino Uno.

Wenn Sie mit der internen 8-MHz-Uhr auf dem 328p zufrieden sind, können Sie die meisten zusätzlichen Komponenten weglassen und einfach den Raw-Chip wie in diesem Handbuch ausführen (indem Sie den Arduino Lilypad-Bootloader anstelle des Standard-Arduino-Bootloaders verwenden). Das spart noch mehr Geld!

In jedem Fall benötigen Sie ein AVR-Programmiergerät, da der 328p über keinen USB-Anschluss verfügt. Dies wird der teuerste Teil dieses Setups sein, aber eine gute Nachricht ist, dass Sie nur einen benötigen und alle 328p programmieren können, die Sie benötigen. Sie können auch verwendet werden, um Nicht-Standard-Chips zu programmieren, die über serielle Tx / Rx-Pins programmiert werden können, z. B. die ESP-Chips (Sie müssen sie nur von Hand verbinden). Sehr nützlich, wenn Sie es mit diesen Arten von Mikrocontrollern ernst meinen.

ATmega 328p Mikrocontroller-Chip

ATMega Pin Aufkleber

Perfboard

AVR-Programmierer

Ich mag den Nano und den Pro Mini. Ich arbeite gerne damit auf einem Steckbrett mit anderen Modulen. Wenn mehr Schaltkreise erforderlich sind, ist dies für mich viel praktischer als die Verwendung eines Uno. Es gibt schnellere Prozessoren, aber für viele Projekte ist der 16MHz 328 mehr als ausreichend. Und wie beim Uno handelt es sich bei diesen beiden um 5-Volt-Teile. Manchmal funktioniert das, woran Sie eine Verbindung herstellen müssen, mit 3,3-Volt-Prozessoren nicht richtig.

Der Pro Mini und der Nano lassen sich leicht in 0,1 "" Veroboard "(oder ein gleichwertiges Material) einlöten. Wenn es Ihnen nichts ausmacht, geklonte Teile zu kaufen, betragen die Kosten für einen Nano und einen Pro Mini nur ein paar Dollar , oder sogar Ebay, kann Ihnen viel ersparen, solange Sie geduldig sind, wenn es um die Lieferung geht.

Das Modul, das ich jetzt am häufigsten benutze, ist der ESP8266. Es ist eine leistungsstarke WiFi-Plattform, die nur ein paar Dollar kostet und über ein ausgereiftes Arduino-Framework verfügt. Oft verwende ich diesen als einzigen Prozessor im Design. Ich habe es sogar als Basis für einen Datenlogger verwendet und die WiFi-Fähigkeit komplett ignoriert. 20x4-Zeichen-LCD, Strom- / Spannungsmesschip (INA219) und eine SD-Speicherkarte, die von einer 18650-Lithiumbatterie gespeist wird.

Es gibt viele gute preiswerte Möglichkeiten.

Arduino Pro Micro-Klone sind supergünstig und alles, was Sie zum Programmieren benötigen, ist ein normales Micro-USB-Kabel. Sie müssen wahrscheinlich die Header löten, um etwas Nützliches zu tun. Sie sind in einer Version mit 3,3 V / 8 MHz und 5 V / 16 MHz erhältlich.