从0 开始 DIY你的Arduino UNO

Posted 2021-06-14 卓晴

简 介： 通过实验，验证了利用CH340C制作Arduino UNO最小系统的电路正确性。利用Arduino的IDE对于制作的电路板下载Bootloader的时候，选择开发板为Arduino UNO，便可以在之后的应用中使用UNO这个开发板的型号进行开发。特别需要提醒注意的时候，连接CH340C的RX，TX与ATMEGA328的时候需要进行交叉，使用1kΩ电阻进行隔离，可以避免影USB电路对于ATMEGA328电路倒灌电流。连接CH340C DTR#的输出与ATMEGA328的时候可以使用0.1uF电容进行耦合。

关键词： Arduino，UNO，ISP，CH340C，USB

 

§01 设计Arduino测试版

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  设计一款基于ATMEGA328的 Arduino的测试小板，用于课程设计的一部分。在 Grove Beginner Kits基础实验 Arduino 中利用成品的Arduino的功能板验证了软件开发环境以及相关的基础实验。在 Arduino基本人机接口：点阵LED、汉字库、键盘 设计验证了课程设计的部分功能的软件设计。特别是通过 利用Arduino Nano 对于另外的Arduino控制板下载Bootloader 利用了 Arduino Nano作为 ISP给另外一个Arduino Nano下载Bootloader的过程。

1、参考设计电路图

^{▲ 图1-1 基于CH340G为界面的ArduinoUNO的电路图}

  在 Arduino Nano CH340C (minimal) 给出了Arduino Nano的设计参考电路图。

^{▲ 基于CH340C的Arduino````}

 

§02 设计测试电路

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1、电路设计¹

  根据前面的参考电路，设计测试Arduino电路图如下图所示：

^{▲ 图2-1ArduinoUNO测试电路图}

  为了便于使用快速制版制作电路板，设计了如下的单面供单面电路制版的PCB图。

^{▲ 图2-2 快速制版铺设的单面测试电路板}

2、焊接与初步调试

  使用快速制版，制作的单面测试电路板，经过焊接之后进行下面的电路测试。

^{▲ 图2-3 焊接完成之后的测试电路图}

（1）下载ATMEGA328 Bootloader

  选择开发板为 ````ArduinoUNO，利用利用Arduino Nano 对于另外的Arduino控制板下载Bootloader的Arduino Nano板通过ISP对电路板下载Bootloader。

^{▲ 图2-4 下载Bootloader 界面}

  在开始的时候，下载出现错误信息。如上图【图2-4】所示。经过检查，是焊接电路板中出现了引线与焊盘之间的粘连，以及一个短路线0Ω没有焊接。经过修改之后，可以正常下载Bootloader了。

  下载Bootloader之后，电路板的电流功耗大约为 12mA 左右。

（2）使用MINIUSB接入PCB

  使用Mini-USB将模块接入PC之后，计算机出现USB_SERIALCH340 (COM31) 虚拟串口。

^{▲ 图2-5 计算机出现USB_SERIALCH340 (COM31) 虚拟串口}

（3）测试下载程序

  利用Arduino IDE对设计的电路板下载程序。在开始的时候，出现下载程序错误情况。然后，测试利用FT232RL对模块下载程序。下载结果是正确的。这说明模块中ATMEGA328子系统以及前面所下载的Bootloader是正确的。

^{▲ 图2-6 利用FT232RL对测试模块测试下载程序}

  重新检查原理图，会看到CH340C的RX，TX与单片机的RX，TX连接错误。它们之间没有能够进行交叉，所以无法正确通信。

  通过飞线将RX，TX连接线进行交叉。

^{▲ 图2-7 原理图中将RX,TX绘制错误}

  经过修改上述错误之后，便可以正确下载程序了。

^{▲ 利用USB正确下载程序之后的电路板}

 

※ 测试结论 ※

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  通过实验，验证了利用CH340C制作Arduino UNO最小系统的电路正确性。利用Arduino的IDE对于制作的电路板下载Bootloader的时候，选择开发板为Arduino UNO，便可以在之后的应用中使用UNO这个开发板的型号进行开发。

  特别需要提醒注意的时候，连接CH340C的RX，TX与ATMEGA328的时候需要进行交叉，使用1kΩ电阻进行隔离，可以避免影USB电路对于ATMEGA328电路倒灌电流。连接CH340C DTR#的输出与ATMEGA328的时候可以使用0.1uF电容进行耦合。

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  ■ 相关文献链接:

• Grove Beginner Kits基础实验 Arduino
• Arduino基本人机接口：点阵LED、汉字库、键盘
• 利用Arduino Nano 对于另外的Arduino控制板下载Bootloader
• Arduino Nano CH340C (minimal)

  ● 相关图表链接:

• 图1-1 基于CH340G为界面的Arduino UNO的电路图
• 基于CH340C的 Arduino
• 图2-1 Arduino UNO测试电路图
• 图2-2 快速制版铺设的单面测试电路板
• 图2-3 焊接完成之后的测试电路图
• 图2-4 下载Bootloader 界面
• 图2-5 计算机出现USB_SERIALCH340 (COM31) 虚拟串口
• 图2-6 利用FT232RL对测试模块测试下载程序
• 图2-7 原理图中将RX,TX绘制错误
• 利用USB正确下载程序之后的电路板

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1. 测试Arduino UNO AD工程文件:AD\\Test\\2021\\ZYK\\Test328Nano.SchDoc ↩︎