NTCU MCU Group第一次讀書會 2014/06/25

1. Arduino導讀
NTCU MCU Study Group
GCY
2014/06/25

2. 由軟到硬
• Compiler
• Bootloader
• Microcontroller Unit

3. 深入淺出
• Compiler：AVR-GCC，Arduino-C Syntax
Parser
• Bootloader Implement
• MCU：PCD Circuit Design

4. background knowledge
• C Language
• V = I * R

5. what is arduino？

6. Arduino優點
• 入門門檻低
• 快速開發產品原型
• 使用者多library多
• Toolchain完整

7. Arduino缺點
• 速度慢
• I/O可能不夠
• 沒有辦法適當調配資源-RTOS
• 晶片價格高

8. Uno?

9. Mega?

10. Maple(stm32)?

11. Arduino Equation
• Arduino = Bootloader + Toolchain + Hardware
• Toolchain = AVR-Toolchain + Arduino IDE
• AVR-Toolchain = AVR-GCC + AVR-DUDE
• Arduino IDE = Java + Arduino-C Syntax Parser

12. Bootloader-Memory Map

13. Bootloader-Memory Map

14. Bootloader-AVRISP

15. Bootloader-USB2Serial

16. Arduino IDE
Arduino2AVR parser
AVR-GCC
AVR-DUDE
avrdude -p m328p -P COM6 -c avrispv2
-U flash:w:test.hex
Stk500 & bootloader
Intel hex

17. Arduino IDE-AVRToolchain
• hardware/tools/avr/bin

18. Arduino IDE-AVRToolchain

19. Arduino IDE-AVRToolchain

20. Arduino IDE-Compile & Upload
Get Java-
Textbox
StringLine
Obj
file
Send
Arduino C 2 AVR
Parsing
AVR-GCC
Compile AVR
Code
Arduino
C 2 AVR
AVR-Objcopy
Linker Intel Hex
File
AVR-DUDE-
stk500
Arduino Bootloader
Write 2 EEPROM Start
Address
Reset & Jmp
Start Address
Run

21. Arduino IDE-Arduino C2AVR Parser
Preprocessor
Find Include
Arduino Library
Translate
Arduino Pin
Define 2 AVR
Register
AVR-
GCC
Library.elf
file(obj file)

22. Arduino Hardware-Basic Part
• ATmega328 + 16MHz Crystal + 22pF Cap * 2 +
0.1uF Cap * 2 + 10k Ohm

23. Arduino Hardware-ATMega328

24. Arduino Hardware-Main Circuit ?_?

25. Arduino Hardware-Basic Circuit

26. Arduino Hardware-Arduino UNO???

27. Arduino Hardware-Write Bootloader

28. Arduino Hardware-test

29. But…….

30. USB2Serial (Downloader)
• FTDI
• PL2303
• ATMega32u (DFU Mode)

31. Connect
• TX，RX，DTR，3.3V，5V

32. Part list
• ATmega328 + 16MHz Crystal + 22pF Cap * 2 +
0.1uF Cap * 2 + 10k Ohm = (50 + 10 + 0.4 + 0.4 +
0.1 = 60.9NT)
• 麵包板 + 麵包板線 = (80 + 30 = 110NT)
• USB2Serial Module = (30~200NT)
• 任何有Arduino Bootloader的板子或晶片（借）

33. 自製Arduino優點
• 節省成本
• 可以控制設計板子大小
• 可依照Project需求決定會使用到的零件
• 線路可以刪減減少複雜度

34. 自製Arduino缺點
• 要先有有Arduino Bootloader的板子或晶片
• 若要製成PCB需要工具
• 畫PCB Layout要學CAD軟體

35. 要先有有Arduino Bootloader的板子
或晶片？
• 可以用借的，或者沒屋頂上有人會賣已經
有Arduino Bootloader的晶片。

36. 製成PCB需要工具
• 30w~40w烙鐵 +烙鐵架 + 錫絲 + 吸錫器 + 助焊劑 +
斜口鉗 = (100 + 50 + 100 + 50 + 50 + 70 = 420NT)
• 手工電鑽 + 壓克力刀 = (500 + 70 = 570NT)
• 檯燈 + 透明壓克力 = (300 + 50 = 250NT)
• Mask + PCB(單面電木) = (3 + 35 NT)
• 以上Lab除了助焊劑與消耗品的Mask + PCB和檯燈 +
透明壓克力沒有其他都可以借到。

37. 畫PCB Layout要學CAD軟體
• Eagle PCB等CAD軟體只要畫好電氣圖就能自
動繞線出PCB。

38. 進階討論
• 在其他晶片實現Arduino Toolchain
• 如何使用自己不懂的元件?
• 改Arduino Toolchain + Bootloader + Hardware
• 撰寫Arduino Library

39. Q & A
Thank

40. Refence
• https://github.com/stanleyhuangyc/ArduinoU
ploader/tree/master/src - Arduino Parser
• http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf -
AVR MCU Datasheet