Arduino 互換機を自作する（４）：仮組み～完成

もくじ

1. Arduino 互換機を自作する（１）：導入
2. Arduino 互換機を自作する（２）：部品を選ぶ
3. Arduino 互換機を自作する（３）：ブートローダーを書き込む
4. Arduino 互換機を自作する（４）：仮組み～完成

今回は前回ブートローダーを書き込んだ ATmega328p を使って
ついに Arduino 互換機を組み立てます。

外部クロック版の回路図は次のようになります。
一見、部品が多いように見えますがHEADER-1～4 はただのヘッダピンです。
また、FTDI USB シリアル変換モジュールはヘッダピンに挿しているだけなので
はんだ付けは不要です。


内部クロック版の場合はこんな感じ。
面倒なのでヘッダピンの記載は省略しました。


外部クロックの方がオシレーター（水晶発振器）関連の分だけ
部品が多いですが、それ以外はどちらも手順は同じです。

ブレッドボード上に仮組みする

はんだ付けの前にブレッドボード上で動作確認します。
仮組みの時点ではヘッダピンは不要です。

組み終わったら、FTDI USB シリアル変換モジュールから
PC に USB 接続して Arduino IDE からスケッチを書き込みます。

スケッチ書き込み時に指定する Arduino の機種は
前回、ブートローダーの書き込み時に指定したものと同じです。

動作確認の定番と言えば「Lチカ」ですね。
サンプルスケッチの Blink を実行すると D13 の
LED が点滅すると思います。

ユニバーサル基盤に配置

ブレッドボードで上手く動作したら、
今度はユニバーサル基盤上に実装します。
ヘッダピンは切り離して使えるタイプのものを
６ピン、５ピン、４ピン、１４ピンの４個に分けておきます。

はんだ付けをする前に全ての部品を一旦配置してみて、
配線を飛び越えないといけない部分などの取り回しを
確認しておくことをお奨めします。

ポイントになりそうなところをいくつか説明しておきます。

22pin GND と 20pin AVcc
これらのピンはそれぞれ 8pin GND と 7pin Vcc に
ショートさせるのが推奨されています。
ただし、これはノイズ対策が目的なので、
モーター制御などのノイズが発生するケース以外は
やらなくても一応は動作します。

チップの裏側から配線を飛ばすのが簡単ですが、
7pin-20pin と 8pin-22pin の結線が互いに交差してしまうので
どちらか一方はチップの外側を迂回させるか、
被膜付きのジャンパー線を飛ばす必要があります。

FTDI USB シリアル変換モジュール
今回に限ったことではありませんが、ATmega328p の RX を
モジュールの TX に、TX を RX に繋ぎます。
RX-TX とはそういうものです。

モジュールの 6pin GND が ATmega328p の
1pin RESET 側に来るように６ピンのヘッダピンへ
配線すると、少々トリッキーですが下図のように
固定抵抗やコンデンサを駆使して線の交錯を避けられます。
図のうち赤い線が基板背面、緑と部品が基板表面です。


このようにしてピンヘッダを付けておくと、
USBシリアル変換モジュールのピンソケットを
そのままピンヘッダに挿せるので便利です。

以前も書きましたが、このような使い方ができるため、
USBシリアル変換モジュールはケーブルの付いていない
ピンソケットタイプのものがお奨めです。

ユニバーサル基盤にはんだ付け

慣れている方にとっては常識でしょうが、
一応、ユニバーサル基盤ではんだ付けするときの注意を。

• 配線は部品の脚を使う。
  固定抵抗などの脚を基板裏側で曲げながら
  他の部品と繋いでいきます。
  出来るだけリード線を使わない方がすっきりします。


• 両端と曲がり角だけはんだ付けする。
  脚を曲げて繋ぐ際、直線部分ははんだ付けしません。
  ハンダがもったいないしブリッジしやすくなるので。
  私は曲がり角でズレないようにはんだ付けしますが、
  人によっては本当に両端しかしないのかも。


• 隣同士の部品はハンダブリッジで繋ぐ。
  すぐ隣に接続先がある場合はわざとはんだをブリッジさせます。
  部品の脚を曲げると弓型になってしまって不細工です。

ユニバーサル基盤を割る

普通ははんだ付けの前に割るのかもしれませんが、
私は途中で配置変更ができるようにはんだ付けが
終わるまで割りません。
そのため、割るのに失敗すると部品が全部無駄になります。

ユニバーサル基盤の不要な部分を割るには、次のようにします。

1. 表面にカッターで一直線に切れ込みを入れる。
   穴と穴の間を順に結んでいけばOK。


2. 切れ込みを入れた直線に定規を当ててペンチで挟む


3. 定規の側から見て谷折りにへし折る

もっと上手に割れる方法をご存知の方は教えてください。


以上で、このような Arduino 互換機が完成です。
写真左下の６ピンのピンヘッダにUSB シリアル変換モジュールを挿せば
PCと接続できます。
青いコンデンサのあたりを整理するともう少し小さくできるかも。



まだ作り方を調査中ですが、いずれここに MAX3521e という
USB ホストコントローラーを載せて　USB Host Shield 内蔵に
したり、モータードライバも内蔵して Wii リモコンラジコン
モジュールを作れないかと考えています。

設計できたらそのうち紹介します。