Шлюз-контроллер GATE-A8D8M2

Шлюз-контроллер GATE-A8D8M2 версии 0.9 - Применение

Внешний вид шлюз-контроллера

Назначение

Взаимодействие ПК\Ноутбука\КПК с низкоуровневыми устройствами (двигателями постоянного тока, модельными сервоприводами, ИК-дальномерами, бамперами, сонарами, компасом и т.п.). Подключение шлюз-контроллера к ПК выполняется через стандартный последовательный COM-порт (скорость 9600Кбит). Исторически этот модуль является развитием модуля Шлюз-контроллер GATE-A8D16 и следствием смены приоритетов разработчика на компактных роботов. Разумеется допустимо автономное использование контроллера без какой-либо связи с ПК, в этом случае непосредственно программируем его через стандартные средства разработки и прошивки МК.

Основные параметры

• Габариты: 64х64мм
• МК: ATMega16/32/644

Возможности

• 8 цифровых входов-выходов (доступны 3 режима работы - цифровой вход, цифровой выход, управление сервоприводом);
• 8 аналоговых входов / цифровых выходов (доступны 4 режима работы - аналоговый вход, цифровой вход, цифровой выход, управление сервоприводом);
• 2 выхода для управления двигателями с обратной связью по сдвоенным энкодерам;
• i2c шина (взаимодействие с любыми i2c устройствами с ПК);

Формат обмена данными

При обмене данными ПК и шлюз-контроллера ПК считается управляющим, а шлюз-контроллер управляемым устройством. Единственное сообщение отсылаемое по инициативе шлюз-контроллера - сообщение "Ready!\n" о готовности выполнять команды при включении, все остальные сообщения шлюз-контроллера являются ответами на команды ПК.

Команды, отдаваемые ПК все имеют одну и ту же форму Q{AA}{RR}[{WW}*], в которой {AA} - адрес, {RR} - сколько байт хотим получить обратно, {WW}* - отсылаемые нами байты. Подробнее использование этой универсальной команды расписано ниже:

Команда	Формат	Входные параметры
Отправить по i2c несколько байт и получить несколько байт в ответ	Qaarr{w}	aa - адрес 00h..7Fh устройства на шине i2c rr - сколько байт получить от устройства ww - байты которые нужно передать устройству
Установить режим работы порта ввода-вывода	QFF00ppmm	pp - номер порта 00h..0Fh увеличенный на 20h (например, для порта 0Fh это будет 2Fh) mm - режим работы (0 - цифровой вход, 1 - цифровой выход, 2 - управление сервоприводом, 3 - аналоговый вход - последний режим будет работать только для портов в которых есть эта возможность)
Установить значение на выходе порта	QFF00ppvv	pp - номер порта 00h..0Fh vv - значение (для цифровых выходов - 0/1, для управления сервоприводом - 17h..85h
Получить значение со входа порта	QFF01pp	pp - номер порта 00h..0Fh увеличенный на 80h (например, для порта 0Ch это будет 8Ch) обратно получим 1 байт - 0/1, если цифровой вход, либо 00h..FFh - если аналоговый (00h соответствует 0V, FFh соответствует 5V), либо если тип порта - выход - получим то, что туда отправляли.
Установить направление вращения двигателя	QFF00mmdd	mm - номер двигателя 00h..01h умноженный на 2 и увеличенный на 10h (например, для двигателя 1 это будет 12h) dd - направление вращения 00h - СТОП, 01h - ВПЕРЕД, 02h - НАЗАД
Установить скорость вращения двигателя	QFF00mmss	mm - номер двигателя 00h..01h умноженный на 2 и увеличенный на 11h (например, для двигателя 1 это будет 13h) ss - скорость от 00h до FFh, в точности соответствует скважности выдаваемого на двигатели ШИМ-сигнала.

Шлюз-контроллер GATE-A8D8M2 версии 0.9 - Внутреннее устройство

Недостатки модуля

К основным недостаткам можно отнести:

• Допущенная ошибка при разработке печатной платы - пропущена дорожка, поэтому при пайке требуется на обратной стороне платы припаивать перемычку длиной 5мм. Абсолютно некритичная ошибка, в следующей версии будет исправлено.
• На плате не предусмотрены подтягивающие резисторы для шины i2c. Так же некритичная ошибка, в следующей версии будет исправлено.
• Не сделана кнопка сброса. Для планируемых целей не критично, теоретически можно вывести кнопку припаяв пару проводков в соответствующие места платы, в следующей версии будет исправлено.
• Дырочки под диоды оказались маловаты, в следующей версии увеличим. Немного напрягающий косяк.

Принципиальная схема и печатная плата

Доступны к скачке схема и разведенная печатная плата в формате EAGLE (включая подготовленные файлы Gerber и Excellon для производства печатной платы): Скачать.

Принципиальная схема (25Кб)

Разводка печатной платы (70Кб)

Готовая печатная плата (104Кб)

Прошивка шлюз-контроллера

Файл прошивки реализующий указанные выше в протоколе функции работы с двигателями, портами ввода-вывода и шлюза i2c:

• Прошивка.
• Исходники (WinAVR).

Используемые компоненты

Наименование	Кол-во
Контроллер ATMega16/32/644 в DIP корпусе	1
Драйвер двигателей L293D в DIP корпусе	1
Кварц 16МГц	1
Диоды шоттки 1N5817 или 1N5818 или 1N5819	16
ЧИП-Конденсаторы размера 1206 керамические 27пФ	2
Конденсаторы 25V, 100мкФ	2
ЧИП-Резисторы размера 1206 на 5.1кОм	2
Разъемы штыревые сдвоенные, 20x2 контактов	1
Разъемы штыревые одинарные, 34x2 контактов	1
Разъем IDC10	1