ATmega8 Prototype Board

Das ATmega8 Prototype Board ist eine kompakte Platine (80x100mm) mit allen notwendigen Elementen die zur Arbeit mit dem ATmega8 benötigt werden. Neben der Grundbeschaltung für den ATmega8 mit ISP verfügt das Board über einen Spannungsregler und eine serielle Schnittstelle. Für eigene Erweiterungen gibt es ein robustes Lochrasterfeld. Die Lötaugen sind doppelseitig und durchkontaktiert ausgeführt was die Stabilität erheblich verbessert.

Das Mega8 Prototype Board wird als Bausatz geliefert. Da keine SMD Bauteile verwendet werden ist der Aufbau unkompliziert. Alle wichtigen Bauteile sind gesockelt und lassen sich austauschen.

Diese Anleitung gilt für die Prototype Boards ab Mai 2008

• ATmega8-16PU
• gesockelter Quarz
  • 14,756MHz und 16,000MHz
• RS232 Schnittstelle
• 6 poliger ISP Anschluss
• 5V Spannungsregler
• Verpolungsschutz
• 1A Sicherung
• Abmessungen: 80x100mm
• Bohrabstand: 70x90mm
• Bohrdurchmesser: 3,2mm
• Lochraster 2,54mm, doppelseitig durchkontaktiert für hohe Stabilität

• Elektronik Lötkolben oder Lötstation
• Elektronik Lötzinn
• Elektronikseitenschneider
• optional Biegewerkzeug

• AVR ISP Programmer
• Spannungsversorgung (Steckernetzteil oder Labornetzgerät)
• Nullmodemkabel
• Anschlusskabel für Spannungsbuchse

Zum Löten sollte man einen Lötkolben oder eine Lötstation mit elektronischer Regelung und mindestens 50W verwenden. Die Lötspitze darf nicht zu lang und zu dünn sein. Einige der Lötaugen sind mit sogenannten Thermals mit der Kupferfläche verbunden. An diesen Lötaugen kann der Lötvorgang aufgrund der hohen Wärmeableitung länger dauern. Liefert der Lötkolben nicht ausreichend Wärme oder ist die Lötspitze zu lang kann es dazu kommen das die Wärmeableitung zu groß ist und das Zinn nicht richtig schmilzt. In manchen Fällen verbindet sich das Zinn nur mit dem Pin des Bauteils, jedoch nicht mit dem Lötauge auf der Platine. Dies kann zu Kontaktproblemen führen.

Mit der Bestückung beginnt man mit den niedrigsten Bauteilen, also die beiden Widerstände und die Diode. Die Anschlüsse dieser Bauteile müssen gebogen werden was sich am besten mit einer Biegelehre machen lässt. Eine flache Zange kann auch verwendet werden. Bei der Diode D1 ist auf die richtige Einbaurichtung zu achten. Der Ring dient als Markierung.

Die nächst höheren Bauteile sind die 100nF Kondensatoren, der Quarz Sockel, die 22pF Kondensatoren, der Sockel für die Sicherung, die IC Sockel und die Leuchtdiode. Am besten bestückt man sie in dieser Reihenfolge. Bei den IC Sockeln ist auf die Einbaurichtung zu achten. Eine Kerbe ist die Markierung. Die Leuchtdiode hat eine abgeflachte Seite. Diese muss in Richtung der Beschriftung „LED1“ zeigen.

Die Reihenfolge der übrigen Bauteile ist nicht kritisch und kann frei gewählt werden. Zu beachten ist die Einbaurichtung des Spannungsreglers IC4, der fünf Elkos und des 6 poligen Wannensteckers. Die Metallfläche des Spannungsreglers muss nach außen zeigen. Die Elkos haben als Markierung einen weißen Streifen. Dieser markiert den Minuspol. Das längere Bein markiert den Pluspol. Das längere Bein muss in das Loch das auf der Platine mit einem + Zeichen beschriftet ist.

Hinweis: Bei den Elkos ist der korrekte Einbau extrem wichtig.
Ein falsch gepolter Elko kann platzen und dadurch Verletzungen verursachen

Die Kerbe des Wannensteckers muss nach innen zeigen. Wenn man die Kabel für die Spannungsversorgung anlöten möchte lässt man die Spannungsbuchse unbestückt. Darunter befinden sich zwei Lötaugen an die ein Kabel direkt angelötet werden kann. Alternativ kann auch eine Schraubklemme mit einem 3,5mm Raster eingelötet werden.

Nachdem alle Bauteile eingelötet sind kann man die Sicherung und den Quarz in den jeweiligen Sockel stecken. Die Anschlüsse des Quarz werden auf ca 5mm gekürzt. Die beiden ICs sollten vorerst nicht bestückt werden

Vor der Inbetriebnahme kontrolliert man noch einmal die Bestückung. Sind alle Teile an der richtigen Stelle? Sind die Bauteile richtig herum eingebaut? Sind alle Lötstellen sauber und gibt es keine Lötbrücken? Außerdem sollte die erste Inbetriebnahme ohne die ICs durchgeführt werden. Als Stromversorgung eignet sich am besten ein Labornetzteil mit einstellbarer Strombegrenzung. Alternativ kann auch ein Steckernetzteil mit 9-12V und 100-300mA verwendet werden.

Hinweis: Man darf beim ersten Test auf keinen Fall Batterien, Akkus oder ein PC Netzteil verwenden.
Sie können hohe Ströme liefern was im Fehlerfall zur Zerstörung von Bauteilen oder sogar Verletzungen führen kann

Die Spannungsversorgung erfolgt über die Spannungbuchse X2. Der Stift in der Mitte ist GND, die Hülse ist Plus. Alternativ kann X2 unbestückt gelassen werden. In diesem Fall kann man an die Lötpunkte VIN und GND direkt Kabel anlöten oder eine Schraubklemme mit einem Raster von 3,5mm eingelötet werden. Die Spannung sollte mindestens 8V und darf maximal 15V betragen.

Nachdem man die Versorgungsspannung angeschlossen hat kann man den Schalter auf dem Board einschalten. Die Leuchtdiode muss leuchten. Ist dies nicht der Fall schalten sie die Spannung sofort wieder ab. Tipps zur Fehlersuche erhalten Sie anschließend. Leuchtet die LED kann man an den mit VCC und GND beschrifteten Lötpunkten neben dem Lochrasterfeld die Spannung messen. Diese sollte 5V +/-5% betragen.

Sollte die Leuchtdiode nach dem Einschalten nicht leuchten kann das verschiedene Ursachen haben.

• Überprüfen Sie die Spannungsquelle - ist die Spannung hoch genug?
• Hat der Stecker richtig Kontakt? Wenn Sie ein Steckernetzteil mit unterschiedlichen Steckern verwenden überprüfen Sie den Durchmesser der Bohrung. Ist dieser zu groß kann es zu Kontaktproblemen kommen
• Überprüfen Sie alle Lötstellen, insbesondere solche mit den bereits erwähnten Thermals. Hat das Lötzinn wirklich eine Verbindung zwischen dem Pin und dem Lötauge hergestellt? Gibt es keine Lötbrücken?
• Ist die Diode richtig herum eingebaut? Der weiße Ring muss in Richtung der Beschriftung JTAG zeigen
• Prüfen Sie mit einem Durchgangstester die Sicherung. Sollte die Sicherung durchgebrannt sein ersetzen Sie sie auf keinen Fall durch eine Drahtbrücke.
• Ist der Spannungsregler richtig eingebaut? Die Metallfläche muss nach außen zeigen.
• Überprüfen Sie die Schaltfunktion des Schalters.

Nachdem die Spannungsversorgung überprüft ist und funktioniert schalten Sie sie aus und setzen den Controller und den MAX232 in ihre Sockel. Achten Sie dabei auf die Einbaurichtung.

Die AVR Controller werden im Werkszustand ausgeliefert. In diesem Zustand arbeitet der Controller mit einem internen Takt von 1MHz. Ein extern angeschlossener Quarz wird nicht berücksichtigt. Damit der Controller mit dem externen Quarz arbeitet müssen einige Fusebits umgeändert werden. Hierzu benötigen Sie ein Programm wie zb das kostenlose AVR Studio von Atmel und ein Programmiergerät wie den avrisp_mkii oder den avr_dragon.

Wenn Sie die Konfiguration mit dem AVR Studio durchführen wollen schließen Sie den Programmer, zb den AVRISP mkII, an den ISP Anschluss auf dem Board und schalten Sie die Spannungsversorgung ein. Klicken Sie zunächst auf den Connect Button in der Toolbar.

Im folgenden Dialog wählen Sie den entsprechenden Programmer. In diesen Beispiel den AVRISP mkII. Haben Sie ein STK500 müssen Sie nur die entsprechende Auswahl treffen.

Auf der Seite Main stellen Sie als erstes den gewünschten Controller ein. In diesem Fall ATmega8. Stellen Sie sicher das ISP Mode eingestellt ist und das die ISP Frequency auf 125kHz steht. Die ISP Frequency muss kleiner als 1/4 des CPU Taktes sein. Da der Controller derzeit noch mit internen 1MHz läuft muss die ISP Frequency daher kleiner sein als 250kHz.

Klicken Sie jetzt auf Read Signature. In dem Feld links daneben müsste die Signatur des ATmega8 erscheinen, nämlich 0x1E 0×93 0×07. Wechseln Sie nun auf die Seite Fuses. Das AVR Studio versucht automatisch die aktuellen Einstellungen der Fusebits zu laden und stellt sie dar. Ein fabrikneuer ATmega8 sollte folgende Einstellungen haben:

Setzen Sie nun einen Haken bei CKOPT und wählen Sie bei CKSEL die unterste Option. Die Einstellungen sollten so aussehen:

Zur Kontrolle können Sie die Felder HIGH und LOW überprüfen. Haben Sie alles noch einmal geprüft können Sie auf Program klicken. Jetzt werden die Änderungen im Controller übernommen.

Wichtig: Eine falsche Einstellung kann dazu führen das der Controller nicht mehr programmiert werden kann.
Prüfen Sie alle Einstellungen sorgfältig 

Um zu testen ob alle Einstellungen korrekt funktionieren klicken Sie auf Verify. Das AVR Studio sollte diese Funktion ohne Fehlermeldung ausführen. Der ATmega32 ist jetzt fertig konfiguriert und bereit für das erste Programm.

Wenn Sie lieber mit PonyProg und einem parallelen ISP Programmer am Druckerport arbeiten können Sie den Controller ebenfalls konfigurieren. Wie es geht zeigt die folgende Anleitung.

Starten Sie PonyProg und stellen sie zunächst sicher das Sie in den Auswahlfeldern AVR micro und ATmega8 eingestellt haben (wählen Sie auf keinen Fall AVR Auto. Diese Funktion kann zu Problemen führen.)

Klicken Sie als nächstes auf das „Vorhängeschloss“ um das Dialogfenster für die Fusebit Einstellungen zu öffnen.

Es öffnet sich das Fenster Configuration and Security bits. Klicken Sie auf Read um die aktuellen Fusebit Einstellungen aus dem Controller zu laden. Die Ansicht muss bei einem fabrikneuen ATmega8 anschließend so aussehen.

Setzen Sie nun die Haken wie es auf folgendem Bild zu sehen ist.

Überprüfen Sie auch hier die Einstellungen sehr genau. Ist alles korrekt werden die Änderungen mit Write in den Controller geschrieben. Um zu testen ob alles korrekt abgelaufen ist können Sie im Anschluss direkt noch einmal auf Read klicken. Dies sollte ohne Fehlermeldung möglich sein

Das Prototype Board hat einen 6 poligen ISP Anschluss kompatibel zum Atmel Standard wie er bei AVRISP mkII oder dem AVR Dragon zu finden ist.

Das Prototype Board hat einen 9 poligen D-Sub Stecker für die serielle Kommunikation. Für die Verbindung zum PC benötigt man ein Nullmodemkabel, 9 polig Buchse auf 9 polig Buchse, Pin 2 und 3 gekreuzt.

• Datenblatt ATmega8-16PU revision N, 6/08
• Mega8 Prototype Board bei Embedit