Плата

Плата-переходник проектировалась под конкретную макетную плату, фотография которой представлена на рисунке 5. Если у вас макетная плата другого производителя, сначала распечатайте ее на бумаге и примерьте к своей макетной плате. При необходимости разъемы можно немного подвинуть.

На плате-переходнике расположено четыре разъема. Крайние имеют по 24 контакта. На одном из них выведено 3 порта (B, C, F), а на втором два порта (A, H), две линии порта Q, линия сброса и питание схемы. Остальные порты разведены на внутренние разъемы, имеющие по 20 контактов. По идее, для отработки простых схем должно хватить портов, выведенных на внешние разъемы, и каждый раз пользоваться неудобными внутренними разъемами не придется.

Проект платы, приложенный к статье, содержит ее двухслойный вариант. На нижнем слое расположены конденсаторы часового кварца (установка которых, как правило, не требуется) и три дорожки. Если лень возиться со вторым слоем и эти конденсаторы не нужны, достаточно вместо трех дорожек кинуть перемычки.

Рисунок 2. Печатная плата (верхняя и нижняя стороны)

Шаг выводов микроконтроллера довольно мал, поэтому если есть малейшие сомнения в качестве напечатанного на бумаге или перенесенного на плату изображения, лучше сразу переделать.

Толщина всех дорожек (кроме нескольких по питанию) составляет 0,254 мм. В связи с этим возникает несколько моментов, на которые стоит обратить внимание. Во первых, использовать подложку от самоклеящейся бумаги не получилось, дорожки такой толщины на ней (вернее, на ее скользкой стороне) просто не держаться. Я переворачивал эту бумагу и печатал на шершавой стороне. Почему именно на подложке? Просто она тоньше, соответственно, прогреть при переносе тонера на текстолит будет легче. Правда, размыкает такая бумага просто ужасно. Во вторых, если Вы не успели набить руку в технологии ЛУТ, то лучше воспользоваться ламинатором. Он обеспечит гораздо более равномерный прижим тонера к плате, что приведет к довольно малому и равномерному растеканию тонера. Я осуществлял перенос именно с помощью ламинатора. Третий момент, это лужение. Лудить обычным паяльником опасно. Из-за механического воздействия и и высокой температуры дорожки могут отвалиться. Я пользовался методом лужения сплавом Розе в емкости с кипящей водой. В сети есть видео. В итоге температура лужения опускается до 110 градусов. Результатом должна стать плата, похожая на приведенную на рисунке 3.

Рисунок 3. Протравленная плата (не обрезанная)

Монтаж

Стоит обратить внимание на монтаж некоторых элементов. Например, разъемы следует монтировать следующим образом: сначала разъемы устанавливаются в отверстия в плате. Далее плата с разъемами вставляется в макетную плату. И только после этого разъемы припаиваются. Это необходимо проделать для того, чтобы разъемы встали ровно относительно друг друга и под углом 90 градусов относительно платы. Ели этого не сделать, то из-за неровно установленных разъемов сильно увеличится усилие при установке/извлечении переходника на макетную плату (оно и без этого будет весьма приличным из-за большого количества контактов, поэтому не применяйте очень тонкий текстолит).

Разъем под программатор монтируется со стороны дорожек. Кварцевые резонаторы так же монтируются со стороны дорожек. В противном случае они будут мешать установке переходника на макетную плату. Если хочется установить кварцевый резонатор максимально близко к поверхности платы, нужно сначала припаять его на высоте примерно 5 мм, а затем, нагревая его выводы с обратной стороны, посадить его на желаемую высоту. Ах да! Не забудьте в этом случае установить на кварцевый резонатор изолятор, чтобы избежать замыкания между дорожками платы.

По припаиванию микроконтроллера советовать ничего не буду. С ним я промучился в общей сложности полтора часа и все удалось только с третьей попытки. В интернете есть люди, делающие это за минуту (по их словам, естественно), у них просить совета будет уместнее.

Грабли!

Счастливым обладателям AVR ICE mkII просьба не беспокоится, их это не касается. А вот владельцам AVR Dragon эти грабли попадут точно в лоб.

Суть проблемы в следующем. ATMEL заявила поддержку интерфейса PDI программатором/отладчиком AVR Dragon. После неудачной попытки подключиться к микроконтроллеру через этот интерфейс и судорожного перекапывания сотен страниц российских и забугорных форумов выяснилось, что AVR Dragon поддерживает PDI только для подсемейства A4. Все остальные микроконтроллеры XMEGA программируются с помощью AVR Dragon только через JTAG. Об этом, кстати, честно написано в справке AVR Studio. Так что обладателям AVR Dragon разъем на переходнике окажется бесполезным. Но не стоит отчаиваться, проблема легко решается изготовлением переходника, позволяющего подключить шлейф программатора непосредственно к макетной плате. Для этого нам понадобиться ответная часть для шлейфа программатора (вилка, IDC-10M), разъем того же типа, что и применены для переходника (четыре контакта) и пачка проводов. Схема переходника приведена на рисунке 4. Для микроконтроллеров XMEGA подсемейства A1 сигнал TCK это PB6 (вывод 11), TDO = PB7 (вывод 12), TMS = PB4 (вывод 9), TDI = PB5 (вывод 10). Линию сброса подключать не обязательно. Вид такого переходника, подключенного по своему прямому назначению, показан на рисунке 5.

Рисунок 4. Схема подключения AVR Dragon к XMEGA

Рисунок 5. Возможная реализация переходника со шлейфа JTAG на макетную плату

Наводим красоту

Макетная плата — это конечно хорошо. Но как не запутаться в таком количестве выводов? Травить на плате подсказки рядом с выводами просто негде. Я поступил следующим образом. В графическом редакторе Photoshop я схематически нарисовал плату и подписал все выводы. Изображение было распечатано, были вырезаны все отверстия и после этого за ламинировано. Далее я вырезал скальпелем в пленке необходимые отверстия и приклеил все это творчество к плате двумя каплями клея типа «сопли». Теперь нет необходимости каждый раз вспоминать где какой порт, и даже линии порта отсчитывать не надо. А еще это отличная защита от замыкания дорожек металлическими предметами. Исходный файл изображения со всеми слоями находится в архиве, приложенном к этой статье.

Рисунок 5. «Подсказка» для переходника. Шаблон и готовый вариант.

Кстати, под микроконтроллер вырезано окошко только в бумаге. Исключительно из эстетических соображений. Можно этого вообще не делать или наоборот, прорезать пленку. Это может понадобиться, если Вы собираетесь «щупать» ноги микроконтроллера, но при этом возрастает риск замыкания выводов случайными (и не очень) предметами.

Заключение

На этом пожалуй все. Результат моей работы представлен на рисунке 6. Осталось лишь добавить следующее: для использования этой конструкции иметь макетную плату вовсе не обязательно, хотя и очень удобно. Если же у Вас ее нет, все что потребуется сделать, это изменить разъем на переходнике «JTAG — макетная плата», да и то только в том случае, если вы пользуетесь программатором AVR Dragon. Подключение к контактам платы можно осуществлять с помощью розеток с шагом 2,54 мм, подключаемых к контактам платы. Припаивать обвес следует именно к выводам розеток. Паять детали непосредственно к выводам платы-переходника не стоит, так как это рано или поздно приведет к выпаиванию вывода. Да и менять обвес можно будет просто сдернув одну розетку вместе с ворохом деталей и нацепив другую.