ATmega328

Der Atmega328 ist das Herzstück fast jeden Arduinos. Es handelt sich hierbei um einen Mikrocontroller, welcher programmiert werden kann. Um diesen jedoch in Betrieb nehmen zu können bedarf es unter Umständen einiger Vorbereitungen.

Abschnitte

  1. Pin Layout
  2. Bootloader brennen
  3. ein erstes Sketch installieren
  4. variable Spannungsversorgung
  5. Vor- und Nachteile
  6. mögliche Fehlerquellen

Pin Layout

In diesem Abschnitt wird beispielhaft das Layout der Bauform „PDIP“ veranschaulicht.

atmega328

Um den Mikrocontroller in Betrieb nehmen zu können, sind folgende Pins wichtig:

RESET Reset des Mikrocontrollers. Wichtig für z.B. Sketch Upload
VCC Versorgungsspannung (3,3 – 5V)
GND Ground
XTAL1, XTAL2 Evtl. externer Quarz
AVCC an VCC
TX, RX Sketch Upload
SCK, MISO, MOSI Bootloader brennen

 

Bootloader brennen

Um einen Sketch auf einen Atmega328 installieren zu können muss zuvor ein entsprechender Bootlader installiert werden. Um diesen zu installieren geht Ihr wie folgt vor.

Falls Ihr einen bereits einen Arduino besitzt könnt ihr diesen ganz einfach als „ISP Programmer“ benutzen. Dazu installiert ihr den Sketch unter Datei→Beispiele→ArduinoISP→ArduinoISP auf Eurem Arduino und verkabelt ihn wie folgt mit dem Mikrokontroller.

arduino isp Bootloader upload without quarz_Steckplatine
Bauteil Anzahl
Atmega328 1
10KΩ Widerstand 1

Es kann erforderlich sein, an den Mikrocontroller einen externen Quarz als Taktgeber anzuschließen. Der Mikrokontroller selbst besitzt einen internen Quarz, sodass dieser auch ohne externen Quarz betrieben werden kann. Der interne Quarz besitzt eine Taktfrequenz von 8 Mhz und kann durch einen speziellen Bootloader benutzt werden, sodass kein externer Quarz erforderlich ist. Falls jedoch bereits ein Bootloader auf dem Mikrocontroller installiert ist, muss zum brennen eines neuen Bootloaders der richtige Quarz des alnten Bootloaders angeschlossen werden (z.B. 8Mhz, 16Mhz oder 20Mhz).

Um einen externen Quarz anzuschließen geht Ihr wie folgt vor.

Bootloader upload with quarz_Steckplatine
Bauteil Anzahl
Quarz ( 8Mhz, 16Mhz oder 20Mhz) 1
Keramik Kondensator ca. 22 pF (18 – 22pf) 2
10KΩ Widerstand 1

Der meist benutzte Quarz ist der 16Mhz Quarz.

Nachdem alle Bausteine richtig verschaltet sind, Muss nur noch der Bootloader gebrannt werden.

Dazu klickt Ihr auf Werkzeuge →Board und wählt dort den Bootloader aus, welchen ihr brennen wollt. Danach klickt Ihr auf Werkzeuge→Programmer→Arduino as ISP und im Anschluss auf Werkzeuge→Bootloader brennen. Nach einiger Zeit ist der Bootloader erfolgreich installiert worden und das erste Sketch kann installiert werden.

 

Erstes Sketch installieren

Sobald der Atmega328 den richtigen Bootloader besitzt kann das erste Sketch installiert werden.

sketch upload arduino_Steckplatine

Ein Sketch kann auf eine Arduino oder einen Atmega328 mit entsprechendem Bootloader mithilfe der TTL erfolgen. Dazu ist entweder ein TTL-USB Konverter oder ein Arduino mit herausnehmbarem Atmega328 erforderlich (siehe Abbildung). Der Anschluss erfolgt aber immer gleich. Die Versorgungsspannung wird mit dem VCC des Atmega328 verbunden und Ground mit Gorund. Dann erfolgt die Verbindung der Datenleitugnen RX und TX. Hierbei ist wichtig, dass RX an TX und TX an RX angeschlossen wird. Falls der TTL-USB Konverter eine REST Möglichkeit bietet kann dieser Pin an den RESET Pin des Atmega328 angeschlossen werden. Falls diese Möglichkeit nicht besteht muss der Atmega328 per Hand resetet werden. Dies kann z.B. über einen Drucktaster erfolgen. Dieser wird wie folgt geschaltet.

sketch upload arduino mit Taster_Steckplatine
Bauteil Anzahl
Taster (oder anderer Schalter)10KΩ Widerstand 1
10KΩ Widerstand 1

Das Hochladen eines Sketch mittels manuellem Reset wird hier beschrieben.

 

Variable Spannungsversorgung

Falls der Atmega328 an Spannungen höher als 5V betrieben werden soll ist ein Spannungswandler nötig. Solche Bausteine regeln die Eingangsspannung auf einen definierten Wert herunter, sodass der Atmega328 nicht von zu hohen Spannungen beschädigt wird. Spannungswandler gibt es in verschiedensten Ausführungen und sind meist leicht zu beschalten. Die genaue Beschaltung entnimmt ihr am besten den Herstellerangaben.

 

Vorteile und Nachteile

Der Atmega328 besitzt gegenüber einem fertigen Arduino in unseren Augen einige Vor-und Nachteile, welche hier zusammengefasst sind.

Atmega328 Arduino
Verständnis des Mikrocontrollers Einfach zu Handhaben
Sehr geringer Stromverbrauch möglich Spannungswandler bereits integriert
Teilweise extrem günstiger Preis Meist etwas teuer
Sehr genaue Anpassung an das Projekt möglich Keine weiteren Komponenten nötig
Eigene Wahl des richtigen Quarzes und der Frequenz  

 


mögliche Fehlerquellen

Problem Lösungen
Der Bootloader lässt sich nicht brennen. Verkabelung überprüfen
Manche Breadboards sind von schlechter Qualität und leiten eventuell nicht ordnungsgemäß
Arduino nicht als ISP
Falschen oder keinen Quarz angeschlossen
Der Upload eines Sketch funktioniert nicht Verkabelung überprüfen
USB TTL-Konverter richtig angeschlossen und functiontüchtig?
Breadboard leitet nicht ordnungsgemäß
bei einer Versorgungsspannung von nur 3,3V kann es zu Problemen kommen. Daher bitte für den Upload eines Sketch die Versorgungsspannung auf 5V erhöhen.

 

 

Wichtig! Wenn Ihr diesen Artikel jetzt gelesen habt, und trotzdem nichts damit anfangen könnt, keine Sorge. Wir haben für Euch noch eine Vielzahl anderer Tutorials erstellt, welche Euch alle unklaren Begriffe und Konzepte erklären. Solltet Ihr keine Lust auf viele verschiedene Konzepte und Bauteile haben, so schaut Euch einfach unsere fertigen Bastel-Tutorials an. Wenn dann noch Fragen bestehen, so schreibt uns bitte eine E-Mail an: e-tutorials@amanyu.com. Wir werden versuchen Euch bei Eurem Anliegen so gut es geht zu helfen.

 

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