這是將定制微控制器設(shè)計變?yōu)楝F(xiàn)實的分步指南的第2部分。我們將介紹組裝，初始測量和編程。

相關(guān)信息：

自定義微控制器設(shè)計：硬件，工具和工具鏈

為您的微控制器選擇合適的振蕩器

逐件：組裝，焊接和測試

首先準(zhǔn)備好在桌面上裝配和焊接所需的一切。請記住，您不希望將所有零件組裝并焊接到第一個原型PCB上，然后進行所有測試。最好只焊接電路的一個功能部分 - 例如電源 - 然后確認(rèn)該子部分能夠完成它應(yīng)該做的事情。然后焊接下一個功能部分并對其進行測試，依此類推。

這種逐步的焊接和測試方法將幫助您確定出現(xiàn)的任何問題的根源。此外，您可能會在設(shè)計錯誤導(dǎo)致其他組件損壞之前找到設(shè)計錯誤（例如，在應(yīng)用該電壓之前，最好發(fā)現(xiàn)您的電源產(chǎn)生的電壓為5 V而不是3.3 V （

焊接電源電路并對其進行測試

通常，應(yīng)焊接的第一小節(jié)是電源電路。焊接電源電路后，用適當(dāng)?shù)腜CB清潔劑（例如異丙醇）清潔，檢查是否有短路和開路。 （此時我們假設(shè)PCB沒有制造缺陷，因此在這種情況下，短路和開路是焊接缺陷。）

拿你的實驗室電源，設(shè)置合適的電流限制和電源你的部分組裝PCB。現(xiàn)在用萬用表測量電路產(chǎn)生的所有輸出電壓，并且要格外小心，確認(rèn)所有微控制器電源引腳上都有正確的電壓。然后不要忘記在繼續(xù)操作之前關(guān)閉電源。

焊接微控制器電路

現(xiàn)在電源電路工作，我們可以組裝微控制器電路。

首先，焊接微控制器和用于濾除電源電壓的無源元件（總是需要去耦電容，在某些情況下鐵氧體磁珠是有益的）。確保微控制器的放置方向正確。您現(xiàn)在可以使用萬用表檢查短路和開路，但如果您想測試微控制器的功能，則需要焊接時鐘源（除非微控制器有內(nèi)部振蕩器），復(fù)位電路以及閃存所需的任何組件/debug hardware。

當(dāng)你焊接好所有東西時，用你喜歡的清潔劑清理它。進行外觀檢查（顯微鏡或放大鏡在這里是有用的，特別是對于細(xì)間距組件），并使用萬用表檢查您關(guān)注的任何連接。如下圖所示，您可以使用萬用表的電阻測量功能來評估焊點連接。

特別注意所有電源連接（不要忘記調(diào)試頭可能有電源引腳）。這里的開路可能會使您的微控制器完全失效，并且短路可能會導(dǎo)致?lián)p壞。

此時您的PCB具有最小的有源電路且微控制器沒有固件，因此不應(yīng)該有打開電路板時大電流消耗。如果您還沒有，請調(diào)整工作臺電源的輸出電壓和電流限制，然后打開電源，看看會發(fā)生什么。如果與預(yù)期相反，工作臺電源的顯示屏顯示高電流，請再次將其關(guān)閉。不要驚慌（說起來容易做起來難）;只需取出萬用表和放大鏡，然后嘗試追蹤問題。

檢查復(fù)位引腳的電壓

為確保可靠運行，復(fù)位引腳必須具有穩(wěn)定，干凈的電壓，完全符合微控制器數(shù)據(jù)手冊中的邏輯高電平或邏輯低電平規(guī)范。如果復(fù)位引腳為低電平有效，則需要邏輯高電壓才能使能微控制器;如果它是高電平有效，則需要邏輯低電壓。

如果微控制器在復(fù)位引腳上有一個內(nèi)部上拉（或下拉）電阻，則無需硬件復(fù)位功能，您可能沒有連接到復(fù)位引腳的附加電路。在這種情況下，無需檢查復(fù)位引腳的電壓。但如果您的設(shè)計包含復(fù)位電路，請測量復(fù)位引腳上的電壓以確保其可接受。

探測時鐘

此步驟為如果您使用內(nèi)部生成的時鐘信號，則不需要（盡管在某些時候您可能需要測量內(nèi)部時鐘以確定其準(zhǔn)確的頻率）。對于外部時鐘，最好使用示波器查看信號。

首先，要獲得時鐘信號的精確表示并不總是很容易。當(dāng)振蕩器是直接連接到微控制器的晶體時，尤其如此 - 探頭引入可能導(dǎo)致振蕩頻率偏移的阻抗，并且在極端情況下，當(dāng)應(yīng)用探頭時，電路可以停止振蕩。使用晶振時精確測量頻率的更好方法是啟用微控制器的時鐘輸出功能，然后探測數(shù)字信號（當(dāng)然，除非能夠?qū)⒊绦蚣虞d到閃存中，否則無法啟用時鐘輸出）。

如果振蕩器信號是緩沖的，就像晶體振蕩器模塊或硅振蕩器一樣，您可以在不影響頻率的情況下探測振蕩器器件的輸出。

即使使用晶振但是，你應(yīng)該能夠毫不費力地獲得相當(dāng)準(zhǔn)確的測量結(jié)果。確保使用10：1探頭;與1：1探頭相關(guān)的附加電容可能會干擾電路。

當(dāng)你探測其中一個晶體引腳時，你會看到一個頻率大約等于晶體指定頻率的正弦信號，如以下范圍捕獲所示。

探測時鐘測量來自石英晶體的8 MHz信號

將閃存/調(diào)試適配器連接到您的自定義設(shè)計

現(xiàn)在我們可以移動連接閃存/調(diào)試硬件。請確保在繼續(xù)之前斷開電源。

閃存/調(diào)試適配器可以通過某種方式在適配器和PCB上的連接器之間建立連接。通常會有一根電纜，但也許你所擁有的只是單根電線。此外，適配器上可能有多個連接器。確認(rèn)您使用的連接器符合編程接口標(biāo)準(zhǔn)，并仔細(xì)檢查PCB上的連接是否與閃存/調(diào)試連接器上的引腳排列匹配。但最終，重復(fù)檢查必須結(jié)束;此時你只需插入調(diào)試電纜，給PCB上電，并希望不會燒壞。

具有兩個連接器選項的閃存/調(diào)試適配器示例。 Atmel的形象。

閃存/調(diào)試適配器通常具有狀態(tài)LED，可以為您提供有關(guān)內(nèi)部情況的某種信息 - 例如，設(shè)備是由于編程正在進行，微控制器正在調(diào)試模式下執(zhí)行代碼。下圖給出了閃存/調(diào)試狀態(tài)LED的示例。

JTAG ICE（在線仿真器）設(shè)備上的狀態(tài)LED。

在您的PC與定制微控制器設(shè)計之間建立連接

打開編程工具或IDE（集成開發(fā)）環(huán)境）并配置您的閃存/調(diào)試適配器。然后，嘗試建立與微控制器的連接。編程工具或IDE將告訴您它是否有效。

如果它不起作用，請再次檢查您的連接。如果連接看起來正確并且您找不到任何其他明顯的問題，請不要絕望。查看有關(guān)如何根據(jù)特定連接情況正確配置軟件的信息。此外，如果您的微控制器評估板與定制PCB上的評估板相同或非常相似，則會很有幫助。如果你無法連接到評估板，那么問題可能出在調(diào)試適配器或PC軟件而不是你的PCB上。

但我們假設(shè)一切順利，你可以連接到你的微控制器沒有問題。現(xiàn)在，您可以將自己的固件加載到微控制器中并修改硬件配置。但要小心，并確保熟悉微控制器的低級功能（如數(shù)據(jù)表中所述）。如果您擺弄錯誤的配置位或下載嚴(yán)重功能失常的代碼，事情就會很快出錯。在最壞的情況下，您可以將自己鎖定在微控制器之外。

配置時鐘

最重要的配置選項之一是時鐘。微控制器的默認(rèn)時鐘配置可能不是您想要的。例如，如果您使用的是8位ATmega（PDF），它將配置為默認(rèn)使用1 MHz內(nèi)部RC（電阻 - 電容）振蕩器。如果需要不同的頻率或不同的時鐘源，則需要修改硬件配置設(shè)置。這可以通過將必要的寄存器修改合并到您的固件中來完成，現(xiàn)在IDE可能會包含一個工具，可以大大簡化生成硬件配置代碼的過程。

如前一節(jié)所述，做出改變時要小心！例如，如果您（意外地）告訴它使用不存在的外部時鐘信號，您的微控制器就不會高興。

下載您的第一個程序

我們已經(jīng)走了很長一段路，現(xiàn)在是時候?qū)⒊绦蚣虞d到微控制器的閃存中了。從簡單的事情開始，并且如果可能的話，結(jié)合一些基本的視覺反饋（例如，閃爍的LED）。如果您沒有LED，只需切換輸出引腳并使用示波器進行檢查。此時您要做的就是確認(rèn)代碼已成功下載并執(zhí)行。

在下載測試程序之前，請查找與“擦除”，“程序”和“”相對應(yīng)的選項。校驗。”選擇這些選項意味著當(dāng)您單擊下載按鈕時會發(fā)生三件事：

微控制器的程序存儲器將被刪除。

與您的代碼對應(yīng)的目標(biāo)文件將是轉(zhuǎn)移到微控制器并存儲在非易失性程序存儲器中。

PC軟件將回讀程序存儲器中的數(shù)據(jù)，以驗證在傳輸過程中或在將目標(biāo)文件寫入的過程中沒有引入錯誤。 flash。

如果下載過程成功，請執(zhí)行該程序。這可以通過IDE的調(diào)試功能或重置微控制器來完成。 （執(zhí)行重置的最可靠方法是關(guān)閉PC和微控制器之間的連接，移除閃存/調(diào)試電纜，然后重新啟動電路板。）如果您的測試程序有效，恭喜！您的定制PCB - 或至少PCB的微控制器部分 - 工作正常。

組裝您的其余設(shè)計

此時，關(guān)閉閃存/調(diào)試連接，拔下電纜，然后關(guān)閉PCB電源。現(xiàn)在，您可以焊接其余部件，測試其他電路，并逐步實現(xiàn)所有必要的固件功能。

結(jié)論

設(shè)計您的第一個基于微控制器的微控制器PCB可能具有挑戰(zhàn)性。不過，這是值得的。

記住要一步一步地采取一切，并且當(dāng)事情最初沒有按預(yù)期工作時不要氣餒。您可以修復(fù)或針對組裝和測試階段出現(xiàn)的許多問題提出解決方法。如果你真的拙劣的東西，使用第一個版本的板作為過山車或鎮(zhèn)紙，然后回到你的CAD軟件。這是一個你不會做兩次的錯誤，也許你已經(jīng)注意到其他一些改進可以納入第二個版本。

但如果你對你的原理圖和布局工作一樣小心，你仔細(xì)檢查設(shè)計的每個關(guān)鍵方面，你很可能會得到一個很棒的定制PCB，可以滿足你的需要。