La piattaforma Arduino, come sappiamo, offre molte possibilità, una tra tante è la programmazione dei piccoli microcontrollori ATtiny85, utilizzando un set di istruzioni ridotto, ma compatibile con quelle per programmare la Arduino UNO. La procedura per caricare uno sketch su questi dispositivi è quella usate per l’ATMEGA328 stand alone.

Questa procedura è utile perché l’ATtiny85, essendo molto piccolo, trova impiego nei progetti dove le dimensioni sono un requisito fondamentale. Naturalmente essendo piccoletto, le sue caratteristiche hardware sono limitate, ma pur sempre interessanti. Ecco riassunte le specifiche principali:

una peculiarità di questi microcontrollori è che per funzionare non necessitano del classico circuito risuonatore (quarzo + condensatori) ma possono utilizzare un generatore di clock interno.

Le istruzioni compatibili con l’Attiny sono le seguenti:

• pinMode()
• digitalWrite()
• digitalRead()
• analogRead()
• analogWrite() – PWM
• shiftOut() – Software SPI
• pulseIn()
• millis()
• micros()
• delay()
• delayMicroseconds()

Il primo passo riguarda la configurazione dell’ambiente di sviluppo poiché non è possibile programmare nativamente questi chip. Seguiamo questo indirizzo per scaricare i relativi file di configurazione . Attualmente il pacchetto più recente è l’arduino-tiny-0100-0012.zip rilasciato il 27 Febbraio 2012.
Nella cartella degli sketchbook  (File ->  Preferences -> Sketchbook location) creo una directory di nome Hardware e dopo il download scompatto il file zip e copio le cartelle tiny e tools all’interno di questa cartella

Avviamo l’IDE e controlliamo nella lista delle Board la presenza dei chip ATtiny

Per quanto riguarda l’IDE non è possibile, attualmente, utilizzare Arduino 1.0 poiché lo sketch Arduino ISP non è compatibile con questa versione dell’ambiente di sviluppo. Nel mio caso ho usato la precedente versione, la 0023, che non mi ha mai dato problemi neanche per caricare il bootloader sugli ATmega328.

I collegamenti da effettuare per programmare il piccolo chip sono rappresentati in figura:

La tabella di connessione è la seguente

Avviamo l’IDE 0023 e carichiamo lo sketch Arduino ISP. Selezioniamo la board Arduino UNO, la relativa porta seriale e carichiamo il programma sulla board.

Ora eseguiamo i collegamenti per programmare il chip ATtiny85, come visto precedentemente.

Scriviamo il classico sketch che permette di far lampeggiare un led

[c]
void setup()
{
//PIN0 in output
//il PIN0 corrisponde al PIN5 dell’ATtiny85
//vedi lo schema
pinMode(0, OUTPUT);
}

void loop()
{
//led on-off ogni mezzo secondo
delay(500);
digitalWrite(0, HIGH);
delay(500);
digitalWrite(0, LOW);
}
[/c]

Clicchiamo sul pulsante upload per caricare lo sketch sull’ATtiny85. I led TX e RX della board Arduino UNO inizieranno a lampeggiare indicando il trasferimento del firmware sull’ATtiny85. Dopo qualche istante, se non si verificano problemi tipici di autoreset (superabili utilizzando il classico condensatore da porre tra il GND e il pin /Reset) sulla finestra dell’IDE dovrebbe apparire la conferma di Done uploading, con i seguenti warning:

avrdude: please define PAGEL and BS2 signals in the configuration file for part ATtiny85
avrdude: please define PAGEL and BS2 signals in the configuration file for part ATtiny85

che possiamo tralasciare, perchè non compromettono la procedura.

Colleghiamo il led con una resistenza per verificare che tutto sia stato eseguito correttamente

La programmazione di questi chip è tutto sommato semplice e veloce, spero che col tempo il team di Arduino inserisca nativamente il supporto a questi dispositivi e che aggiungano ulteriori funzioni.

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La cosa che apprezzo maggiormente di Arduino è la possibilità di realizzare una propria compatible-board. Questo permette di creare soluzioni integrate che si adattano meglio alle proprie esigenze di sviluppo e di implementazione.
Una volta realizzato un prototipo funzionante con la board ufficiale possiamo rimuovere il chip Atmel per adattarlo su una nostra scheda.

Per realizzare questo lavoro è sufficiente acquistare degli Atmega328P-PU vergini, caricare il bootloader, lo sketch e montare tutto sulla scheda dedicata.

Per poter programmare i nuovi chip con gli sketch è necessario prima di tutto caricare il bootloader al loro interno, questa procedura solitamente viene eseguita tramite un programmatore dedicato che costa qualche decina di euro.

Fortunatamente esiste una tecnica che permette di utilizzare la nostra board Arduino UNO per programmare il nuovo chip. Sul web sono presenti molti esempi che illustrano i collegamenti e spiegano come caricare il bootloader, quasi tutti in lingua inglese; ho deciso, quindi, di scrivere questo articolo per dare la possibilità, soprattutto per i neofiti, di imparare questa utile tecnica.

Prima di iniziare dobbiamo realizzare il circuito seguente:

La tabella seguente riassume i collegamenti tra l’Arduino UNO e il chip ATMEGA328

Inoltre il pin1 del nuovo chip deve essere collegato alla +5Vdc tramite una resistenza da 10Kohm. I pin 9 e 10 devono essere collegati al quarzo da 16Mhz e ai due condensatori ceramici.

Lo schema proposto utilizza il canale SPI per caricare il bootloader nel chip vergine. Via software è necessario predisporre l’Arduino UNO in modo che funga da programmatore.
Non dobbiamo inventare niente, è sufficiente caricare lo sketch ArduinoISP presente nel menu File->Examples dell’ambiente di sviluppo.

Ora carichiamo lo sketch sul nostro Arduino UNO utilizzando il pulsante upload e attendiamo il messaggio di conferma

A questo punto si potrebbero caricare sul nuovo chip diversi bootloader, a seconda del tipo di board che intendiamo realizzare (l’unica raccomandazione è comunque utilizzare una board compatibile col chip ATMEGA328).
A noi, per ora, ci interessa caricare il bootloader dell’Arduino UNO, quindi dal menu Tools->Board selezioniamo Arduino UNO

Non ci resta che avviare l’operazione tramite il menu Tools->Burn Bootloader-> w/ Arduino as ISP

La scrittura del bootloader richiede qualche minuto. Durante l’operazione i led L, TX e RX sulla board Arduino Uno lampeggiano costantemente e si spengono solo quando la scrittura è completata.

dopo qualche minuto l’editor mostrerà un messaggio dell’avvenuta scrittura del bootloader

Su diversi blog ho letto che questa operazione potrebbe concludersi con l’errore avrdude: stk500_getsync(): not in sync: resp=0x00 avrdude: stk500_disable(): protocol error, expect=0x14, resp=0x51.
Ciò può dipendere da errori di connessione risolvibili controllando la corretta porta dove è collegato l’Arduino (Tools->Serial Port) o scollegando e ricollegando il cavo usb.

Se il problema persiste questo può allora dipendere all’autoreset dell’Arduino UNO. Per risolverlo è sufficiente modificare lo schema elettrico aggiungendo una resistenza da 120 Ohm e un condensatore da 10microF che hanno il compito di disabilitare l’autoreset. Ecco lo schema:

Ultimati i collegamenti eseguiamo nuovamente la procedura per il caricamento del bootloader.

Ora che il nuovo chip è dotato di bootloader possiamo montarlo sulla board Arduino Uno per programmarlo con gli sketch di esempio e verificare che tutto funziona regolarmente.

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