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

相關(guān)信息：

自定義微控制器設(shè)計(jì)：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(cè)試

首先準(zhǔn)備好在桌面上裝配和焊接所需的一切。請(qǐng)記住，您不希望將所有零件組裝并焊接到第一個(gè)原型PCB上，然后進(jìn)行所有測(cè)試。最好只焊接電路的一個(gè)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(gè)功能部分并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，依此類推。

這種逐步的焊接和測(cè)試方法將幫助您確定出現(xiàn)的任何問(wèn)題的根源。此外，您可能會(huì)在設(shè)計(jì)錯(cuò)誤導(dǎo)致其他組件損壞之前找到設(shè)計(jì)錯(cuò)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(duì)其進(jìn)行測(cè)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(kāi)路。 （此時(shí)我們假設(shè)PCB沒(méi)有制造缺陷，因此在這種情況下，短路和開(kāi)路是焊接缺陷。）

拿你的實(shí)驗(yàn)室電源，設(shè)置合適的電流限制和電源你的部分組裝PCB?，F(xiàn)在用萬(wàn)用表測(cè)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(wú)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(wàn)用表檢查短路和開(kāi)路，但如果您想測(cè)試微控制器的功能，則需要焊接時(shí)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(shí)，用你喜歡的清潔劑清理它。進(jìn)行外觀檢查（顯微鏡或放大鏡在這里是有用的，特別是對(duì)于細(xì)間距組件），并使用萬(wàn)用表檢查您關(guān)注的任何連接。如下圖所示，您可以使用萬(wàn)用表的電阻測(cè)量功能來(lái)評(píng)估焊點(diǎn)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(kāi)路可能會(huì)使您的微控制器完全失效，并且短路可能會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。

此時(shí)您的PCB具有最小的有源電路且微控制器沒(méi)有固件，因此不應(yīng)該有打開(kāi)電路板時(shí)大電流消耗。如果您還沒(méi)有，請(qǐng)調(diào)整工作臺(tái)電源的輸出電壓和電流限制，然后打開(kāi)電源，看看會(huì)發(fā)生什么。如果與預(yù)期相反，工作臺(tái)電源的顯示屏顯示高電流，請(qǐng)?jiān)俅螌⑵潢P(guān)閉。不要驚慌（說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難）;只需取出萬(wàn)用表和放大鏡，然后嘗試追蹤問(wèn)題。

檢查復(fù)位引腳的電壓

為確?？煽窟\(yùn)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(cè)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(gè)內(nèi)部上拉（或下拉）電阻，則無(wú)需硬件復(fù)位功能，您可能沒(méi)有連接到復(fù)位引腳的附加電路。在這種情況下，無(wú)需檢查復(fù)位引腳的電壓。但如果您的設(shè)計(jì)包含復(fù)位電路，請(qǐng)測(cè)量復(fù)位引腳上的電壓以確保其可接受。

探測(cè)時(shí)鐘

此步驟為如果您使用內(nèi)部生成的時(shí)鐘信號(hào)，則不需要（盡管在某些時(shí)候您可能需要測(cè)量?jī)?nèi)部時(shí)鐘以確定其準(zhǔn)確的頻率）。對(duì)于外部時(shí)鐘，最好使用示波器查看信號(hào)。

首先，要獲得時(shí)鐘信號(hào)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(shí)，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(shí)，電路可以停止振蕩。使用晶振時(shí)精確測(cè)量頻率的更好方法是啟用微控制器的時(shí)鐘輸出功能，然后探測(cè)數(shù)字信號(hào)（當(dāng)然，除非能夠?qū)⒊绦蚣虞d到閃存中，否則無(wú)法啟用時(shí)鐘輸出）。

如果振蕩器信號(hào)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(cè)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(fèi)力地獲得相當(dāng)準(zhǔn)確的測(cè)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(huì)干擾電路。

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

探測(cè)時(shí)鐘測(cè)量來(lái)自石英晶體的8 MHz信號(hào)

將閃存/調(diào)試適配器連接到您的自定義設(shè)計(jì)

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

閃存/調(diào)試適配器可以通過(guò)某種方式在適配器和PCB上的連接器之間建立連接。通常會(huì)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(gè)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(shí)你只需插入調(diào)試電纜，給PCB上電，并希望不會(huì)燒壞。

具有兩個(gè)連接器選項(xiàng)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(jìn)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(jì)之間建立連接

打開(kāi)編程工具或IDE（集成開(kāi)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(qǐng)?jiān)俅螜z查您的連接。如果連接看起來(lái)正確并且您找不到任何其他明顯的問(wèn)題，請(qǐng)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(píng)估板與定制PCB上的評(píng)估板相同或非常相似，則會(huì)很有幫助。如果你無(wú)法連接到評(píng)估板，那么問(wèn)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(méi)有問(wèn)題?，F(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(jí)功能（如數(shù)據(jù)表中所述）。如果您擺弄錯(cuò)誤的配置位或下載嚴(yán)重功能失常的代碼，事情就會(huì)很快出錯(cuò)。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(shí)鐘

最重要的配置選項(xiàng)之一是時(shí)鐘。微控制器的默認(rèn)時(shí)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(shí)鐘源，則需要修改硬件配置設(shè)置。這可以通過(guò)將必要的寄存器修改合并到您的固件中來(lái)完成，現(xiàn)在IDE可能會(huì)包含一個(gè)工具，可以大大簡(jiǎn)化生成硬件配置代碼的過(guò)程。

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

下載您的第一個(gè)程序

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

在下載測(cè)試程序之前，請(qǐng)查找與“擦除”，“程序”和“”相對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)。校驗(yàn)?！边x擇這些選項(xiàng)意味著當(dāng)您單擊下載按鈕時(shí)會(huì)發(fā)生三件事：

微控制器的程序存儲(chǔ)器將被刪除。

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

PC軟件將回讀程序存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，以驗(yàn)證在傳輸過(guò)程中或在將目標(biāo)文件寫入的過(guò)程中沒(méi)有引入錯(cuò)誤。 flash。

如果下載過(guò)程成功，請(qǐng)執(zhí)行該程序。這可以通過(guò)IDE的調(diào)試功能或重置微控制器來(lái)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(dòng)電路板。）如果您的測(cè)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(jì)

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

結(jié)論

設(shè)計(jì)您的第一個(gè)基于微控制器的微控制器PCB可能具有挑戰(zhàn)性。不過(guò)，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(méi)有按預(yù)期工作時(shí)不要?dú)怵H。您可以修復(fù)或針對(duì)組裝和測(cè)試階段出現(xiàn)的許多問(wèn)題提出解決方法。如果你真的拙劣的東西，使用第一個(gè)版本的板作為過(guò)山車或鎮(zhèn)紙，然后回到你的CAD軟件。這是一個(gè)你不會(huì)做兩次的錯(cuò)誤，也許你已經(jīng)注意到其他一些改進(jìn)可以納入第二個(gè)版本。

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