D. PETROVIĆ

1. april 2022.

Kada kažemo ATmega, prvo što pomislimo je Arduino, i to Uno, sa ATmega328p na prvom mestu. Masimo Banzi je sa tom duguljastim komadom silicijuma napravio pravu malu revoluciju, koja traje i dan danas. Uvek se nekako smetne s uma da Atmel, kao kompanija, više ne postoji i da je odavno u sastavu kompanije Microchip. Atmel kroz Microchip proizvodi široku paletu mikrokontrolera, ali i veći broj razvojnih ploča. Mnoge od njih i te kako mogu da se koriste kroz nama omiljeno razvojno okruženje.

Od Microchipa smo na „seciranje” dobili razvojnu pločicu iz naslova. ATmega4809 Curiosity Nano nosi 8-bitni ATmega4809, isti mikrokontroler kao i na Arduino Nano Every i Uno WiFi Rev2. ATmega4809 pripada novijoj megaAVR-0 seriji mikrokontrolera o kojima do sada nismo imali prilike da pišemo. Serija mikrokontrolera radi na taktovima do 20 megaherca, sa širokim opsegom Flash, SRAM i EEPROM memorije. Odlikuje se preciznijim ADC, funkcijama Event System, SleepWalking. Označavanje govori dosta o MCU, pa, tako, prva dva broja (ili jedan) ukazuju na kapacitet fleš memorije u kilobajtima, nula o nazivu serije (nulta), dok se poslednji broj u nizu odnosi na broj pinova: osmicu u nazivu nose čipovi u SSOP pakovanju sa 28 pinova, dok broj devet nose čipovi u PDIP sa 40/48 pinova. Nastavak oznake govori o pakovanju, radnoj temperaturi i drugo. Možda i najveća razlika u odnosu na jedan Uno jeste nedostatak ICSP headera. Ovde imamo UPDI, o čemu će biti reči kasnije.

ATmega4809 dolazi u 48-pinskom TQFP formatu. Unutrašnji oscilatori na 16 i 20 megaherca mogu da se skaliraju naniže do jednog megaherca. Iz oznake se vidi da model ima 48 kilobajta fleš memorije, 256 bajta EEPROM-a i šest kilobajta RAM. Imamo čak osam vrednosti za brownout detekciju, koje variraju od 1,8 do 4,1 volt. BOR (brownout reset) je kolo koje prati napon na VDD i upoređuje ga sa fiksnim pragom. Ako napon padne ispod praga, BOR se aktivira. Kada napon pređe prag, mikrokontroler se restartuje nakon određene zadrške. Varijanta sa 48 pinova dolazi i sa devet PWM, zatim, tu su još CCL, AC. Od interfejsa, standardno, tu su UART, I2C, SPI.

ATmega4809 Curiosity Nano prati referentni dizajn Curiosity Nano porodice razvojnih ploča, koje se međusobno razlikuju samo po dužini pločice, a to diktira broj GPIO mikrokontrolera na njoj. Crvena boja PCB-a sa zlatnim padovima i sitno (ali čitko i nenametljivo) ispisanim oznakama sa obe strane deluje vrlo efektno. Pločica o kojoj je reč dolazi sa dva headera sa strana (CNANO56, 56 pinova), gde se svi izvodi završavaju sečenim otvorima (kastelacijama). Uz pločicu dolaze i muški headeri, međutim, oni nemaju potrebe da se leme. Razlog tome je što su unutrašnji redovi nestandardno raspareni u nizu i držaće muški header blago nategnut između sebe. Headere možemo da podelimo na gornji, manji deo, koji pripada Debugger delu pločice i donji, veći, direktno povezan sa mikrokontrolerom. ATmega4809 ima izveden kompletan pinout. Eksterni kristal od 32,768 kiloherca za precizne tajminge dolazi nepopunjen, kao i prateći kondenzatori. Microchip je ostavio i mesta gde jednom popunjene komponente lako mogu da se ponovo odvoje sečenjem vodova skalpelom. U dnu pločice je taster ’Reset’, povezan sa PF6, a tu je i ugrađena LED na PF5.

Na pločici se vizuelno jasno izdvaja (mada je obeležen i belom linijom) Debugger deo pločice. Da bi se ATmega4809 programirala, Arduino Nano Every koristi ATSAMD11D14A, kao programator/debager. Ovde je posao poveren čipu ATSAMD21E18A. Manji komad silicijuma se sa računarom povezuje preko mikro-USB priključka. Između dve celine na pločici je šestopinski header, koji omogućava korišćenje programatora/debagera i za druge ploče i mikrokontrolere; dovoljno je preseći par trace linija koje ga povezuju sa ATmegom ispod. Ovo je vrlo zanimljivo rešenje Microchipa, a nije rezervisano samo za ovaj model pločice. Nakon programiranja/debagovanja treće pločice, linije se lako ponovo spoje lemom.

U ovom delu pločice je još i statusna LED debagera. Sa donje strane pločice je nekoliko padova, između ostalih, i debager test-point, preko koga se on fabrički flešuje. Debager ima još jednu zanimljivu funkciju, a to je upravljanje naponskim regulatorom. Finim podešavanjima napajanje pločice može da se postavi između 1,25 i 5,1 volt, gde je pravi donji prag, zapravo, 1,7 volti, da bi ploča i GPIO na njoj imali smisla. Inače, s obzirom na naponsku logiku dva mikrokontrolera na ploči, komunikacija između njih se odvija preko logičkih level shiftera. ATmega4809 radi na pet volti, dok debager radi na 3,3 volta. Iako, kao što smo rekli, na pločici postoji debager, može se koristiti i eksterni PICKit 4 (pin DBG0 na PGD). Isto važi i za Ateml-ICE (pin DBG0 na UPDI).

Ovde se tehnikalije ne završavaju. Povezivanjem Radoznalog sa računarom, on će se pojaviti pod COM portom, ali i kao Mass Storage uređaj. Pločica se može programirati prostim kopiranjem fajlova, kao što je, recimo, slučaj sa Micro Pythonom i MU editorom. Drag’n’drop programiranje ima određene nedostatke, kao što je ignorisanje Lock bitova. Zatim, Microchip ne savetuje uključivanje CRC provere osigurača, jer to može dovesti do problema prilikom bootovanja.

Što se tiče programiranja pločice, nulta serija Microchipovih mikrokontrolera koristi UPDI (unified program and debug interface) kao dvosmerni asinhroni serijski interfejs, koji za komunikaciju sa mikrokontrolerom koristi samo jednu žicu. Pun UPDI header sadrži pet pinova, gde pored UPDI ima još dva naponska, kao i RX/TX za serijsku komunikaciju. Debager na ploči za komunikaciju sa računarom koristi virtuelni COM port. Iz tog razloga, potrebno je instalirati neophodne drajvere. Oni dolaze sa MPLAB X razvojnim okruženjem koje se može preuzeti sa zvaničnih stranica. Ako će se koristiti MPLAB IDE, on stiže sa AVR-GCC kompajlerom. XC8 se može preuzeti sa zvaničnih stranica. Osim MPLAB X IDE, za programiranje se može koristiti i Atmel Studio 7.

Nama mnogo bliže Arduino razvojno okruženje, u par koraka, veoma brzo prima Radoznalog pod svoje okrilje. Norvežanin sa nadimkom MCUDude je čovek kome treba „podići spomenik”. Već smo pisali o njegovom trudu da poveći broj Atmelovih mikrokontrolera dobije podršku kroz Arduino IDE. Ni nulta serija nije izuzetak. Dodavanjem linije https://mcudude.github.io/MegaCoreX/package_MCUdude_MegaCoreX_index.json
u Preferences, u Boards Manageru može se instalirati MegaCoreX, to jest, podrška za megaAVR-0 seriju mikrokontrolera. Pored standardnog odabira vrste mikrokontrolera, tu je i podvrsta, ovde u grupi Pinout. Pa, tako, za 4809 može da se odabere i Nano Every, za 4808 Nano 4808, a za 3209 Uno WiFi. Za svaki od mikrokontrolera može da se bira između dostupnih radnih taktova, baziranih na unutrašnjem ili spoljašnjem kristalu. Pored odabira porta, potrebno je odabrati i jedan od čak sedam dostupnih programatora. Za ugrađeni na pločici bira se Atmel nEDBG/Curiosity Nano. Kod programiranja postoji par novih funkcija koje mogu da budu od koristi. Jedna od njih je Fast IO - u situacijama gde su standardni digitalRead() i digitalWrite() spori, koriste se digitalReadFast() i digitalWriteFast(). Zatim, pin može da se označava u standardnom Arduino mapiranju, ali i kao macro. Recimo, na Radoznaloj pločici ugrađena LED je na pinu PF3, u Arduino označavanju to je 39, a možemo da je deklarišemo i sa PIN_PF3. Ovde se stvari ne završavaju, a za više nego detaljnu dokumentaciju potrebno je posetiti GitHub.

Druga varijanta je programiranje preko UART-a, za šta treba programirati Optiboot bootloader. U tom slučaju programator neće više neće biti potreban, a pritom treba voditi računa koji će UART da se koristi. Ovo je vrlo bitna činjenica ako je u pitanju projekat zasnovan na nekom od megaAVR-0 mikrokontrolera: Tada je programator neophodan samo za programiranje bootloadera, a za ostalo je dovoljan neki jeftini UART čip. Kao standalone UPDI programator, mogu da se koriste razna custom rešenja, poput jtag2updi, microUPDI i drugo. Običan Pro Mini sa jednim otpornikom može da završi posao.

Probali smo veći broj skečeva. Na testu iz računanja broja Pi Radoznali je postigao vreme od 5543 milisekunde. S obzirom na to kako su interno povezani ATmega4809 i debager, koristi se Serial3. Sa I2C, takođe, nismo imali problema. Postoji dodatni Curiosity Nano Adapter, nalik na shield, koji na sebi ima tri mikroBUS podnožja naše Mikroelektronike, preko kojih sa Radoznalim Nano može da se poveže i preko hiljadu različitih senzora, modula i slično. To je sasvim dovoljno da Radoznali podigne radoznalost na još viši nivo.