製品紹介: ATmega328PB-usb-bread-board

背景

ATmega328PBというMicrochipのマイコンを搭載し、USBシリアル通信回路が付いていて、それ経由でプログラムを更新可能なファームウェアを書き込んだ装置です。
ブレッドボードの両側に信号線を引き出しているため、ATmega328PBとミニブレッドボードを利用した回路を作りやすくなっています。

以前ATmega328PBの信号線をブレッドボードに引き出す装置を作りましたが、ピンを使い切らない場合はUSB経由でプログラムを書き込めたら便利だったので、今回こちらの装置として回路をまとめました。

使い方を紹介します。

使ったもの

• Arduino にプログラムを書き込めるPC
  Arduino IDEかPlatformIOをPCにインストールしてください
• ATmega328PB-usb-bread-board
  今回紹介する装置です。
  スイッチサイエンスで販売中です。
  
• USB microBケーブル
  プログラムの書き込みに必要です。

外観

Rev2021.03の裏と表の見た目はこうなっています。

特徴

ミニブレッドボードの両側のピンソケットに信号線を展開

ミニブレッドボードを利用して電子部品を検証しやすくしています。

I2Cとして利用可能なWireポートを2種類をGrove端子に接続

Grove向けのI2C装置を利用可能です。
Wireを2端子、Wire1を1端子用意しています。
（Rev2021.05ではWireのピン名が「D19、D24」となっていますが、これは間違いで、正しくは「D18、D19」です。）

MicroBのUSB経由でプログラムを更新可能

ATmega328PBにはMiniCoreのUART経由でプログラムを更新できるファームウェアを書き込み、USB Uart変換モジュール CP2102Nを介してPCからUSB接続でプログラムを書き込めます。

プログラムの書き込み方法や環境設定はこの後解説します。

GPIO13で制御可能なLED搭載

USB端子の横にGPIO13で制御可能なLEDを搭載しています。
部品の追加なしでLチカが可能です。

16MHzの外部発信子(MEMS)で動作

水晶振動子ではなくMEMSを利用しているため、水晶振動子を利用した場合と比べて利用可能なGPIO端子（D21）が1つ多いです。

支柱付き

M3の5mmの支柱4本とナット4つが付属するので、それを4隅に取り付けることで作業台を傷つけにくくできます。

USBシリアルモジュール CP2102Nのドライバをインストール

ATmega328PB-usb-bread-boardはUSBシリアルモジュールとしてCP2102Nを利用しています。

macOSを利用している場合: 下記ページからインストーラーをダウンロードして手動でのインストールが必要です。
Windowsの場合: USB接続すると数分で自動インストールしてくれますが、自動で設定されない場合は下記のページからインストーラーをダウンロードしてインストールしてください。
Linux（Ubuntu）の場合は標準のドライバで認識してくれるので、追加でのドライバインストールは不要です。

CP210x USB to UART Bridge VCP Drivers

上記のページのDOWNLOADSタブをクリックするとドライバのダウンロードリンクを一覧できます。

書き込み環境の設定: MiniCoreをインストール

ATMega328PB-usb-bread-boardにはMiniCoreのブートローダーを書き込んでいます。
そのため、USB経由でプログラムを更新するにはMiniCoreの開発環境へのインストールが必要です。
Arduino IDEとPlatformIOの設定方法を紹介します。

Arduino IDEの場合

Arduino IDEとはArduinoという電子工作を始めやすいマイコンボードの開発環境です。
それを利用してATmega328PB-usb-bread-boardにプログラムを書き込むための設定方法を紹介します。

ボード情報にMiniCoreを追加します。
ここで紹介する手順でインストール出来ない場合は、MiniCoreのボードマネージャーの設定方法に従ってください。

ファイル -> 環境設定 を選び、環境設定画面を開きます。

環境設定画面の「追加のボードマネージャーのURL」に下記のMiniCoreのURLを追加します。

https://mcudude.github.io/MiniCore/package_MCUdude_MiniCore_index.json

URL追加できたらボードマネージャーでMiniCoreをインストールします。
ツール -> ボード -> ボードマネージャ を選び、ボードマネージャを開きます。

MiniCoreを探してインストールしてしてください。
上部の検索フィルタにMiniCoreと入力すると探しやすいです。

MiniCoreをインストールしたらボード選択で選べるようになります。
ATmega328PBに対してプログラムを書き込むには、ツール -> ボード -> MiniCore -> ATmega328 を選びます。

MiniCoreのATmega328を選んだら、再び ツール を開いて下記の設定にしてください。

• Clock: External 16MHz
• Variant: 328PB
• シリアルポート: ATmega328PBをPCに接続すると認識されるシリアルポート

これでATmega328PB-usb-bread-boardにプログラムを書き込めます。

PlatformIOの場合

PlatformIOとは、様々なマイコン向けのプログラムを様々なフレームワークで開発可能な開発環境です。
VSCodeというプログラム編集ソフトにプラグインを入れて利用したり、コマンド操作でpython3のpipでインストールして利用したりします。
MiniCoreのプログラムも開発可能です。

PlatformIOのプロジェクトで下記のようにplatformio.iniのenvをATmega328PBにすれば、ATmega328PB-usb-bread-boardにUSB経由でプログラムをアップロードできます。

[env:ATmega328PB]
platform = atmelavr
board = ATmega328PB
framework = arduino

LED点滅プログラムを書き込み

下記のプログラムを書き込んでみます。

void setup() {
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  delay(1000);
}

上記のプログラムはArduino IDEの ファイル -> スケッチ例 -> 01.Basics -> Blink で開けるプログラムと同じです。

Arduino IDEの場合は右矢印ボタンをプログラムを書き込めます。
（先ほど説明した「書き込み環境の設定」の「Arduino IDEの場合」を行っておいてください。）

書き込みに成功したらD13に接続されているLEDが点滅します。

余談: ケースが欲しい場合はタカチのTW8-4-8*を利用可能

タカチのケースにネジ穴の位置を合わせています。
USBケーブル接続用の穴を開ければ利用可能です。
下記の写真はTW8-4-8Gと組み合わせた様子です。

ケースは秋月電子で購入可能です。
プラスチックケース　ＴＷ８－４－８Ｂ

まとめ

ATmega328PBの特徴と使い方を紹介しました。
良かったら使ってみてくださいな。

ATMega328PB-usb-bread-board

変更履歴

2021.05.09
MiniCoreの更新により、LED_BUILTINが定義されるようになったため、プログラムでそれを定義していた箇所と説明を削除しました。
2021.05.11
機能の紹介写真をRev2021.05で写真を撮り直しました。
2021.05.13
スイッチサイエンスの販売ページのリンクを追加しました。
2023.04.19
TW8-4-8Gの取り扱いが秋月電子で終わっていたので、取り扱いがあるTW8-4-8Bに変更しました。