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Carte Starlet pour petites et moyennes applications Compatible BimoPlus avec un 16F690

Version ‘’lowcost’’ du PicStar avec un 18F13K50 - USB La carte Starlet, compatible avec la carte BimoPlus qui a fait ses preuves, est idéale pour commander un robot. Ses connecteurs permettent de brancher directement 2 moteurs avec encodeurs, deux servos et trois capteurs de distance infrarouges. On peut naturellement brancher sur ces connecteurs d’autres capteurs et actionneurs, sans bénéficier des librairies logicielles fournies en assembleur CALM pour le processeur 16F690 et compatibles. La programmation se fait avec un Pickit2. En insérant un processeur de la famille 18F13X50, on a la possibilité de télécharger les programmes via USB, économisant le Pickit2. Le 18F13X50 est programmable en C, la documentation pour utiliser le compilateur gratuit SDCC est en élaboration. La carte Starlet couvre donc une gamme d’applications très large, grace à la compatibilité du brochage de 4 processeurs : Le 16F630 14 broches utilisé dans le Bimo. Le 16F676 14 broches aussi, avec 6 entrées analogiques. Le 16F690 20 broches qui utilise toutes les possibilités de la carte. Le 18F13X50 qui enlève 3 entrées-sorties à cause du connecteur USB, mais permet le chargement depuis le port USB, au lieu du Pickit2. Avec le 18F13X50, le Starlet a une très grande compatibilité avec le Picstar qui a des connecteurs moteur et servo compatibles avec le Starlet. Les applications sur Starlet se transfèrent sur PicStar en appelant d’autres librairies logicielles, sans modifier le programme de l’application.

Starlet

PicStar

Starlet est un kit sur lequel les socles et connecteurs sont faciles à souder. 18 composants SMD sont déjà soudés sur la face dessous. On peut ne monter que les composants et connecteurs utiles, décider de remplacer les diodes bicolores par des connecteurs. Le montage et les options sont décrits sous www.didel.com/starlet/StarletMontage.pdf Le processeur est livré avec un programme que teste et démontre les possibilités de la carte. Le processeur 16F690 se programme facilement avec un environnement de programmation pour PIC, en particulier le Pickit2.

Le support logiciel du Starlet est écrit en assembleur CALM et l’environnement convivial et efficace SmileNG est gratuit. Le logiciel à disposition pour 16F690 est décrit sous www.didel.com/StarletSoft.pdf ; tous les sources sont disponibles.

Didel SA Starlet.pdf page 2 Schéma et topologie

Connecteurs et fonctions sur la carte

Bimo-BimoPlus-Starlet X2 alimentation 3 à 6V P1 Inter On/Off P2 poussoir L1 L2 Leds bicolores H1 Haut-parleur M1 M2 moteurs K1 Pickit2

BimoPlus-Starlet N1 N2 mot avec encodeur ( ! différence de brochage) Z1 Z2 Servos I1 Module infrarouge F1 Polyfuse 1A

Starlet N1 = S1 UART N2 = I1 I2C U1 USB (si 18F1X50) N3 extension (capteurs de distance infrarouges, etc.)

Signaux sur les ports Note Nom note1 USB non USB Connecteurs

bLedR2 RA0 U1 Led bicolore gauche K1-4

bLedV2 RA1 U2 Led bicolore gauche K1-5

bIr RA2 IR module N3-7

RA3 Entrée éventuelle note xx N3-8 K1-1

bLedV RA4 Led bicolore droite N3-5

bLedR RA5 Led bicolore droite N3-6

bP1 RC0 Moteur 2 N2-5 M2 0.8A

bN1 RC1 Moteur 2 N2-6 M2 0.8A

bPous RC2 Poussoir N3-3

bHP RC3 Buzer passif N3-4

bP2 RC4 Moteur 2 N1-5 M1 0.8A

bN2 RC5 Moteur 2 N1-6 M1 0.8A

bServo1 RC6 Servo1 Z2

bServo2 RC7 Servo2 Z1 bPetra

E1a bSda RB4 N1-4

E2a bRx RB5 N2-4

E1b bSck RB6 N1-3

E2B bTx RB7 N2-3

Didel SA Starlet.pdf page 3 Périphériques câblés sur la carte Le récepteur infrarouge, le buzzer et les Leds L1 L2 sont compatibles avec le Bimo et BimoPlus, mais dans les applications visées par le Starlet, on peut préférer assigner les lignes du processeur à d’autres fonctions. Des cavaliers (solderjumper) facilitent l’évolution de la carte, voir www.didel.com/starlet/StarletOptions.pdf Nom du circuit, commentaires broches photo

Récepteur infrarouge I1 Dans la version USB 18F, le récepteur IR n’est pas soudé. Pour l’utiliser, il faut trouver un bit libre qui dépend de l’application. Dans la version 16F690, le cavalier a2 doit être coupé.

pins 1 + 3-5V filtré 2 - 3 sortie (vers RA2)

Diodes bicolore L1 L2 Dans la version USB 18F, L2 est sur les lignes USB et montre l’activité ou la perturbe ( ?) L1 clignote à l’enclenchement (routine Init)

pins L2 1 (c) RA1 2 (a) RA0 via 1.5k pins L1 1 (c) RA4 2 (a) RA5 via 1.5k

Poussoir P1 (parfois noté P2) Le contact est établi entre les pins verticales.

pins P1 1a 1b RC2 2a 2b

Buzzer H1 RC3 peut être déconnecté via un cavalier

pins H1 1 (top) RC3 via 100 Ω 2 Gnd

Affectation prévue pour les connecteurs Les connecteurs ont été décidés en fonction de l’application pour commander un robot qui a deux moteurs asservis, deux servos et trois capteurs de distance. Des routines CALM facilitent l’interaction avec ces périphériques. On peut naturellement câbler d’autres fonctions sur ces connecteurs. Règle générale : la pin1 (Gnd) est carrée sur le circuit imprimé, les autres sont rondes. Nom du connecteur, commentaires broches photo

X1 Alimentation La prise X1 a un contact redondant qui sert comme ‘’détrompeur psychologique’’. Voir www.bricobot.ch/kits/Gabriel.pdf L’interrupteur doit être ‘’on’’ pour que le courant passe. Il doit être ‘’off’’ si l’alimentation se fait par le Pickit2 ou l’USB.

pins 1 Gnd 2 +5V (3.5 à 6V) 3 non connectée

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K1 Programmation et alimentation le connecteur K1 est utilisé pour la programmation via le Pickit2. Pour éviter d’avoir des pins mâles qui dépassent en permanence à gauche, un connecteur femelle est soudé, et on insère un mâle coudé quand on programme. Les signaux RA0 RA1 sont utilisés par USB ; ne pas laisser le Pickit2 en place si USB est utilisé.

K1 pins 1 RA3 2 + 3 – 4 RA0 5 Ra1

U1 USB Téléchargement et alimentation Le ‘’boot loader’’ dans le 18F1X permet le téléchargement des programmes, à la place du Pickit2 USB peut alimenter la carte 16F690, avec les limitations d’USB (100 mA) Attention, l’alimentation ne passe pas par l’interrupteur.

F1 Fusible thermique Le fusible thermique est installé sur un connecteur pour pouvoir le remplacer pendant les tests par un ‘’fusible lumineux’’ : l’ampoule s’allume si le courant est excessif. Une autre bonne idée de l’ange gardien Gabriel (voir plus haut)!

M1 M2 Moteurs (max 0.8A) Les ponts en H sont des Si9986 commandés par 2 bits. 00 moteur bloqué 01 sens+ 10 sens – 11 moteur ouvert

pins M1 1 RC4 amplifié 2 RC5 amplifié pins M2 1 RC1 amplifié 2 RC0 amplifié

N1 N2 Commande de MotEnco Les amplis moteur sont dans le moteur. www.didel.com/mot/Rome.pdf

pins N1 1 + 2 - 3 RB6 Encodeur 4 RB4 5 RC4 Moteur 6 RC5 pins N2 1 + 2 - 3 RB7 Encodeur 4 RB5 5 RC0 Moteur 6 RC1

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N2 UART Utile en particulier pour le déverminage avec le Pickit en mode UART tool. www.didel.com/pic/DebugSer.pdf

pins N2 1 - 2 + 3 RxD 4 TxD

Pour se connecter sur un vieux PC, un modules avec un circuit Max RS232 est nécessaire. Un adaptateur RS232-USB peut être ajouté si le PC n’a pas de RS232. Un module FDDI permet de passer directement en USB.

N1 I2C Le bus I2C permet de connecter des entrées sorties supplémentaires (8254 en test sur la photo), des mémoires, etc.

pins N1 1 - 2 + 3 Sck 4 Sda

N3 Extensions Le connecteur N3 contient des signaux non essentiels à l’application, comme le poussoir et le haut-parleur, qui peuvent souvent être conservés en parallèle. Un circuit avec 3 capteurs de distance est disponible. www.didel.com/starlet/CdistGripsou.pdf

N3 pins 1 - 2 + 3 RC2 4 RC3 5 RA4 6 RA5 7 RA2 ! 8 RA3 !

Z1 Z2 Servos Ces deux connecteurs permettent de brancher deux servos. Il peuvent aussi être programmés pour des capteurs avec une entrée ou une sortie, pour une LED max 10mA. Compatible avec les bus domotique ‘’one-wire’’.

Z1 pins 1 - 2 + 3 Servo1 Z2 pins 1 - 2 + 3 Servo2

Z2 Petra Le bus permettra de connecter une guirlande comportant jusqu’à 16 capteurs, affichages, interrupteurs pour les consignes, gérés par interruption et visible comme 16 positions mémoire, mises à jour toutes les 20ms.

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La carte Starlet est compatible USB si le processeur 18F1X50 est installé. Trois broches sont alors réservées : RA0 RA1 et RA2 et il ne faut pas utiliser ces lignes sans être sûr que la communication USB ne sera pas perturbée. Si les composants IRM et LED gauche sont installés, il suffit de couper les ponts-soudures (solderjumpers) prévus. Une goutte de soudure rétablira le contact si c’est nécessaire. Quelques autres signaux sont accessibles à la fois sur des Leds, poussoirs, buzzer et sur le connecteur N3. Les ponts-soudures sont marqués par exemple a4 pour le pont qui déconnecte la liaison vers RA4. Ces ponts son visibles sur le schéma du début du document. Les processeurs 16F690 et 18F1x ont des entrées/sorties assignées de façon similaire. Les logiciels d’initialisation sont naturellement très différents. Les logiciels CALM sont documentés sous www.didel.com/starlet/StarletSoft.pdf Les logiciels en C seront documentés avec le logiciel du PicStar.

Explications sur les composants Le processeur Le microcontrôleur Microchip 16F690 a un oscillateur interne qui rythme un million d’instructions par seconde (le double peut être programmé). Le tension d’alimentation sur les bornes 1 et 20 doit être entre 2 et 5.5 Volts et le processeur seul consomme moins de 1 mA. C’est tout ce qu’il faut pour le faire fonctionner, le reste est de la programmation, qui décide à l’initialisation le rôle de chaque broche, teste les entrées et assigne les sorties selon les entrées et le déroulement du programme. Les LEDs La Led vers l’interrupteur s’allume si la carte est alimentée. Deux diodes bicolores ont leur courant limité par des résistances de 2.2 kOhm. On peut mettre moins pour être plus lumineux, mais cela va consommer plus! Avec 2.2k et 3.3V environ, le courant est de 1.5 mA par diode. Si l’état logique sur les sorties est 00 ou 11 la diode est éteinte. Avec 10 et 01 on a du vert ou du rouge. Si on alterne rapidement, l’œil voit du jaune. Le haut-parleur Le haut-parleur est une bobine de 50 Ohm qui attire une membrane. Il est connecté sur la broche 7, avec la résistance R2 de 330 Ohm qui limite le courant. On pourrait mettre 100 Ohm pour entendre mieux, le courant serait alors de 3,6V/(100+50) = 24 mA, mais seulement 50% du

Didel SA Starlet.pdf page 7 temps, puisque c’est une oscillation. Si on écrit un programme pour l’activer, il faut éviter de laisser ce signal actif entre les séquences de bruit : le courant est maximum et on n’entend rien ! Le poussoir Le poussoir est connecté à une résistance « pull-up » qui est soudée dessous. La résistance impose l’état 1 (>2v) et le poussoir activé force l’état 0 (<0.5v). Comme tout interrupteur mécanique, il y a des rebonds de contact que le processeur doit filtrer. En effet, quand le contact de ferme ou s’ouvre, il y a mauvais contact, micro ouvertures et fermetures pendant 1-5 millisecondes. Le processeur pourrait être trompé sur le nombre de pressions, donc le programme ne lit pas le poussoir plus souvent que toutes les 20 ms environ. Le récepteur IR Le récepteur infrarouge à 3 pattes contient une électronique qui transforme les impulsions infrarouges recues (38 kHz) en une enveloppe dont la durée est mesurée par le processeur. On voit sur l’oscilloscope que ce circuit met 0.2 – 0.3 microsecondes pour réagir. Cette électronique sensible doit être protégée des parasites générés par le moteur. Un filtre fait d’une résistance R4 et un condensateur C2 coupe les impulsions à haute fréquence.

Les ampli moteurs Les moteurs branchés sur les connecteurs M1 et M2 sont commandés par des amplificateurs soudés sous le circuit imprimé Ces amplis peuvent commander des moteurs jusqu’à 800 mA, Sous 3.6V cela veut dire que le moteur doit avoir une résistance supérieure à 5 Ohm. Les connecteurs N1 et N2 sont prévus pour commander des moteurs avec encodeur, le connecteur est compatible avec le module de commande du Romot. Les connecteurs N1 et N2 sont donc directement reliées à 4 lignes du processeur, programmables en entrées ou sorties si on vise d’autres applications qu’un moteur asservi. Les sorties servos Un servo utilise une sortie du processeur. Des impulsions de 1 à 2ms, répétées toutes les 20ms, commandent l’angle du servo. Le bus Petra Le bus Petra de Didel permettra de brancher une guirlande de capteurs et affichages et réaliser des applications robotiques assez complexes.

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