Como se ha explicado anteriormente la finalidad de la instalación del Arduino Bootloader es poder habilitar la función de los microcontroladores ATmega328 para que estos puedan ser programados vía seríal, en este caso la comunicación serial que se emplea es la llamada UART por sus siglas en inglés Universal Asynchronous Receiver-Transmitte, para esto, necesitamos un "puente" que establezca la comunicación entre nuestra computadora que emplea un protocolo de comunicación USB (Universal Serial Bus) y nuestro microcontrolador que utiliza la comunicación UART, es decir, necesitamos establecer una comunicación USB-UART.
En el mercado existen diversos módulos que pueden realizar esta tarea, tal es el caso del siempre confiable módulo FTDI que emplea el circuito integrado FTDI-232RL, o bien, existen convertidores genéricos que emplean el microcontrolador ATmega16u2 para poder efectuar esta comunicación, la principal desventaja de este último es que se debe de contar con el programa correcto (firmware) para que el funcionamiento del microcontrolador sea el adecuado.
Figura 1. Convertidores genéricos.
Después de un par de malas experiencias con módulos genéricos basados en el circuito integrado CH340G de manufactura desconocida, en Áster tomamos la decisión de revisar, mejorar y optimizar el módulo convertidor adaptándolo y actualizándolo a nuestras necesidades como desarrolladores de hardware, es por eso que tras una ardua investigación y un par de prototipos construidos logramos la creación de nuestro Programador USB-UART.
Figura 2. Programador USB-UART de Áster
Entre las principales ventajas del Programador USB-UART destaca un switch selector de niveles de voltaje embebido en el módulo, con este switch es posible intercambiar el nivel de alimentación y comunicación entre 5V para circuitos TTL a 3.3V para circuitos con tecnología CMOS, de esta manera no es necesario el uso de jumpers removibles o cableado adicional para trabajar entre un nivel de voltaje y otro.
Figura 3.1 y 3.2. Programador USB-UART trabajando en un nivel lógico de 5V.
Figura 4.1 y 4.2. Programador USB-UART trabajando en un nivel lógico de 3.3V.
Por otro lado, una de las ventajas específicas en el Programador USB-UART es la estandarización de nuestros conectores, llevando una hegemonia en el diseño característico de Áster en un conector USB Tipo-C, esto con la finalidad de simplificar y eliminar el constante uso y portación de diferentes tipos de cables USB, muchas veces siendo casi obsoletos para las aplicaciones diarias.
El Programador USB-UART es perfectamente compatible con las tarjetas Pro Mini, ya sea el Fiuino Pro Mini diseñado por Áster como también lo es con placas genéricas hechas por otros fabricantes.
Figura 5.1 y 5.2. Conexión Programador USB-UART
al Fiuino Pro Mini y tarjeta Pro Mini genérica.
Una vez realizadas las conexiones el programa se puede subir mediante el Arduino IDE, seleccionando el puerto serial correspondiente a nuestro controlador CH340G, para esto puedes consultar nuestra guía de instalación, también hay que seleccionar el tipo de tarjeta que vamos a programar, esto puede varias debido a que muchas veces algunas tarjetas genéricas vienen con el Bootloader correspondiente al Arduino Duemilanove.
Figura 6. Carga de ejemplo 'Blink' en Fiuino Pro Mini
usando el Programador USB-UART.
Figura 7. Carga de ejemplo 'Blink' en Pro Mini genérico
usando el Programador USB-UART.
¿Usar el pin DTR o RST?
El diseño del Programador USB-UART omite el último pin con destino a GND de una tarjeta Pro Mini ya que no es necesario para su funcionamiento, en vez de eso se colocó un pin denominado como RST, si se quisiera programar un circutio basado en Arduino de forma 'standalone', el pin de RESET del ATmega328 tendría que ir conectado al pin DTR con un capacitor de 100nF de acoplamiento, para esto, nosotros incluimos en el diseño del Programador USB-UART este capacitor, por lo tanto, puedes programar tu microncontrolador conectando el RESET al pin RST del Programador USB-UART o bien, mediante un capacitor de acoplo al pin DTR.
Figura 8. Ejemplo de circuito 'standalone'
para ATmega328P
Figura 9. Diagrama de conexión
usando el pin DTR.
Figura 10. Diagrama de conexión
usando el pin RST.
Pines laterales
Como parte del diseño, decidimos poder aprovechar al máximo el circuito integrado CH340G, añadiendo pines compatibles con la dimensión de una protoboard y conectados a todos y cada uno de los pines disponibles, esto con el fin de obtener acceso a todas las funcionalidades del circuito integrado.
Figura 11. Esquemático del circuito
integrado CH340G.
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