2013/09/09

在麵包板上建構Arduino(ATmega328P加USB轉TTL Serial轉接卡)

其實之前的「將Arduino Uno當做一台ISP線上燒錄器,燒錄bootloader或sketch到麵包板上的ATmega328P-PU晶片」,就已經曾在麵包板上建構Arduino,不過那時使用一塊Arduino板子當做ISP線上燒錄器,而這篇使用「USB轉TTL Serial」轉接卡。關於USB轉換功能的相關產品,可參考這一篇

我將在麵包板上插入ATmega328P-PU微控制器晶片,並加入「USB轉TTL Serial」轉接卡FTDI Friend,開發時就跟一般的Arduino開發板完全一樣。我假定微控制器晶片已經燒錄bootloader了。

這是ATmega328的腳位功能圖,跟ATmega168一樣。


電路圖如下,從電腦USB埠、經由FTDI Friend供電給ATmega328,FTDI Friend的TX、RX連接到ATmega328的RX、TX。

ATmega328針腳1(reset),接10k歐姆電阻再接5V;另接開關再接地,燒錄必須手動按開關重置。

ATmega328針腳10(對應Arduino數位腳位13),接220歐姆電阻、串聯LED。將燒錄Blink範例草稿碼測試是否正常。

其他就是基本接法,接電源、接地、接外部石英晶體震盪器。


麵包板示意圖如下。


FTDI Friend的背後。


完成囉,使用時就跟一般Arduino開發板相同,哈哈。

當然啦,也可以轉移到洞洞板上,需要自己焊接線路。

除了使用「USB轉TTL Serial」的轉接卡或轉接線,如果你的電腦還有9針的RS-232序列埠的話,加上「RS-232轉TTL Serial」的產品,也是可以的。但要記得,連接序列介面時要跨接,某端的RX與TX分別接到另一端的TX與RX,但某些產品似乎故意調換這兩個腳位的標示。

74 comments:

  1. 使用 RS-232轉TTL Serial 模組,也可以進行self-progamming燒錄(微控制器裡已有bootloader)。

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  2. 如果我用MAX232晶片DIY一個RS-232轉TTL Serial 模組,
    是否也可以用他來為Arduino灌bootloader與upload sketches?

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    1. 可以upload sketches,
      但灌bootloader應該不行,要用燒錄器。

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  3. 請問洞洞板的部分是如何供電的? 再麻煩說明, 謝謝

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    1. 網頁最後一張照片,洞洞板的右下角落是線性穩壓晶片7805,輸入端加上0.33 µF電容,輸出端加上0.1 µF電容,我以9V方形電池從螺絲端子台供電,經7805穩壓成5V電壓。

      另可參考我寫的Arduino入門書(http://yehnan.blogspot.tw/2014/02/arduino_21.html)裡第9章關於7805與其他穩壓晶片的部份。

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  4. 再次打擾您, 請問站長, 板子上有一個3.3V的孔, 如果用這種方式, 請問要怎麼用, 謝謝

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    1. 什麼板子有3.3V?
      請問你的問題是什麼?

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  5. 站長你好

    我最近想要試做arduino官方提供的

    http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardSerialSingleSided3

    網站的電路說ic必須用ATMEGA8(or ATMEGA168)

    但我手邊只有ATMEGA328

    找了DATASHEET也不太清楚兩者使用上有什麼不同(電路的電阻、電容值...之類的差別)

    想請問站長兩者(ATMEGA8(or ATMEGA168)與ATMEGA328)使用的電路是一模一樣的嗎?

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    1. 據我所知,atmega168與atmega328的腳位功能完全相同,差別僅在於328的記憶體較大。
      所以這份電路應該可以換成atmega328。

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    2. 站長您好:

      請問arduino官方提供的這塊板子(http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardSerialSingleSided3)要怎麼燒入程式呢??,是否可以用RS-232轉USB的傳輸線直接燒入呢??

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    3. 這塊板子有RS-232 9針以及電壓轉換的電路(應該是12V轉5V,不太確定),如果你電腦還有RS-232的話,可直接以一條RS-232線(一頭9針插板子、一頭9針或25針插電腦)連接,進行燒錄。

      也可使用RS-232轉USB的傳輸線,把電腦的USB埠模擬成序列埠,然後進行燒錄。

      所以你問題的答案是:可以。
      等於是從電腦的USB埠、經線材轉成RS-232、再由板子上的電路轉成Arduino微控制器晶片可接受的電壓與訊號。

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  6. 站長您好:
    看完你打的這幾篇文章後還是有一些不解之處
    1.如果我使用atmega328p這一顆MCU再搭配電腦USB埠經由FTDI Friend在使用此文章的電路就可以在電腦上打程式燒錄嗎?
    2.如果可以在電腦上是用什麼程式來編輯??
    3.bootloader 在站長其他文章中有討論過燒錄這個程式主要是來單步執行與Debug嗎? 我可以單存只要燒入我sketch嗎?

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    1. 1. 對。但atmega328p必須已含有bootloader。
      在麵包板上建構Arduino並加上FTDI Friend,其實就等同於一塊Arduino板子。
      2. 就是一般的Arduino程式。使用Arduino的軟體開發環境。可到http://arduino.cc/en/Main/Software下載。
      3. 燒錄sketch時,
      a. 可以使用並列埠燒錄線,http://yehnan.blogspot.tw/2013/09/arduino.html
      b. 可以使用專門的燒錄器,http://yehnan.blogspot.tw/2013/09/avr-ispadafruit-usbtinyisp.html,可燒錄sketch、也可燒錄bootloader。
      c. 當MCU已含有bootloader時,透過一般USB(轉序列埠)連線,便可燒錄,這也是一般採用的方式。

      你不想要bootloader、只想燒錄sketch的話,可以使用a.與b.。

      詳情請參考我寫的其他文章http://yehnan.blogspot.tw/2012/02/arduino_21.html,
      也可參考拙作「Arduino輕鬆入門:範例分析與實作設計」http://yehnan.blogspot.tw/2014/02/arduino_21.html 的第12章。

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  7. 站長你好:
    閱讀完其他文章後發現還是有一些不解之處(可能領悟力較差~如果問到比較基本的問題~麻煩站長多多包容)
    1.目前的了解是atmega328p如果沒有燒bootloader到裡面就沒辦法使用此文章方法來進行燒入我的程式??
    2.bootloader他應是debug用或電腦同步單步執行??
    3.因為目前arduino uno是跟朋友借的,所以爾後(如果我沒有arduino uno或相關產品)買來新的atmega328p(無bootloader無sketch)就無法做燒入了嗎?

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    1. 1. 對。
      2. Arduino的bootloader很簡單,就是燒錄用。據我所知應無除錯功能,但想要的話可以自己加。
      3. 光買一顆atmega328p晶片,裡頭一般來說並沒有Arduino的bootloader。想要燒錄的話,可使用燒錄器,例如http://yehnan.blogspot.tw/2013/09/avr-ispadafruit-usbtinyisp.html。
      有些拍賣商家可幫你事先燒錄bootloader。

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    2. 買張Arduino開發板的好處就是方便,一連接電腦就可以了,
      想要在麵包板上建構Arduino的話,通常是為了降低成本、深入學習,
      不論如何,手上還是要有一張板子才好,現在板子也很便宜吧,
      而且,有一張Uno板的話,也可以把Arduino Uno當做一台ISP線上燒錄器,燒錄bootloader或sketch到麵包板上的ATmega328P-PU晶片,詳情請看http://yehnan.blogspot.tw/2013/02/arduino-unoispbootloadersketchatmega328.html 。

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  8. 站長您好,請問reset 的時機點是什麼時候,以及多久呢?我都一直收到 vrdude: stk500_recv(): programmer is not responding

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    1. 請問你是哪塊板子?

      上傳需使用RX與TX,對應腳位通常是0與1,請拔除接線,避免衝突。

      到Arduino IDE偏好設定裡,勾選 顯示詳細輸出:上傳。
      在看到
      avrdude: Send: 0 [30] [20]
      avrdude: Send: 0 [30] [20]
      avrdude: Send: 0 [30] [20]
      的時候按下板子的RESET鍵,按一下即可,約0.3秒吧。 也可試試在看到「之前」按下。
      也可試試...按下Arduino IDE的Upload,然後一直按著板子的RESET不放,看到以上訊息後再放開RESET。

      解除安裝電腦端的驅動程式,然後重新安裝。

      如果都不行,那就只能使用燒錄器了。
      我有張板子,怎麼弄都不行,只好用燒錄器來燒錄程式。

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    2. 感謝您迅速回復。我晶片是用 ATmega328P,而USB轉TTL 用的是 FT232RL,是從淘寶買的 ( http://goo.gl/EK8vHk )

      外國人有些好像還會說DTR CTS也要接,一個接地一個接電容串reset ,但我還是沒用

      晶片買回來的時候已經燒了閃燈程式,我按照您的接法也看到閃燈了 (表示晶片有在運作)

      不過用IDE 就是一直失敗

      不知是否還有什麼眉角我沒有注意到的

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    3. 晶片買回來的時候已經燒了閃燈程式?
      你確定 ATmega328P裡面有Arduino的bootloader嗎?使用這種燒錄方式的話,必須有bootloader。

      我沒使用DTR CTS也可燒錄。

      你的USB轉TTL(FT232RL)的驅動程式裝了嗎?在Arduino IDE裡看到Port編號?

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    4. 他有強調他已燒bootloader 已經下載閃燈程序

      FT232RL 在mac 有看到 port 編號

      reset 按鈕的反應很快,一放開馬上閃燈,不知道是不是正常?

      會這麼懷疑是因為,我有買一個 arduino nano ,他也得按reset才能下載程式,它按下去就有一種 "似乎正在boot " 的延遲感

      可是這個麵包版上的晶片,按下去燈滅,放開卻馬上閃燈

      如果再不行,我就試一下您其他教學 (我有一個大的 arduino UNO 開發版,乾脆把它變成燒錄器好了)

      感謝,您的相關文章都很有用!

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    5. 的確不太正常,除非他有改過bootloader。

      你確定FT232RL的TX/RX跟Atmega328p的TX/RX,有接對嗎?
      有些模組的TX/RX寫反了。

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  9. MultiWii SE 上面是使用 ATmega328P 的晶片,板上有一組 FTDI 接腳,一組 TTL 接腳,
    看網路上都使用專屬的 FTDI USB to TTL 來做飛行模式調校程式的更新,
    如果是使用 Raspberry Pi 的 USB to TTL(http://goods.ruten.com.tw/item/show?21308225323607),
    請問站長是否知道是要接板上的 FTDI 接腳或是 TTL 接腳?
    如果要接 FTDI 的接腳,Raspberry Pi 的 USB to TTL 側邊有接孔,
    是否可自行焊連接線做一個跟 MultiWii SE 板上 FTDI 接腳相符的接口?

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  10. USB to TTL(http://goods.ruten.com.tw/item/show?21308225323607)已經具備USB轉TTL的晶片,USB端接往電腦,TTL當然就直接接往ATmega328P的TTL接腳。

    但如果MultiWii SE自己已經有FTDI(USB轉TTL),就如同一般的Arduino板子(已內含USB轉TTL功能),那就不需要另外買一條轉接線了,直接以普通的USB線連接不就得了。

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  11. Anonymous8/9/14 00:50

    您好:
    想請教您,我按照您所提供的基本電路用洞洞板弄出了一塊 arduino板。但現在有點問題。
    請問您有測試過自製的arduino板上,analog pin的功能是否正常嗎?
    我有一個按照網路所製作的DS1307 RTC,使用A04與A05 pin讀取。
    在購買的arduino板上運作正常,但是在自製的arduino板上會顯示無法sync RTC。
    我測試過,將自製的arduino板上的ATMEGA328P拆下直接裝到購買的arduino板上(沒有重新燒程序),RTC是可以正常同步的。但再裝回自製的arduino板上,就又變成無法跟RTC sync。
    Digital pin有測試過設定按鍵與點亮LED功能,是正常的。
    我沒辦法排除analog pin的問題,請問您是否有什麼想法呢?

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  12. > 自製的arduino板上,analog pin的功能是否正常嗎?
    是的,正常;測試過。

    > DS1307 RTC,使用A04與A05 pin讀取
    也都正常,不管是用Uno板,還是用自製的。

    使用RTC時,Uno的A4其實是I2C的SDA、A5其實是I2C的SCL。應該跟analog pin無關。

    既然ATmega328P拆下來後是正常的,那麼晶片與程式方面應無問題。所以是自製的arduino板方面的線路問題吧,
    RTC的GND有跟Arduino的GND接在一起?

    你是在麵包板上弄的還是在洞洞板上焊接?是否A4、A5的部份有短路現象?

    只好再次檢查一次線路囉。加油。祝好運。

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    1. Anonymous8/9/14 13:51

      >所以是自製的arduino板方面的線路問題吧,RTC的GND有跟Arduino的GND接在一起?
      是的,所有的+5V或是GND都是接在一起的。
      >你是在麵包板上弄的還是在洞洞板上焊接?是否A4、A5的部份有短路現象?
      是在洞洞板上,有測過焊點,沒有短路的現象。
      不過我剛剛用自製版的ATMEGA328P在麵包板上重建電路,結果還是一樣沒有辦法與RTC sync。

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    2. 嗯,隔空抓藥很困難啊。

      照片?

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    3. 我剛剛又測了一遍,一切正常。話說回來,你的RTC既然可用於Uno板,自製的板應該也可以,嗯,問題在哪裡呢。

      線路連接錯誤嗎? 你把DS1307的SDA SCL接到ATmega328P的哪個腳位了?

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  13. Anonymous8/9/14 15:30

    好的,這是照片
    http://imgur.com/JgGKABd
    RTC沒有放上去,因為會擋住線路。

    >你把DS1307的SDA SCL接到ATmega328P的哪個腳位了?
    SCL接ATmega328P的38 pin,SDA接ATmega328P的37 pin

    我現在對為什麼無法sync RTC是覺得有點難以理解。

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    1. 線路看不出問題。
      那麼RTC的部份呢?


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    2. Anonymous8/9/14 17:40

      RTC的線路很亂,照片上會很難看出線路。
      不過接到購買的arduino板上都是正常的,可以從RTC取得時間。

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    3. 嗯,那就...再檢查看看吧。

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    4. 如果可以的話,還希望你找出原因後,能回到這裡留言。謝謝。

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    5. Anonymous9/9/14 12:05

      我剛想到,打算將購買的arduino用I2C連接到自製的arduino,用以測試自製arduino上I2C讀取是否正常。
      以排除自製arduino及自製RTC是否有問題。

      >如果可以的話,還希望你找出原因後,能回到這裡留言。謝謝。
      哈哈...多謝您的幫助.....如果我找得出來問題的話......

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    6. 可以的話,拍RTC部分的照片讓我看看。

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    7. Anonymous10/9/14 00:33

      我剛剛試過將購買的arduino用I2C連接到自製的arduino,結果通訊是正常的。
      所以我想可能是自製的RTC的部分有狀況。
      這是我的RTC的正面: http://min.us/i/pIr4fZdeAfa3
      這是我的RTC的反面: http://min.us/i/W5Y7gL3NlWR7
      我已經將照片的方向鏡像處理過了,是直接對應的。

      是否能再麻煩您一件事,您發布的DS1307的程式很好用,設定時間也很方便。
      但我將delay(1000)的方式拿掉,改使用 Timer.h 讓時間以每秒一次顯示,這時候我就沒辦法設定時間了。
      比如我使用 Timer.h 讓時間每秒顯示一次,顯示是正常的,但我如果輸入y2014 或是 M2等等設定時間日期的指令,都只會顯示"wrong"。如果改回成delay(1000)的方式來顯示時間,就可以正常設定時間日期。是不是有什麼樣的方法能夠修正呢,謝謝。

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  14. > 我想可能是自製的RTC的部分有狀況
    可是你不是在一般的Arduino板上測試過且沒問題,那麼RTC部分應該是正確的啊。

    嗯,果然很亂,看不出所以然。orz。

    看到"wrong"代表執行了程式裡的pf("Wrong\n");
    也就是int t = Serial.read();的t讀到了奇怪的東西,
    試著把Serial.read()讀到的東西印出來看看,看看讀到些什麼。


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    1. Anonymous10/9/14 12:23

      >可是你不是在一般的Arduino板上測試過且沒問題,那麼RTC部分應該是正確的啊。
      對,這也是我覺得很奇怪的事情。

      >試著把Serial.read()讀到的東西印出來看看,看看讀到些什麼。
      對耶,我試試看。

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    2. Anonymous12/9/14 02:29

      >>試著把Serial.read()讀到的東西印出來看看,看看讀到些什麼。
      >對耶,我試試看。
      我今天試過了。我在您的DS1307程序裡的serialEvent()內,
      while((temp = Serial.read()) != -1){ v = v * 10 + (temp - '0');} 的後面
      加入Serial.println(t);
      當使用delay方式顯示時間(可以正常設定時間),在輸入y2014後,serial monitor會顯示121,然後顯示新設定的日期時間。
      當使用Timer方式顯示時間(無法正常設定時間),在輸入y2014後,serial monitor會顯示121 (\n) 50 (\n) Wrong (\n) 48 (\n) Wrong (\n)
      如果我猜得沒錯的話,timer 讓serial.read 沒辦法一次讀完輸入的指令,而是拆成一個字一個字輸入,所以變成錯誤指令就無法設定時間日期。

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    3. 我猜是因為loop裡沒有delay後,serialEvent被執行的速度太快了,導致一次只接收到一個字元,所以當輸入y2014時,程式卻只接收到y「121」。

      要改成更穩固的寫法的話,必須定義緩衝區,逐步接收序列埠傳來的資料(因為不確定一次會傳來多少個),判斷收到的資料是否有效,然後再處理。

      嗯,要花點時間。

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    4. 我以原來的程式碼為基礎(http://yehnan.blogspot.tw/2013/01/arduinortcds1307.html),改用Timer程式庫(使用1.3版,https://github.com/JChristensen/Timer/tree/v1.3),

      寫好後放在https://github.com/yehnan/arduino_practices/tree/master/RTC_DS1307_Timer

      改寫後,輸入設定值時,必須在末尾加一個非字母或數字的字元,譬如:
      「M9 」,含有M、9、空白字元。

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    5. Anonymous14/9/14 12:22

      是說等於用空白字元當作字串輸入的結束碼,讀到空白就表示字串輸入完成,是這樣的意思嗎?

      感謝您連日來的幫助。不知道是我的電路很奇怪還是供電很奇怪之類的。
      不過這兩天我把DS1307的兩個上拉電阻換成4.7k ohm,就能正常的在自製的arduino板上面運作了。
      多謝~

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    6. 對。試試就知道了。

      4.7k? 嗯,那麼你原本的上拉電阻的值沒弄錯吧?

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    7. Anonymous14/9/14 13:16

      >4.7k? 嗯,那麼你原本的上拉電阻的值沒弄錯吧?
      是的,原本的是 紅紅紅金 的電阻,用電錶量是2.2k 的。

      其實我也不知道為什麼,是因為上次做這項測試 時候是用4.7k 的電阻做上拉電阻。所以就想說試試看。
      不過因為我沒有做很完整的測試,所以可能就當作參考。

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    8. Anonymous14/9/14 13:19

      上次做 將購買的arduino用I2C連接到自製的arduino 這項測試的時候

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    9. 嗯...
      這裡有寫怎麼計算上拉電阻,參考一下吧。
      http://www.edn.com/design/analog/4371297/Design-calculations-for-robust-I2C-communications

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    10. Anonymous14/9/14 23:30

      好的,謝謝您,我會讀看看的。
      不過可能八成都看不懂....orz

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    11. 我也看不懂。

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  15. 請問一下 我是用usb to ttl 紅-3.3v 黑-gnd 綠-rx 白-tx
    燒入一般uno板子 為何無法燒入avrdude: stk500_getsync(): not in sync: resp=0x00

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    1. 出現avrdude: stk500_getsync(): not in sync: resp=0x00的原因很多,
      請參考
      http://yehnan.blogspot.tw/2014/10/arduinostk500getsync-not-in-sync.html

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    2. 謝謝你哦
      所以 我這樣這樣的接線應該沒錯吧:D
      我只有四條線 都接再 uno板子上
      用一般usb可以正常使用 usbttl接過去才有問題

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    3. 不確定。
      我沒看到你的接線,不知道你用的是哪一個usb to ttl產品。
      有些產品的rx與tx相反了。
      Uno板是5V,你確定3.3V可行?

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    4. 後來我把它改接到5v了 參考的網址 幾乎都嘗試過一次了
      除了 換線(只有一條)
      還有bootloader(原本的板子可以使用是不是就代表ic上有了,不需要再燒錄?)
      下面是接線和usb ttl的圖片 麻煩您幫我看看 我用了好久都是無解阿哈哈
      https://drive.google.com/file/d/0B5YFJr3WxNkEMi11UFZHd3FZdm8/view?pli=1

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    5. 有些改Arduino IDE的選單「Tools-Port」嗎?
      燒錄時,有在適當時機按下板子的Reset鈕?

      請提供Arduino IDE的輸出。

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  16. 後來我把它改接到5v了 參考的網址 幾乎都嘗試過一次了
    還是無法使用 除了
    換線(因為只有一條哈哈)
    微控制器裡的bootloader壞了(這個是不是原本的可以上傳就是有bootloader了?)
    下面是我的接線圖 和usb ttl 麻煩您幫我看一下 用了好久都無解阿哈哈
    https://drive.google.com/file/d/0B5YFJr3WxNkEMi11UFZHd3FZdm8/view?usp=sharing

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  17. 您好
    想請教一個問題,我有購買網路上的Arduino Pro mini 3.3V/8Mhz
    我將上面的Atmega 328P MCU拆下來接在我的小板上
    有將TX、RX、DTR、VCC、GND拉出來接USB to TTL版
    MCU使用內振,Arduino 也有使用官網的"ATmega328 on a breadboard (8 MHz internal clock)"板子
    但是程式一直沒燒入進去MCU
    請問是否還有什麼需要注意的呢?
    謝謝

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    1. 您好
      我剛剛使用朓腺,將小板上的OSC腳外接8Mhz振盪器
      就可以燒錄了
      請問是否因為MCU的Bootloader燒錄版本為外振8Mhz
      所以才會無法使用內振燒錄程式碼呢?
      謝謝

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    2. 應該是因為fuse的設定。
      更動震盪頻率也需修改fuse。

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  18. uno板上AREF空接 麵包板上需要接vcc嗎 假如我的analog signal是0~5V

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  19. 請問當我要用atmega328 當單晶片,並且商品化,要注意甚麼?
    我最近在研讀相關的電路學,卡在的點是計算相關功耗,是否降到最低呢?
    而商品是藍牙相關傳資料,採用HM-10 藍牙4.0,有要考量到安全性嗎?

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    1. > 商品化,要注意甚麼?
      很多。
      > 是否降到最低呢?
      根據你的需求而定。
      > 有要考量到安全性嗎?
      不懂你的問題。

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  20. 請問您~若外接電源 Vcc
    用四顆1.5V電池,共6V會燒毀嗎?
    謝謝您

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    1. 規格書寫著Operating Voltage 1.8 - 5.5V,Absolute Maximum Voltage 6.0V。
      所以如果你確定真的是6V,那就應該可以。
      但是直接用電池,也就是unregulated,電壓會上下起伏,不建議。

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  21. 你好
    想請問一下像上面您提到的那顆ATmega168的9腳、10腳,上面是PB6、PB7這種腳可以直接空接嗎?
    還是也必須連到哪些腳位上嗎?

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    1. ATmega168的9腳、10腳,通常外接crystal。
      若不接,可使用晶片內建的震盪時脈,但需修改fuse。

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  22. 您好,想請問一下?
    如果我用兩塊自製Arduino要做對接資料傳輸
    並且不打算接USB傳輸,打算把ATmega328裝在Uno板上做燒錄
    TX與RX還是必須做RS232轉TTL?
    還是只要先燒錄好,直接把自製的板子對接就好?

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    1. 直接連接兩顆ATmega328的TX與RX。
      這邊TX接另一邊的RX。

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    2. 了解 感謝老師的解答

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  23. 您好,關於arduino的SD卡有問題想請教一下
    如果是將感測的資料,然後存到SD卡
    目前可以將兩筆資料同時存到一個檔案
    請問有辦法將兩筆資料同時存到兩個檔案裡嗎
    或者是每使用一次 自動存成一個檔案
    例如開關20次 會有20個檔案
    語法的部分該如何表示
    懇請請葉大指導

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    1. 改成不同檔名,不就可存入不同的檔案。

      不懂你的問題。

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    2. 有試著改成不同檔名
      但是第二筆資料都無法存入第二檔案
      我再試看看是不是語法錯誤
      感謝您的回覆

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