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http://sites.schaltungen.at/arduino-uno-r3/einfach-arduino/arduino-selbstgebaut
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ARDUIONO UNO selbstgebaut! Minimal ARDUINO selbst bauen
ARDUINO selber bauen mit ATmega328P-PU
https://crazy-electronic.de/index.php/arduino-selbst-bauen
Bau eines ARDUINO (Aufbauanleitung)
https://funduino.de/anleitung
https://www.grund-wissen.de/elektronik/arduino/aufbau.html
Der schnelle Einstieg in Arduino
https://www.elv.at/Arduino-verstehen-und-anwenden-Teil-1-Einstieg-in-die-Hardware-Arduino-und-AVR-Mikrocontroller/x.aspx/cid_726/detail_44820
https://crazy-electronic.de/index.php/arduino
elektor BUCH ARDUINO entdecken 7.10 ARDUIONO selbstgebaut Seite 198 7.10 Ein Arduino selbstgebaut Arduinos sind nicht besonders teuer, aber wenn Sie für jedes (dauerhafte) Projekt einen kaufen müssen, kann dies schon ins Geld gehen. Glücklicherweise ist es nicht allzu kompliziert, einen ARDUINO UNO R3 für ein paar Euro selber zu bauen. 7.10.1 Stand-alone-Mikrocontroller Wir beginnen mit der Hardware. Sie benötigen einen Mikrocontroller ATmega328P im PDIP-Gehäuse, das gut auf das Steckboard passt und auch der Typ ist, der bei den meisten Arduino Uno verwendet wird. Da wird selber einen Bootloader installieren wollen, kaufen wir ATmega328P-Chips ohne Bootloader für 2...3 Euro pro Stück. Mit Bootloader sind die Controller etwas teurer und auch schwerer erhältlich. Die Nummerierung der Pins des ATmega328P beginnt wie bei jedem IC mit der 1 oben links, wenn die Einkerbung nach oben gehalten wird. Pin 1 ist mit einem kleinen Kreis markiert. Die Nummerierung geht an dieser Seite weiter mit 2 bis 14, dann auf der rechten Seite unten mit 15 und nach oben bis 28. Pin 28 befindet sich also gegenüber Pin 1. Die Pinnummerierung und die Bedeutung der Pins erfahren Sie aus dem folgenden Bild, das aus dem Datenblatt des Herstellers stammt. B.2 Anschlussbelegung Microcontroller Pinbelegung ATmega168 & ATmega328P-PU
ATmega Microcontroller Anschlussbelegung (Gehäuse DIP-28)
Analog pinA-0 bis pin-A5 Bild 5.104: Die Pinbelegung des ATmega328P (innen) und die dazugehörigen ARDUINO UNO R3 pin (außen).
Weitere Angaben zum Microcontroller und zu den verschiedenen weiteren Gehäuseformen sind detailliert im Datenblatt beschrieben.
http://atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc8025.pdf
Zuordnung Pin-1 bis Pin-28 zu Anschlüssen auf Arduino Uno R3
ATmega-Pin Pinbeschreibung Arduino-Board-Funktion
1 PCINT14 / Reset (PC6) Reset 2 PCINT16 / RXD (PD0) D0 (RX) 3 PCINT17 / TXD (PD1) D1 (TX) 4 PCINT18 / INTo (PD2) D2 5 PCINT19 / OC2B / INTI (PD3) D3 (PWM) 6 PCINT20 / XCK / To (PD4) D4 7 Vcc Vcc 8 GND GND 9 PCINT 6 / XTAL1 / TOSCI (PB6) Quarz 10 PCINT 7 / XTAL2 / TOSC2 (PB7) Quarz
11 PCINT21 / OCoB / TI (PD5) D5 (PWM)
12 PCINT22 /0CoA / AIN0 (PD6) D6 (PWM) 13 PCINT23 / AIN1 (PD7) D7 14 PCINT 0 / CLK0 / ICP1 (PB0) D8 15 OC1A / PCINT1 (PB1) D 9 (PWM) 16 SS / OC1B / PCINT2 (PB2) D10 (PWM) 17 MOSI / OC2A / PCINT3 (PB3) D11 (PWM) 18 MISO / PCINT (PB4) D12 19 SCK / PCINT5 (PB5) D13 20 AVcc Vcc 21 Aref Aref 22 GND GND 23 ADC0 / PCINT 8 (PC0) A0 24 ADC1 / PCINT 9 (PC1) A1 25 ADC2 / PCINT10 (PC2) A2 26 ADC3 / PCINT11 (PC3) A3 27 ADC4 / SDA / PCINT12 (PC4) A4 28 ADC5 / SCL / PCINT13 (PC5) A5
Tabelle B.2: Zuordnung der ATmega pin1..pin-28 Pins Anschlüssen auf Arduino Uno Pin-0 bis Pin-13 UND Pin-A0 bis Pin-A5
Sie sehen, dass die Namen und Pinnummern nicht mit denen der Arduino-Sketche übereinstimmen. Darauf kommen wir später noch zurück. Mikrocontroller sind ziemlich anfällig für statische Elektrizität. Berühren Sie deshalb etwas Geerdetes, bevor Sie den Mikrocontroller anfassen, und berühren Sie so wenig wie möglich die Anschlüsse. Achten Sie gut darauf, dass alle Pins gut im Steckboard sitzen. Manchmal passiert es, dass sich ein Pin verbiegt und dann zwischen IC-Gehäuse und Steckboard und nicht im Kontakt steckt. Wir verbinden den Controller so wie im folgenden Bild mit dem Arduino Uno. Bei 7/20 und 8/22 müssen natürlich jeweils beide Pins mit +5 Volt respektive GND verbunden werden. 
Bild 124. Anschluss des ATmega328P an den ARDUINO UNO R3 Eigentlich trivial, aber es ist schon oft vorgekommen, dass ein Projekt partout nicht funktionieren will, weil (unerkannt) die Versorgungsspannung fehlt. Auf einem Steckboard sind die Versorgungsschienen oft nicht durchverbunden. In folgendem Bild sorgen deshalb kurze Kabel (rot und blau) für die Verbindung der linken und der rechten Hälfte. Die Kabel, die die oberen und die unteren Schienen miteinander verbinden, sind hier nicht im Bild (aber vorhanden). ARDUINO-pin ATmega328P-pin 10 1 11 17 12 18 13 19 +5V 7+20 GND 8+22 Tabelle 41. Kopplung von Arduino und ATmega328P. Um Störungen zu vermeiden, sollte man an jeder Ecke des Boards einen 100-nF-Konden-sator (Code 104) über die Versorgungsspannung schalten. Diese Kondensatoren sind hier weder im Bild noch in der Schaltung zu sehen. BILD fehlt Bild 125. Aufbau auf einem Steckbrett. Im Download finden Sie die OptiLoader-Dateien. Sie können auch von der Webseite des "Machers" die neuste Version abholen. Entpacken Sie die Datei und platzieren Sie sie in einem Ordner "optiLoader" (achten Sie auf das große L). Laden Sie die Datei optiLoader.pde in die Arduino-IDE und senden Sie sie zum Arduino. Ist die IDE fertig, so ziehen Sie den USB-Stecker, damit die Schaltung stromlos wird.
Bootloader 7.10.3\flashLEDadjust.ino
\optiLoader.h
\optiLoader.pde
BILD 126 fehlt Bild 126. Der Sketch funktioniert. Warten Sie einen Augenblick und stecken Sie das USB-Kabel wieder ein. Starten Sie den Serial Monitor auf 19200 Baud, damit Sie verfolgen können, was geschieht. In diesem Moment startet der Sketch von neuem, aber das ist kein Problem. Wenn alles gut geht, erscheint folgender Text. Wenn ein Fehler gemeldet wird, sind die Anschlüsse nicht richtig oder Sie haben ein Problem mit Störungen. Im zweiten Fall: Haben Sie die Kondensatoren an den Versorgungsschienen eingesetzt? Bootloader OptiLoader Bootstrap programmer. 2011 by Bill Westfield (WestfW) Target power on! Starting Program Mode [OK] Reading signature:950F Searching for image... Found "optiboot_atmega328.hex" for atmega328P Start address at 7E00 Total bytes read: 502 Setting fuses for programming Lock: 3F FFE000 Low: FF FFA000 High: DE FFA800 Ext: 5 FFA400 Programming bootloader: 512 bytes at 0x3F00 Commit Page: 3F00:3F00 Commit Page: 3F40:3F40 Commit Page: 3F80:3F80 Commit Page: 3FC0:3FC0 Restoring normal fuses Lock: 2F FFE000 Target power OFF! Type `G` or hit RESET for next chip Die Anmerkung "Target power OFF!" sollte Sie nicht beeindrucken. Es ist nämlich möglich, den ATmega328P über pin-9 des Arduino zu versorgen. In diesem Fall schaltet der Ardui-no nach dem Programmieren den pin-9 und damit die Versorgung des ATmega328p ab. Danach kann man den Controller aus dem Steckboard holen, den nächsten ATmega328p einstecken und ihn mit einem Druck auf die Reset-Taste mit einem Bootloader ausstatten. Das ist möglich, weil der ATmega328p auf dem Steckboard nicht einmal 15mA benötigt. Ich ziehe es aber vor, den ATmega328p über den normalen +5V Anschluss zu versorgen und dann vor dem Entfernen das USB-Kabel herauszuziehen. Markieren Sie den ATmega328p mit einem Sticker, so dass Sie wissen, dass der Controller nun einen Bootloader enthält. Sie können den neuen Bootloader testen, indem Sie den Controller des Arduino (vorsichtig!) aus der Fassung holen und dafür den gerade eben programmierten einsetzen. Am besten, Sie statten auch den originalen Arduino-Controller mit einem Sticker ("Original") aus. Achten Sie auch darauf, dass der Chip auf dem Arduino richtig herum eingesteckt ist (pin-1 befindet sich am gekrümmten Platinenrand). Schließen Sie das USB-Kabel wieder an und probieren Sie die Blink-Demo aus. Wenn alles richtig gemacht wurde, blinkt die LED an pin-13. Sie können auf diese Weise einen Sketch entwickeln, den Chip vom Steckboard holen und in die (permanente) Zielapplikation einsetzen. Wenn Sie einen ATmega328P anstelle eines Arduinos verwenden, vergessen Sie nicht, dass die Anschlüsse auf den Arduino-Headern anders heißen als beim ATmega328P. Natürlich sind trotz der unterschiedlichen Bezeichnungen die gleichen Pins vorhanden. Die folgende Tabelle zeigt, wie die Anschlüsse von ATmega328 und Arduino-Header übereinstimmen und welche Funktion sie haben. Wenn sich zum Beispiel beim Arduino ein Schalter an Header-pin-3 befindet, muss er beim ATmega328 an pin-5 angeschlossen werden. ARDUINO-pin ATmega328P-pin Funktion Reset 1 Reset 0 2 Rx/digital 1 3 Tx/digital 2 4 digital 3 5 digital 4 6 digital +5V 7 und 20 Vcc (+5V) Achtung: Beide Pins müssen angeschlossen werden! GND 8 und 22 GND Achtung: Beide Pins müssen angeschlossen werden! 5 11 digital 6 12 digital 7 13 digital 8 14 digital 9 15 digital 10 16 digital 11 17 digital 12 18 digital 13 19 LED/digital AREF 21 Aref AO 23 analog Al 24 analog A2 25 analog A3 26 analog A4 27 analog A5 28 analog Tabelle 42. Anschlüsse von Arduino und ATmega328 und ihre Funktionen. Folgendes Bild zeigt die Basisschaltung eines ATmega328P. Diese Anschlüsse und Bauteile MÜSSEN immer vorhanden sein. 7/20 bedeutet, dass immer beide Pins (also 7 und 20) angeschlossen sein müssen. Das gleiche gilt natürlich für 8/22. 
Der 10k Ohm Widerstand weist den Farbcode braun-schwarz-orange auf, die 20pF Kondenatoren den Code 22. Achten Sie darauf, dass die Quarzfrequenz wirklich 16MHz beträgt, eine andere Frequenz funktioniert nicht! BreadBoard Bild fehlt Bild 128. Basisschaltung auf dem Steckbrett. Pin 1 ist oben rechts. Das Netzteil muss eine gut stabilisierte +5 Volt Gleichspannung liefern. Sie können einen USB-Adapter verwenden und dort den Stecker abknipsen oder alternativ einen kleinen Netztrafo, an dessen Sekundärseite Sie die Schaltung aus Bild 130 anschließen. 
7.10.2 Mit USB-Anschluss Wir verfügen nun über einen funktionsfähigen Arduino-Bootloader in einem ATmega328, haben aber keine Möglichkeit, um über den USB Verbindung aufzunehmen. Eine gute Option ist ein USB-TTL-Kabel für 5 Volt. So etwas ist nicht billig, aber man kann es für alle selbstgemachten Arduinos verwenden. Insofern scheint es nicht nur die praktischste, sondern auch die preiswerteste Lösung zu sein. Wir setzen in diesem Projekt ein "TTL232R USB to TTL Serial Converter Cable" ein. Das "TTL-232R USB to 5 Volt TTL Serial Converter Cable" ist von Future Technology Devices International Ltd. Achten Sie darauf, dass Sie die 5-Volt-Version verwenden. Sie können dieses Kabel im Elektor-Shop (http://www.elektor.de/usb-ttl-interface-cable-5v) erwerben. USB-TTL-Kabel TTL232R USB to TTL Serial Converter Cable Der Anschluss des Kabels an die Hardware ist einfach, Sie dürfen aber nicht vergessen, die CTS-Leitung auf Masse zu legen. Dies ist für den PC der Hinweis, dass Daten gesendet werden dürfen. Die Anschlüsse 1 und 2 des USB-TTL-Kabels werden miteinander verbunden. Die Arduino-IDE will selbstständig den ATmega328P zurücksetzen können und benutzt dazu den RTS-Anschluss. Dieser ist mit einem 0,1pF Kondensator mit dem Reset-Anschluss des Atmega328P verbunden. Der TTL-Stecker des Kabels ist nicht markiert, pin-1 (Erde) ist bei der schwarzen Ader. Wir schließen noch eine LED an pin-19 (Arduino pin-13) an und können die Funktion der Schaltung mit dem Blink-Sketch aus dem Ordner Examples überprüfen. 
Bild 130. Die Schaltung mit dem USB-TTL-Kabel am ATmega328P. Der Kondensator weist den Code 104 auf, der 10k Ohm Widerstand (die Farben braun-schwarz-orange), der 220 Ohm Widerstand (rot-rot-braun) und die kleinen 20pF Kondensatoren (die Nummer 22). Achten Sie darauf, dass Sie einen 16MHz mQuarz verwenden, sonst funktioniert es nicht. Die kleinen Patchkabelstecker passen genau in den Stecker des USB-TTL-Kabels. Steckbrett Bild fehlt Bild 131. Der Aufbau auf dem Steckbrett. Wir können nun in der Arduino-IDE einen Sketch erstellen und auf gewohnte Manier im selbstgemachten Arduino unterbringen. Der einzige Unterschied ist, dass das USB-TTL-Ka-bel seinen eigenen COM-Port hat, der sich vom COM-Port des alten Arduinos unterscheidet. Bei mir befindet sich der normale Arduino an COM 5, der über das USB-TTL-Kabel verbundene an COM 6. Das kann bei Ihnen aber anders aussehen. Sie können über Tools-Serial Port den Port wie gewünscht einstellen. COM-Ports von USB-Konvertern sind übrigens nur sichtbar, wenn das Kabel auch tatsächlich angeschlossen ist. 7.10.3 Demoprojekt mit selbstgebautem Arduino: einstellbares Blinklicht Wir wiederholen Projekt 5.1, aber verwenden dieses Mal unseren selbstgebauten Arduino. Wir belassen die LED an pin-13 (pin-19 des ATmega382P) und schließen an pin-A5 (pin-28 des ATmega382P) ein Potentiometer an. Der Sketch zeigt keine Besonderheiten. int pot = A5; int led = 13; int state = false; void setup() pinMode(led, OUTPUT); void loop() { digitalWrite(led, state); state=!state; delay(analogRead(pot)+20); } Ziehen Sie den USB-Stecker aus dem PC, so dass die Schaltung stromlos wird, bevor Sie daran arbeiten. Das USB-TTL-Kabel ist nur für die Programmierung erforderlich. Wenn Sie die Arbeit beendet haben, entfernen Sie das Kabel und den 0,1pF Kondensator und schließen eine gut stabilisierte Spannungsversorgung von +5V an. Der 10k OhmWiderstand an pin-1 muss in der Schaltung verbleiben. 
Bild 132. Hie Schaltung des einstellbaren Blinklichts. Drehen Sie am Potentiometer, um die Blinkfrequenz einzustellen. BreadBoard Bilf fehlt Bild 133. Der Aufbau auf dem Steckbrett. 8.1 Einstellbare Spannungsversorgung (1,2...13 Volt) Eine einfache einstellbare Spannungsquelle für Spannungen von 1,2...13 Volt ist schnell gebaut und ideal für alle Projekte in diesem Buch, die eine externe Versorgung erfordern. Ich habe sie auch beim Ausprobieren der Projekte in diesem Buch verwendet. Wenn der Regler mit einem Kühlkörper von etwa 10 cm2 ausgestattet wird, kann die Spannungsquelle maximal 1,5 A liefern, mehr als genug für unsere Zwecke. 
Bild 134. Schaltung der einstellbaren Spannungsquelle. TO-220 1-2-3 Bild 135. Anschlussbelegung des LM317. Sie müssen natürlich mit einem Multimeter überprüfen, welche Spannung zu welcher Potistellung gehört. Wenn Sie die Schaltung in ein Gehäuse mit einer Skala am Potentiometer einbauen, ist diese Kalibrierung nur einmal erforderlich. Die Spannungsquelle wird selbst von einem Steckernetzteil versorgt, das 15V Gleichspannung liefert. Wenn Sie ein anderes Steckernetzteil mit anderen Werten verwenden, sollten Sie die nachstehende Erläuterung genau studieren und unter Umständen andere Bauteile verwenden. Liefert das Stecker-netzteil eine Wechselspannung, muss dem Spannungsregler ein Gleichrichter vorgesetzt werden. Netzteil-Foto fehlt Bild 136. Das Netzgerät im Gehäuse. Der LM317 ist ein 1,2-Volt-Spannungsregler. Der Spannungsabfall über Ausgang und ADJ-Anschluss beträgt stets 1,2 Volt. Für eine maximale Ausgangsspannung von 13 Volt ist ein 15V Steckernetzteil (oder Trafo) deshalb ausreichend. Die Spannung wird mit einem linearen 5k Ohm Potentiometer eingestellt. Der Spannungsabfall über dem Potentiometer beträgt 11,8 Volt (13V - 1,2V) und der Strom hindurch 2,36 Milliampere. Umax = 13 [Formel 38] Uvar = 13 - 1,2 = 11,8 Volt [Formel 39] Ivar = U/R = 11,8 / 5 k = 2,36 mA [Formel 40] Dieser Strom fließt nicht durch den LM317, sondern durch den Bypass-Widerstand, der angesichts der Spannung über dem LM317 von 1,2 Volt leicht berechnet werden kann: Rfix = U/I = 1,2 / 0,00236 = 508 Q. [Formel 41] Dieser Wert existiert nicht, man muss entweder 470 Ohm oder 560 Ohm einsetzen. Für eine höhere maximale Spannung nehmen wir 470 Ohm (gelb-lila-braun). Wenn Sie eine LED als Einschaltkontrolle einbauen wollen, schließen Sie diese direkt an der 15V Eingangsspannung mit einem Vorwiderstand von 1k Ohm (braun-schwarz-rot) an. BreadBoard ARDUIONO UNO selbstgebaut!
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