HackerBox 0051: MCU зертханасы: 10 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

HackerBox бүкіл әлемдегі хакерлерге сәлем! HackerBox 0051 HackerBox MCU зертханасын ұсынады. MCU зертханасы - бұл микроконтроллерлер мен микроконтроллер модульдерімен тестілеуге, дамытуға және прототипін жасауға арналған даму платформасы. MCU зертханасының мүмкіндік блоктарын зерттеу үшін Arduino Nano, ESP32 Module және SMT32 Black Pill қолданылады. MCU Lab мүмкіндіктер блоктарына қосқыштар, түймелер, светодиодтар, OLED дисплей, дыбыстық сигнал, потенциометр, RGB пиксель, логикалық деңгей ауыстырғыш, VGA шығысы, PS/2 пернетақта кірісі, USB сериялық интерфейсі және екі дәнекерсіз прототиптеу аймақтары кіреді.

Бұл нұсқаулықта HackerBox 0051 -ді іске қосуға арналған ақпарат бар, оны осы жерден сатып алуға болады. Егер сіз ай сайын пошта жәшігіңізден осындай HackerBox алғыңыз келсе, HackerBoxes.com сайтына жазылып, революцияға қосылыңыз!

HackerBoxes - бұл электронды техника мен компьютерлік технологиялардың энтузиастары мен хакерлерге арналған ай сайынғы жазылу қорапшасы. HACK LIFE өмірінде бізге қосылыңыз.

1 -қадам: HackerBox 0051 үшін мазмұн тізімі

• MCU 1 модулі: Arduino Nano 5V, 16 МГц
• MCU 2 модулі: WEMOS ESP32 Lite
• MCU 3 модулі: STM32F103C8T6 қара таблетка
• MCU зертханалық эксклюзивті баспа схемасы
• FT232RL USB сериялық адаптері
• OLED 128x64 дисплейі I2C 0,96 дюйм
• Екі бағытты 8 разрядты логикалық деңгей ауыстырғыш
• WS2812B RGB SMD жарық диоды
• Жер бетіне орнатылатын төрт түйме
• Төрт қызыл диффузиялық 5 мм жарықдиодты
• Piezo Buzzer
• HD15 VGA қосқышы
• Mini-DIN PS/2 пернетақта қосқышы
• 100К Ом потенциометрі
• 8 DIP қосқышының орналасуы
• AMS1117 3.3V SOT223 сызықтық реттегіші
• Екі 22uF танталдық конденсатор 1206 SMD
• Он 680 Ом резисторы
• Төрт желімді резеңке ПХД табаны
• Екі 170 нүктелі шағын дәнекерленген тақталар
• Он бір 8 істікшелі аналық бастық розеткалар
• 40 істікшелі үзіліс тақырыбы
• 65 еркек секіргіш сымдарының жиынтығы
• Жұдырық көтерілген тізбек тақтасы
• Планетаның смайлик қарақшыларының жапсырмасын бұзыңыз
• HackerBox эксклюзивті «Ұшудан бұрын алып тастау» кілттер тізбегі

Пайдалы болатын басқа да нәрселер:

• Пісіру үтігі, дәнекерлеу және негізгі дәнекерлеу құралдары
• Бағдарламалық құралдарды іске қосуға арналған компьютер

Ең бастысы, сізге шытырман оқиға, хакерлік рух, шыдамдылық пен қызығушылық қажет болады. Электроникамен жұмыс жасау және тәжірибе жасау өте пайдалы болса да, кейде қиын, қиын және тіпті көңілсіз болуы мүмкін. Мақсат - жетілу емес, прогресс. Егер сіз шыдамдылық танытып, шытырман оқиғадан ләззат алсаңыз, бұл хоббиден үлкен қанағат алуға болады. Әр қадамды ақырын жасаңыз, егжей -тегжейлі ойлаңыз және көмек сұраудан қорықпаңыз.

HackerBoxes FAQ -те қазіргі және болашақ мүшелер үшін көптеген ақпарат бар. Бізге келіп түсетін техникалық емес электрондық хаттардың барлығына дерлік жауап берілген, сондықтан біз ЖҚС оқуға бірнеше минут бөлгеніңізді шынымен бағалаймыз.

2 -қадам: HackerBoxes MCU зертханасы

MCU зертханасы - бұл әр түрлі микроконтроллерге (MCU) негізделген конструкцияларды прототиптеу және сынау үшін қолданатын әзірлеу платформасының ықшам, жылтыр нұсқасы. Бұл MCU модульдерімен (мысалы, Arduino Nano, ESP32 DevKit және т.б.) немесе жеке MCU құрылғыларының пакеттерімен (мысалы ATMEGA328s, ATtiny85s, PICs және т. Мақсатты MCU шағын дәнекерлемейтін тақталардың біріне орналастырылуы мүмкін. Екі MCU бір -бірімен екі тақтаны да біріктіруге болады немесе басқа схема үшін тақтаның бір кеңістігін пайдалануға болады.

MCU зертханасының «мүмкіндік блоктары» Arduino UNO -да табылған әйелдік тақырыптарға бөлінеді. Әйел тақырыптары еркек секіргіш түйреуіштермен үйлесімді.

3 -қадам: HackerBoxes MCU зертханасын жинаңыз

Тақтаның артқы жағында SMD компоненттері

AMS1117 (SOT 233 Package) сызықтық реттегішін және ПХД -нің артқы жағындағы 22uF сүзгісінің екі конденсаторын орнатудан бастаңыз. Әр конденсатордың жібек экранының бір жағы тікбұрышты, ал екінші жағы сегіз қырлы екенін ескеріңіз. Конденсаторлар қаптамадағы қараңғы жолақ сегіз бұрышты жібек экраны жағына сәйкес келетін етіп бағытталуы керек.

ТАЛҚА АЛДЫНДАҒЫ КОМПОНЕНТТЕРМЕН ЖАЛҒАСЫҢЫЗ

WS2812B RGB жарықдиодты дәнекерлеу. Әр светодиодтың ақ түсті бұрышын ПХД жібек экранда көрсетілгендей қойынды бұрышына сәйкес етіп бағыттаңыз.

SMD тактильді төрт түйме

Төрт резисторы бар төрт қызыл светодиод

3В3 таңбасына жақын VA түйреуіші мен 5В таңбасына жақын VB түйреуіші бар деңгей ауыстырғыш. Level Shifter модулін ПХД -ге модульге дәнекерлеу арқылы қоюға болады, содан кейін модульді MCU зертханалық ПХД -ге орнатпас бұрын, қара пластикалық аралықтарды тақырыптарынан сырғыту арқылы орнатуға болады. Аралықтарды қалдырып кету де жақсы.

FT232 модулін қосу үшін тақырыптың екі жолағын ажыратуға болады. Тақырыптың кіші 4 істікшелі бөлігін FT232 модулінің жанындағы 5V/GND тақырыбы үшін де қолдануға болады.

Әзірге HD15 VGA коннекторы мен пернетақта розеткасына жақын әйел VGA тақырыбын толтырыңыз. Дегенмен, осы екі тақырып арасындағы бір немесе бес резистордың жанындағы қосымша тақырыпты ҚОЛДАНБАҢЫЗ. Бейне сигнал интерфейсінің нақты нұсқалары кейінірек талқыланады.

Қалған тоғыз әйел тақырыбын толтырыңыз.

MCU зертханалық ПХД -ге бекіту үшін екі дәнекерленген тақтаның артқы жағындағы желімді алыңыз.

Жұмыс үстеліңізді сызаттардан қорғау үшін жабысқақ резеңке табандарды MCU зертханалық ПХД түбіне қойыңыз.

Қуат кірістерін өңдеу

MCU зертханасына қуат түсуі мүмкін кем дегенде екі және төртеуіне дейін орын бар. Бұл қиындық тудыруы мүмкін, сондықтан әрқашан келесі көрсеткіштерді мұқият қарастырыңыз:

5V таңбаланған тақырып нүктелерінің барлығы қосылған. 5В рельс сонымен қатар пернетақта розеткасына, деңгей ауыстырғышқа және WS2812B RGB светодиодына қосылады. Қуат 5В рельсіне FT232 -ді USB -ге қосу, төрт істікшелі қуат ағытпасын сыртқы қоректену арқылы қосу немесе ПХД -дегі 5В істікшесінің бірінен өтпелі 5В модуліне қосу арқылы берілуі мүмкін (әдетте USB арқылы жұмыс істейді)).

Сол сияқты, GND түйреуіштері де қосылған. Олар FT232 -де USB GND -ге қосылады (егер USB FT232 -ге қосылған болса). Сондай -ақ, оларды 5В желісі үшін талқыланғандай, олардың арасындағы секіргіш пен модульдің көмегімен жерге қосуға болады.

3V3 релесі ПХД артындағы реттегішпен басқарылады. Бұл тек көз болып табылады және (5В рельсінен айырмашылығы) оны ешқандай модульдер немесе басқа тізбектер басқармауы керек, себебі ол 5В рельсіндегі реттегіштен тікелей қозғалады.

4 -қадам: Arduino Nano MCU модулі

Қазіргі кездегі MCU модульдерінің бірі - Arduino Nano. Ардуино Нано тақтасы тақырып түйреуіштерімен бірге жеткізіледі, бірақ олар модульге дәнекерленбейді. Әзірге түйреуіштерді қалдырыңыз. Бастапқы түйреуіштерді дәнекерлеу алдында Arduino Nano модулінде осы алғашқы сынақтарды орындаңыз. Қажет болса, microUSB кабелі мен Arduino Nano тақтасы қаптан шығады.

Arduino Nano-бұл бетке орнатылған, нанға ыңғайлы, миниатюрленген Arduino тақтасы. Бұл таңғажайып толық функционалды және бұзуға оңай.

Ерекше өзгешеліктері:

• Микроконтроллер: Atmel ATmega328P
• Кернеу: 5 В.
• Сандық енгізу -шығару түйреуіштері: 14 (6 PWM)
• Аналогты кіріс түйреуіштері: 8
• Енгізу -шығару түйісіндегі тұрақты ток: 40 мА
• Флэш -жады: 32 Кбайт (жүктеуші үшін 2 КБ)
• SRAM: 2 Кбайт
• EEPROM: 1 Кбайт
• Сағат жиілігі: 16 МГц
• Өлшемдері: 17 x 43 мм

Arduino Nano -ның бұл ерекше нұсқасы - қара Robotdyn Nano. Ішінде CH340G USB/Serial көпір чипіне қосылған борт MicroUSB порты бар. CH340 (және қажет болған жағдайда драйверлер) туралы толық ақпаратты мына жерден табуға болады.

Arduino Nano -ны компьютердің USB портына алғаш рет қосқанда, жасыл қуат шамы жануы керек және көп ұзамай көк жарық диоды баяу жыпылықтай бастайды. Бұл Nano жаңа Arduino Nano-де жұмыс істейтін BLINK бағдарламасымен алдын ала жүктелгендіктен болады.

БАҒДАРЛАМА: Егер сізде Arduino IDE әлі орнатылмаған болса, оны Arduino.cc сайтынан жүктеуге болады.

Наноны MicroUSB кабеліне, ал кабельдің екінші ұшын компьютердегі USB портына қосыңыз. Arduino IDE бағдарламалық жасақтамасын іске қосыңыз. IDE -де құралдар> тақта астындағы «Arduino Nano» таңдаңыз, ал құралдар> процессор астында «ATmega328P (ескі жүктеуші)» таңдаңыз. Құралдар> порт астындағы сәйкес USB портын таңдаңыз (бұл «wchusb» бар атау болуы мүмкін).

Соңында, мысал кодының бір бөлігін жүктеңіз: Файл-> Мысалдар-> Негізгі-> Жыпылықтау

Blink - бұл наноға алдын ала жүктелген код және көк жарық диодты баяу жыпылықтау үшін дәл қазір жұмыс істеуі керек. Тиісінше, егер біз осы мысал кодын жүктесек, ештеңе өзгермейді. Оның орнына кодты сәл өзгертейік.

Зер салып қарасаңыз, бағдарлама жарық диодты қосады, 1000 миллисекунд күтеді (бір секунд), жарық диодты өшіреді, екінші секунд күтеді, содан кейін бәрі қайтадан - мәңгі жасайды.

«Кешігу (1000)» операторының екеуін де «кешіктіру (100)» етіп өзгерту арқылы кодты өзгертіңіз. Бұл модификация жарықдиодты он есе жылдам жыпылықтайды, иә?

Өзгертілген кодтың үстіндегі UPLOAD түймесін (көрсеткі белгісі) басу арқылы өзгертілген кодты наноға жүктейік. Күй туралы ақпарат алу үшін кодты қараңыз: «құрастыру», содан кейін «жүктеу». Ақыр соңында, IDE «Жүктеу аяқталды» деп көрсетуі керек және сіздің жарық диоды тез жыпылықтауы керек.

Олай болса, құттықтаймын! Сіз енді енгізілген кодтың бірінші бөлігін бұздыңыз.

Жылдам жыпылықтайтын нұсқаңыз жүктеліп, жұмыс істеп тұрған кезде, светодиоды екі рет тез жыпылықтап, қайталанбас бұрын бірнеше секунд күту үшін кодты қайта өзгертуге болатынын неге білмейсіз? Байқап көріңіз! Басқа үлгілер туралы не деуге болады? Қажетті нәтижені елестету, оны кодтау және жоспарланғандай жұмыс жасауын бақылай отырып, сіз сауатты аппараттық хакер болуға үлкен қадам жасадыңыз.

Нано модулінің жұмысын растағаннан кейін, жалғастырыңыз және оған тақырып түйреуіштерін дәнекерлеңіз. Тақырыптар қосылғаннан кейін, модульді MCU зертханасының дәнекерленбеген тақталарының бірінде оңай қолдануға болады. Қарапайым тест кодын жүктеу, өзгерту және қайта жүктеу арқылы MCU модулін тексерудің бұл процесі жаңа немесе басқа типті MCU модулін қолданған кезде ең жақсы тәжірибе болып табылады.

Егер сіз Arduino экожүйесінде жұмыс істеу үшін қосымша кіріспе ақпарат алғыңыз келсе, біз бірнеше мысалдар мен PDF Arduino оқулығына сілтеме бар HackerBoxes стартерлік семинарына арналған Нұсқаулықты тексеруді ұсынамыз.

5 -қадам: MCU зертханасын Arduino Nano көмегімен зерттеңіз

Потенциометр

Потенциометрдің орталық түйреуішін A0 нано пиніне қосыңыз.

Жүктеу және іске қосу: Мысалдар> Аналогты> Аналогты енгізу

Мысал Нано борттық жарық диоды үшін әдепкі болып табылады. Жыпылықтау жылдамдығын өзгерту үшін потенциометрді бұрыңыз.

Өзгерту:

Кодта LedPin = 13 мәнін 4 -ке өзгертіңіз

Nano Pin 4 (және GND) - MCU зертханасының қызыл жарық диодтарының біріне секіргіш.

BUZZER

Гузельден нано түйрегішке дейін секіргіш 8. GND тақтасы қуат алатын нано GND -ге қосылғанына көз жеткізіңіз, себебі дыбыстық сигнал GND тақтасына бекітілген.

Жүктеу және іске қосу: Мысалдар> Сандық> toneMelody

OLED дисплейі

Arduino IDE -де Алексей Динадан «ssd1306» орнату үшін кітапхана менеджерін пайдаланыңыз.

OLED қосу: GND - GND, VCC - 5В, SCL - нано A5, SDA - нано A4

Жүктеу және іске қосу: Мысалдар> ssd1306> демонстрациялар> ssd1306_demo

WS2812B RGB жарық диоды

Arduino IDE -де FastLED орнату үшін кітапхана менеджерін пайдаланыңыз

WS2812 бастиегінің түйреуішін 5 нано түйреуішіне қосыңыз.

Жүктеу: Мысалдар> FastLED> ColorPalette

NUM_LEDS мәнін 1 -ге, LED_TYPE параметрін WS2812B -ге өзгертіңіз

Компиляция және іске қосу

ТҮЙМЕЛЕРДІ ЖӘНЕ АУЫМШЫҚТАРДЫ ЖҮРГІЗУ ҮШІН КЕДІП КОД ЖАЗЫҢЫЗ

Резистор қоспай түймені оқу үшін pinMode (INPUT_PULLUP) қолдануды ұмытпаңыз.

МЫНАЛАРДЫҢ кейбіреулерін БІРГЕ біріктіріңіз

Мысалы, OLED немесе сериялық мониторда күйлерді енгізу қызықты мәнді көрсетеді.

6 -қадам: WEMOS ESP32 Lite

ESP32 микроконтроллері (MCU)-интеграцияланған Wi-Fi және қос режимді Bluetooth бар чипте (SOC) арзан, қуаты төмен жүйе. ESP32 Tensilica Xtensa LX6 өзегін қолданады, оған антенна қосқыштары, РЖ балун, қуатты күшейткіш, төмен шу қабылдайтын күшейткіш, сүзгілер мен қуатты басқару модульдері кіреді. (википедия)

WEMOS ESP32 Lite модулі алдыңғы нұсқаға қарағанда ықшам, бұл дәнекерленген тақтаны пайдалануды жеңілдетеді.

Үстіңгі түйреуіштерді модульге дәнекерлеу алдында WEMOS ESP32 модулінің алғашқы сынағын өткізіңіз.

Arduino IDE бағдарламасында ESP32 қолдау пакетін орнатыңыз.

Құралдар> тақта астында «WeMos LOLIN32» таңдаңыз.

Мысал кодын Files> Examples> Basics> Blink тармағына жүктеңіз және оны WeMos LOLIN32 бағдарламасына енгізіңіз.

Мысал бағдарламасы модульдегі жарықдиодты жыпылықтауға әкелуі керек. Жарықдиодты әр түрлі өрнектермен жыпылықтау үшін кешіктіру параметрлерін өзгертуге тәжірибе жасаңыз. Бұл әрқашан жаңа микроконтроллер модулін бағдарламалауға сенімділікті арттыру үшін жақсы жаттығу.

Модульдің жұмысына және оны қалай бағдарламалауға ыңғайлы болғаннан кейін, екі қатарлы түйреуіштерді мұқият дәнекерлеңіз және жүктеу бағдарламаларын тағы бір рет тексеріңіз.

7 -қадам: ESP32 бейне генерациясы

Бұл бейнеде ESP32 VGA кітапханасы және битлуни зертханасының өте жақсы, қарапайым оқулығы көрсетілген.

Көрсетілген 3-разрядты енгізу (8 түс) ESP32 модулі мен VGA қосқышы арасындағы тікелей сымдық секіргіштерді қолданады. MCU зертханасының VGA тақырыбында бұл байланыстарды орнату өте оңай, себебі қосымша компоненттер жоқ.

Қандай MCU қолданылатынына, оның кернеу деңгейіне, пиксель ажыратымдылығына және қажетті түс тереңдігіне байланысты, MCU мен VGA тақырыбы арасында орналасуы мүмкін кірістірілген резисторлар мен резисторлық желілердің әр түрлі комбинациясы бар. Егер сіз кірістірілген резисторларды біржола қолдануды шешсеңіз, оларды MCU зертханалық ПХД дәнекерлеуге болады. Егер сіз икемділікті сақтағыңыз келсе және әсіресе күрделі шешімдерді қолданғыңыз келсе, онда резисторларды орнына дәнекерлемей, кернеу резисторларын қосу үшін дәнекерленген тақталар мен VGA колонкасын қолданыңыз.

Мысалы, видеоның соңында көрсетілген битунийдің 14-разрядты түс режимін енгізу үшін ESP32 модулін мини-дәнекерленген тақталардың біріне орналастыруға болады, ал басқа дәнекерсіз тақтаны резисторлардың баспалдақтарын қосу үшін пайдалануға болады.

Міне, басқа мысалдар:

HackerBox 0047 -де Arduino Nano 4 резисторы бар қарапайым VGA шығысын басқарады.

VIC20 эмуляторы ESP32 -де FabGL мен 6 резистордың көмегімен жүзеге асады.

ESP32 және 3 резисторды қолданып BASIC ДК енгізіңіз.

Space Invaders -ті ESP32 -де FabGL және 6 резистор көмегімен ойнаңыз.

STM32 -де 6 резисторы бар VGA шығысын жасаңыз.

STM32 -де бейне көрсетіліммен бір мезгілде мәтін мен графика қабаттары.

8 -қадам: STM32F103C8T6 қара таблетка MCU модулі

Қара таблетка-STM32 негізіндегі MCU модулі. Бұл көгілдір таблетка мен сирек кездесетін қызыл таблетканың жақсартылған нұсқасы.

Қара таблеткада STM32F103C8T6 32 биттік ARM M3 микроконтроллері (деректер кестесі), төрт істікшелі ST-Link тақырыбы, MicroUSB порты және PB12-де қолданушы жарық диоды бар. USB портының дұрыс жұмыс істеуі үшін PA12 дұрыс тартылатын резисторы орнатылады. Бұл тарту әдетте басқа таблетка тақталарында тақтаны өзгертуді талап етеді.

Қара таблетка Arduino Nano -ға ұқсас болғанымен, әлдеқайда күшті. 32 биттік STM32F103C8T6 ARM микроконтроллері 72 МГц жиілікте жұмыс істей алады. Ол бір циклді көбейтуді және аппараттық бөлуді орындай алады. Оның 64 Кбайт флэш жады мен 20 Кбайт SRAM бар.

Arduino IDE -ден STM32 бағдарламалау.

9-қадам: TXS0108E 8-разрядты логикалық деңгей ауыстырғыш

TXS0108E (деректер кестесі)-8 разрядты екі бағытты логикалық деңгей ауыстырғыш. Модуль 3,3 В пен 5 В арасындағы деңгейлік ығысу сигналдарына орнатылған.

Сигнал деңгейінің арналары екі бағытты болғандықтан, өзгермелі кірістер сәйкес шығулардың кездейсоқ қозғалуына әкелуі мүмкін. Мұндай сценарийлерде қорғау үшін шығуды қосу (OE) басқару элементі қамтамасыз етілген. Ауыстырғыштың қалай қосылғанына байланысты абай болу керек, бұл ауыстырғыштан шығудың («қасақана» немесе басқа жақтағы өзгермелі кірістің әсерінен) басқа құрылғыдан шығуға ешқашан рұқсат етілмейтініне көз жеткізу үшін.

OE түйреуіші ПХД іздерінде ажыратылған күйде қалады. OE мен 3V3 қосуға арналған модульдің астында екі істікшелі тақырып берілген. Екі істікшелі тақырыпты қысқарту (сымды немесе секіргішті қолдана отырып) OE-ді 3V3-ке қосады, бұл IC-ге оның шығуын басқаруға мүмкіндік береді. Қысылмалы резистор мен логикалық басқару OE түйреуішіне де қосылуы мүмкін.

10 -қадам: HackLife

Сізге HackerBox электроника мен компьютерлік технологиядағы осы айдағы қызықты оқиғалар ұнайды деп сенеміз. Төмендегі түсініктемелерде немесе Facebook HackerBoxes тобында табысқа жетіңіз және бөлісіңіз. Сонымен қатар, егер сізде сұрақтар туындаса немесе көмек қажет болса, [email protected] электронды поштасына жібере алатындығыңызды ұмытпаңыз.

Келесі не? Революцияға қосылыңыз. HackLife өмір сүріңіз. Пошта жәшігіңізге ай сайын жеткізілетін керемет қорапты алыңыз. HackerBoxes.com сайтына кіріп, ай сайынғы HackerBox жазылымына жазылыңыз.