SkyMega

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Skymega-logo-board.png

Introducción

Tarjeta microcontroladora de reducidas dimensiones compatible con los Módulos Y1 / MY1 / REPY1. Las aplicaciones principales son la programación de robots modulares, robots móviles como el Miniskybot (o derivados) o bien para usos educaciones.

La tarjeta Skymega es hardware libre2. Ha sido diseñado con la herramienta libre Kicad. También es compatible con Arduino.


Logokicad.png

Características

  • Hardware libre2
  • Compatible mecánicamente con la tarjeta Skycube
  • Compatible con Arduino
  • Microprocesador: ATMEGA a 16Mhz. Modelos: 88/168/328
  • Conexión de hasta 8 servos (8 módulos).
  • Los conectores de los servos se pueden poner por ambas caras de la placa
  • Comunicación por bus I2C entre tarjetas skymega
  • Hasta 2 conectores de I2C, que se pueden soldar por ambas caras
  • Conector de alimentación doble, tipo molex, uno por cada cara
  • Conector de grabación ICSP
  • Led de pruebas
  • Pulsador de pruebas
  • Micro-interruptor de on/off
  • Led de power-on
  • Slot de expansión para conectar sensores

Fotos

Álbum de fotos en google+
La skymega 1.0 en un módulo Repy1 (click para ampliar)
El Miniskybot con una skymega (click para ampliar)
Tarjeta Skymega 1.0. Lote 1 (click para ampliar)
PCB de la Tarjeta Skymega 1.0. Lote 1 (click para ampliar)

Conexión al PC

La skymega se conecta al PC a través de un cable USB-serie de FTDI (modelo TTL-232R-5V). Este cable tiene un conector de 6 pines. Para usarlo con la Skymega es necesario modifica este conector y sustituirlo por uno de 4 pines como se muestra en las fotos. Opcionalmente, si no se dispone del conector de 4 pines, se puede reutilizar el de 6, colocando los cables como se indica en las fotos y sin conectar los 2 hilos sobrantes.

Este cable sirve para descargar firmware en la Skymega, así como comunicarse vía puerto serie con ella.

Conexión del cable FTDI modificado a la Skymega 1.0 para descargar software (click para ampliar)
El cable USB-serie de FTDI: TTL-232R-5V modificado para la skymega (click para ampliar)
Detalles del conector. Vistas superior e inferior (click para ampliar)
Conexión de la skymega al PC con un cable FTDI de 6 pines modificado, sin sustituirlo por un conector de 4 pines (click para ampliar)

Descripción de elementos

Partes

Parte frontal de la Skymega (click para ampliar)
Descripción de la skymega (click para ampliar)

Pines

Asignación de pines de la Skymega. Las etiquetas azules son pines correspondientes a la nomenclatura de Arduino y las rojas del micro ATMEGA (click para ampliar)

Alimentación

La Skymega se alimenta con un voltaje entre 4.5v y 6v. Es necesario crear un cable con un conector molex de 2 vías para alimentarla. Existen varias posibilidades:

  • Utilizar un portapilas, con el conector molex
  • Crear un cable USB-molex para alimentarla directamente desde el PC
  • Utilizar cualquier fuente de alimentación externa con un conector molex
Conector molex de alimentación. ¡¡Ojo a la colocación exacta de los cables!! (click para ampliar)
La skymega con el cable de alimentación conectado (click para ampliar)
Portapilas con 4 pilas AAA (click para ampliar)
Cable de alimentación USB - molex (click para ampliar)
Skymega conectada a una fuente de alimentación (click para ampliar)
Skymega conectada a un portapilas imprimible (click para ampliar)

Conexión de servos

Los servos tiene 3 cables:

  • Negro: Masa (GND)
  • Rojo: Alimentación (VCC)
  • Blanco: Señal de control (CTL)

Los servos se conectan con la orientación mostrada en las fotos

Conector del servo Futaba 3003 (click para ampliar)
Conexion de un servo Futaba 3003 a la skymega (click para ampliar)
Detalles de conexión del servo (click para ampliar')

Accesorios imprimibles

Sonar device Portapilas Módulos REPY1 Mini-Skybot
Sonar-dev-1.jpg Battery-pack5-r1-peq.jpg Repy1-skymega-1.png Miniskybot-skymega-1.png

Periféricos

Tarjeta Freeleds Tarjeta Skypads
Skymega-freeleds-1.jpg Skymega-skypads-1.jpg

Grabación del Bootloader

Para poder utilizar la tarjeta skymega normalmente, es necesario grabar un bootloader. Esta operación sólo hay que realizarla una vez por cada nuevo micro ATMEGA que se coloque en la placa. Por ello, si ya nos lo han grabado, no es necesario comprar ningún programador adicional.

Para grabar el bootloader en micros nuevos, se necesita disponer de un programador de AVRs. Existen muchos modelos. Uno de ellos es el USBtinyISP, que es totalmente libre.

Grabador USBtinyISP

Conexión del grabador USBtinyISP a la Skymega (Click para ampliar)
Detalles de la conexión del grabador al puerto ICSP (Click para ampliar)

Para grabar el bootloader seguir los siguientes pasos:

  • Conectar el grabador USBtinyISP al PC (USB) y a la tarjeta Skymega. El led rojo de power on se deberá encender
  • Arrancar el entorno de Arduino. Icono aviso.png ¡¡Es necesario hacerlo como super usuario!!. Aparecerá una ventana como la mostrada en la Figura 1.
$ sudo arduino
  • Seleccionar la placa en Tools/Board (Figura 2). Dependiendo del micro ATMEGA que se tengo, se deberá seleccionar una de estas dos opciones:
    • skymega con micro ATMEGA 328 -> Opción: Arduino Duemilanove or Nano w/ ATmega328
    • skymega con micro ATMEGA 168 -> Opción: Arduino Diecimila, Duemilanove or Nano w/ ATmega168
Figura 1: El entorno de Arduino nada más arrancarlo (Click para ampliar)
Figura 2: Selección de la placa: ATMEGA 328 (Click para ampliar)
  • Grabar el bootloader. Opción Tools/Burn Bootloader/ USBtinyISP (Figura 3). Se empezará a grabar el bootloader. En la parte inferior aparecerá el mensaje "Burning bootloader to I/O Board (this may take a minute)" (Figura 4). Al cabo de un minuto aproximadamente habrá finalizado y si todo ha ido bien aparecerá el mensaje: "Done burning bootloader". ¡La placa está lista! :-)
Figura 3: Selección del grabador: USBtinyISP (Click para ampliar)
Figura 4: Realizando la grabación. Mensaje que aparece en la parte inferior de la ventana (Click para ampliar)

Mensajes de error

  • Error 1: "avrdude: initialization failed, rc=-1. Double check connections and try again...". Este error se produce en alguno de los casos siguiente:
    • Grabador no conectado a la Skymega
    • El micro no está puesto en el zócalo
    • El micro está en el zócalo pero no está apretado bien, por lo que algunas patas no hacen contacto
    • El micro está puesto en el zócalo... ¡Pero con la orientación incorrecta!
    • El micro es defectuoso
  • Error 2: "avrdude: Error: Could not find USBtiny device...". Se produce si el grabador no está conectado
  • Error 3: "avrdude: error: usbtiny_transmit: error sending control message: Operation not permitted". Has olvidado arrancar el entorno arduino como Súper-usuario :-)
Error 1 (Click para ampliar)
Error 2 (Click para ampliar)
Error 3 (Click para ampliar)

Probando la placa: "Hola mundo"

Para probar la skymega por primera vez, seguir los siguientes pasos:

Pasos a seguir

  • El bootloader debe estar grabado
  • Alimentar la skymega, conectando bien el portapilas o el cable de alimentación USB.
  • Encender la placa con el interruptor. El led rojo se encenderá
  • Enchufar el cable de descarga (FTDI) al PC y conectarlo a la Skymega
  • Ejecutar el entorno de arduino
  • Seleccionar la placa en Tools/Board (Figura 2). Dependiendo del micro ATMEGA que se tengo, se deberá seleccionar una de estas dos opciones:
    • skymega con micro ATMEGA 328 -> Opción: Arduino Duemilanove or Nano w/ ATmega328
    • skymega con micro ATMEGA 168 -> Opción: Arduino Diecimila, Duemilanove or Nano w/ ATmega168
Figura 1: El entorno de Arduino nada más arrancarlo (Click para ampliar)
Figura 2: Selección de la placa: ATMEGA 328 (Click para ampliar)
  • Seleccionar el puerto serie en Tools/Serial Port. En Linux típicamente será el /dev/ttyUSB0 (Figura 3)
  • Abrir el ejemplo "hola mundo". Pinchar en File/Examples/1.Basic y seleccionar Blink (Figura 4).
Figura 3: Selección del puerto serie (Click para ampliar)
Figura 4: Selección del ejemplo Blink, que hace parpadear el led de la skymega (Click para ampliar)
  • Se abrirá una nueva ventana con el código del ejemplo (Figura 5);
  • Descargar en la skymega. Pinchar el icono correspondiente (Figura 6) o la opción File/Upload to I/O Board. El programa se compilará y empezará a descargarse. Al cabo de unos segundos se podrá ver cómo el led verde de la skymega parpadea.
Figura 5: El ejemplo Blink cargado en el editor (Click para ampliar)
Figura 6: Descargando el "hola mundo" en la skymega (Click para ampliar)

Errores

  • Error 1: "avrdude: stk500_recv(): programmer is not responding". Se debe a alguna de las siguientes causas:
    • El cable de descarga no está conectado a la Skymega
    • El cable de descarga no está correctamente conectado (comprobar que esté con la orientación correcta)
    • La skymega no está alimentada
    • La skymega no está encendida. Darle al interrupción de ON
Error 1 (Click para ampliar)

Ejemplos de programación

Recursos

skymega.h Asignación de pines y definiciones para la tarjeta Skymega. Instalar en sketches/libraries/skymega

Básicos

TestLed.pde Ejemplo "hola mundo". Hacer que parpadee el led de la Skymega
TestButton.pde Ejemplo de prueba del pulsador de Test de la skymega. Al apretarlo se enciende el led
blink_button.pde Hacer parpadear el led. Cuando se pulsa el botón de pruebas se incrementa la frecuencia

Freeleds

Test_freeleds.pde Ejemplo de programación de la Freeleds. Se reproduce la secuencia del "coche fantástico"
Freeleds_binary.pde Mostrar números en la Freeleds (en binario)
Freeleds_counter.pde Contador binario en la Freeleds
Freeleds_manual_counter.pde Contador binario en la Freeleds, que se incrementa con cada pulsación del botón de pruebas

Skypads

Test_skypads.pde Ejemplo de programación de la Skypads. El estado de los botones se envía por el puerto serie
skypads_servos.pde Control de 4 servos utilizando la Skypads (¡Muy adictivo!)

Servos

Servo_90.pde Posicionamiento de los servos a 90 grados. Se utiliza para calibrar los módulos REPY1
Servo_2pos.pde Generación de una secuencia de movimiento de 2 posiciones para los 4 servos
Servo_seq.pde Generación de secuencias de movimiento de n posiciones, para los 4 servos. Se pasa a la siguiente posición bien porque ha transcurrido un tiempo o bien porque se pulse el botón de test
Servo_button.pde Movimiento de los servos con el pulsador de Test. Al apretarlo se incrementa la posición de los servos. Al alcanzar los límites se cambia el sentido

Osciladores

Oscillator.cpp Oscillator.h Librería Oscillator. Generar oscilaciones sinusoidales en los servos. Copiar en sketchbook/libraries/Oscillator
Oscillator_test1.pde Prueba de osciladores. Ejemplo de uso (necesario skymega.h)
Oscillator4.pde Producir oscilaciones en los servos con la misma amplitud, offset, periodo y diferencia de fase fija. Es la base para generar secuencias de movimiento en robots modulares (necesario skymega.h)

Robots modulares

Worm.cpp Worm.h Librería Worm. Locomoción de gusanos modulares (en una dimensión). Copiar en sketchbook/libraries/Worm
Worm_test.pde Ejemplo de uso 1. Locomoción de un gusano de 2 módulos
Worm_wave.pde Ejemplo de uso 2. Locomoción de un gusano de 4 módulos usando el concepto "waves"
Worm_wave_auto.pde

aux.cpp
aux.h

Ejemplo de uso 3. Mismo ejemplo que Worm_wave pero el robot cambia el modo de caminar al apretar el pulsador de pruebas o bien si transcurren 10 segundos.

Programación Avanzada

Planos

Icono aviso.png Utilizar la version 2011-08-04 o superior de KICAD.
  • Ficheros FUENTE y de fabricación:
skymega-1.0-src.zip Ficheros fuentes para Kicad: Esquemas, librerias y PCB
skymega-v1.0-gerber.zip Ficheros para su fabricación: Gerbers y plano de taladros


  • Ficheros con documentación en PDF:
skymega-v1.0-sch.pdf Esquema
skymega-v1.0-Back.pdf PCB. Cara inferior
skymega-v1.0-Front.pdf PCB. Cara superior
skymega-v1.0-SilkS_Front.pdf Serigrafías cara superior
skymega-v1.0-SilkS_Back.pdf Serigrafías cara inferior
skymega-v1.0-components-es.pdf Listado de componentes
  • Planos mecánicos
skymega-dimensions.pdf PDF con la placa acotada. Dimensiones y situación de los taladros
Skymega-dxf-png.png Skymega-scad.png Skymega-stl.png
DXF OpenScad STL

Repositorio

Historia

  • 07/Dic/2011: La skymega se menciona en este blog
  • 02/Dic/2011:
  • 17/Nov/2011: Repartidos 40 PCBs entre los estudiantes de la UC3M para que las monten
  • 03/Agosto/2011: Montaje de 50 skymegas finalizado
  • 20/Junio/2011: Recibido el primer lote de 100 PCBs. Montadas y probadas 3 prototipos (Blog)
  • 29/Mayo/2011: Encargados 100 PCBs en pcbcart. Tardarán unas 3 semanas. Se espera recibirlos la semana del 20 de Junio
  • 16/Mayo/2011: Fabricados 8 PCBs prototipos en la ETSI de Telecomunicación (UPM). Montada y probada!! (Blog)
PCB de la skymega
Itziar Lima y Juan Gonzalez soldando el PCB de la skymega
  • 07/Mayo/2011: Cambio de nombre. La placa ha sido bautizada como Skymega, en vez de Skycube-mega.
  • 14/Abril/2011: Itziar Lima ha hecho un nuevo esquema y ha soldado un prototipo. Está validado
Protipo de Itziar Lima
Itziar Lima soldando el prototipo
  • 30/Mayo/2010: Construido prototipo I. Probado con la locomoción de Minicube-I (Blog)
Cara superior
Cara inferior
Locomoción de Minicube-I

Skycube-mega prototipo 1: Ejemplo de locomoción
del robot Minicube-I

  • 27/Mayo/2010: Prototipo preliminar. Placa protoboard con un Arduino nano (Blog)
Prototipo I: Arduino nano montado en una protoboard, haciendo oscilar un servo

Prototipo preliminar: Oscilación de un módulo MY1

Autores

Licencia

Oshw-2.png

Open Source Hardware Definition v1.0
Hardware de Fuentes Abiertas (OSHW en inglés) es aquel hardware cuyo diseño se hace disponible públicamente para que cualquier persona lo pueda estudiar, modificar, distribuir, materializar y vender, tanto el original como otros objetos basados en ese diseño. Las fuentes del hardware (entendidas como los ficheros fuente) habrán de estar disponibles en un formato apropiado para poder realizar modificaciones sobre ellas.

Enlaces

Noticias

  • 22/Feb/2012: Añadido fichero PDF con las dimensiones de la placa y posición de los taladros
  • 02/Dic/2011: Añadida documentación de la placa y ejemplos de programación
  • 21/Junio/2011: Añadidas fotos de la versión 1.0
  • 29/Mayo/2011: Añadidas fotos del PCB prototipo
  • 7/Mayo/2011: Añadido fotos del prototipo de Itziar Lima
  • 27/Mayo/2010: Comenzada esta página