Franzininho - Um Arduino para todos

A Franzininho foi desenvolvida para as atividades dentro do FAB LAB Livre SP durante o Arduino Day São Paulo. O circuito foi projetado pensando na fabricação usando as CNCs presentes nos LABs ou através de processo de corrosão de PCI caseiros. Mas você também pode mandar fazer a placa em empresas especializadas na produção de PCI, ou até mesmo montar em uma protoboard ou placa padrão.

 

A proposta é que todos possam montar o seu Arduino, entender como funciona o circuito e usar a criatividade para aplicar e criar novos circuitos e projetos.

 

 

O projetos é open hardware e está disponível no github sob licenças CC-SA-4.0. Você pode reproduzir, modificar, montar na sua casa, FABLAB, makerspace, fabricar, montar e até vender placas e kits. A licença escolhida permite tudo isso.

 

Vamos conhecer os detalhes da Franzininho!

 

 

O hardware

 

O circuito da Franzininho não é nada de outro mundo. Ele foi baseado nas placas Arduino Gemma, Disgisparkque usam o ATtiny85 como microcontrolador e são programadas na IDE Arduino. O projeto foi desenvolvido no Eagle, veja o seu esquemático:

 

Franzininho_sch
Figura 1 - Esquemático da Franzininho

 

Conforme exibido na figura 1, a Franzininho possui um hardware bem enxuto. Para facilitar a produção, a placa foi desenvolvida em face simples e os componentes são todos PTHs. A seguir é exibido o layout da PCB.

 

Franzininho_brd
Figura 2 - Layout da Franzininho

 

A placa possui dois LEDS, um para indicar a alimentação (ON) e outro para uso geral, ligado ao pino PB1 do ATtiny85 (esse LED que geralmente usado para o blink).

 

O conector USB foi feito na placa para reduzir custo de fabricação, porém para que tenha um bom encaixe no computador é necessário que a PCB tenha espessura de 2,4 mm.

 

Também há um botão de RESET para facilitar na hora da gravação.

 

A tabela a seguir exibe a lista de componentes da placa:

 

Tabela 1 - Lista de materiais da Franzininho

 

Referência

Descrição

C1

Capacitor Cerâmico 100 nF x 50 V

C2

Capacitor eletrolítico 10 uF x 35 V

D1

Diodo Zener 3,6 V 0,5W

D2

Diodo Zener 3,6 V 0,5W

D3

Diodo  1N4148

IC1

microcontrolador ATTINY85 - 20PU

SQ1

Soquete Para CI Torneado 8 pinos

JP3

Barra de pinos estampada 15 mm 1x40 180º

LED

Led 3mm Amarelo Difuso

PWR

Led 3mm Verde Difuso

R1

Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 68 R

R2

Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 68 R 1/4 W

R3

Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 1K5 1/4 W

R4

Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 1K 1/4 W

R5

Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 1K 1/4 W

RESET

Chave Tactil 6x6x4 mm

 

 

A figura a seguir exibe o 3D da placa gerado na ferramenta 3D BRD Viewer:

 

Franzininho 3D
Figura 3 - Visualização 3D da placa

 

 

 

Pinagem

 

Para facilitar a customização e uso do microcontrolador, todos os pinos do ATtiny85 estão disponíveis no header de I/Os. A figura a seguir exibe os pinos e a tabela 1, suas respectivas funções:

 

 

Tabela 2 - Pinagem Franzininho

 

PINO

ATTINY

Entrada analogica

PWM

I2C

SPI

Alt Função

P0

PB0

 

PWM0

SDA

MOSI

 

P1

PB1

 

PWM1

 

MISO

LED

P2

PB2

A1

 

SCL

SCK

 

P3

PB3

A3

   

USB+

P4

PB4

A2

PWM4

  

USB-

P5

PB5

A0

   

RESET

 

 

Se você utilizar o bootloader da Arduino Gemma, o pino P5 será usado como pino de RESET. Assim, se este pino for colocado em nível zero, a placa será reiniciada e entrando em modo bootloader. Essa funcionalidade é importante para o upload do código através da IDE Arduino. 

 

Caso use o bootloader Micronucleus (usado no Digispark), o pino P5 funciona como I/O e pode ser usado para aplicações. A placa só entra em modo bootloader quando é alimentada.

 

 

Software

 

A Franzininho pode ser programada diretamente na IDE Arduino. Para facilitar o processo de upload do .hex, vamos gravar o bootloader da Arduino Gemma e programar a Franzininho como se faz com ela.

 

O processo de gravação do bootloader no ATtiny85 exige um Arduino UNO como programador. Confira o excelente tutorial escrito pelo Mauricio Jabur no Fazedores: Attiny85 com V-USB: Como gravar o bootloader usando Arduino

 

Caso tenha dúvida para a gravação do bootloader, deixe seu comentário na seção de comentários abaixo.

 

Após a gravação do bootloader, vamos testar a programação da placa na IDE do Arduino.

 

O primeiro passo é configurar a IDE para a correta gravação da placa. Selecione a placa Arduino Gemma:

 

Selecionando a placa Arduino Gemma
Figura 4 - Selecionando a placa Arduino Gemma

 

Agora selecione o Programador Arduino Gemma:

 

Selecionando o programador da Arduino Gemma
Figura 5 - Selecionando o programador da Arduino Gemma

 

Pronto, a IDE está preparada para programação da Franzininho. Vamos ao nosso exemplo.

 

 

Hello World, blink led

 

Para nosso exemplos vamos fazer o famoso blink LED, com algumas alterações:

 

 

Para fazer o upload para a Franzininho é necessário seguir os passos abaixo:

 

1 - Compilar o código. Se a compilação for realizada com sucesso, passar para o próximo passo. Caso contrário, corrigir o código e compilar novamente:

 

Compilando o código
Figura 6 - Compilando o código

 

2 - Iniciar o upload para a placa. Após pressionar o botão de upload, inserir a Franzininho na porta USB do computador:

 

Iniaciando o upload
Figura 7 - Iniaciando o upload

 

Se tudo ocorrer bem, o upload será feito com sucesso:

 

Upload realizado com sucesso
Figura 8 - Upload realizado com sucesso

 

O LED da Franzininho começará a piscar, conforme as instruções do código. O video a seguir exibe o processo de gravação do sketch:

 

 

 

Materiais de Suporte

 

Drivers para Windows: https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-ide-setup/windows-setup

Setup no Linux: https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-ide-setup/linux-setup

Setup Mac OSX: https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-ide-setup/mac-osx-setup

 

Montagem da placa e material para oficinas

 

Está disponível um material para facilitar as atividades com a Franzininho. Esse material foi elaborado de forma colaborativa e sempre será atualizado: Material para oficinas com a Franzininho

 

O Video seguir exibe a montagem da placa:

 

Franzininho

#Franzininho Nesse video expliquei sobre o projeto, como você pode montar sua própria placa Arduino com #attiny85, depois montei uma placa e por último fiz alguns testes.

Posted by Fabio Souza on Friday, May 26, 2017

 

 

 

Conclusão

 

A placa Franzininho nasceu com o propósito de facilitar a criação de placas Arduino, assim como a sua antecessora, Franzino. Ambas são projetos baseados em placas já existentes, porém com placa de fácil fabricação e componentes fáceis de comprar e montar. É um projeto simples e acessível.

 

Ainda tem muito o que melhorar no circuito e outros recursos podem ser acrescentados à placa. Por ser um projeto open hardware e estar disponíveis os arquivos tanto para fabricação quanto para modificação, acredito que virão muitas contribuições, tanto no hardware quanto no software. Fique à vontade para usar, modificar e contribuir.

 

Se tiver alguma sugestão, crítica ou dificuldade, deixe seus comentários abaixo. Caso tenha interesse, participe do grupo de discussão sobre o projeto Franzininho no Facebook.

 

 

Agradecimentos e colaborações

 

  • Ao Thalis Antunes pelo apoio inicial ao projeto no Arduino Day;
  • Ao Embarcados pela divulgação;
  • A Rede Fab Lab Livre SP que fizeram as primeiras placas durante o Arduino Day;
  • A todos que participaram do pedido em forma colaborativa, que viabilizou a fabricação das primeiras PCI com acabamento profissional;
  • Ao Giovanni Bauermeister pela versão do projeto no Kicad (Já está no repositório do github);
  • Ao Felipe Neves pelo FranzininhoOS (está em desenvolvimento)
  • Ao Pedro Bertoleti pelo port do tickAttack para a Franzininho (confira o projeto:TickAttack e Franzininho - controlando um robô sob rodas)
  • Ao Daniel Quadros pela colaboração no tutorial para montagem da placa
  • A todos que de alguma forma colaboraram e colaboram  para o projeto Franzininho.

 

 

UPDATE

 

Foi lançada uma nova versão para a placa Franzininho. Na V2 foi incluido um conector USB A macho e um regulador de tensão 78L05. Veja como ficou a V2:

 

Figura 9 - Franzininho V2

 

Essa versão procura melhorar a usabilidade da placa, já que com o conector USB deixa a conexão com o computador mais robusta. Com o regulador de tensão é possível alimentar a placa com baterias externas que possuam tensão maiores que 5V. Além disso, agora é possível fabricar a placa em chapa mais fina. A seguir é exibida a BOM dessa versão:

 

Tabela 2 - Lista de materiais da Franzininho V2

ComponenteDescrição
C1Capacitor Cerêmico 100 nF x 50 V
C2Capacitor eletrolítico 10 uF x 35 V
D1Diodo Zener 3,6 V 0,5W
D2Diodo Zener 3,6 V 0,5W
D3Diodo de sinal 1n4148
IC1microcontrolador ATTINY85 - 20PU
SQ1Soquete Para CI Torneado 8 pinos
JP3Barra de pinos estampada 15mm 1x40 180º
LEDLed 3mm Amarelo Difuso
PWRLed 3mm Verde Difuso
R1Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 68 R
R2Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 68 R 1/4 W
R3Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 1K5 1/4 W
R4Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 1K 1/4 W
R5Resistor 5% de Tolerância 1/4W CR25 1K 1/4 W
RESETChave Táctil 6x6x4,3mm
IC2Regulador de tensão 5V
X1Conector USB Macho 90º com trava
PCBPCB

 

Os arquivos do projeto estão no github do projeto Franzininho. Confira!

 

Aprenda mais

 

Franzino - Open hardware de baixo custo

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Fábio Souza
Engenheiro com experiência no desenvolvimento de projetos eletrônicos embarcados. Também atuou no ensino técnico de eletrônica e programação. Hoje é responsável pelo operacional do Embarcados, onde trabalha para levar conteúdo de eletrônica, programa de sistemas embarcados e IoT para o Brasil. Entusiastas do movimento maker, DIY e do compartilhamento de conhecimento, publica diversos artigos sobre eletrônica e sistemas Embarcados, além de projetos open hardware. Realiza palestras e workshops onde leva conhecimento para as pessoas de forma presencial.
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Marco Aureliuo Santos Cunha
Visitante
Marco Aureliuo Santos Cunha

Boa tarde amigo, eu tenho Fritizing e queria transportar a placa do Franzininho que está no seu github para ele mas
não entendo muita coisa de github. Tem como fazer está
transferencia , pode me ajudar?

Fabio Roberto Vieira da Silva
Visitante
Fabio Roberto Vieira da Silva

Boa noite,
Estou recebendo o erro:
Arduino: 1.8.5 (Linux), Placa:"Arduino Gemma"
O sketch usa 724 bytes (13%) de espaço de armazenamento para programas. O máximo são 5310 bytes.
Variáveis globais usam 9 bytes de memória dinâmica.
avrdude: Error: Could not find USBtiny device (0x2341/0xc9f)
avrdude: Error: Could not find USBtiny device (0x2341/0xc9f)

Estou utilizando o Debian, saberia me dizer o que esta errado?
Muito obrigado pela ajuda

Gabriel Paz
Membro
Gabriel Paz

Muito legal o projeto. Parabéns!

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Obrigado Gabriel.

Abraços,

Lucan Reis Carlos
Visitante
Lucan Reis Carlos

Estive no Arduino Day e não sabia que ia ter essa montagem acabei ficando sem. Mesmo assim pretendo fazer um mas pelo que entendi precisa de usar um Arduino para intermediar a conexão da placa com o PC, correto?

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Olá Lucan. Infelizmente foram poucas vagas para a montagem da placa, apesar de todos os 12 FAB LAB Livre SP realizarem simultaneamente. Você só precisar do Arduino UNO para gravar o bootloader, depois a placa funciona normalmente, carregando sketchs diretamente do computador.

Adilson Thomsen
Membro
Adilson Thomsen

Muito legal Fábio! Parabéns... 🙂

Fabio_Souza_Embarcados
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Fabio_Souza_Embarcados

Obrigado Adilson

Ronaldo Nunez
Membro
Ronaldo Nunez

Muito legal, Fabio. Em breve monto o meu!

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Valeu Ronaldo. Fique a vontade para montar e enviar críticas e sugestões. Abraços

Wilmar Junior
Visitante
Wilmar Junior

Bom dia Fabio, sabe se poderemos levar o projeto para a casa? Ou a montagem dos Franzininho's ficarão nos laboratórios da FabLab ?

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Olá Wilmar, acredito que os participantes irão levar as placas. Mas é bom confirmar junto com o pessoal do FAB LAB. Você irá em qual unidade?

Felipe Jardim
Membro
Jardim

Cara, uma duvida, como você usa o USB? No Datasheet não fala nada de que ele tenha tal função..

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Isso mesmo. o attiny85 não tem USB. o bootloader usa o v-usb: https://www.obdev.at/products/vusb/index.html

Felipe Jardim
Membro
Jardim

caraca, muito foda, não sabia que tinha como emular o usb...

sei lá, achava que era magica.. euheuheueheu

Eder Tadeu
Visitante
Eder Tadeu

Parabéns Fábio, ficou muito bom!

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Valeu Eder. O circuito é bem simples e fácil de montar. Espero que muitas pessoas consigam montar o seu primeiro arduino. Abraços

Giovanni Bauermeister
Visitante
Giovanni Bauermeister

Muito legal a iniciativa Fábio! Vou fazer o meu Franzininho também hehe

Fabio_Souza_Embarcados
Visitante
Fabio_Souza_Embarcados

Valeu Giovanni. Bacana. Depois mostra como ficou. Se quiser contribuir no projeto, fica a vontade. Valeu