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, Disgispark, que usam o ATtiny85 como microcontrolador e são programadas na IDE Arduino. O projeto foi desenvolvido no Eagle, veja o seu esquemático:

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.

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

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

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

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:

Agora selecione o Programador 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:

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

Se tudo ocorrer bem, o upload será feito 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:

Em primeira mão. Primeiro protótipo da #franzininho montada. #arduino #attiny85 #diy #openhardware

A post shared by Fabio Souza (@fabiosouza.io) on May 24, 2017 at 4:07pm PDT

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:

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:

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

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

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