29/03/2017

Franzininho – Um Arduino para todos

ÍNDICE DE CONTEÚDO

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:

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 1×40 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 analógica	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.

Software

A Franzininho pode ser programada diretamente na IDE Arduino. Veja como gravar o bootloader na no Attiny85. O processo de gravação do bootloader no ATtiny85 exige um Arduino UNO como programador.

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. Vamos ao nosso exemplo.

Hello World, blink led

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

/*
   Hello World, Franzininho!
   primeiro programa para a Franzininho
   
   Por: Fábio Souza
*/

const byte LED = 1; //pino do LED

void setup() {
  pinMode(LED,OUTPUT);
}

void loop() {

  for(int i = 0;i<5;i++)       //pisca o LED 5 vezes com instervalos de 100 ms
  {
    digitalWrite(LED, HIGH);   // liga o led
    delay(100);                // espera 100 ms
    digitalWrite(LED, LOW);    // apaga led
    delay(100);                // espera 100 ms
  }

  for(int i = 0;i<2;i++)       //pisca o LED 2 vezes com instervalos de 1000 ms
  {
    digitalWrite(LED, HIGH);   // liga o led
    delay(1000);                // espera 1000 ms
    digitalWrite(LED, LOW);    // apaga led
    delay(1000);                // espera 1000 ms
  }
}

Hello World, Franzininho!

primeiro programa para a Franzininho

Por: Fábio Souza

const byte LED = 1; //pino do LED

void setup() {

pinMode(LED,OUTPUT);

}

void loop() {

for(int i = 0;i<5;i++) //pisca o LED 5 vezes com instervalos de 100 ms

{

digitalWrite(LED, HIGH); // liga o led

delay(100); // espera 100 ms

digitalWrite(LED, LOW); // apaga led

delay(100); // espera 100 ms

}

for(int i = 0;i<2;i++) //pisca o LED 2 vezes com instervalos de 1000 ms

{

digitalWrite(LED, HIGH); // liga o led

delay(1000); // espera 1000 ms

digitalWrite(LED, LOW); // apaga led

delay(1000); // espera 1000 ms

}

Para fazer o upload para a Franzininho siga os passos: Upload do Sketch

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, feito na primeira placa montada.

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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

Documentação oficial da placa Franzininho DIY

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 primeira 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:

Franzininho 3d 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

Componente	Descrição
C1	Capacitor Cerêmico 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 de sinal 1n4148
IC1	microcontrolador ATTINY85 – 20PU
SQ1	Soquete Para CI Torneado 8 pinos
JP3	Barra de pinos estampada 15mm 1×40 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 Táctil 6x6x4,3mm
IC2	Regulador de tensão 5V
X1	Conector USB Macho 90º com trava
PCB	PCB

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

Aprenda mais

Documentação Franzininho DIY

Blog da Franzininho

Franzino – Open hardware de baixo custo

Construindo sua placa Arduino

Fábio Souza

Website | Veja + conteúdo

Engenheiro, especialista em sistemas embarcados. Hoje é diretor de operações do portal Embarcados, onde trabalha para levar conteúdos de eletrônica, sistemas embarcados e IoT para o Brasil.

Também atua no ensino eletrônica e programação. É entusiastas do movimento maker, da cultura DIY e do compartilhamento de conhecimento, publica diversos artigos sobre eletrônica e projetos open hardware.

Com iniciativas como o projeto Franzininho e projetos na área de educação, leva a cultura maker para o Brasil capacitando e incentivando professores e alunos a usarem tecnologia em suas vidas. Participou da residência hacker 2018 no Red Bull Basement.

Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.

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Arduino, Maker

Hardware Livre, Iniciante

Comentários:

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Marco Aureliuo Santos Cunha

04/02/2018 17:30

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?

Fábio Souza

Autor

Reply to Marco Aureliuo Santos Cunha

05/02/2018 12:40

Olá Marco,

Você precisa importar o arquivo Franzininho.fzpz para o Fritzing.

Baixe os arquivos do github e depois use a opção importar no Menu do fritzing

Abraços

Fábio Souza

Autor

Reply to Marco Aureliuo Santos Cunha

12/02/2018 22:05

Marco,

Coloquei um tutorial para importação do componente no Fritzing: https://github.com/FBSeletronica/Franzininho/tree/master/fritzing

Espero que ajude.

Abraços,

Fabio Roberto Vieira da Silva

02/01/2018 19:12

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

Fábio Souza

Autor

Reply to Fabio Roberto Vieira da Silva

03/01/2018 08:18

Olá Fabio. Você configurou as udev rules?

veja se esse material te ajuda: https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-ide-setup/linux-setup

Gabriel Rosa Paz

03/04/2017 16:15

Muito legal o projeto. Parabéns!

Fabio_Souza_Embarcados

Reply to Gabriel Rosa Paz

04/04/2017 07:54

Obrigado Gabriel.

Abraços,

Lucan Reis Carlos

03/04/2017 12:29

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

Reply to Lucan Reis Carlos

03/04/2017 16:00

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.