Reading 12 ADC channels on the Atmega32u4

The Atmega32u4 has 12 Analog inputs, for single ended input mode and according to its datasheet we can call the different channels changing the values on the ADMUX registers(MUX4:0) although it uses 5 bits to select the channels only 3 are really used (MUX2:0) which will allow us to go from 0-7.
According to the DataSheet we end up with 6 channels:
Also note that MUX5 should be cleared in order to use ADC0:7
000 ADC0
001 ADC1
010 N/a
011 N/a
100 ADC4
101 ADC5
110 ADC6
111 ADC7

In order to read the other 6 channels ADC8:13 we must set MUX5 and the assigments for MUX2..0 are:
000 ADC8
001 ADC9
010 ADC10
0011 ADC11
100 ADC12
101 ADC13
110 N/a
111 Temperature sensor N/a

It´s very important to note that MUX5 is not part of ADMUX as in other 8 bit AVRs but is part of  ADCSRB.
Lets start with the code: This function will initialize the ADC
The following function will get the ADC channel we want to read as parameter:
Finally for readability(vinciduino form factor) and portability I added the following defines

Then if we want to read any value we may use:

Line Following Robot - PCB board

After experimenting with my first prototype I have decided to create a proper pcb, even though the actual setup gives a good performance I´d like to try out and see how the performance is with a more rigid material such as the pcb itself. here a few screenshots of the job done so far on the design front, I am planning to each the board as soon as I can.


 

Line Following Robot

Goal: Build hardware and software for a line follower robot(I think the category is called sniffer)

This robot has to go as fast as possible,  must be able to take sharp turns as low as 90 degrees and it has also to be able to read marks on the side of the main line.

I have started this project a couple of months ago and I have not done as much as I wanted due to work related task taking the most of my time.



For the hardware I am going to use:

• A small board based on Atmega 328p(may change it to Atmega32u4 if i need more analog pins)

• 
  
• The motors I bought are 30:1 Micro Metal Gearmotor HP  from pololu.

• 
  
• The motor driver is a L298D.

• 
  
• The sensors are QTR-8A Reflectance Sensor Array from pololu.

• 
  
• The wheels are also from pololu  Pololu Wheel 32x7mm Pair - White

• 
  
• And finally a Pololu Ball Caster with 3/8" Metal Ball

• 
  

UPDATE: first prototype

In the software side I am going to do the programming using C on Atmel Studio v6.

The sensors are going to get analog values from which a "position" will be determinated. The aimed position is going to be the middle point.

In order to drive the motors in a efficient way I am going to use PD control (Proportional and Derivative).

Right now I am working in a telemetry system that allows me to find the best PD performance.

For this I am going to use a small Bluetooth module from DX JY-MCU Arduino Bluetooth Wireless Serial Port Module

and on the PC I hope to make an interface using python that will connect to the COM port and get the values send by the board and display them in a nice graph using smoothiecharts

UPDATE: Telemetry done:

Once the above goals are complete I'll jump to another more specific topics for the line follower such reading marks, taking sharp turns, etc.

So far I am still researching on the best way of programming the robot so I may get one of this this three styles:

1. Reactive Style or reading sensors and actuating
2. Behaviour control based on fancy state machines.
3. Real time programming using a small OS or a basic scheduler.

Arduino Leonardo + Ethernet Shield

Escribo este post a raíz de una pregunta formulada en el foro de Arduino en español.
http://arduino.cc/forum/index.php/topic,106474.msg903626.html#msg903626

El problema: 

Los Ethernet Shields no fucionan con la Placa Vinciduino.

El razonamiento:

Los Ethernet shields usan los pines 10,11,12,13 en el Arduino Uno/duemilanove y el pinout es el siguiente:

Pin Arudino Uno	pin microcontroller
10	SS
11	MOSI
12	MISO
13	SCK

En el diseño de Viciduino o Leonardo boards para aprovechar la mayor cantidad de pines del micro(Atmega32u4) se han movido los pines del SPI al conector ISCP

Y el pin SS ha sido asignado al Rx-LED

Pruebas realizadas:

He conectado los pines del ISCP de Vinciduino con los pines de arduino de la siguiente manera:

Eth Shield	Vinciduino ISCP
11	MOSI
12	MISO
13	SCK

Ahora bien para poder coger la senal del SS(PB0) del micro he desoldado la resistencia del RXLED para poder soldar un cable y conectarlo al pin 10 del Ethernet shield:

Fucsia = resistencia a quitar

Rojo = pad donde soldé el cable que iría al pin 10 del ethernet shield.

Una vez realizadas las conexiones  me encuentro con que tampoco funciona, y me doy cuenta que el ansia ha podido conmigo ya que no he revisado el código de la librería Ethernet.

##(hacia mucho que no cogía el soldador)

Luego de revisar la librería Ethernet me encuentro con que el equipo Arduino ha editado el archivo w5100.h y han  creado un SS virtual en el pin 10(PB6) de Leonardo/Vinciduino.

Finalmente conecte el pin 10 de Vinciduino al pin1 10 del Ethernet shield y ha funcionado correctamente.

Solución Final:

Simplemente conectar los pines del SCK, MISO,MOSI del  ISCP en nuestra Vinciduino a los pines del ethernet Shield y también el pin  10 de Vinciduino al pin 10 de la Ethernet Shield.

Tal que así:

Vinciduino(Atmega32u4) + LUFA

1. USB Virtual Serial
1. Cambiar estas lineas en el makefile:
1. MCU = atmega32u4
2. F_CPU = 16000000
3. BOARD = VINCIDUINO
2. Por defecto viene el ejemplo echo.Usando hTerm envio datos y MCU devuelve lo mismo.
2. USB Virtual Serial ADC
1. Cambiar estas lineas en el makefile:
1. MCU = atmega32u4
2. F_CPU = 16000000
3. BOARD = VINCIDUINO
2. Por defecto viene la lectura analog0 y analog1(PF5 y PF4 en el 32u4)
3. Edito/anhado la asignación de channels en "USBVirtualSerial-ADC.c".

/*Cambio esto para que coincida con Vinci.
ADC_CHANNEL0=PF0=ANALOG5
ADC_CHANNEL1=PF1=ANALOG4
ADC_CHANNEL4=PF4=ANALOG3
ADC_CHANNEL5=PF5=ANALOG2
ADC_CHANNEL6=PF6=ANALOG1
ADC_CHANNEL7=PF7=ANALOG0
/*
if ((count = fread(&buffer, 1, CDC_TXRX_EPSIZE, &USBSerialStream)) > 0) {

   // if host sent a 0, send back value of ADC channel 0, if a 1 then channel 1
   // there is only one ADC with multiplexed inputs so only one channel can be converted at a time
   tempByte = buffer[0];
   if (tempByte == '5') {
    ADC_StartReading(ADC_CHANNEL0 | ADC_REFERENCE_AVCC); // start reading channel 0 in the background
    waitingForADCResult = 1;
.
.

4. Finalmente para que coincida con la serigrafia de Vinciduino: 
1. En hTerm envio 0 -->leo y recibo PF7 en el 32u4--->analog0 serigrafia Vinci.
2. En hTerm envio 1 -->leo y recibo PF6 en el 32u4--->analog1 serigrafia Vinci.
3. En hTerm envio 2 -->leo y recibo PF5 en el 32u4--->analog2 serigrafia Vinci.
4. En hTerm envio 3 -->leo y recibo PF4 en el 32u4--->analog3 serigrafia Vinci.
5. En hTerm envio 4 -->leo y recibo PF1 en el 32u4--->analog4 serigrafia Vinci.
6. En hTerm envio 5 -->leo y recibo PF0 en el 32u4--->analog5 serigrafia Vinci.
3. USB Virtual Serial I2C {pending}
4. USB Virtual Serial LCD {pending}
5. USB Virtual Serial SPI {pending}
6. USBtoSerial {pending}
7. USB Virtual_FreeRTOS {pending}

Vinciduino-Cargar bootloader con Arduino UNO.

Para realizar la  carga del bootloader en una placa Vinciduino con un Arduino UNO/Diecimila necesitaremos lo siguiente:

1.       Hardware.

a.       Arduino UNO +cable usb

b.      Vinciduino  +cable usb

c.       Cable para conectar Arduino UNO con el ISP de Vinciduino. (6 cables macho por un lado hembra por otro)

d.      Ordenador.

2.       Software.

a.       Arduino IDE 21 o 22(testeado con ambos)

b.      Sketch Arduino as ISP(https://bitbucket.org/fmalpartida/vinciduino/issue-attachment/12/fmalpartida/vinciduino/1325165567.05/12/ArduinoISP.rar)

c.       Arduino v 1.00 RC2.

d.      SO Windows 7.

Primero necesitaremos tener instalada la versión Arduino IDE 21 y Arduino IDE 1.00 RC2.

Ahora necesitamos añadir este archivo ArduinoISPleonardo en el folder “examples” de Arduino IDE 21.

Ahora conectamos nuestro Arduino UNO  abrimos Arduino IDE 21 seleccionamos en Tools.

Bord= Arduino UNO

Serial Port= COM del Arduino

Abrimos y  cargamos  el sketch que hemos añadido en “examples”

Para estar completamente seguros de que nuestro hardware es decir la placa Vinciduino esta con funcionando correctamente debemos hacer la siguiente comprobación:


Enchufar la placa Vinciduino mediante un cable USB al ordenador, si todo esta correcto veremos el siguiente mensaje:

<<Para las personas que hayan soldado las placas:
Es muy importante realizar la comprobación descrita arriba antes de iniciar la carga del bootloader ya que hay la posibilidad de pensar que el proceso de cargar el bootloader no funciona cuando en realidad lo que no funciona es nuestro hardware debido a soldaduras mal hechas o componentes mal ubicados>>

El siguiente paso es conectar nuestro Arduino UNO a Vinciduino.

Mediante el  conector ISP solo y únicamente ya que he intentado hacerlo como se hace con Arduinos (http://arduino.cc/es/Tutorial/ArduinoISP)y no funciona. 

Una vez que tenemos la conexión como en la imagen de arriba procedemos a cerrar ArduinoIDE 21 y abrir Arduino 1.00 RC2. En “Tools” seleccionamos:

Board= Arduino Leonardo

Serial Port = COM del Arduino

Programmer = Arduino as ISP

Una vez tengamos todos los settings procedemos a cargar el bootloder:

Presionamos el botón de reset de la  Vinciduino(para ponerlo en modo bootloader) he inmediatamente hacemos click en “Burn Bootloader”.

Entonces los leds rx,tx y “L” de Arduino UNO parpadearan intermitente durante aproximadamente 1 minuto. Si todo va bien recibiremos la confirmación:

El Paso siguiente es conectar el Vinciduino a nuestro ordenador mediante usb, he probado en dos ordenadores con Windows 7 y en ningún caso reconoce el driver automáticamente por lo que deberemos instalarlo. Debemos ir a al administrador de dispositivos de Windows :

Hacemos click derecho en  Leonardo y actulizamos el controlador seleccionando la siguiente ruta que esta en  la ruta donde hemos instalado Arduino 1.00 RC2.

En mi caso:

C:\Users\yopero\Desktop\arduino-1.0-rc2\drivers

Finalmente volvemos a verificar en el administrador de dispositivos:

Vinciduino

He empezado a colaborar con el Vinciduino team.(https://bitbucket.org/fmalpartida/vinciduino/wiki/Bienvenido)

El objetivo es la creación de un nuevo clon de arduino Leonardo usando un ATmega32U4 y componentes SMD.


El objetivo de este grupo es tratar de llevar el open hardware un paso mas allá del estado existente. 

• Cualquiera puede ir a la página de la placa y descargarse el esquemático, layout o los ficheros de fabricación para mandar a un fabricante de PCBs, en nuestro caso hemos usado ITEAD para la primera versión de la placa, donde por menos de 30 euros te dan 10 placas con un acabado profesional.
• Una vez encargadas las placas se va a un distribuidor de componentes electrónicos y se carga el carrito de la compra, donde en un click de ratón conseguimos todos los componentes necesarios. Cualquiera que no tenga unos conocimientos medios en electrónica no sabrá seleccionar los componentes para montar la placa, por lo que si queremos que la difusión de la placa sea máxima hay que facilitar un carrito, a la vez que sirve para ver el coste de la placa.
• Recibidos las placas y componentes cualquiera se la puede montar siguiendo elesquema de montaje, descargar el entorno Arduino o de Atmel para programar la placa teniendo un foro donde preguntar dudas y compartir ideas/proyectos. 

Aqui un par de fotos de mi Vinciduino montado, aunque todavia no he probado el bootloader o arduino IDE. Debo confesar que es muy gratificante tener una de estas placas montadas, hasta ahora me habia dedicado a crear mis PCB y el acabado no tiene nada que ver, con un placa realizada por maquinas hasta soldar SMD se hace muy facil.