Your programmable USB stick
YupStick
Mit dem Yupstick lernst du die Programmierung von STM32 Mikrocontrollern. Das Board ist gut für Schüler, weil es bequem in jede Tasche passt und keine weiteren Teile erfordert.
Größe: 44·88 mm
Für dein Programm stehen 4 Taster, 9 Leuchtdioden, 2 Sensoren und ein Schallwandler zur Verfügung.
Die großen Löcher sind für Krokodilklemmen vorgesehen, um externe Sachen anzuschließen. Zum Beispiel Schaltkontakte, analoge Sensoren und Transistoren für Lasten. Diese Anschlüsse sind durch Widerstände geschützt.
Du kannst den YupStick dank des integrierten Bootloaders direkt an dein Notebook stecken. Auf der Rückseite ist Platz für einen Knopfzellen-Halter, damit du dein Projeke unterwegs vorführen kannst.
Platine herstellen lassen
Die Firma JLCPCB stellt solche Platinen für wenige Euros her. Du musst dazu nur die Gerber Files hoch laden. Ich habe dort für die ersten fünf Platinen mit Versand weniger als 10 Euro bezahlt.
Die Bauteile lötest du selbst auf. Folgende Teile kannst du weg lassen, um sie später nur bei Bedarf nach zu rüsten:
- Den rückseitigen Batteriehalter
- Den Phototransistor
- Den Piezo-Schallwandler
- Den Quarz für die integrierte Uhr
- Die Stiftleiste mit 16 weiteren I/O Pins
- Den Debugger Anschluss J3
Eigentlich müsste die Platine 2,1 mm dick sein. Aus Kostengründen habe ich sie mit 1,6 mm herstellen lassen und dann auf der Rückseite des USB Steckers mit einem Klettpad verstärkt. Das passte zufällig sehr gut. Schleife die Vorderkante des Steckers beim Label J1 glatt, damit sie nicht an den Kontakten in der USB Buchse hängen bleibt.
Mikrocontroller
Der STM32L072CBT6 hat folgende Eckdaten:
- 32 Bit ARM Kern (Cortex M0+) mit 32 MHz
- 128 kB Flash
- 20 kB RAM
- 6 kB EEPROM
- 7 Timer
- 7 DMA Kanäle
- 1·USB, 2·SPI, 3·I²C, 5·USART Schnittstellen
- 12 Bit ADC, 12 Bit DAC, 2 analoge Komparatoren
- RTC, CRC, RNG, TSC (Touch Sensoren)
- Integrierter Temperatursensor
- Läuft mit 1,8 bis 3,6 Volt
Meine Programieranleitung findest du hier, Grundkenntnisse in C vorausgesetzt.
Schaltplan
Anschlusslöcher
| Port | PWM | Analog | Digitale Spezialfunktionen |
|---|---|---|---|
| PA0 | x | ADC_IN0, COMP1_INM, COMP1_OUT | TIM2_CH1, TSC_G1_IO1, USART2_CTS, TIM2_ETR, USART4_TX |
| PA1 | x | ADC_IN1, COMP1_INP | TIM2_CH2, TSC_G1_IO2, USART2_RTS, TIM21_ETR, USART4_RX |
| PA2 | x | ADC_IN2, COMP2_INM, COMP2_OUT | TIM21_CH1, TIM2_CH3, TSC_G1_IO3, USART2_TX, LPUART1_TX |
| PA3 | x | ADC_IN3, COMP2_INP | TIM21_CH2, TIM2_CH4, TSC_G1_IO4, USART2_RX, LPUART1_RX |
| PA4 | ADC_IN4, COMP1_INM, COMP2_INM, DAC_OUT1 | SPI1_NSS, USART2_CK, TIM22_ETR | |
| GND | |||
Stiftleiste J2
| Stift | Port | PWM | Analog | Digitale Spezialfunktionen |
|---|---|---|---|---|
| 1 | PB15 | SPI2_MOSI, I2S2_SD, RTC_REFIN | ||
| 2 | PB0 | x | ADC_IN8, VREF_OUT | EVENTOUT, TIM3_CH3, ADC_IN8, VREF_OUT, TSC_G3_IO2 |
| 3 | PB14 | x | SPI2_MISO, I2S2_MCK, RTC_OUT, TSC_G6_IO4, LPUART1_RTS_DE, I2C2_SDA, TIM21_CH2 | |
| 4 | PB1 | x | ADC_IN9, VREF_OUT | TIM3_CH4, TSC_G3_IO3, LPUART1_RTS |
| 5 | PB13 | x | SPI2_SCK, I2S2_CK, MCO, TSC_G6_IO3, LPUART1_CTS, I2C2_SCL, TIM21_CH1 | |
| 6 | PB2 | x | LPTIM1_OUT, TSC_G3_IO4, I2C3_SMBA | |
| 7 | PB12 | SPI2_NSS, I2S2_WS, LPUART1_RTS_DE, TSC_G6_IO2, I2C2_SMBA, EVENTOUT | ||
| 8 | PB3 | x | COMP2_INM | SPI1_SCK, TIM2_CH2, TSC_G5I_O1, EVENTOUT, USART1__RTS_DE, USART5_TX |
| 9 | PB11 | x | EVENTOUT, TIM2_CH4, TSC_G6_IO1, LPUART1_RX, I2C2_SDA, LPUART1_TX | |
| 10 | PB4 | x | COMP2_INP | SPI1_MISO, TIM3_CH1, TSC_G5_IO2, TIM22_CH1, USART1_CTS, USART5_RX, I2C3_SDA |
| 11 | PB10 | x | TIM2_CH3, TSC_SYNC, LPUART1_TX, SPI2_SCK, I2C2_SCL, LPUART1_RX | |
| 12 | PB5 | x | COMP2_INP | SPI1_MOSI, LPTIM1_IN1, I2C1_SMBA, TIM3_CH2, TIM22_CH2, USART1_CK, USART5_CK, USART5_R, TS_DE |
| 13 | PA7 | x | ADC_IN7, COMP2_OUT | SPI1_MOSI, TIM3_CH2, TSC_G2_IO4, TIM22_CH2, EVENTOUT |
| 14 | PB6 | COMP2_INP | USART1_TX, I2C1_SCL, LPTIM1_ETR, TSC_G5_IO3 | |
| 15 | PA6 | x | ADC_IN6, COMP1_OUT | SPI1_MISO, TIM3_CH1, TSC_G2_IO3, LPUART1_CTS, TIM22_CH1, EVENTOUT |
| 16 | PB7 | COMP2_INP, VREF_PVD_IN | USART1_RX, I2C1_SDA, LPTIM1_IN2, TSC_G5_IO4, USART4_CTS | |
| 17 | GND | |||
| 18 | GND | |||
| 19 | VDD | |||
| 20 | VDD | |||
Anmerkungen zur Schaltung
Die Taster ziehen den jeweiligen Eingang auf VDD. Zur Abfrage musst du daher den Pull-Down Widerstand aktivieren. Externe Schaltkontakte die den Eingang auf GND ziehen müssen hingegen mit aktiviertem Pull-Up Widerstand abgefragt werden. Nach dem Ändern der Pull-Up/Down Widerstände musst du kurz warten, bevor die Eingänge sinnvolle Werte liefern.
Wenn du die Anschlüsse PA0-PA3 mit Tesafilm oder Isolierband abdeckst, lassen sie sich theoretisch als Touch Sensoren verwenden. Ausprobiert habe ich das allerdings noch nicht. Dazu gibt es eine Anleitung vom Chiphersteller, die Application Note AN5105.
Der Piezo Schallwandler an PA4 ist absichtlich leise. Du sollst damit das Programmieren üben, nicht deinen Nachbarn auf die Nerven gehen. Um ihn zu verwenden musst du an PA4 eine digitale Frequenz ausgeben, oder über DAC_OUT1 ein analoges signal. Man kann den Wandler auch anders herum als Mikrofon verwenden!
Der Optische Sensor ist (um Strom zu sparen) nur dann aktiv, wenn PC13 auf LOW steht. Dann ist auch die gelbe LED an.
Um den USB/DFU Bootloader zu aktivieren musst du den Boot0 Taster gedrückt halten und gleichzeitig kurz auf den Reset Taster drücken. Alternativ dazu kannst du einen Debugger wie den ST-Link an J3 anschließen. Die LEDs an PA13 und PA14 sind dann allerdings nicht frei programmierbar.
Falls du den YupStick dauerhaft per Batterie versorgst, vergiss nicht den Standby oder Stop Modus zu nutzen, sonst zieht er dir die Batterie leer. Bedenke dass CR2032 Knopfzellen nur wenig Strom (typisch 5 mA) liefern können. LR44 Zellen liefern viel mehr Strom. Du kannst natürlich auch andere Batteriehalter unter die Platine kleben. Wenn du den Jumper JP1 entfernst, kann die Platine extern über Anschluss J2 mit Strom versorgt werden.