AVR ATmega128 브레드보드 모듈 LA22

🔹 하드웨어 구성

• 16 MHz 외부 크리스탈 내장

• TQFP 타입 ATmega128 MCU (64핀)
  • 30P 핀헤더 커넥터 설계
  • 총 64핀 중 53개는 입출력(I/O), 전원, 펑션 핀으로 구성

• 입출력 포트 전압 레벨: VCC(3.3~5V)

• 싱크(Sink) / 소스(Source) 전류: 20~30mA

• 외부 전원 입력에 따라 핀 전압 레벨 자동 조정

🔹 보드 설계 및 구성요소

• 브레드보드 및 만능기판 장착 가능 PCB 설계 → 엔지니어링 프로토타입 제작 시 활용 용이

• 리셋 스위치 및 전원 상태 표시 LED 내장

• LC 필터회로를 통한 안정적인 아날로그 전원 공급 (AVCC 구성)

• 바이패스 필터회로 내장으로 안정적인 MCU 구동 보장

🔹 USB 인터페이스 및 통신 기능

• USB Type-C 커넥터 내장
  • 방향에 상관없이 PC나 노트북에 연결 가능
  • 고속 데이터 전송 및 향상된 전력 공급 능력 지원

• CH340 USB 트랜시버 내장
  • USB-to-UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) 변환 기능 제공
  • USB 2.0 Full-Speed (12 Mbps) 전송 속도 지원
  • Windows, Linux, macOS 운영체제에서 기본 드라이버 제공
  • USB 통신 상태 확인용 송수신 LED 내장

• RS232 시리얼 통신 지원
  • ATmega128 UART0 포트를 트랜시버 IC (MAX232)를 통해 RS232 통신으로 변환
  • 송수신 핀(RXD, TXD, GND)을 3P 몰렉스 커넥터로 설계

• UART1 포트 제공
  • 4P 핀헤더 소켓 커넥터 설계
  • 블루투스, 무선 통신 모듈 등 외부 장치 연결 가능

🔹 전원 및 보호회로

• 외부전원 입력용 2P 몰렉스 커넥터 내장

• 역전압 방지 다이오드 내장

• 입력 전압 범위: 3.3V ~ 5.5V

🔹 프로그래밍 및 디버깅

• JTAG 디버그
  • 전용 10P 핀헤더 커넥터 제공
  • 하드웨어 단계에서 프로그램 디버깅 가능

• ISP 프로그래밍
  • 전용 10P 핀헤더 커넥터 제공
  • ATmega128 플래시 및 EEPROM 메모리 프로그래밍 가능
  • AVR Studio 4.19 / Atmel Studio 7.0 통합개발환경 지원
  • ISP 프로그램 다운로드 및 JTAG 디버깅 가능

🔹 기타 지원

• 엔지니어 기술지원 제공

• ATmega128 기본 예제 소스 제공

(1) AVR 코어

• Atmel사의 AVR ATmega128 코어 탑재
  • High Performance, 저전력 8 Bit MCU
  • 133개의 강력한 명령어를 지원하며, 대부분 단일 클럭 사이클당 1개의 명령어 실행
  • 32 × 8 범용 레지스터 및 주변기기 제어 레지스터 내장

• CPU Speed (MIPS)
  • 16 MHz 외부 크리스탈 내장
  • 16 MIPS(Million Instructions Per Second)로 동작

• 확장성 (I/O 포트)
  • 53개의 프로그래밍 가능한 입출력(I/O) 핀 내장

• 메모리 구조 (Memories)
  • 128 KBytes 프로그램 플래시 메모리
  • 4 KBytes EEPROM
  • 4 KBytes 내부 SRAM
  • 쓰기/지우기 수명: 플래시 메모리 약 10,000회 / EEPROM 약 100,000회

• 타이머/카운터 (Timer/Counter)
  • 8비트 Timer/Counter 2개
  • 16비트 Timer/Counter 2개 지원

• 캡처/비교/PWM 주변회로 (Capture / Compare / PWM Peripheral)
  • 2 Input Capture
  • 2 CCP
  • 8 PWM 출력

• 아날로그-디지털 변환기 (ADC)
  • 10비트 분해능의 8채널 A/D 컨버터 내장
  • LC 필터 회로로 안정화된 AVCC(5V) 공급
  • 기준전압 핀(Reference Voltage Pin) 설정 가능

• 통신 기능 (Communication)
  • 2개의 동기(USART) 및 비동기(UART) 시리얼 통신 채널 제공
  • Master/Slave SPI 시리얼 인터페이스 지원
  • Two Wire (I²C) 시리얼 인터페이스 지원

• 동작 전압 범위 (Operation Voltage Range)
  • 3.3V ~ 5.5V

• 참고
  • Fig. 1은 ATmega128 핀 다이어그램을 보여준다.

Fig 1. TQFP 64 패키지 핀아웃 다이어그램

(2) 입출력(In/Out) 포트 확장성

• 총 53개의 입출력(I/O) 포트 핀 확장
  • ATmega128의 프로그래밍 가능한 입출력 포트, 펑션 핀, 전원 핀을
  Fig. 2와 같이 2개의 30P 핀헤더 커넥터로 설계
  • 다양한 외부 장치 및 센서 연결에 용이하며, 브레드보드/만능기판에서 직접 활용 가능

• 핀 배열 구조 (Pin Mapping)
  • Fig. 2(b): PF0~PF7, PA0~PA7, PC0~PC7, PG0~PG2 입출력 포트 핀 배열
  • Fig. 2(c): PE0~PE7, PB0~PB7, PD0~PD7, PG3~PG4 입출력 포트 핀 배열

• 보드 설계 및 활용성
  • 만능기판 및 브레드보드에 장착 가능하도록 PCB 설계
  • 엔지니어링 샘플 테스트 보드로 활용 가능

• 입출력 포트 전기 특성
  • 입출력 포트 전압 레벨: VCC(3.3~5V)
  • 싱크(Sink) / 소스(Source) 전류: 20~30mA

Fig 2. 회로도: ATmega128(a), 좌측 30P 핀헤더(b), 우측 30P 핀헤더(c)

(3) 통신 (Communication)

• UART0 기반 USB 통신 회로 구성
  • 프로그래밍 가능한 ATmega128 UART0 포트(PE0: RXD0, PE1: TXD0)를 CH340 USB 트랜시버 및 Fig3 회로도 J7 USB Type-C 커넥터에 연결하여 USB-to-UART 시리얼 통신 구현
  • 슬라이드 스위치 SW4를 통해 USB 통신 사용 여부를 설정 가능
  • 스위치를 ON 위치로 설정하면 USB 통신이 활성화되며, OFF 시 회로가 분리되어 UART0 포트를 활성화
  • PC나 노트북에 직접 연결 가능하며, 별도의 변환 케이블 없이 고속 데이터 전송 지원
  • USB 2.0 Full-Speed (12 Mbps) 전송 속도 지원
  • Windows, Linux, macOS 운영체제에서 기본 드라이버 제공
  • Tx/Rx 송수신 LED를 통해 USB 통신 상태 시각적 확인 가능

• UART1 기반 RS232 통신 회로 구성
  • 프로그래밍 가능한 ATmega128 UART1 포트를 트랜시버 IC MAX232를 통해 RS232 통신 회로로 변환
  • 슬라이드 스위치 SW1를 통해 RS232 통신 사용 여부 설정 가능
  • RS232 송수신 핀은 아래 Fig3 회로도에 J1 3P 몰렉스 커넥터로 외부 기기와 연결
    

Fig 3. 회로도:  RS232통신 송수신 3P 몰렉스 커넥터, USB type C 커넥터

(4) 전원 및 보호회로 (Power & Protection Circuit)

• 바이패스 필터회로 설계
  • 마이크로컨트롤러 전원부에 바이패스 필터회로를 구성하여 전원 라인의 노이즈를 최소화하고, 내부 회로에 안정화된 전원 공급이 가능함

• 전원 상태 표시 LED 내장
  • 외부 전원 입력 시 전원 공급 상태를 시각적으로 확인할 수 있도록 전원 상태 LED를 내장

• 외부 전원 입력 및 보호 회로
  • Fig. 4와 같이 2P 몰렉스 커넥터를 통해 외부 전원 입력 가능
  • 전원 입력 라인에 역전압 방지 다이오드를 내장하여 잘못된 극성의 전원이 인가될 경우
  회로 손상을 방지하고 오전압 입력을 차단
  • 안정적이고 안전한 전원 공급을 통해 마이크로컨트롤러 구동 신뢰성을 확보

Fig 4. 회로도: 외부전원 입력 2P 몰렉스 커넥터  JTAG 디버그 및 ISP 프로그래밍

(5) 프로그래밍 및 디버깅 (Programming & Debugging)

• JTAG 디버깅 (JTAG Debugging)
  • Fig. 5(a)와 같이 JTAG 디버그 전용 10P 핀헤더 커넥터를 통해
  AVR용 JTAG ICE 디버거를 연결하여 ATmega128 프로그램의 하드웨어 레벨 디버깅 가능
  • 실시간 디버깅, 브레이크포인트 설정, 메모리 모니터링 등
  개발 단계에서 효율적인 펌웨어 분석 및 오류 수정 지원

• ISP 프로그래밍 (In-System Programming)
  • Fig. 5(b)와 같이 ISP 전용 10P 핀헤더 커넥터를 통해
  AVRISP mkII 프로그래머를 연결하여 ATmega128 플래시 및 EEPROM 메모리 프로그래밍 가능
  • AVR Studio 4.19 / Atmel Studio 7.0 등의 통합개발환경(IDE)에서
  펌웨어 다운로드 및 ISP 디버깅 기능을 지원

 Fig 5. 회로도: AVR JTAG ICE 10P 핀헤더 커넥터(a), ISP 프로그래밍 10P 핀헤더 커넥터(b)

 

(6) 개발환경 및 각부 명칭 (Development Environment & Hardware Overview)

• 개발환경 (Development Environment)
  • AVR Studio 4.19 및 Atmel Studio 7.0 통합개발환경(IDE) 소프트웨어를 사용하여 ISP 프로그래밍과 JTAG 디버깅 모두 수행 가능
  • 코드 작성, 빌드, 다운로드, 디버깅을 한 환경에서 통합적으로 진행할 수 있으며, 펌웨어 수정 및 테스트 효율성을 높임

• 각부 명칭 (Hardware Block Overview)
  • Fig. 6에서는 본 개발모듈의 주요 하드웨어 구성 요소를 블록 다이어그램 형태로 시각화하여 보여줌
  • ATmega128 MCU, 전원부, USB 및 RS232 통신부, I/O 포트, 프로그래밍 인터페이스 등의 상호 연결 관계를 한눈에 파악 가능

 Fig 6. 각부명칭 블록 다이어그램

• Fig. 7에서는 본 개발모듈의 가로 및 세로 치수를 도면 형태로 나타낸다.

Fig 7. 개발모듈: Dimension

Fig 7. 개발모듈: 3D 랜더링 이미지

- AVR ATmega128 브레드보드 개발모듈 1개, 1x30 핀헤더 2개

- 아래 이미지처럼 개발모듈 및 커넥터 2개 기본 출고 됩니다. 

※ 주의 본 상품은 납땜되어 출고되는 상품이 아니오니 구매시 주의 바랍니다.

- 2P 전원 케이블 5264-02 LG6 ­

   : Fig 8처럼 개발모듈의 5V 전원 입력 시 사용

- 830홀 브레드보드 B16 ­

   : Fig 11처럼 개발모듈을 브레드보드에 장착해 다른 센서 및 부품과 연동해 동작 테스트 가능

- USB AVR JTAG ICE 디버거 LA13 

   : Fig 10처럼 ATmega128 프로그램 JTAG 디버그 시 USB AVR JTAG ICE 디버거를 PC와 연결해 사용

Fig 8. 2P 전원 케이블 5264-02 LG6 이 연결된 모습  

Fig 9. STK500 AVRISP 프로그래머가 연결된 모습 

Fig 10. USB AVR JTAG ICE 디버거가 연결된 모습

Fig 11. 830홀 브레드보드에 장착된 모습