ATtiny85 – Primeiros Passos

Precisa criar projetos pequenos e com baixo consumo energético? Neste tutorial vamos apresentar o ATtiny85, um pequeno Microcontrolador (MCU) de 8 pinos, que pode ser programado pela Arduino IDE!

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O ATtiny85

Este pequeno MCU, apesar de ser inferior em relação ao desempenho quando comparado diretamente ao existente em uma placa Arduino UNO (ATmega328P). O ATtiny85 é útil em diversos projetos, entre eles, os portáteis, os de baixo consumo energético, os que utilizam poucos pinos, robôs e até em pequenos módulos separados de uma central, que por sua vez, se comunicaria com o ATtiny85 através de I2C, SPI ou UART (Serial), para controlar itens específicos, como por exemplo, uma placa de reles.

Características

• Tensão: 1,8V a 5,5V.
• Clock interno: 1MHz – 8MHz.
• Flash: 8KB.
• RAM: 512B.
• EEPROM: 512B.
• Digital Pins: 6.
• Analog Input (ADC): 4 canais de 10bit.
• PWM: 3 canais de 8bit.
• UART: 0.
• I2C: 1.
• SPI: 1.

Mapa de pinos

Em muitos projetos simples que fazemos, não usamos nem metade dos pinos do Arduino UNO por exemplo. Assim desperdiçando um imenso hardware. Quando pensamos em algo portátil, qualquer consumo desnecessário é ruim ao projeto, porém, o ATtiny85 pode nos ajudar com isso.

Para efeitos de comparação, o Arduino UNO funcionando normalmente, consome aproximadamente ~50mA. Já o ATtiny85, consome aproximadamente ~1mA! Em relação ao Arduino UNO podemos melhorar isso usando Sleeps, no entanto, devido a existência de um LED indicando que a placa esta ligada e a diversos outros itens, portanto, mesmo com Deep Sleep, o Arduino UNO consome aproximadamente ~15mA. Já o ATtiny85, por não conter nada além do MCU, no modo Deep-Sleep consome ~0,0001mA ou ~100nA! Seus projetos portáteis irão melhorar muito na questão de autonomia, pois, é possível liga-lo com uma simples bateria CR2032 que encontramos em placa-mãe de CPUs.

Um dos problemas mais comuns é a falta dos pinos físicos de UART ,logo, se você for usar o Serial Monitor para algum debug ou até a comunicação com outros MCUs via UART (Serial), será necessário o uso da Software Serial. Esta biblioteca emula a comunicação Serial (UART) em qualquer pino do MCU e visto que o ATtiny85 não há pinos físicos para UART, devemos usa-la. Entretanto, a biblioteca ocupa uma imensa quantidade de Flash e RAM.

Podemos trabalhar, satisfatoriamente, com o Clock interno, que vai de 1MHz até 8MH. No entanto, Se for preciso mais velocidade, é necessário adicionar um cristal externo de até 20MHz.

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Instalando na Arduino IDE

A Arduino IDE não suporta o ATtiny85 nativamente, portanto,  precisamos adicionar o Core do ATtiny85  a ela para conseguir usar o ATtiny85.

1-) Entre em https://github.com/SpenceKonde/ATTinyCore e copie o link .JSON que esta descrito dentro do arquivo “Installation” . Com este link iremos baixar os arquivos na Arduino IDE.

2-) Vá em “Preferências”, adicione o link copiado em “URLs adicionais” e clique em “OK”.

3-) Vá em “Ferramentas” -> “Placa” -> “Gerenciador de Placas…”. Procure pelo ATtinyCore na lista e instale.

4-) Volte em “Ferramentas” -> “Placa” e veja que apareceu o ATtiny!

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Mãos a obra – Piscando o primeiro LED no ATtiny85

Componentes necessários

• 1x ATtiny85.
• 1x Protoboard 170 pontos
• 1x LED.
• Jumpers macho-macho.

Montando o projeto

O ATtiny85 não conta com conversor Serial e muito menos uma porta USB, portanto, devemos dar upload a ele através de um gravador que neste caso será o Arduino UNO. A explicação estará logo abaixo em “Entendendo a fundo: Hardware“.

Para gravar o “Bootloader” (definição dos Fuses) e o código em si, devemos utilizar um gravador externo. Iremos usar o Arduino UNO como ISP.

1-) Abra o exemplo “ArduinoISP” no menu de exemplos , e faça o upload deste código no seu Arduino UNO. Não esqueça de selecionar a porta COM e a placa “Arduino UNO” no menu de ferramentas, caso não esteja selecionado.

2-) Após efetuar o upload do “ArduinoISP” no Arduino UNO, ele está apto a gravar códigos em Microcontroladores ISP sem Bootloader. Podemos agora concluir as ligações necessárias para upload do código e gravação dos Fuses (“Bootloader”) no ATtiny85.

Muita atenção na posição do ATtiny85! Deixamos a “bolinha indicadora” para a esquerda, se você inverter, consequentemente irá inverter os pinos de alimentação e queimar seu tiny85! Sempre confira as ligações com o Mapa de pinos.

Os pinos utilizados são os mesmos de uma comunicação SPI e alimentação.

• 5V.
• GND.
• CLOCK (13).
• MISO (12).
• MOSI (11).
• CS (10).

3-) Plugue o Arduino UNO no computador e abra um novo Sketch (projeto). Precisamos selecionar as configurações de “Bootloader” (Fuses) para depois gravar o código no tiny85. Entre no menu de ferramentas e indicamos que deixe igual o da imagem, apenas altere se souber o que esta fazendo!

Obs: Altere a porta COM para a porta que seu Arduino UNO estiver conectado.

Após arrumar todos itens, clique em “Gravar Bootloader“. Isso irá apenas configurar os Fuses do ATtiny85, ainda não é o upload do nosso código. Você só precisa fazer isso para o primeiro upload ou se for alterar alguma dessas configurações futuramente.

Agora que gravamos o “Bootloader”, podemos finalmente dar upload de nossos códigos. Basta manter as configurações selecionadas anteriormente, escrever o código e dar upload.

Veja como ficou nossa montagem:

Código do projeto

void setup()
{
    pinMode(4, OUTPUT);//Define o pino 4 (PB4) como saida.
}

void loop()
{
    digitalWrite(4, !digitalRead(4));//Inverte o estado do pino.
    delay(200);//Espera 200mS.
}

Colando para funcionar

Após a gravação do “Bootloader” e do código, podemos ver essa mini-maravilha funcionando! Removemos os fios de upload e deixamos apenas a alimentação (5V e GND) juntamente com o LED no pino PB4.

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Entendendo a fundo

Software

-Função pinMode

 pinMode(4, OUTPUT);//Define o pino 4 (PB4) como saida.

Como podemos ver no Mapa de pinos, as opções em verde são os pinos que podemos usar normalmente. Estes estão descritos como PB0 ao PB5 e podemos usar o número para programar. Usamos o pino 4, que é referente ao PB4 (localizado ao lado do GND).

-Blink

digitalWrite(4, !digitalRead(4));//Inverte o estado do pino.
delay(200);//Espera 200mS.

Efetuamos um Blink (inversão de estado) no pino 4, para que vejamos o LED piscando.

Desafio

Como citado anteriormente, podemos utilizar esse pequeno MCU para fazer sub-módulos de controle, que estará conectado em uma central (um Arduino MEGA por exemplo). Tente fazer a comunicação Serial (UART) entre o Arduino UNO com o ATtiny85 para fazer o LED piscar a partir de comandos recebidos pela Serial (UART). Também citamos que não há pinos físicos para UART no tiny85, então você precisa usar a biblioteca Software Serial.

Fechamento

Com esse  minúsculo Microcontrolador, podemos fazer diversos projetos onde tamanho e consumo energético são essenciais e importantes. Entretanto, a pouca RAM e Flash comparada ao UNO, pode ser fatal se seus modos de programação não forem os melhores. Não se esqueça de “boas práticas” para programa-lo e bons estudos.