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AVRマイコン ATTiny85
2021.09.04 / 2022.01.22更新


YouTube でも紹介しています。画像をクリックすると再生できます。

このところ、半導体製品が値上がりしています。ちょっとした処理に、Arduino Nano などを使っていては貴重なリソースを浪費してしまいます。 そこで、今回は低価格のAVRマイコン、ATTINY85へのコードの書込み環境を整備します。
ATTinyは、ATMEL社 (現在はMicrochip社に吸収) が製造しているAVRマイコンの中でも低消費電力マイコンです。

■ATTINY85-20PU

・電源電圧:2.7~5.5V
・コア:tinyAVR
・コアサイズ:8bit
・クロック:20MHz
・プログラムメモリ:8kB
・EEPROM:512B
・RAM:512B
・GPIO:6pin
・ADC:4Ch
・I2C:1Ch
・SPI:1Ch
・タイマ:2Ch
・オシレータ:内蔵

■Arduinoボード(互換でも可)をAVRライターとして使う

Arduino Nano をAVRライターとして用い、ラズベリーパイからATTiny85用のコードをNanoに流し込み、 ATTiny85への書き込みを行います。
ラズベリーパイを使っても、書き込めるみたいですが、環境を汚したくなかったので、Arduino経由にしました。

◇PlatformIOのインストール

プログラムのビルドには、Platformioを使用しています。
Arduino開発環境構築 PlatformIO


◇ArduinoISPをビルドする

ラズベリーパイとArduinoをUSBでつなぎます。

プロジェクトを作成します。

$ mkdir ispNano328
$ cd ispNano328
$ pio init -b nanoatmega328
$ pushd src
$ wget https://raw.githubusercontent.com/rsbohn/ArduinoISP
/master/ArduinoISP/ArduinoISP.ino


ArduinoISPは、Arduinoを、AVRライタにするためのスケッチです。
Ref.https://github.com/adafruit/ArduinoISP/blob/master/ArduinoISP.ino

$ popd
$ pio run -t upload

■AVRライターの制作

Ref.http://github.com/SpenceKonde/ATTinyCore



ATTiny    Arduino
GND 4 ←→ GND
VCC 8 ←→ 5V
SCK 7 ←→ 13 SCK
MISO 6 ←→ 12 MISO
MOSI 5 ←→ 11 MOSI
RESET 1 ←→ 10
      GND - 10uF - RST
     9 - 1KΩ - 緑色LED(Heartbeat) - GND
     8 - 1KΩ - 赤色LED(Error) - GND
     7 - 1KΩ - 青色LED(Programing) - GND

ATMega328P(Uno/Pro Mini/Nano)やATMega2560(Mega2560)を Arduino as ISP として使う場合、 自動リセット回路を無効にしなければ正しく動作しない事があります。 このため、RESET<->GND 間に 10uFのコンデンサを入れて対処しています。
※コンデンサを入れたままだとNanoに Arduino ISP が書き込めないので、Arduino as ISP のスケッチを書き込んだ後でコンデンサを入れます。
9番、8番、7番ピンは10KΩの抵抗を介して、緑、赤、青のLEDを接続し、GNDに流します。
9: Heartbeat - shows the programmer is running
8: Error - Lights up if something goes wrong
7: Programming - In communication with the slave

PlatformIO用のAtmel AVR開発プラットフォームとツールをインストールします。
AVRDUDE は、ISP(In System Programing)を使用して、ターミナルモードでのさまざまなメモリ領域のインタラクティブな検査と変更を行うためのユーティリティです。
Ref.https://www.nongnu.org/avrdude/ AVRDUDE - AVR Downloader/UploaDEr

$ pio platform install atmelavr --with-package tool-avrdude
Platform Manager: atmelavr @ 3.3.0 is already installed
Tool Manager: toolchain-atmelavr @ 1.70300.191015 is already installed
Tool Manager: tool-avrdude @ 1.60300.200527 is already installed
The platform 'atmelavr' has been successfully installed!
The rest of the packages will be installed later depending on your build environment.

■ATTiny用Lチカプログラム

$ pio boards "ATTiny85"
Platform: atmelavr
=========================================================================
ID              MCU       Frequency Flash  RAM  Name
--------------  --------  --------- ------ ---- -------------------------
gemma           ATTINY85  8MHz      8KB    512B Adafruit Gemma
trinket3        ATTINY85  8MHz      8KB    512B Adafruit Trinket 3V/8MHz
trinket5        ATTINY85  16MHz     8KB    512B Adafruit Trinket 5V/16MHz
digispark-tiny  ATTINY85  16MHz     5.87KB 512B Digispark USB
attiny85        ATTINY85  8MHz      8KB    512B Generic ATtiny85

ATTiny85のクロック数が8MHzになっていますが、2番、3番ピンに発振子を取り付けることで最大20MHzへクロックアップできます。

$ mkdir ~/ATtiny85
$ cd ~/ATtiny85
$ pio init -b attiny85

環境設定ファイルの内容は、AtemlAVR Configurationを参考にしました。

Atmel AVR

$ cat ~/ispNano328/src/ArduinoISP.ino
void setup() {
 Serial.begin(9600);

先ほどのArduinoISP.inoのソースをみてみると、通信速度が9600になっているので、 環境設定ファイル内のアップロード・スピードをそれに合わせます。

$ vi platformio.ini
[env:attiny85]
platform = atmelavr
board = attiny85
framework = arduino
upload_protocol = custom
upload_port = /dev/ttyUSB0
upload_speed = 9600
board_build.f_cpu = 1000000L
upload_flags =
  -C
  ; use "tool-avrdude-megaavr" for the atmelmegaavr platform
  $PROJECT_PACKAGES_DIR/tool-avrdude/avrdude.conf
  -p
  $BOARD_MCU
  -P
  $UPLOAD_PORT
  -b
  $UPLOAD_SPEED
  -c
  stk500v1
upload_command = avrdude $UPLOAD_FLAGS -U flash:w:$SOURCE:i

■ATtiny85使用のヒント


Ref.Tiny AVR Programmer Hookup Guide

●2つのアナログ出力(PWM出力)
この機能は、ピン0と1で使用できます。analogWrite([pin], [0-255])
int pwmPin = 0;

pinMode(pwmPin, OUTPUT);

for (int i=0; i<=255; i+=5) {
  analogWrite(pwmPin, i);
  delay(5);
}
●3つのアナログ入力
analogRead([pin])で、0~5V(3.3V)のアナログ電圧を読み取り、それを電圧の10ビット表現に変換します。
ピン2、3および4はアナログ入力が可能ですが、それらをそのまま使用する場合は、それぞれA1、A3、またはA2として参照する必要があります。
int pwmPin = 0;
int analogInPin = A1;

pinMode(pwmPin, OUTPUT);
pinMode(analogInPin, INPUT);

int analogIn = analogRead(analogInPin); // Read analog voltage on pin 2 (A1)

analogWrite(pwmPin, analogIn / 4); // Output analog reading to dimmable LED
●SPI、I2C
ATtiny85にハードウェアUARTが組み込まれていません。 USIi2cは、ATtiny85でI2Cを有効にするArduinoライブラリです。

◇テストコード作成

ICチップ単体のATtiny85を使う場合は、ATtiny85にブートローダーの書き込みは必要ありません。
$ vi ~/src/led.ino
void setup() {
    pinMode(1, OUTPUT);
}
void loop() {
    digitalWrite(1, HIGH);
    delay(1000);
    digitalWrite(1, LOW);
    delay(1000);
}

ラズベリーパイとArduino NanoをUSB接続すると、ISPプログラム稼働中の Heart Beat の緑色LEDが点滅します。

$ pio run -t upload
(抜粋)
PLATFORM: Atmel AVR (3.3.0) > Generic ATtiny85
HARDWARE: ATTINY85 1MHz, 512B RAM, 8KB Flash
PACKAGES:
- framework-arduino-avr-attiny 1.5.2
- tool-avrdude 1.60300.200527 (6.3.0)
- toolchain-atmelavr 1.70300.191015 (7.3.0)
...
avrdude: Device signature = 0x1e930b (probably t85)
...
avrdude: safemode: Fuses OK (E:FF, H:DF, L:62)
...
avrdude done. Thank you.

ATtiny85へのプログラム書込み中は、青色のLEDが光ります。 書込みが終了するとATtiny内のプログラムが実行され、ブレッドボード左下のLEDが点滅します。

◇組み立て

動作確認できたので、ブレッドボードからユニバーサル基板に移し込みます。


小さなユニバーサル基板を使っているので2枚に分けました。


AVRライタの完成品です。


ゼロプレッシャーICソケットに、ATTiny85を差し込んで、プログラムを書き込みます。
$ pio run -t upload


プログラム書き込み後は、ATTiny85を取り外し、電源を供給するとLEDが点滅します。

■Tiny Invaders v3.1 attiny85

ATTiny向けに様々なゲームも公開されています。

Tinyjoypad.com

◇Tiny Invader




ATTiny85はピン数が少ないため、抵抗を挟み電圧を調整することで、1つのアナログ端子を複数のゲームボタンで共有しています。
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