ATtiny-Würfel

Da der ATtiny13 ein anderes Layout der Pins hat - die Stromversorgungspins sitzen an den diagonal gegenüber liegenden Gehäuseecken - sollte sich ein etwas optimaleres Layout für die Platine ergeben, als mit dem PIC als Gehirn.

Darüber hinaus kann beim AtTiny jeder Pin mit einem internen PullUp-Widerstand beschaltet werden, so dass der Reset-Pin keinen externen PullUp benötigt. Auch das ist bei dem gedrängten Aufbau durchaus positiv zu bewerten.

Die Schaltung entspricht im Wesentlichen der des PIC-Würfels:

          (Click auf das Bild für größere Darstellung)

Das zugehörige Layout sieht so aus. Die Kantenlänge der Platine beträgt etwa 24 mm.

Natürlich habe ich wieder Eagle3D und Povray bemüht, um einen Eindruck der fertigen Schaltung zu erhalten:

Und in Natura sind gewisse Ähnlichkeiten nicht nur rein zufällig ;-)

Ich habe damals die Wide-Version des AtTiny13 geliefert bekommen, das Layoutsymbol ist für die SOIC-Version gedacht. Der Chip passt trotzdem leidlich gut auf den Footprint, man muss halt etwas vorsichtiger löten ;-)

Die Designunterlagen im Eagle 5.2-Format gibt es hier.

Leider hat sich beim Design der Fehlerteufel eingeschlichen :-(
Das für die Programmierung notwendige Signal MOSI muss natürlich nicht an Pin 3 gelegt werden, wie im ersten Versuch passiert, sondern an Pin 5. Diese Korrektur ist in den Designunterlagen und in den Bildern (Schaltbild und Layout) oben berücksichtigt. Das Foto und die PovRay-Renderung zeigen noch das alte Layout.

Die Korrektur lässt sich auch ohne Kopfschmerzen im ersten Layout nachziehen, es muss lediglich die Leitung für MOSI vom Programmer an den linken oberen Anschluss des Schalters geführt werden.

Update - 10/2019
Gewitzt durch die Reanimierung eines FS20 S3 Funksenders von ELV durch Implantierung eines AtTiny85 - auch dort ist Strom sparen oberstes Gebot - habe ich den AtTiny-Würfel nochmal ins Gebet genommen.

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Die Programmierung des AtTiny13 werde ich mit BASCOM AVR durchführen. In der Freeware-Version erzeugt BASCOM bis zu 4 kByte Code, was hierfür dicke ausreicht, der Tiny13 hat ja nur 1k Programmspeicher.

Um dem geneigten Nachbauer wenigstens einen Startpunkt zum Spielen zu geben stelle ich mein rudimentäres BASCOM-Programm zur Verfügung. Das Programm ist suboptimal und erzeugt lediglich bei Tastendruck eine Zufallszahl, die kurz angezeigt wird, bevor die LEDs wieder ausgeschaltet werden. Der Tiny geht dabei NICHT in den Sleepmode, verbraucht also weiter munter wertvollen Batteriesaft!

Um den Würfel zum Spielen einzusetzen muss unbedingt mit Powerdown gearbeitet werden, zumindest beim Betrieb mit Akku oder Batterie. Das ist in meinem Programm nicht berücksichtigt.

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Wie der Zufall so spielt, hat sich Michael Schramm ebenfalls mit der Materie beschäftigt und bietet einen elektronischen Würfel mit einem ATtiny13 als Bausatz an. Wer also die Mühe scheut, sich eine Platine selbst zu ätzen oder keine Möglichkeiten dazu hat, der kann sich alternativ an dem von Michael angebotenen Bausatz versuchen. Michaels Ansatz verwendet keine SMD-Bauteile und zusätzlich können weitere Experimente mit der Schaltung durchgeführt werden.

Was mir auch gut gefällt, ist die umfangreiche Beschreibung rund um den Bausatz und andere Tipps und Hinweise auf seiner Seite. Wenn das beigelegte Heftchen ähnlich ausführlich auf alle Aspekte der Schaltung und des Programms eingeht, ist der Anfänger meiner Meinung nach dort sehr gut aufgehoben.

Nachtrag
Ab sofort (Stand 11/2010) bietet Michael über seinen Shop auch eine Version seines Experimentier-Würfels mit SMD-Bauteilen an, die sich an den bereits etwas fortgeschrittenen Löt- und Würfelenthusiasten wendet.

Ich hatte Gelegenheit, solch einen Bausatz zu löten und Einsicht in die zugehörige Dokumentation zu nehmen. Ich kann meine oben geäußerte Meinung nur noch einmal bekräftigen. Die Bausätze sind preiswert, ausgereift und bieten neben der reinen Funktion des Würfelns auch weiterführende Informationen und Experimente im Umfeld Microcontroller.

Dass sich Michael intensiv Gedanken beim Entwurf des Layouts gemacht hat, sieht man an den Details.
So sind z.B. die Pads der LEDs, des Schalters und des Microcontrollers mit einem alternativen Footprint für unterschiedliche SMD-Bauformen oder auch bedrahtete Bauelemente versehen. Und die Platine ist natürlich quadratisch, wie sich das für einen ordentlichen Würfel gehört ;-)

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Inzwischen - mehr als drei Jahre und einige Erfahrung mit Atmel Mikroprozessoren später - ist mir klar geworden, dass die Verwendung von PCINT0 für die Abfrage der Taste eine schlechte Wahl war. Das Aufwecken aus dem Tiefschlaf funktioniert beim AtTiny offenbar nur richtig über INT0.

Nachtrag
Das stimmt so nicht, siehe hier. Das Aufwecken aus dem Tiefschlaf funktioniert auch mit dem Pin Change Interrupt auf Pin PB0 problemlos, man kann also durchaus die oben angegebene Schaltung verwenden.

Folglich habe ich die Schaltung entsprechend angepasst, was überraschend zu erheblichen Änderungen im Layout geführt hat. Ich bin davon ausgegangen, dass ich lediglich am Chip die beiden betroffenen Pins vertauschen muss, also zwei Leiterbahnen aufkratzen und über Kreuz wieder anschließen. Leider ein Trugschluss, da die Programmier-Signale natürlich nicht entsprechend mit wandern :-)

Die neue Schaltung ist diese:

          (Click auf das Bild für größere Darstellung)

Das geänderte Layout ist im oberen Bereich um die Pins 5 und 6 des Tiny deutlich unterschiedlich, eine bereits geätzte Schaltung kann leider nicht ohne Weiteres angepasst werden.

Mit dem geänderten Layout (hier die Eagle V5.2 Files als ZIP) sollte es dann auch möglich sein, ein passendes Programm zu erstellen ;-) Man darf gespannt sein...

Es muss beim Programmieren darauf geachtet werden, dass der interne PullUp-Widerstand an Port PB1 immer eingeschaltet sein muss, sonst klappt die Erkennung der Flanke zum Aufwecken aus dem PowerDown-Zustand nicht. Gegebenenfalls muss ein externer PullUp spendiert werden, der dann auch deutlich größer gewählt werden kann.