Firmware e circuito de conexão USB 2.0 direta ATtiny45

Quero criar meu próprio dispositivo USB modular usando um ATtiny45 que simplesmente envia dados para o PC via USB. Como não estou lendo dados, uma conexão de maneira única (ATtiny -> PC) ficaria completamente bem.

Estou usando um Arduino Uno como ISP com o esboço padrão do ArduinoISP carregado de dentro do Arduino Software. Estou pensando em usar o AVRDUDE para programar o ATtiny45 com o Arduino como ISP, porque quero poder usar o código C compilado no HEX, pois é mais avançado que o Langue de programação do Arduino.

Meus pensamentos básicos do circuito:

Como você pode ver, eu quero uma conexão USB "direta". Até agora eu sei que tenho que usar uma solução baseada em software para isso.

1. Eu gerenciei o SoftwareSerial para trabalhar com o meu ATtiny45. Para isso, usei o software Arduino para programar o ATtiny45 com o seguinte código:

   #include <SoftwareSerial.h>
   #define rxPin 3
   #define txPin 4
   SoftwareSerial serial(rxPin, txPin);
   
   void setup() {
       pinMode(rxPin, INPUT);
       pinMode(txPin, OUTPUT);
       pinMode(led, OUTPUT);     
       serial.begin(4800);
   }
   
   void loop() {
       serial.println("1");
       delay(1000);
   }
   

   Observe que eu não uso o Pin 3 (ainda), mas preciso defini-lo para SoftwareSerial.

   Dessa forma, usando o SoftwareSerial, eu era capaz de enviar dados do ATtiny diretamente para o pino TX do meu Arduino UNO que tinha um esboço em branco carregado para este teste. Eu estava usando o Serial Monitor do Arduino Software para ler os dados no COM4 (no meu caso) porque meu PC não reconheceu nenhum dispositivo (porta COM), pois tentei conectar o ATtiny programado diretamente a um cabo USB.

   Infelizmente, só tenho caracteres unicode estranhos no Serial Monitor. Eu acho que é porque os dados estão em formato hexadecimal ou algo assim. Então eu notei que preciso conectar um USB / Serial Converter entre o USB e o ATtiny45 ... Eu procurei por esses conversores, mas não quero usar nenhuma placa pré-fabricada, pois quero tudo meus componentes em uma única placa. Eu acho que um chip FTDI seria "demais" para o meu projeto, não é? (Tem pinos muito pequenos para soldar ...)

2. O V-USB foi a minha segunda abordagem, pois não precisa de um conversor USB / Serial (como eu sei). Então, para usar o V-USB, eu precisaria usar o AVRDUDE, como mencionei anteriormente.

   Encontrei este belo exemplo do V-USB EasyLogger . Ele contém um design de circuito e um exemplo de firmware. (C / C ++ / HEX)

   A única coisa que quero saber é: Preciso realmente fazer meu circuito parecer com o mostrado no exemplo? ->

O que mais eu preciso saber sobre esse tipo de conexão USB? (Por que eu preciso de um conversor USB / Serial? Posso conectar o +5 e o VCC? Quais componentes eu preciso absolutamente? Que tipo de sinal eu preciso enviar via TX? Bits? Hex? Que voltagem ele precisa ser estar ? )

Obrigado por todas as suas respostas.

ATUALIZAR

Aqui estão alguns links adicionais que realmente me ajudaram em alguns pontos. Mas ainda não o entendi completamente ...

o primeiro -> http://www.ernstc.dk/arduino/tinycom.html

e o segundo -> http://www.re-innovation.co.uk/web12/index.php/en/blog-75/227-attiny-arduino (role para baixo até a seção "Saída serial")

Você pode comunicar o ATtiny45 para USB diretamente, sem um conversor FTDI.

Para fazer tudo funcionar, você precisará da biblioteca V-USB .

Um bom exemplo de tudo o trabalho é aqui , que ele usa o mesmo exemplo de EasyLogger.

O mesmo autor tem outras dicas e projetos interessantes com USB e uC.

Um circuito de amostra com o ATtiny:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Basicamente, o USB é um protocolo de comunicação de alto nível com requisitos específicos para condução, sincronização e terminação no nível da linha de sinal. Não é tão simples quanto serial, possui linhas de dados diferenciais e codificação NRZI, sondagem necessária, handshake etc. É por isso que você precisa de um adaptador USB / Serial ou por uma implementação de hardware ou software USB.

Enquanto o USB usa energia de 5V, as linhas de sinal são na verdade de 3,3V a 3,6V. É por isso que o circuito VUSB que você mostra usa diodos zener nessas duas linhas. O Tiny não pode simplesmente funcionar em 3,3V, porque não pode ser sincronizado nos 16MHz necessários em 3,3V.

O restante das peças, R1-R3, D1, D2 e ​​C1, C2, são peças mínimas necessárias. Isso realmente não está pedindo muito pelos recursos que você obtém. Veja esta página para obter uma lista de todos os projetos que usam vusb.

O comutador, R4 e LED1 fazem parte do exemplo específico de firmware de registro de dados e podem ser evitados se você não precisar dele / alterar o firmware.

Muitas perguntas para responder em uma postagem, mas aqui estão alguns pontos rápidos:

Alguns microcontroladores contêm um "ponto final" USB e o hardware relevante, mas o site da Atmel mostra que o ATTiny45 não.

Portanto, você não pode simplesmente conectar as portas do microcontrolador a um conector USB como esse, porque o USB é um barramento complicado no nível eletrônico e de protocolo.

No entanto, conforme observado nos comentários abaixo, você está pesquisando nas linhas corretas com V-USB, eu não usei isso, portanto deixarei outros comentarem.

Os chips FTDI não são muito difíceis de soldar, mas um PCB adequado com resistência à solda tornará mais fácil.

Anteriormente, usei algo como este cabo FT232 :

_{(fonte: ftdichip.com )}

Possui o chip FTDI embutido no conector USB e lida com toda a tradução de nível, além de fornecer energia. O final é um conector simples de passo de 0,1 "que você pode conectar a um cabeçalho de pinos.

Eles estão disponíveis no eBay por preços razoáveis.