Version du 5 mai 2021 à 20:04

Introduction

Dans ce bureau d'étude, nous souhaitons réaliser une Clé USB de A à Z , en créant le circuit électronique, soudant les composants et programmant le micro-contrôleur, avec l'ajout d'une option qui rendra cette clé USB unique.

Après plusieurs pistes étudiées , nous avons décidé d'intégrer à un boitier pratique, trois afficheurs 7 segments affichant la capacité restante sur la clé USB en pourcentage. Nous refléchissons également à un nom pour cette règle de poche que l'on pourra graver sur le boitier en plus de la capacité totale de la clé.

Afin de s'initier à toutes ces nouvelles expériences, nous allons commencer par réaliser un projet intermédiaire contenant notre option avant de s'attaquer à la clé USB.

Réalisation de l'option

Tous d'abord nous allons réaliser un projet intermédiaire nous permettant de réaliser notre option.

Pour cela , nous avons crée un circuit électronique nous permettant de contrôler 3 afficheurs 7 segments afin d'afficher un chiffre préalablement défini.

Choix des composants

Dans un premier temps, nous avons commencé par chercher et lire les datasheet des composants utiles à la réalisation de notre option :

• Un micro-contrôleur ATMEGA8U2 (pour la réalisation de l'option utilisation de l'Attiny84)
• Une batterie
• Des pins
• 3 afficheurs 7 segments
• 8 Résistances
• 3 Transistors

Élaboration du PCB et du schématique sous fritzing

25/01: Prise en main du logiciel Fritzing.

Nous avons découvert le logiciel ainsi que les règles de réalisation utiles à la réalisation d'un PCB.

Quelques règles:

• Ne jamais se faire croiser des fils.

• Essayer de mettre un maximum sur la même face de la carte.

• Ne pas faire d'angles droit.

• "Sortir droit au niveau des broches".

27/01: Avancement du PCB.

Nous avons commencé par réaliser la totalité du PCB avec tous les composants (transistors, résistances, afficheurs, micro-contrôleur, pile,...)

Finalement, nous avons supprimé la partie "affichage" de notre carte car elle sera transferée sur une autre carte que nous pourrons emboiter par dessus.

01/02:

Nous avons terminé la réalisation de notre PCB , la mise en forme du schématique.

Après l'avoir rooter, nous avons fait la demande de génération de la carte sur le site de l'école : eei.polytech-lille.net

04/02: Soudage

Nous avons récupéré les différents composants (pins, micro-controleur, batterie) ainsi que la carte éléctronique et effectué le soudage de tous ces composants sur celle-ci.

Carte contenant le microcontroleur, l'alimentation auxiliaire et les pins

de connexion à la seconde carte.

• Lien fritzing PCB carte avec le microcontroleur et l'alimentation externe pour notre option:

Fichier:PCB option.zip

Code Arduino

08/02: Prise en main d'Arduino

Nous avons configuré les paramètres Arduino pour qu'il reconnaisse et que l'on puisse commander notre micro-contrôleur. Puis nous avons commencé la résolution du code nous permettant d'afficher un nombre préalablement défini sur nos 3 afficheurs.

11/02:

Poursuite du code

18/02:

Test de notre code après l'avoir transféré sur le micro-contrôleur. Problème: impossible d'allumer la LED D des afficheurs car on l'a lié à la pin 4 du micro-contrôleur qui est la pin reset.

08/03 :

Suite a des problemes pour allumer les 3 afficheurs en meme temps, nous avons ré-écrit le tableau liant les LED et le controle des afficheurs a leur pins respectifs:

Suite a cela, nous avons developpé un code afin de verifier le bon fonctionnement de la carte "affichage":

 unsigned char c0[8]={0,0,0,0,0,0,1,1}; //LED = {a,b,c,d,e,f,g,dp} c0[8][0]=0
 unsigned char c1[8]={1,0,0,1,1,1,1,1};
 unsigned char c2[8]={0,0,1,0,0,1,0,1};
 unsigned char c3[8]={0,0,0,0,1,1,0,1};
 unsigned char c4[8]={1,0,0,1,1,0,0,1};
 unsigned char c5[8]={0,1,0,0,1,0,0,1};
 unsigned char c6[8]={0,1,0,0,0,0,0,1};
 unsigned char c7[8]={0,0,0,1,1,1,0,1};
 unsigned char c8[8]={0,0,0,0,0,0,0,1};
 unsigned char c9[8]={0,0,0,0,1,0,0,1};
 const byte PIN_SEGMENT_A = 3; 
 const byte PIN_SEGMENT_B = 4;
 const byte PIN_SEGMENT_C = 5;
 const byte PIN_SEGMENT_D = 11;
 const byte PIN_SEGMENT_E = 9;
 const byte PIN_SEGMENT_F = 7;
 const byte PIN_SEGMENT_G = 8;
 const byte PIN_SEGMENT_DP = 6;
 const byte PIN_CONTROL_1 = 0;
 const byte PIN_CONTROL_2 = 1;
 const byte PIN_CONTROL_3 = 2;
 #define NB_LEDS 8
 #define NB_TR   3
 int LEDpins[]={PIN_SEGMENT_A,PIN_SEGMENT_B,PIN_SEGMENT_C,PIN_SEGMENT_D,PIN_SEGMENT_E,PIN_SEGMENT_F,PIN_SEGMENT_G,PIN_SEGMENT_DP};
 int TRpins[]={PIN_CONTROL_1,PIN_CONTROL_2,PIN_CONTROL_3};
 unsigned char *p;
 void setup() {
   int i;
   for(i=0;i<NB_LEDS;i++){ 
     pinMode(LEDpins[i], OUTPUT);
     digitalWrite(LEDpins[i], HIGH);
   }
   for(i=0;i<NB_TR;i++){ 
     pinMode(TRpins[i], OUTPUT);
     digitalWrite(TRpins[i], HIGH);
   }
   p=c0;
 }
 void loop() {
   for(int i = 0;i<NB_TR;i++)
   {
      for(int a=0;a<NB_LEDS;a++){
         digitalWrite(LEDpins[a],p[a]);
      }
      digitalWrite(TRpins[i], LOW);
      delay(1);
      digitalWrite(TRpins[i], HIGH);
   }
 }

Carte Finalisée

Test d'affichage : comme on peut le voir, les 3 afficheurs s'allument

Carte de test de notre fonction supplémentaire avec la carte de controle

et la carte d'affichage. Nous avons pu la tester grace au code ci dessus

et cela fonctionne.

Journal de la réalisation de la clé USB

08/03: Réalisation de la forme du PCB final de notre clé USB sous Inkscape. Pour ce faire, nous avons séparé les deux layers qui composaient le fichier de la forme de la clé, puis nous les avons modifié (silkscreen en dernier) pour s'adapter a notre fonction supplémentaire.

11/03:

Nous avons intégré notre fonction sur le fichier Fritzing de la clé USB. Nous avons réalisé ces deux solutions probables suivantes:

- Sans modification des composants :Fichier:Cle usb sm.zip

- Avec modification des composants :Fichier:CUSB Chloe Thomas.zip

- Solution proposée par ReX : Fichier:ClefChloeThomas2021.zip

Les séries de pins en haut et en bas servent a connecter la carte de la clé avec une autre carte (nommée bouclier) qui elle assurera la partie affichage, tandis que la carte en dessous sera la clé USB avec la partie mémoire et contrôle

15/03:

Nous avons regardé au PCB ainsi que au schematic réalisé sous Fritzing par M.Redon. Après avoir regarder à celui ci nous avons commencé à lire et essayer de comprendre le programme pour la Clé USB.

18/03:

Nous avons poursuivi notre travail de compréhension sur le programme et ajouter les quelques lignes manquantes.

22/03:

Nous avons commencer à modifier le fichier d'écriture et de lecture de la memoire de la clé USB : Fichier:*DataFlashManager.zip et commencer le soudage de la première clé.

Pour commencer, nous soudons uniquement les composants nécessaire à la partie micro-contrôleur.

Photos de la clé USB avec soudure de la partie micro-contrôleur et mémoire:

25/03 et 29/03:

Test des mémoires sur la premiere clé fonctionnelle :
      * TestMemRW Fichier:TestMemRW.zip
      * TestmemRW2Fichier:TestmemRW2.zip

Ces deux tests fonctionnent sur la clé USB.

01/04 et 08/04:

Test du code pour contrôler les afficheurs afin d'afficher un compteur. Code: Fichier:Bouclier7seg.zip

Soudure des differents composants sur la deuxieme clé.

12/04:

Test en fin de séance du bouclier d’affichage. Problème sur les chiffres qui ne s’affichent pas comme il le faudrait. Nous pensons donc qu’il y a un problème concernant l’affectation des pins aux LEDs des différents afficheurs dans le fichier nommé « card_io.h »

15/04:

Nous avons eu beaucoup de mal pour faire détecter la clé USB par l’ordinateur. Lorsque l’on tape la commande lsusb dans le terminal de commande, nous n’obtenions pas la ligne suivante: Bus 001 Device 064: ID 03eb:2ffa Atmel Corp. at90usb162 DFU bootloader

Nous sommes tout de meme parvenu a la faire détecter plus souvent et avons résolu le problème des afficheurs qui affichent correctement les différents chiffres: Nous avons modifié les valeurs hexadécimales correspondant aux pins de l’ATMega ou nous avions relié chacune des LED et avons également rectifié une erreur sur la valeur hexadécimale des ports de sorties. Nous avons donc les valeurs suivantes:

Ports de sorties:
#define OUTPUT_PORTB	0x80
#define OUTPUT_PORTC	0x74
#define OUTPUT_PORTD	0xFE

LEDS:
uint32_t leds[MAX_LED]={
 0x00400000,
 0x00000080, 0x00000040, 0x00000020, 0x00000002,
 0x00000400, 0x00000008, 0x00000004, 0x00000010
 };

Afficheurs:
uint32_t displays[MAX_DISPLAY]={
 0x00001000, 0x00002000, 0x00800000
 };

Il nous reste donc a programmer notre fonction supplémentaire, l’affichage de la capacité de la clé.

19/04:

Nous avons modifié le fichier DataFlashManager.c afin de prendre en compte les modifications faites par Mr.Redon. Nous avons également ajouté le refresh des afficheurs dans le code mis sur la clé USB mais aucun afficheur ne s’allume, laissant présager un problème de ce côté la. Comme point positif, l’ordinateur reconnaît maintenant notre clé comme un device de « LUFA Mass Storage »

22/04:

Nous avons programmé les deux clés USB afin de pouvoir écrire, lire et stocker et que nos afficheurs affichent 000. Finalement nous avons tenté de modifier notre programme afin que les afficheurs affichent un compteur pour commencer avant d'essayer d'afficher la capacité comme voulu initialement. Nous n'avons malheureusement pas eu le temps de finir et nous avons tenté de finir chez nous mais aucun de nous étant sous Linux nous avons pas réussi à programmer nos clés avec nos nouveaux codes.

Vacances:

Nous avons réalisé une petite vidéo montrant que l'aspect clé USB fonctionne correctement : Fichier:VideoCleUSB.mp4

Clé soudée et assemblée avec le bouclier

Code

Aperçu du MassStorage.c

/*

            LUFA Library
    Copyright (C) Dean Camera, 2017.

 dean [at] fourwalledcubicle [dot] com
          www.lufa-lib.org

• /

/*

 Copyright 2017  Dean Camera (dean [at] fourwalledcubicle [dot] com)

 Permission to use, copy, modify, distribute, and sell this
 software and its documentation for any purpose is hereby granted
 without fee, provided that the above copyright notice appear in
 all copies and that both that the copyright notice and this
 permission notice and warranty disclaimer appear in supporting
 documentation, and that the name of the author not be used in
 advertising or publicity pertaining to distribution of the
 software without specific, written prior permission.

 The author disclaims all warranties with regard to this
 software, including all implied warranties of merchantability
 and fitness.  In no event shall the author be liable for any
 special, indirect or consequential damages or any damages
 whatsoever resulting from loss of use, data or profits, whether
 in an action of contract, negligence or other tortious action,
 arising out of or in connection with the use or performance of
 this software.

• /

/** \file

*
*  Main source file for the MassStorage demo. This file contains the main tasks of
*  the demo and is responsible for the initial application hardware configuration.
*/

1. include "MassStorage.h"
2. include <stdio.h>
3. include <avr/io.h>
4. include <util/delay.h>

1. include "Lib/io.h"
2. include "Lib/card_io.h"

1. define NB_CHIFFRES 3

1. define TEST_DISP
2. define REFRESH_DISP

int compteur[NB_CHIFFRES]={0,0,0}; long ms=0;

void effacer(void){ int i; for(i=1;i<MAX_LED;i++) LED_set(leds[i]); }

int zero[]={0,1,2,3,4,5,-1}; int un[]={1,2,-1}; int deux[]={0,1,3,4,6,-1}; int trois[]={0,1,2,3,6,-1}; int quatre[]={1,2,5,6,-1}; int cing[]={0,2,3,5,6,-1}; int six[]={0,2,3,4,5,6,-1}; int sept[]={0,1,2,-1}; int huit[]={0,1,2,3,4,5,6,-1}; int neuf[]={0,1,2,3,5,6,-1};

int *chiffres[]={zero,un,deux,trois,quatre,cing,six,sept,huit,neuf};

void afficher(int c){ if(c<0 || c>9) return; int i=0; while(chiffres[c][i]>=0){

 LED_unset(leds[chiffres[c][i]+1]);
 i++;
 }

}

/** LUFA Mass Storage Class driver interface configuration and state information. This structure is

*  passed to all Mass Storage Class driver functions, so that multiple instances of the same class
*  within a device can be differentiated from one another.
*/

USB_ClassInfo_MS_Device_t Disk_MS_Interface = { .Config = { .InterfaceNumber = INTERFACE_ID_MassStorage, .DataINEndpoint = { .Address = MASS_STORAGE_IN_EPADDR, .Size = MASS_STORAGE_IO_EPSIZE, .Banks = 1, }, .DataOUTEndpoint = { .Address = MASS_STORAGE_OUT_EPADDR, .Size = MASS_STORAGE_IO_EPSIZE, .Banks = 1, }, .TotalLUNs = TOTAL_LUNS, }, };

/** Main program entry point. This routine contains the overall program flow, including initial

*  setup of all components and the main program loop.
*/

int main(void) { SetupHardware();

LEDs_SetAllLEDs(LEDMASK_USB_NOTREADY); GlobalInterruptEnable();

for (;;) { #ifdef REFRESH_DISP

 		int i;
 		for(i=0;i<MAX_DISPLAY;i++)

{

   			DISP_unset(displays[i]);
   			afficher(compteur[i]);
   			_delay_us(10);//_delay_ms(1); _delay_us()
  			 effacer();
   			DISP_set(displays[i]);
  		}

#endif MS_Device_USBTask(&Disk_MS_Interface); USB_USBTask(); } }

/** Configures the board hardware and chip peripherals for the demo's functionality. */ void SetupHardware(void) {

1. if (ARCH == ARCH_AVR8)

/* Disable watchdog if enabled by bootloader/fuses */ MCUSR &= ~(1 << WDRF); wdt_disable();

/* Disable clock division */ clock_prescale_set(clock_div_1);

1. elif (ARCH == ARCH_XMEGA)

/* Start the PLL to multiply the 2MHz RC oscillator to 32MHz and switch the CPU core to run from it */ XMEGACLK_StartPLL(CLOCK_SRC_INT_RC2MHZ, 2000000, F_CPU); XMEGACLK_SetCPUClockSource(CLOCK_SRC_PLL);

/* Start the 32MHz internal RC oscillator and start the DFLL to increase it to 48MHz using the USB SOF as a reference */ XMEGACLK_StartInternalOscillator(CLOCK_SRC_INT_RC32MHZ); XMEGACLK_StartDFLL(CLOCK_SRC_INT_RC32MHZ, DFLL_REF_INT_USBSOF, F_USB);

PMIC.CTRL = PMIC_LOLVLEN_bm | PMIC_MEDLVLEN_bm | PMIC_HILVLEN_bm;

1. endif

/* Hardware Initialization */ LEDs_Init(); USB_Init(); DataflashManager_Initialisation();

/* Check if the Dataflash is working, abort if not */ if (!(DataflashManager_CheckDataflashOperation())) { LEDs_SetAllLEDs(LEDMASK_USB_ERROR); for(;;); }

/* Clear Dataflash sector protections, if enabled */ DataflashManager_ResetDataflashProtections();

outputs_init(OUTPUT_PORTB,OUTPUT_PORTC,OUTPUT_PORTD);

 	int i;
 	for(i=0;i<MAX_DISPLAY;i++) DISP_set(displays[i]);
 	for(i=1;i<MAX_LED;i++) LED_set(leds[i]);

1. ifdef TEST_DISP

{ int i,j; for(j=0;j<MAX_DISPLAY;j++){

		DISP_unset(displays[j]);
 		for(i=1;i<MAX_LED;i++){
		   LED_toggle(leds[i]);
		   _delay_ms(50);

LED_toggle(leds[i]);

		   }
		DISP_set(displays[j]);
 		}

}

1. endif

}

/** Event handler for the library USB Connection event. */ void EVENT_USB_Device_Connect(void) { LEDs_SetAllLEDs(LEDMASK_USB_ENUMERATING); }

/** Event handler for the library USB Disconnection event. */ void EVENT_USB_Device_Disconnect(void) { LEDs_SetAllLEDs(LEDMASK_USB_NOTREADY); }

/** Event handler for the library USB Configuration Changed event. */ void EVENT_USB_Device_ConfigurationChanged(void) { bool ConfigSuccess = true;

ConfigSuccess &= MS_Device_ConfigureEndpoints(&Disk_MS_Interface);

LEDs_SetAllLEDs(ConfigSuccess ? LEDMASK_USB_READY : LEDMASK_USB_ERROR); }

/** Event handler for the library USB Control Request reception event. */ void EVENT_USB_Device_ControlRequest(void) { MS_Device_ProcessControlRequest(&Disk_MS_Interface); }

/** Mass Storage class driver callback function the reception of SCSI commands from the host, which must be processed.

*
*  \param[in] MSInterfaceInfo  Pointer to the Mass Storage class interface configuration structure being referenced
*/

bool CALLBACK_MS_Device_SCSICommandReceived(USB_ClassInfo_MS_Device_t* const MSInterfaceInfo) { bool CommandSuccess;

LEDs_SetAllLEDs(LEDMASK_USB_BUSY); CommandSuccess = SCSI_DecodeSCSICommand(MSInterfaceInfo); LEDs_SetAllLEDs(LEDMASK_USB_READY);

return CommandSuccess; }