Бюджетный свап на 32-х битную электронику

Еще месяца не прошла, как у меня появился 3D принтера, а я уже уперся в медленную 8-ми битную электронику. Хочется скорости и качества, но Arduino Mega 2560 просто захлебывается при печати сложной и детализированной геометрии (но, надо признать, с низко и средне полигональными объектами справляется отлично). Проявляется это как наплывы и прыщи в местах особой плотности G-кода на единицу длинны выдавливаемого прутка. Да и итоговое время печати было заметно больше расчетного. Вывод напрашивался сам собой — переход на 32-х битную электронику.

Можно было бы купить готовую 32-х битную плату, однако в моей небольшой стране недавно ввели ограничение на покупки из-за границы в 22-евро. Не то что бы это было непреодолимым препятствием, но жаба потребовала поискать варианты по проще. Таким вариантом стала переделка RAMPS 1.4 под Arduino Due.

Быстрый поиск показал, что это уже делали, и под такую комбинацию есть адаптированные прошивки http://forums.reprap.org/read.php?219,479626,page=1 Хочу поделиться опытом и написать небольшой 'how to'. Замечу что за уничтоженное оборудование автор ответственности не несет — все делается на ваш страх и риск. На очевидных вещах останавливаться не буду, так как если вы ими не владеете, то лучше оставить все как есть. Доработка может быть плохо совместима с количеством экструдеров больше одного (по крайне мере прошивка Marlin4Due работает только с одним). Так же будет проблематично использовать оптические концевики (питание на плате останется только 3,3В, а им нужно 5В, да и согласовать логические уровни требуется).

И так, на входе имеем стандартный набор электроники Mega + RAMPS 1.4, картридер, энкодер и графический дисплей 12864. Для проведения модернизации потребуется Arduino Due и конвертер логических уровней для управления ключами. Например такой I2C Logic Level Converter. Главная наша проблема — Due имеет логические уровни в 3,3 В. Первым делом выпаиваем указанные красным штырьки из RAMPS. Это +5 вольт и пины АЦП (у duo эти входы АЦП не являются).Далее нужно перерезать указанные черными крестиками дорожки. Три крестика слева сверху это сигналы D9, D10 и D11 идущие к мосфетам. В разрыв нужно впаять указанный логический конвертер. lv1..3 к разъему ардуины, hv1...3 соответственно к цепям затворов мосфетов. С gnd понятно, lv сажаем на +3,3В, hv на +12В. Как вариант, эти дорожки можно не резать, а просто подобрать мосфеты, которые будут полностью открываться от 3,3В.

Перерезанная дорожка справа сверху окончательно отсоединит +5В питание от RAMPS. Однако +5В нужно дисплею, по этому, обрезается дорожка к пину 5V AUX-4 (справа снизу) и припаивается длинная перемычка от него, на разъем +5В Arduino Due.

У меня энкодер и дисплей это разные модули. Дисплей нужно питать от +5В и согласование логических уровней не требуется. А вот на энкодер нужно подать 3,3 В. Я просто подключил его отдельным проводом с первого попавшегося пина питания RAMPS (после переделки они стали +3,3В). Как вариант можно собрать делитель на резисторах.

Далее нужно припаять перемычку со штырька 3,3В на ранее выпаянный штырек 5В (желтым цветов в нижней левой части рисунка). Осталось только припаять перемычки для входов АЦП с А9 на А13, и с А10 на А14 (нижний правый угол рисунка). С доработками RAMPS все.

Далее нужно позаботиться о подключении картридера. SPI пины на AUX-3 больше работать не будут, по этому их нужно вывести с дополнительного разъема на Arduino Due. Нужны пины MISO, MOSI, SCK. Остальные как и прежде подключаем к AUX-3. Я использовал подрезанную (что бы не упиралась в RAMPS) разъем-колодку с припаянными проводами. Однако нужно не забыть про изоляцию, иначе этот разъем может коротнуть на выступающие из RAMPS ножки элементов. Картридер я так же запитал от +3,3В, хотя в принципе можно было бы и от +5В.Прошивку я использовал Marlin4Due, однако еще с такой доработкой будут работать MarlinKimbra4due и RepetierНастройки ни чем не отличаются от настроек обычного Marlin, нужно только указать тип платы:

#define MOTHERBOARD BOARD_RAMPS4DUE

Еще понадобилось изменить пин для охлаждения в pins_RAMPS4DUE.h, 74-я строка:

#define FAN_PIN 9

Вот собственно и все, осталось лишь показать для чего все это было сделано, до и после замены электроники (слой 0.1, сопло 0.4):