Constructing a Custom Board for Arduino (Bare-Metal ATmega328P)

  1.Knowing the ATmega328P 

The Arduino Uno uses the ATmega328P microcontroller. 

It consists of: 

• 32 KB of flash memory
• 1 KB of EEPROM
• 2 KB of SRAM
• Twenty-three GPIO pins
• Six channels of ADC
• Interfaces for SPI, I2C, and UART
• Support for internal and external oscillators

Depending on your project, you will want either the SMD or DIP (through-hole) version in order to construct a bespoke board.

   2.Necessary Parts and Equipment:

• Microcontroller ATmega328P (ideally with the Arduino bootloader already installed)
• Internal 8 MHz configuration or a 16 MHz crystal oscillator
• Two ceramic capacitors with a 22 pF rating (for crystal)
• 10k resistor (for pull-up RESET)
• Power decoupling capacitors (0.1uF and 10uF)
• Voltage regulator 
• (AMS1117 or 7805, for example)
• A USB to Serial adaptor
  • (FTDI or CH340) is 
• Custom PCB or breadboard
• AVR programmer (such as USBtinyISP or USBasp)
  

  
  3.Constructing the Fundamental Circuit:

• Attach the microcontroller’s 5V and GND power 
• Connect two 22 pF capacitors to ground and connect the 16 MHz crystal between XTAL1 and XTAL2.
• A 10k pullup resistor should be added between VCC and RESET.
• Decoupling capacitors should be added close to the power pins.
• (Optional)Attach a serial communication FTDI header.
  
  

  4.If necessary burning the bootloader:

• If you have a brand-new ATmega328P:Attach an ISP programmer to it.
• Select Board > Tools > “Arduino Uno” >Programmer: To start the Arduino IDE, select Burn Bootloader from your ISP.
• This installs the bootloader and sets the fuses.
  
  

  5.Adding Code to the Personalized Board:

• Using a bootloader (FTDI/USB-to-Serial) is option 
• Attach the USB-to-Serial adapter’s TX, RX, DTR, VCC,  and GND to the chip.
• In the Arduino IDE, choose the appropriate board and COM Upload sketches as usual. Using an ISP (no bootloader required) is option B. 
• Use an ISP programmer to upload code.Sketch > Upload in the IDE Using Programmer
  
  

  6.Tips for Troubleshooting: 

• Verify the voltage levels to make sure they are constant at 5V (or 3.3V for low-power systems).
• Verify the capacitor values and crystal orientation one more time.
• Verify that the fuse settings are right (avrdude can be used for this).
• Debugging using UART requires a serial monitor.

7. Moving Forward:

• Create a unique PCB with Eagle or For battery-powered projects, use low-power modes.
• Experiment with various clock sources, such as external resonators or internal oscillator.
  

   conclusion

  Using a bare-metal ATmega328P to build 

  your own Arduino-compatible board allows 

  you to gain a deeper grasp of embedded design and microcontrollers. This project adds significant abilities to your maker arsenal, whether you are learning more about embedded systems, simplifying a product, or just geeking out.