MINI 535 Manual. Online-Version

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1 MINI 535 Manual Online-Version

2 - 1 - MINI535 V2 Manual 1. Übersicht Dipl.-Ing. Jürgen Wickenhäuser Rastatter Str. 144 D Karlsruhe Ingenieurbüro für: Elektronikkonstruktion Leiterplattenentflechtung Soft- und Hardware Telefon: 0721 / Fax: 0721 / MINI535 ist ein in SMD gefertigtes Mikro-Controller-Modul für die sehr verbreitete 80C535-Familie. Es stellt an sich einen völlig eigenständigen Mikrocomputer dar und benötigt zum Arbeiten prinzipiell nur noch eine Versorgungsspannung zwischen 5.5 und 9 Volt! MINI535 wurde speziell für den Einsatz als "intelligentes Modul" zum Aufstecken auf eigene Schaltungen entwickelt. Durch seine geringe Größe (Streichholzschachtel-Format, flächenmäßig kleiner als eine halbe Scheckkarte), läßt es sich wie ein größerer IC hantieren. Trotzdem enthält MINI535 serienmäßig eine Vielzahl von Komponenten, die sich jeder Entwickler wünscht. Der sehr geringe Leistungsverbrauch macht MINI535 besonders für batteriebetriebene Applikationen interessant. Die Software-Entwicklung kann direkt auf dem Modul erfolgen! Dazu bietet MINI535 zwei Speichermodelle an, die über Löt-Jumper auf der Platine eingestellt werden können. Die Software-Entwicklung kann mit den von uns ebenfalls angebotenen Entwicklungs-Systemen ASSEMBLER/51 und/oder µ-basic/51 erfolgen (Hardwaremäßig ist MINI535 voll kompatibel zu unserem etwas größeren Board MIDI/RS232-80C535!). Zur Software- Entwicklung wird im Minimalfall lediglich eine Batterie, ein Reset-Taster und der Anschluß eines dreiadrigen RS232-Kabels an MINI535 benötigt! Alternativ können auch Entwicklungs-Werkzeuge anderer Hersteller eingesetzt werden, die notwendigen Treiber sind zum größten Teil bereits auf der mit MINI535 gelieferten Disk enthalten! Zusätzlich enthält diese Disk diverse allgemeine Demos (wie etwa Sourcecodes zur Ansteuerung der Uhr und des EEPROMS), Diagnosesoftware (und dazugehörige EPROM-Dateien) sowie ein Monitor- und Terminalprogramm zum "Downloaden" von 80C535-Programmen vom PC (inkl. Sourcecodes in C für PC). Eine Übersicht über die technischen Daten: Geringe Größe: 55.8 mm x 40.4 mm Modul in Multilayer SMD-Technik, fertig aufgebaut und getestet Temperaturbereich C serienmäßig, C auf Anfrage Alle wichtigen Signale herausgeführt EPROM im konventionellen DIL28-Gehäuse CPU gesockelt Referenzspannungen für A/D-Wandler auch externe Einspeisung möglich Spannungsversorgung: Volt, aktiv ca. 35 ma, schlafend ca. 5 µa (Uhr und Batteriepufferung des RAMs). GAL-freies Layout für geringste Leistungsaufnahme Quarz serienmäßig 12 MHz, im flachen Standard-Gehäuse, leicht austauschbar Mini-LED auf Moduloberseite für Funktionsanzeigen Zweite autonome Watchdog mit 1.6 sec. Intervall, über Löt-Jumper aktivierbar Spannungsüberwachung von Versorgungs- und IC-Spannungen I²C-kompatible Uhr/Kalender mit auf dem Modul I²C-kompatibles EEPROM mit 256 Bytes mit auf dem Modul Emulation des I²C-Bus auf Portpins herausgeführt Aufwachen aus Schlafmodus durch Uhrenalarm oder Signal über RS232 oder externes Signal Serielle RS232-Schnittstelle, Treiberschaltung mit auf dem Modul Betrieb mehrer MINI535-Module parallel an einer RS232-Schnitt- stelle möglich 2 verschiedene Speichermodelle über Löt-Jumper einstellbar (laut Skizze): 32kB EPROM und 32 kb RAM für Programme und Daten, 64 kb EPROM und 32 kb RAM für Daten 32 kb-fenster im RAM-Adressraum frei, via Bank-Switching erweiterbar Softwareentwicklung in Assembler, Basic und anderen Sprachen möglich Basisplatine mit großem Lochrasterfeld im Euro-Format, vorbereitet für Steckverbinder nach DIN a(b)c und vorbereitet zum Einschub in 19"-Gehäuse lieferbar Günstige Rabattstaffelung bei Abnahme von Stückzahlen auf Anfrage

3 Zubehör Wichtige Artikel (bilden zusammen ein vollständiges Entwicklungs-System für MINI535 zur Software-Entwicklung in ASSEMBLER/51 und/oder µ- BASIC/51): Art.-Nr. Beschreibung MINI535 inkl. technischer Dokumentation und 3.5"-Disk mit Routinen zum Funktionstest (inkl. Binärfile für EPROM ) /505 EPROM für MINI535, zur Softwareentwicklung mit ASSEMBLER/51 und/oder µ-basic/ Basisplatine mit Lochrasterfeld für MINI535 als Bausatz, inkl. Sockelleisten für MINI535, Reset-Taster, RS232-Buchse, etc ASSEMBLER/51 für PC, inkl. Handbuch und 3.5"-Disk µ-basic/51 für PC, inkl. Handbuch und 3.5"-Disk 3. Dementi MINI535 wurde mit größter Sorgfalt entwickelt. Es sei aber ausdrücklich darauf verwiesen, daß das Ing.-Büro Jürgen Wickenhäuser weder eine Garantie noch eine juristische Verantwortung oder irgendeine Haftung für Schäden oder Folgeschäden übernimmt, die auf den Gebrauch oder falschen Einsatz der Hard- bzw. Software zurückzuführen sind. Ebenso können ohne vorherige Ankündigung Layout oder Design der Hardware geändert werden. Das Ing.-Büro Jürgen Wickenhäuser geht damit keinerlei Verpflichtung ein. Auch ist bekannt, daß es nicht möglich ist, die Fehlerfreiheit einer Hard- oder Software unter allen Umständen zu garantieren. 4. Handling Beim Umgang mit dem Modul ist zu beachten, daß durch statische Entladungen Schäden auftreten können! Jedes ausgelieferte Modul wird von uns sorgfältig einzeln getetstet und an einem antistatischen Arbeitsplatz antistatisch verpackt. Ferner ist zu beachten, daß es sich bei dem Modul nicht um ein Endprodukt handelt und daß wir davon ausgehen, daß nur entsprechend geschulte Personen mit dem Modul hantieren. Es ist leicht möglich, daß durch falschen Anschluß das Modul zerstört wird! Daher sind Module auch vom Umtausch ausgeschlossen! Auf Kundenwunsch und nach vorheriger Absprache können aber defekte Module gegen Aufwandsentschädigung von uns repariert werden. 5. Hotline Sollten Fragen oder Probleme im Zusammenhang mit MINI535 auftreten, sind wir gerne bereit Ihnen kostenlos weiterzuhelfen! Hotline: Mittwochs von 17h h, Tel.: 0721/ oder nach Vereinbarung zu unseren normalen Telefonzeiten: Montags und Freitags: 9h-11h u. 13h-15h, Mittwochs: 9h-11h u. 15h-17h 6. Schaltungsbeschreibung 6.1. Prozessorkern Es ist problemlos möglich, andere Familienmitglieder der Familie einzusetzen, z. Bsp. die -A-Typen, die höher getaktet werden können. Aus diesem Grund wurde auch als Quarz eine konventionelle Baufom verwendet Speichermodelle MINI535 bietet dem Programmierer 2 Speichermodelle: Modell 1 (Das ist der Auslieferungszustand) besteht aus 3 "Fenstern": Codezugriffe auf Adressen zwischen $0000 und $7ffff erfolgen in jedem Fall auf das Eprom. RAM-zugriffe zwischen $0000 und $7ffff werden nicht ausgewertet. Es liegt also an diesem Bereich ein "Fenster" frei. Es kann z. B. für Speichererweiterungen oder externe Peripherie verwendet werden. Zugriffe auf Adressen zwischen $8000 und $ffff erfolgen immer in das RAM des MINI535 (32 kb). So kann mit einem geeigneten Eprom Software im RAM des MINI535 entwickelt werden. Dadurch wird zwar der gesamte adressierbare Bereich etwas eingeschränkt, was aber oft kein Problem darstellt, da immer noch genug frei ist. Trotzdem muß auch in diesem Modell ein 64kB-Eprom eingesetzt sein, obwohl nur seine unteren 32kB verwendet werden! Ein entsprechendes File für ein Eprom findet sich auf der mitgelieferten Disk. Auf dieser Disk sind auch eine Reihe Testprogramme enthalten, die mit einem ebenfalls mitgelieferten Terminalprogramm auf die Hardware übertragen werden können. Das Speichermodell 1 entspricht exakt unserer etwas einfacheren Hardware MIDI/RS232-80C535. Modell 1 eignet sich daher auch sehr gut zur Softwareentwicklung mit den von uns angebotenen Entwicklungs-Systemen Assembler/51 und µ-basic/51. Aber auch Assembler und Compiler anderer Hersteller lassen sich komfortabel einsetzen. Eine Beschreibung der Softwareentwicklung mit Modell 1 befindet sich auf der mitgelieferten Disk im Verzeichnis "texte". Modell 2 kann durch Umlegen der Lötjumper J1 und J2 eingestellt werden. Dieses Modell trennt RAM und Eprom. Vom Eprom werden alle 64kB adressiert. Das RAM liegt, wie auch im Modell 1 zwischen $8000 und $ffff.

4 - 3 - Das untere RAM-Fenster zwischen $0000 und $7ffff ist auch hier nicht dekodiert. Modell 2 eignet sich z. B. wenn große Programme mit einem Eprom-Emulator entwickelt werden sollen, oder wenn z. B. µ-basic/51- Programme in ein Eprom gebrannt werden sollen. Modell 1 und Modell 2: Software-Entwicklung Serien-Einsatz z.b. $8000-$FFFF: 32KB RAM 32-64KB 32KB R $0000-$7FFF: EPROM FREI EPROM FREI Code- Daten-Speicher Code- Daten-Speicher 6.3. Spannungsregler MINI535 benötigt nur eine Versorgungsspannung zwischen 5.5 und 9 Volt. Sie liegt zwischen GND und VIN. Achten Sie sehr sorgfältig auf den richtigen Anschluß dieser Spannung. Ansonsten stehen die Chancen für einen Defekt sehr gut! Zum Einsatz auf MINI535 kommen zwei verschiedene Spannungsregler. Der erste ist für die Speichererhaltung zuständig. Er erzeugt etwa 3.9 Volt aus VIN. Diese Spannung kann auch am Pin VBAT des MINI535 abgegriffen werden. Es können problemlos bis zu 10 ma entnommen werden. Der zweite Spannungsregler ist für die reguläre Stromversorgung zuständig. Es handelt sich um einen MAX667 der Firma Maxim. Der MAX667 ist ein Low-Drop- Regler, der bereits ab 5.5 Volt eine saubere Versorgungsspannung für MINI535 liefert. Bei VIN = 9 Volt können Ihm bis zu 60 ma entnommen werden. Der MAX667 erzeugt ein Signal, wenn seine Eingangsspannung (also VIN) unter etwa 5.5 Volt fällt. Dieses Signal liegt über die Lötbrücke J7 auch am Pin #INT1 des MINI535 und ist normalerweise "Low". Unter 5.5 Volt wird es "High". So kann der Mikrocontroller bei Bedarf sich über den aktuellen Zustand selbst informieren. Hinweis: Das Demoprogramm "Morse" des Assembler/51 wurde ursprünglich für das MIDI/RS232-80C535-Board geschrieben, der den Pin #INT1 frei hat. Durch die Spannungsüberwachung des MAX667 wird "Morse" auf MINI535 nur richtig laufen, wenn der Anwender im Sourcecode einen anderen Pin verwendet. Sollten Sie höhere Ströme benötigen, oder das MINI535 mit bereits vorhandenen 5 Volt betreiben wollen, verbinden Sie VCC und VIN und speisen an VCC 5 Volt ein. Der MAX667 verträgt das problemlos! 6.4. Batteriepufferung - MAX691A Im "Ruhezustand" versorgt der MAX691A das RAM und die Uhr mit Strom. Spannungsregler, Uhr und Speicher verbrauchen in der Summe typischerweise 5µA (Bereich 2µA bis 15µA bei Zimmertemperatur ist in Ordnung). Der MAX691A sorgt auch dafür, daß bei Spannungsausfall Zugriffe auf das RAM geordnet beendet werden und das RAM nicht einfach deaktiviert wird, wie bei diversen anderen vergleichbaren Boards. Der MAX691 wacht auch über die 5 Volt Versorgungsspannung und erzeugt gegebenenfalls einen 200 msec. langen Reset-Impuls, wenn VCC unter 4.65 Volt fällt, der auch extern herausgeführt ist. Der Reset-Pin kann auch extern gegen GND geschaltet werden, um einen Reset von MINI535 auszulösen. Der MAX691A besitzt auch einen Watchdog, der über den Jumper 3 aktiviert werden kann: Ist Jumper 3 gelötet, so löst der MAX691 gnadenlos einen Reset aus, wenn sich das Signal über J3 nicht mindestens alle 1.6 Sekunden ändert! Dieses Signal führt am Controller zum Pin SDA, bzw. P3.4, an dem auch die LED liegt. Wenn über Software der MAX667 abgeschaltet worden ist, darf die Versorgungsspannung problemlos auf 3 Volt fallen! So kann z. Bsp. eine einfache Batteriepufferung des MINI535 bei externer Stromversorgung implementiert werden: Über Dioden gelangen zum einen Vextern (>6 Volt) und die Pufferbatterie (z. Bsp. Lithium 3.6 Volt, oder eine Kondensator hoher Kapazität) auf den MINI Serielle Schnittstelle Die serielle RS232-Schnittstelle des MINI535 arbeitet in etwas ungewohnter Form. Sie erzeugt sich den negativen Hilfspegel aus der TXD-Leitung des angeschlossenen Gerätes! Trotzdem entspricht sie in Ihrer Spezifikation weitgehend den RS232C- Anforderungen. Schön ist die Tatsache, daß über serielle Schnittstelle MINI535 "aufgeweckt" werden kann! Es können mehrere MINI535 parallel an einer seriellen Schnittstelle betrieben werden. Dazu werden für n MINI535 insgesamt 2* (n-1) Schottky-Dioden benötigt. Die Parallelschaltung ist einfach: Ein MINI535 wird ganz normal an die RS232 angeschlossen. Die restlichen erhalten Ihre Signal über jeweils 2 Dioden (Zur Entkoppelung). Aus Platzgründen konnten nur die Signale RXD und TXD am Rand des MINI535 herausgeführt werden. Die Controllersignale P3.0 und P3.1 sind nicht herausgeführt! Bei langen offenen Leitungen an RXD kann es u. U. Sinn machen, zu RXD und GND über einen Widerstand (z. B. 47 kohm) miteinander zu verbinden.

5 Ports Die Ports sind gegen zu hohe Spannungen und Ströme zu schützen! Es ist kein Problem, mit 10 Volt an einem Port den Controller zu zerstören! Falls notwendig, sollten daher die betreffenden Portpins über 2 Begrenzungsdioden und einen Vorwiderstand angesteuert werden! Fehler wie etwa -3 bis +8 Volt an einem Portpin sind eine der häufigsten Ursachen für Hardwareprobleme, bzw. IC-Schrott! 8. Basic-News Speziell für µ-basic/51 wurden Anpassungen vorgenommen: 1. Timeout bei "input": Tritt ein "ontime"-interrupt auf, so wird eine gerade erwartete Eingabe beendet. So lassen sich z. B. Timeouts erzeugen. 2. Bei Auftreten eines BASIC-Fehlers bleibt Basic normalerweise stehen und wartet auf das Programmende durch den Benutzer. Wurde "break off" geschaltet, so beginnt BASIC wieder beim ersten Befehl des Programmes (=Neustart). Die Implementierten Neuerungen sind im Projekt "V12.PRO" und "V12.BAS" dargestellt. 9. C-Routinen Mit auf der Disk, zur Verwendung mit C-Compilern anderer Hersteller finden sich auch Routinen für Uhr und Eeprom. 10. Inbetriebnahmne Die Inbetriebnahme des Boards ist problemlos. Eine Funktionspruefung kann leicht mittels der mitgelieferten Software durchgefuehrt werden: 1. Brennen Sie die Datei "\terminal\os515min.bin" in ein 27C512- Eprom (Typ -200 oder besser). Das Format der Datei ist ein Binärformat. Bei Bedarf können Sie diese Datei mittels "bin2hex.exe" auch in ein Hex-Format verwandeln. 2. Setzen Sie das Eprom ein. Die Kerbe muß unbedingt richtig eingesetzt sein, da sonst MINI535 zerstört werden kann! 3. Legen Sie nun eine Versorgungsspannung zwischen 6 und 9 Volt an VIN (+) und GND (-). Der Stromverbrauch liegt etwa bei ma! Achten Sie auf den korrekten Anschluß von GND und VIN, da MINI535 sonst sehr schnell zerstört werden kann. Die kleine LED auf der Board-Oberseite muß blinken, zuerst schneller, danach langsamer. Die LED wird vom obigen Eprom auch zum Signalisieren von Fehlern verwendet. Etwa 3 Wechsel pro Sekunde signalisieren "OK". Sollte die LED nicht, oder anders blinken, prüfen Sie die Stromaufnahme! Es könnte aber z. Bsp. auch sein, daß Sie Ihr Eprom nicht korrekt gebrannt hatten. Verwenden Sie im Zweifelsfall ein Eprom von uns! 4. Schalten Sie nun die Versorgung ab und verbinden Sie TXD, GND und RXD mit der RS232-Schnittstelle eines PCs. Die richtige Verbindung der Adern RXD und TXD kann leicht ausgemessen werden: an TXD vom PC, das an MINI535-RXD angeschlossen werden muß, liegt normalerwiese eine negative Spannung (gegen GND gemessen) von ca. -5 bis -12 Volt. Zwischen GND und RXD vom PC, was mit MINI535-TXD verbunden werden muß, liegt normalerseise kaum eine Spannung. 5. Sie können nun über das Programm "term51.exe" einige der mitgelieferten "*.BIN"-Dateien auf die Hardware übertragen und dort austesten. Eine Anleitung dazu befindet sich im Verzeichnis "\texte\" auf der Disk. 6. Das Entfernen von Ramresidenten Demoprogrammen ist eigentlich nur möglich, wenn die Stromversorgung des RAMs für längere Zeit unterbrochen wird. Und auch dann kann es eine Weile dauern! Damit es schneller geht, kann auch zwischen VBAT und GND ein Widerstand mit mind. 10 kohm angebracht werden. 11. Basisplatine Die Basisplatine ist der ideale Träger für das MINI535, für Versuch und Serieneinsatz. Zur Befestigung des MINI535 empfehlen wir Buchsenleisten, die auf MINI535 eingelötet werden. Auf der Basisplatine werden doppelseitige Stiftleisten befestigt. Dies hat den Vorteil, daß, wenn Stifte abbrechen, nur die Basisplatine betroffen ist, nicht aber MINI535! Das Layout der Basisplatine findet sich im Anhang.

6 Tastatur, Display, Gehäuse Zur Unterstützung von Peripherie finden Sie auch Quellcodes und Demos für LCD-Displays und eine Tastatur mit I2C-Bus. Schön an der Tastatur ist, daß sie über einen Interrupt-Ausgang MINI535 wecken kann, schlafend aber sehr wenig Strom (ca. 3 µa) verbraucht! Tastatur und Gehäuse sind bei uns auf Anfrage erhältlich, allerdings momentan noch nicht ab Lager. Das Team vom Ing.-Büro Wickenhäuser wünscht Ihnen viel Freude mit MINI535! Eine komplette Einheit (Tastatur 4x4-Zeichen und LCD-Display (bis max. 4x20 Zeichen), die komplett über I²C-Bus verwaltet werden kann, finden Sie auf unserer MINI535-CD im Verzeichnis \PROJEKTE\KEYDISP. 13. Datenblatt für Uhr, Uhr8583.TXT Die Datenblätter für die Uhr finden Sie auf unserer MINI535-CD im Unterverzeichnis \DATASHT. Zur Erleichterung des Unmgangs mit der Uhr befindet sich im Unterverzeichnis \MINI535\TEXTE die Datei "UHR8583.TXT", die eine kurze Zusammenfassung gibt. Weitere Hilfen finden sich in den mitgelieferten Sourcecodes. 14. MINI535 V2 Revisionspunkte gegenüber V1.x Verbesserte EMV-Eigenschaften Gegenüber MINI535 V1 wurde die interne Massefläche erhöht. Damit wird die Störaussendung noch einmal deutlich geringer. Dies macht sich insbesondere auch bei analogen Anwendungen (Verwendung von A/D- Wandlern, Signalaufbereitung, etc.) bemerkbar Separate Batteriepufferung In der ersten Version des MINI535 konnte der Pin VBAT nur als reiner Ausgang verwendet werden. In der V2 kann dieser Pin nun auch als Eingang verwendet werden. D. h. es kann eine Spannung im Bereich 3-5 Volt (Strom ca µa) eingespeist werden, die im Schlafmodus des MINI535 die Uhr versorgt und die Daten im RAM erhält: Exakt im Viereck der Bauteile CK2, CK3, CK4, CK6 wurde ein neuer Lötjumper (J6) eingefügt. Er ist per Default geschlossen, VBAT arbeitet als Ausgang. Wird J6 geöffnet, arbeitet der Pin VBAT als Eingang Unterscheidung der Versionen MINI535 V2 trägt auf seiner Unterseite unterhalb von IC6 den Schriftzug "MINI535 V2".

7 Bestückungsplan 16. Jumperbelegung 55.8 MM IC1 80C535 MIT SMD-SOCKEL IC3 RAM 32K IC2 27C MM J3 J2 LED1 R1 XTAL X1 74HCT573 IC4 MINI535 V2 17. Blockschaltbild IC5 74HCT00 CK5 IC6 MAX691A R4 + CT2 CK4 CK3 CT3+ IC10 UREG2 CK2 CT1 + + CT4 CK6 D3 CK8 MAX667 R5 IC9 T2 R9 CK1 CK7 R10 R11 + CT5 D2 T1 R7 IC7 RTC8583 CK9 R2 R6 D1 24C02 IC8 R8 R3 80C535 ODER PINKOMPATIBEL TTL-RXD / TTL-TXT LOW-LINE SCL / SDA 256 B EEPROM LED RESET WATCHDOG 2 UHR 64 KB EPROM SPEICHER- MODELL 32 KB RAM SPANNUNGS-ÜBERW. WATCHDOG 2 RESET-KONTROLLE ENABLE WAKE- UP VRAM VCC WAKE-UP VCC REGLER VBAT REGLER VBAT RS232 TREIB. VIN (5.5-9 VOLT)

8 18. Basisplatine MINI

9 19. Schaltplan MINI