Manual CARME-M4. Technik und Informatik Elektro- und Kommunikationstechnik

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1 Manual CARME-M4 Technik und Informatik Elektro- und Kommunikationstechnik

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 3 2 Lies mich 3 3 CARME-M4 Kit Übersicht Technische Daten History 4 4 Übersicht der Module und Schnittstellen 5 5 Anzeige LEDs 5 6 Schnittstellen und Bedienungselemente Vorderseite UART0 (RS232) UART1 RS232 oder UART1 RS232 über USB/D USB/H USB/D Ethernet Resettaster CAN Interface 7 7 Schnittstellen und Bedienungselemente Rückseite Power Jack, Speisungsanschluss JTAG / USB, neu CARME-M4-SWD (STLink/V2) 8 8 Schnittstellen und Bedienungselemente linke Seite Umschalter der Anzeige über das LCD oder den VGA Anschluss I2C VGA HEAD LINE-In MIC UART2 IrDA (Infrared Data Association) 12 9 Module und Steckplätze Prozessor-Modul Hinterseite Übersicht STM32F407IGT LCD Display Controller SSD Vorderseite Übersicht PSRAM MT45W8MW16BGX Flash Audio Codec LCD Inverter CARME-M4-SWD-V Extensions 2 x120 Pol Header Memorymap Memorymap STM32F Memorymap CARME-M Besprechung des Schaltplans SODIMM200 Stecker Stückliste Literaturverzeichnis 42 Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 2

3 1 Einleitung Dieses Dokument enthält grundlegende Informationen zum CARME-M4 Kit und die wichtigsten Daten der Hardware. Es ist auf der Basis des vorangehenden Dokuments Manual CARME-Kit [1] von Jürgen Schüpbach entstanden. Es sind Textpassagen und Bilder zum Teil übernommen worden, da weder am Gehäuse noch am Motherboard die Hardware verändert wurde. 2 Lies mich Die Stromversorgung des CARME-M4 Kit befindet sich auf der Hinterseite. Um die Bauteile des Gerätes zu schonen, ist es wichtig nach der Arbeit die 12V-Speisung zu trennen. Verwenden Sie ausschliesslich Speisungen mit folgenden Angaben: -12 V DC -2A -Stecker, GND aussen, Plus innen, Durchmesser aussen 5.56 mm, Durchmesser innen 2.54mm. Abbildung 1: Hinterseite 3 CARME-M4 Kit Das CARME-M4 Kit ist eine Entwicklungsplattform welche für den Unterricht der technischen Informatik an der Berner Fachhochschule eingesetzt wird. Folgende Module werden basierend auf dem CARME-M4 Kit durchgeführt: - Funktionale Softwareentwicklung in C (Kurs 5051) - Softwaredesign und Softwareprojekte (Kurs 5052) - Hardwarenahe Softwareentwicklung (Kurs 5053) - Embedded Systems (Kurs 5380) - C++ in Embedded Systems (Kurs 5481) - Echtzeitbetriebssysteme (Kurs 5483) Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 3

4 Kontroller STM32F407IGT6, 168 MHz von STMicroelctronics PSRAM 16 MByte Flash 8 MByte EEPROM 32 kbyte (über den I2C-Bus) RTC Real Time Clock (über den I2C-Bus) Display Internes QVGA (320 x 240) oder externs VGA (640 x 480) Steckplätze SD Card Schnittstellen Serielle RS232 Schnittstelle, (Software: CARME_UART0) vgl. Kapitel 6.1 Serielle RS232 Schnittstelle (Software: CARME_UART1) vgl. Kapitel 6.2 IrDa (Software: GPIOs) vgl. Kapitel 8.7 CAN Ethernet I2C SWD Serial Wire Debug (Hintere USB Buchse JTAG USB) VGA Microphone in Line in Line out Modul Steckplätze Auf den Erweiterungssteckplätzen (Extension 1 und 2) können die Module CARME IO1 und CARME IO2 aufgesteckt werden (Auf dem Titelbild sichtbar). Zusätzliches Resettaster Speisebuchse 12VDC 2A Tabelle 1: Technische Daten Das CARME-M4 Kit ist aus dem Vorgängermodell CARME-Kit entstanden. Durch die raschen Entwicklungszyklen der Halbleiterhersteller wurde es nötig das CARME-Kit technisch auf einen neuen Stand zu bringen. Dabei geht es vor allem um das Herzstück, den Prozessor. Beim CARME-Kit ist ein PXA270 eingesetzt worden, dieser ist jetzt für das CARME-M4 Kit vom STM32F407IGT6 abgelöst worden. Zu den Anfangszeiten der Digitaltechnik wurde eine CPU oder ein Mikroprozessor verwendet, welcher grob gesehen aus einem Rechenwerk und einem Adressierwerk bestanden, die benötigte Peripherie musste zusätzlich ausserhalb zur Verfügung gestellt werden. Später sind die Mikrokontroller aufgekommen, bei welchen bereits Timer, UARTs und weitere Peripherie in den Chip integriert wurde. Heute geht der Trend in Richtung SoC, was so viel wie System on a Chip heisst. Es werden komplette Systeme in einen Chip integriert. Beim STM32F4 ist bereits viel Peripherie in den Chip integriert. Für das CARME-M4 Kit konnten wir somit nur das DIMM200 Prozessor-Modul erneuern, das Motherboard mit der Peripherie und das Gehäuse konnte übernommen werden. Durch die Umstellung auf einen anderen Mikrokontroller sind einige Änderungen am System vorgenommen worden. Im Kapitel Übersicht der Module und Schnittstellen ist ersichtlich welche Schnittstellen unterstützt werden. Nicht mehr unterstützte Schnittstellen sind auf den Abbildungen mit einem roten X markiert. Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 4

5 4 Übersicht der Module und Schnittstellen QVGA-Modul SD Card SWD (USB) Power I2C IO1 Modul LED grün, D801 SSD1963, GPIO 0 LED, grün, D501, STM32F407IGT6, GPIO PI6 VGA LED, rot, D502, STM32F407IGT6, GPIO PI7 Line Out Line In Microfone in IrDa (UART2) IO2 Modul LED, grün, Power UART1 UART0 USB/D Reset CAN Abbildung 2: Draufsicht LED, grün, USBC DET Ethernet 5 Anzeige LEDs 1) LED, grün, Power 2) LED, grün, USBC DET 3) LEDs Ethernet Abbildung 3: Power LED Abbildung 4: Ethernet 4) LED grün, D801 SSD1963, GPIO 0 5) LED, grün, D501, STM32F407IGT6, GPIO PI6 6) LED, rot, D502, STM32F407IGT6, GPIO PI7 Abbildung 5: LED SSD1963 Abbildung 6: LEDs GPIO Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 5

6 1) Die Power LED leuchtet, wenn das CARME-M4 Kit in Betrieb ist. 2) Die USB LED leuchtet, wenn ein USB Device detektiert wurde. 3) Die zwei LEDs in der Ethernetbuchse zeigen den Betriebszustand der LAN Verbindung an. 4) Die grüne LED D801 kann über den GPIO 0 des Displaykontrollers angesteuert werden. 5) Die grüne LED D501 kann über den GPIO PI6 des STM32F407 angesteuert werden. 5) Die rote LED D502 kann über den GPIO PI7 des STM32F407 angesteuert werden. 6 Schnittstellen und Bedienungselemente Vorderseite Abbildung 7: Vorderseite Tabelle2: Pinbelegung UART0 Nicht unterstützt (Es besteht jedoch eine Verbindung zum MAX3245) Nicht unterstützt (Es besteht jedoch eine Verbindung zum MAX3245) Nicht unterstützt (Es besteht jedoch eine Verbindung zum MAX3245) Nicht unterstützt (Es besteht jedoch eine Verbindung zum MAX3245) Abbildung 8: UART0 Die serielle Schnittstelle UART1 kann über den DSUB 9 Pol Stecker verwendet werden oder über den USB/D Anschluss. Durch das Anschliessen eines USB Gerätes wird das Signal automatisch per USB ausgegeben. Tabelle3: Pinbelegung UART1 DCD über GPIO PH15 DTR über GPIO PH13 DSR über GPIO PH14 RTS über GPIO PH6 CTS über GPIO PH9 Nicht unterstützt (Es besteht jedoch eine Verbindung zum MAX3245) Abbildung 9: UART1 Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 6

7 Diese Schnittstelle ist nicht mehr unterstützt für das CARME-M4 Kit. Diese Schnittstelle wurde beim CARME-Kit für die Kommunikation mit einem externen USB Gerät (Device) verwendet. Beim neuen CARME-M4 Kit kann die serielle Kommunikation der UART1 Schnittstelle über den Anschluss USB/D umgeleitet werden. Tabelle4: Pinbelegung USB/D 1 Signal USBC_DET 2 D-, Daten- 3 D+, Daten+ 4 GND Abbildung 10: USB Device Über die RJ45-Buchse kann das CARME-M4 Kit per Ethernet an ein LAN angeschlossen werden. Es können Übertragungsraten bis 100 Mbit/s realisiert werden. Tabelle5: Pinbelegung 1 TX+ Tranceive Data+ 2 TX- Tranceive Data- 3 RX+ Receive Data- 4 Nicht angeschlossen 5 Nicht angeschlossen 6 RX- Receive Data- 7 Nicht angeschlossen 8 Nicht angeschlossen Abbildung 11: Ethernet Mit diesem roten Taster wird ein Hardwarereset ausgelöst. Ein CAN-Bus kann über einen neunpoligen DSUB-Stecker an das CARME-M4 Kit angeschlossen werden. Tabelle6: Pinbelegung CAN Interface 1 Nicht angeschlossen 2 CAN_L, CAN Signalleitung 3 Abschlusswiderstand von 100 Ohm auf GND_ISO verbunden. 4 Nicht angeschlossen 5 Nicht angeschlossen 6 Nicht angeschlossen 7 CAN_H, CAN Signalleitung 8 Nicht angeschlossen 9 Nicht angeschlossen Abbildung 12: CAN Interface Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 7

8 7 Schnittstellen und Bedienungselemente Rückseite Abbildung 13: Rückseite Power Da JTAG DIREKT nicht mehr unterstützt ist, muss sich dieser Schalter in der linken Position JTAG USB befinden. Das CARME-M4 Kit wird mit 12V DC/2A gespiesen. Tabelle 7: Pinbelegung Powerbuchse 1 Anschluss innen +12V 2 Anschluss aussen, GND Abbildung 14: Power Jack Die JTAG-Schnittstelle ist nicht mehr unterstützt für das CARME-M4 Kit. Es kommt neu eine SWD- Schnittstelle über diesen USB-Anschluss zum Einsatz. Die neue Debughardware entspricht dem STLink/V2 von STMicroelectronics. Der Mikrokontroller ist über die SWD-Schnittstelle mit der Debughardware verbunden, auf welche per USB zugegriffen werden kann. Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 8

9 8 Schnittstellen und Bedienungselemente linke Seite Abbildung 15: Linke Seite Dieser Schiebeschalter dient dazu, zwischen dem internen QVGA LCD und dem externen VGA Display umzuschalten. Zurzeit unterstützt die Grafikbibliothek ausschliesslich das interne QVGA LCD. Am STM32F407IGT6 handelt es sich um die I2C2 Schnittstelle, Signal I2C. Über diesen Anschlussstecker wird die Verbindung mit externen I2C Geräten hergestellt. Tabelle 8: Pinbelegung I2C externer Anschluss 1 GND 2 +5V 3 GND V 5 GND 6 SCL 7 GND 8 SDA 9 GND 10 GND Abbildung 16: I2C Stecker Tabelle 9: Pinbelegung I2C FFC Buchse auf das Prozessor-Modul 0 Nicht angeschlossen, Gehäuse 1 SDA 2 TSMX 3 SCL 4 TSPX 5 GND 6 TSPY 7 Testpunkt, TP808 8 TSMY Abbildung 17: I2C Stecker für Touch Panel Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 9

10 Intern sind bereits ein RTC DS1338, ein EEPROM 24LC32 ein Touch Screen Controller TSC2007 und ein Stecker für ein Touch Panel mit diesem Bus verbunden. Für den externen Anschluss gibt es Ansteckprinte. Da die Standard Adresse für A/D Wandler 0x90 beträgt, gibt es zurzeit einen Konflikt mit dem Ansteckprint I2C A/D D/A und dem Touch Screen Controller TSC2007. Tabelle 10: Überblick der verwendeten Adressen auf dem I2C Bus 0xA EEPROM (Mainboard) 0xD RTC (Mainboard) 0x40 I/O Expander (Ansteckprint) 0x70 I2C 4-Digit LED (Ansteckprint) 0x90 I2C A/D D/A (Ansteckprint) 0x90 Touch Screen Controller TSC2007 (Prozessor- Modul) 0x44 I2C Light Sensor (Ansteckprint) 0x49 I2C RGB Sensor (Ansteckprint) Zurzeit ist dieser Anschluss nicht unterstützt durch die Grafikbibliothek. Tabelle 11: Pinbelegung VGA 1 Videosignal rot 2 Videosignal grün 3 Videosignal blau 4 Nicht angeschlossen 5 VGA_AGND 6 VGA_AGND 7 VGA_AGND 8 VGA_AGND 9 VGA_AGND 10 VGA_AGND 11 Nicht angeschlossen 12 Nicht angeschlossen 13 V sync (FCLK) 14 H sync (FCLK) 15 Nicht angeschlossen Abbildung 18: VGA Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 10

11 Beim CARME-Kit konnte an diesem Ausgang ein Kopfhörer angeschlossen werden. Für die Weiterverarbeitung der Audiosignale macht es mehr Sinn, wenn am Ausgang ein Linesignal zur Verfügung steht. Aus diesem Grund ist der Ausgang HEAD beim CARME-M4 Kit ein Lineausgang. Es handelt sich um eine 3.5mm Stereo Klinkenbuchse. Tabelle 12: Pinbelegung HEAD (Line out) 1 AUDIO_AGND 2 Line out left 3 Line out left 4 Line out right 5 Line out right Abbildung 19: Line out Der Audio Eingang Line-In in ist eine 3.5 mm Klinkenbuchse. Tabelle 13: Pinbelegung Line-In 1 AUDIO_AGND 2 Line in left 3 Line in left 4 Line in right 5 Line in right Abbildung 20: Line-In Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 11

12 Der Mikrofoneingang MIC ist als 3.5 mm Klinkenbuchse ausgeführt. Tabelle 14: Pinbelegung MIC 1 AUDIO_AGND 2 Line in left, über 1k Ohm an AUDIO_AVCC (3.3V) 3 Mic in left, über 1k Ohm an AUDIO_AVCC (3.3V) 4 Mic in right, nicht angeschlossen 5 Mic in right, nicht angeschlossen Abbildung 21: Microphone in Es handelt sich um eine drahtlose Schnittstelle, die Daten werden im infraroten Bereich übertragen. Für die Übertragung muss eine Sichtverbindung mit einer Distanz von weniger als einem Meter gewährleistet sein. Der Infrarot Tranceiver ist über GPIOs an den Prozessor angebunden. Eine Schnittstellenfunktion müsste noch programmiert werden. Tabelle 15: Pinbelegung IrDa 3 TXD GPIO PC13 4 RXD GPIO PG9 Abbildung 22: IrDa Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 12

13 9 Module und Steckplätze Inverter Extension 1 QVGA LCD CARME-M4-SWD CPLD Prozessor - Modul Stiftleisten MIN3IO: Nicht mehr unterstützt Abbildung 23: Module und Steckplätze Extension 2 Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 13

14 9.1.1 Hinterseite Übersicht Das Format der Leiterplatte ist von den Memorymodulen welche vor allem in Notebooks eingesetzt werden abgeleitet. SO-DIMM200 bedeutet, Small Outline Dual Inline Memory Module mit 200 Pins und einer Abmessung von 67.6mm x 30 mm. Wir verwenden ein Modul welches mit 67.6mm x 50mm etwas grösser ist. Auf der Rückseite der Leiterplatte befindet sich der Mikrokontroller STM32F407IGT6, der Displaykontroller SSD1963 und ein Touchscreenkontroller TCS2007. Es befinden sich nur wenige Bauteile auf der Rückseite, da wir zuerst geplant haben die Leiterplatte intern zu produzieren. STM32F407IGT6 SSD1963 TCS2007 Abbildung 24: Prozessor-Modul hinten STM32F407IGT6 Der Mikrokontroller ist in einem LQFP176 Gehäuse untergebracht. Beim Kern handelt es sich um einen ARM Cortex-M4. Es sind 26 Adressleitungen (ADRESS0 ADRESS25) und 16 Datenleitungen (DATA0 DATA15) vorhanden. Nachfolgen ist das Blockdiagramm des STM32F4 zu sehen. Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 14

15 Blockschaltbild STM32F407 Quelle: Datasheet STM32F407 Abbildung 26: Blockschaltbild STM32F4 Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 15

16 Technische Daten STM32F407 Quelle: Datasheet STM32F407 Abbildung 27: Technische Daten STM32F4 Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 16

17 LCD Display Controller SSD 1963 Es handelt sich um einen relativ flexibel konfigurierbaren Display Controller welcher über 1215 kbyte Speicher verfügt. Es sind vier zusätzliche GPIOs vorhanden, wovon GPIO 0 (SSD 1963) auf die grüne LED D801 herausgeführt ist. Die Ansteuerung erfolgt über 16 Datenleitungen im Format. Blockschaltbild Display Controller SSD 1963 Quelle: Datasheet SSD1963 P9 (Rev. 1.1) Abbildung 28: Blockschaltbild Display Controller SSD 1963 Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 17

18 9.1.2 Vorderseite Übersicht Auf der Vorderseite befindet sich ein Flash MX29LV640E mit 8 MByte, ein PSRAM MT4545W8MW16BGX mit 16 MByte, ein Audiocodec CS42L51, ein FTDI Chip FT230XQ, ein Ethernet Physical Layer Transceiver DP83848CVV Layer, und ein Uhrenquarz. Im speziellen sind eine grüne und eine rote LED vorhanden. Diese können für Statusanzeigen und erste Testprogramme verwendet werden. -GPIO PI6 (STM32F407IGT6): grüne LED D501. -GPIO PI7 (STM32F407IGT6): rote LED D502. Hinweis: Eine weitere grüne LED D801 ist mit dem GPIO 0 des Display Controller verbunden. CS42L51 MX29LV640E MT4545W8MW 16BGX LED grün, D801 SSD1963, GPIO 0 FT230XQ LED, grün, D501, STM32F407IGT6, GPIO PI6 LED, rot, D502, STM32F407IGT6, GPIO PI7 DP83848CVV Abbildung 25: Prozessor-Modul Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 18

19 PSRAM MT45W8MW16BGX Das PSRAM (Pseudo-Static Random Access Memory) hat einen DRAM Kern mit 8 Mbit x 16 Bits, wie auf der nachfolgenden Abbildung zu sehen ist. Blockschaltbild MT4545W8MW16BGX Quelle : Dtatasheet MT45W8MW16BGX Abbildung 29: Blockschaltbild PSRAM MT4545W8MW16BGX Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 19

20 Flash Das Flash MX29LV640E von MXIC ist für das Speichern von Bildern oder grösseren Tabellen vorgesehen. Der Speicherbaustein ist 8 Mbyte gross. Quelle: B,%203V,%2064Mb,%20v1.7.pdf, Seite 8 (Rev. 1.7) Abbildung 30: Blockschaltbild Flash MX29LV640E Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 20

21 Audio Codec Der Audio Codec CS42L51 von Cirrus Logic ist über die I2S-Schnittstelle für den Audiostream und über die I2C-Schnittstelle für die Konfiguration mit dem Kontroller verbunden. Am STM32F407IGT6 handelt es sich um die I2C3 Schnittstelle mit der Signalbezeichnung I2C_CODEC (Software: CARME_I2C_Audio). Überblick der Audiosignale HEAD: Left HP Out, AOUTA, Konfiguriert als Line Out! Right HP Out, AOUTB, Konfiguriert als Line Out! MIC: Mic Input 1, AIN3A, mono. LINE: Stereo Input 1, Left: AIN1A, LINEIN L. Stereo Input 1, Right: AIN1B, LINEIN R. Blockschaldbild Audio Codec CS42L51 Quelle: Seite Abbildung 31: Blockschaltbild Audio Codec CS42L51 Das LCD ist ein 4 QVGA (320 x 240 Pixel) TFT Display von LG Philips. Es wird über ein 40 poliges Flachbandkabel mit dem CARME-M4 Kit verbunden. Der Inverter CXA-L0612A-VSL von TDK erzeugt die Hochspannung von ca Volt, für die Hintergrundbeleuchtung des LCDs. Es handelt sich um einen Step-Up-Converter welcher direkt mit der Betriebsspannung von 12V des CARME-M4 Kit verbunden ist. Er wird über den GPIO PH10, Signal PH10/GPIO/BL_ON ein- oder ausgeschaltet. Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 21

22 Der Debuggerprint CARME-M4-SWD-V1 entspricht dem STLink/V2 von STMicroelectronics. Das Debuggen und Herunterladen von Code erfolgt per USB über die Buchse USB JTAG auf der Rückseite des Kits. Der Debuggerprint ist über SWD (Serial Wire Debug) mit dem STM32F407 verbunden. SWD Verbindung zum Mikrokontroller Status LED Abbildung 32: Leiterplatte CARME-M4-SWD-V1 top Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 22

23 10 Extensions 2 x120 Pol Header Tabelle 16: Pinbelegung Extension1 1 GND GND 2 GND GND 3 EXT1 DATA0 DATA0 PD14 4 EXT_ADRESS0 ADRESS0 PF0 5 EXT1 DATA1 DATA1 PD15 6 EXT ADRESS1 ADRESS1 PF1 7 EXT1 DATA2 DATA2 PD0 8 EXT ADRESS2 ADRESS2 PF2 9 EXT1 DATA3 DATA3 PD1 10 EXT ADRESS3 ADRESS3 PF3 11 EXT1 DATA4 DATA4 PE7 12 EXT ADRESS4 ADRESS4 PF4 13 EXT1 DATA5 DATA5 PE8 14 EXT ADRESS5 ADRESS5 PF5 15 EXT1 DATA6 DATA6 PE9 16 EXT ADRESS6 ADRESS6 PF12 17 EXT1 DATA7 DATA7 PE10 18 EXT ADRESS7 ADRESS7 PF13 19 GND GND 20 GND GND 21 EXT1 DATA8 DATA8 PE11 22 EXT ADRESS8 ADRESS8 PF14 23 EXT1 DATA9 DATA9 PE12 24 EXT ADRESS9 ADRESS9 PF15 25 EXT1 DATA10 DATA10 PE13 26 EXT ADRESS10 ADRESS10 PG0 27 EXT1 DATA11 DATA11 PE14 28 EXT ADRESS11 ADRESS11 PG1 29 EXT1 DATA12 DATA12 PE15 30 EXT ADRESS12 ADRESS12 PG2 31 EXT1 DATA13 DATA13 PD8 32 EXT ADRESS13 ADRESS13 PG3 33 EXT1 DATA14 DATA14 PD9 34 EXT ADRESS14 ADRESS14 PG4 35 EXT1 DATA15 DATA15 PD10 36 EXT ADRESS15 ADRESS15 PG5 37 GND GND 38 GND GND 39 EXT1 DATA16 x x 40 EXT ADRESS16 ADRESS16 PD11 41 EXT1 DATA17 x x 42 EXT ADRESS17 ADRESS17 PD12 43 EXT1 DATA18 x x 44 EXT ADRESS18 ADRESS18 PD13 45 EXT1 DATA19 x x 46 EXT ADRESS19 ADRESS19 PE3 47 EXT1 DATA20 x x 48 EXT ADRESS20 ADRESS20 PE4 49 EXT1 DATA21 x x 50 EXT ADRESS21 ADRESS21 PE5 51 EXT1 DATA22 x x 52 EXT ADRESS22 ADRESS22 PE6 53 EXT1 DATA23 x x 54 EXT ADRESS23 ADRESS23 PE2 55 GND GND 56 GND GND 57 EXT1 DATA24 x x 58 EXT ADRESS24 ADRESS24 PG13 59 EXT1 DATA25 x x 60 EXT ADRESS25 ADRESS25 PG14 61 EXT1 DATA26 x x 62 EXT nwe FSMC_NWE PD5 63 EXT1 DATA27 x x 64 EXT noe FSMC_NOE PD4 65 EXT1 DATA28 x x 66 EXT RD/nWr X 67 EXT1 DATA29 x x 68 EXT1 RDY FSMC_NWAIT PD6 69 EXT1 DATA30 x x 70 next1_cs EXT1 DATA31 x x 72 next1_pwe GND GND 74 GND GND 75 SSPCLK SSPCLK (SPI1_SCK) PA5 76 AGPIO21 PI4/AGPIO21 PI4 77 SSPTXD SSPTXD (SPI_MOSI) PB5 78 AGPIO22 PI5/GPIO/AGPIO9 PI5 79 SSPRXD SSPRXD (SPI_MISO) PA6 80 AGPIO90 * PF11/GPIO/AGPIO90 PF11 81 SSPFRM SSPFRM (SPI1_NNS) PA4 82 AGPIO91 * PF10/GPIO/AGPIO91 PF10 83 npsc AGPIO93 * PF9/GPIO/AGPIO93 PF9 85 npsc AGPIO94 * PF8/GPIO/AGPIO94 PF8 87 I2C_CLK I2C_SCL PH4 (I2C2) 88 AGPIO96 PF7/GPIO/AGPIO96 PF7 89 I2C_DATA I2C_SDA PH5 (I2C2) 90 AGPIO97 PF6/GPIO/AGPIO97 PF V +3.3V V +3.3V 93 PWM0 PWM0 PA0 94 AGPIO99 95 PWM1 PWM1 PH11 96 AGPIO101 PB15/GPIO/AGPIO101 PB15 97 PWM2 PWM2 PH12 98 AGPIO102 PB14/GPIO/AGPIO102 PB14 99 PWM3 PWM3 PA3 100 AGPIO103 AGPIO103 PI0 101 EXT_IO0 PG8/GPIO/EXT_IO0 PG8 102 AGPIO105 PB8/GPIO/AGPIO105 PB8 103 EXT_IO1 PG7/GPIO/EXT_IO1 PG7 104 AGPIO108 PB6/GPIO/AGPIO108 PB6 105 EXT_IO2 PG6/GPIO/EXT_IO2 PG6 106 AGPIO115 PB2/GPIO/AGPIO115 PB2 107 nreset_out nreset_in NRST 108 AGPIO116 PB1/GPIO/AGPIO116 PB V +3.3V V +3.3V V V GND GND 114 GND GND 115 ANALOG_IN0 ANALOG_IN0_ATT PB0 116 ANALOG_IN1 ANALOG_IN1 PC0 117 ANALOG_IN2 ANALOG_IN2 PC2 118 ANALOG_IN3 ANALOG_IN3 PC3 119 GND GND 120 GND GND Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 23

24 Tabelle 17: Pinbelegung Extension2 1 GND GND 2 GND GND 3 EXT1 DATA0 DATA0 PD14 4 EXT_ADRESS0 ADRESS0 PF0 5 EXT1 DATA1 DATA1 PD15 6 EXT ADRESS1 ADRESS1 PF1 7 EXT1 DATA2 DATA2 PD0 8 EXT ADRESS2 ADRESS2 PF2 9 EXT1 DATA3 DATA3 PD1 10 EXT ADRESS3 ADRESS3 PF3 11 EXT1 DATA4 DATA4 PE7 12 EXT ADRESS4 ADRESS4 PF4 13 EXT1 DATA5 DATA5 PE8 14 EXT ADRESS5 ADRESS5 PF5 15 EXT1 DATA6 DATA6 PE9 16 EXT ADRESS6 ADRESS6 PF12 17 EXT1 DATA7 DATA7 PE10 18 EXT ADRESS7 ADRESS7 PF13 19 GND GND 20 GND GND 21 EXT1 DATA8 DATA8 PE11 22 EXT ADRESS8 ADRESS8 PF14 23 EXT1 DATA9 DATA9 PE12 24 EXT ADRESS9 ADRESS9 PF15 25 EXT1 DATA10 DATA10 PE13 26 EXT ADRESS10 ADRESS10 PG0 27 EXT1 DATA11 DATA11 PE14 28 EXT ADRESS11 ADRESS11 PG1 29 EXT1 DATA12 DATA12 PE15 30 EXT ADRESS12 ADRESS12 PG2 31 EXT1 DATA13 DATA13 PD8 32 EXT ADRESS13 ADRESS13 PG3 33 EXT1 DATA14 DATA14 PD9 34 EXT ADRESS14 ADRESS14 PG4 35 EXT1 DATA15 DATA15 PD10 36 EXT ADRESS15 ADRESS15 PG5 37 GND GND 38 GND GND 39 EXT1 DATA16 x x 40 EXT ADRESS16 ADRESS16 PD11 41 EXT1 DATA17 x x 42 EXT ADRESS17 ADRESS17 PD12 43 EXT1 DATA18 x x 44 EXT ADRESS18 ADRESS18 PD13 45 EXT1 DATA19 x x 46 EXT ADRESS19 ADRESS19 PE3 47 EXT1 DATA20 x x 48 EXT ADRESS20 ADRESS20 PE4 49 EXT1 DATA21 x x 50 EXT ADRESS21 ADRESS21 PE5 51 EXT1 DATA22 x x 52 EXT ADRESS22 ADRESS22 PE6 53 EXT1 DATA23 x x 54 EXT ADRESS23 ADRESS23 PE2 55 GND GND 56 GND GND 57 EXT1 DATA24 x x 58 EXT ADRESS24 ADRESS24 PG13 59 EXT1 DATA25 x x 60 EXT ADRESS25 ADRESS25 PG14 61 EXT1 DATA26 x x 62 EXT nwe FSMC_NWE PD5 63 EXT1 DATA27 x x 64 EXT noe FSMC_NOE PD4 65 EXT1 DATA28 x x 66 EXT RD/nWr X 67 EXT1 DATA29 x x 68 EXT1 RDY FSMC_NWAIT PD6 69 EXT1 DATA30 x x 70 next1_cs EXT1 DATA31 x x 72 next1_pwe GND GND 74 GND GND 75 SSPCLK SSPCLK (SPI1_SCK) PA5 76 AGPIO21 PI4/AGPIO21 PI4 77 SSPTXD SSPTXD (SPI_MOSI) PB5 78 AGPIO22 PI5/GPIO/AGPIO9 PI5 79 SSPRXD SSPRXD (SPI_MISO) PA6 80 AGPIO90 * PF11/GPIO/AGPIO90 PF11 81 SSPFRM SSPFRM (SPI1_NNS) PA4 82 AGPIO91 * PF10/GPIO/AGPIO91 PF10 83 npsc AGPIO93 * PF9/GPIO/AGPIO93 PF9 85 npsc AGPIO94 * PF8/GPIO/AGPIO94 PF8 87 I2C_CLK I2C_SCL PH4 (I2C2) 88 AGPIO96 PF7/GPIO/AGPIO96 PF7 89 I2C_DATA I2C_SDA PH5 (I2C2) 90 AGPIO97 PF6/GPIO/AGPIO97 PF V +3.3V V +3.3V 93 PWM0 PWM0 PA0 94 AGPIO99 95 PWM1 PWM1 PH11 96 AGPIO101 PB15/GPIO/AGPIO101 PB15 97 PWM2 PWM2 PH12 98 AGPIO102 PB14/GPIO/AGPIO102 PB14 99 PWM3 PWM3 PA3 100 AGPIO103 AGPIO103 PI0 101 EXT_IO0 PG8/GPIO/EXT_IO0 PG8 102 AGPIO105 PB8/GPIO/AGPIO105 PB8 103 EXT_IO1 PG7/GPIO/EXT_IO1 PG7 104 AGPIO108 PB6/GPIO/AGPIO108 PB6 105 EXT_IO2 PG6/GPIO/EXT_IO2 PG6 106 AGPIO115 PB2/GPIO/AGPIO115 PB2 107 nreset_out nreset_in NRST 108 AGPIO116 PB1/GPIO/AGPIO116 PB V +3.3V V +3.3V V V GND GND 114 GND GND 115 ANALOG_IN0 ANALOG_IN0_ATT PB0 116 ANALOG_IN1 ANALOG_IN1 PC0 117 ANALOG_IN2 ANALOG_IN2 PC2 118 ANALOG_IN3 ANALOG_IN3 PC3 119 GND GND 120 GND GND Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 24

25 11 Memorymap Quelle: Berner Fachhochschule, Abteilung Elektro- und Kommunikationstechnik, Skript Modul BTE5053, von Roger Weber, Tobias Rüetschi und Gerhard Krucker. Abbildung 33: Memorymap STM32F407 Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 25

26 Die Speicheraufteilung des CARME-Kits wird in folgendem Memorymap beschrieben. Quelle: Berner Fachhochschule, Abteilung Elektro- und Kommunikationstechnik, Skript Modul BTE5053, von Roger Weber, Tobias Rüetschi und Gerhard Krucker. Abbildung 34: Memorymap CARME-M4 Kit Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 26

27 12 Besprechung des Schaltplans In dieser Dokumentation ist nur der Schaltplan des CARME-M4 Prozessor-Moduls enthalten, zusätzlich gibt es einen Schaltplan des Motherboards CARME_Schema_Motherboard.pdf und einen Schaltplan zum Debugger CARME_M4_SWD_V1.pdf. Weitere Schemata sind ebenfalls ausserhalb dieser Dokumentation zu finden: -CARME_IO1.pdf -CARME_IO2.pdf -CARME_LA_Adapter.pdf Im ersten Schemablatt, dem Top Sheet sind die restlichen Schemablätter als Blockschaltbilder zu sehen. Der Mikrokontroller STM32F407IGT6 hat 176 Pins, damit wird klar, dass es recht unübersichtlich würde, den Mikrokontroller auf einem Blatt zu zeichnen. Aus diesem Grund sind pro Blatt zwei Ports ersichtlich. Zusätzlich gibt es Einzelblätter für die zusätzlichen GPIOS plus SWD, Ethernet, Display, PSRAM, Flash, Audio und den 200 Pol Anschluss. Es ist jedes Schemablatt von welchen Verbindungen auf den 200 Pol Anschluss führen in schwarzen Rahmen zu sehen. Die Signale vom Mikrokontroller sind als Bündel oder Kabelbäume (Harness) ersichtlich. Die einzelnen Signale der aufgesplitteten Bündel sind mit sogenannten Net Labels bezeichnet. Am Stecker SODIMM200 sind die entsprechenden Net Labels zu finden. Net Labels mit gleichen Namen entsprechen einer Verbindung. Die Namensgebung der Anschlüsse am Stecker ist identisch mit der SODIMM200 Buchse welche sich auf dem Motherboard, auch Basisboard genannt befindet. Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 27

28 Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 28

29 Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 29

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41 13 Stückliste Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 41

42 14 Literaturverzeichnis 1: Manual CARME-Kit, Berner Fachhochschule, Abteilung Elektro- und Kommunikationstechnik, von Jürgen Schüpbach. 2: Skript Hardwarenahe Softwareentwicklung, Modul BTE5053, Berner Fachhochschule, Abteilung Elektro- und Kommunikationstechnik, von Roger Weber, Tobias Rüetschi und Gerhard Krucker. Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 42