Teach-Dongle Rev 1.1. Teach-Dongle. Rev 1.1 Stand Okt

Transkript

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3 1. Allgemeines Inhaltsverzeichnis 1.1 Informationen zum Teach-Dongle Überblick Features 1.2 Rechtliches Urheberrechte Warenzeichen 1.3 EMV Anmerkungen zur EMV 2. Hardwarebeschreibung 2.1 Übersicht Teach-Dongle 2.2 Adressaufteilung des Datenspeicherbereiches 2.3 Analoge Eingangsstufe 2.4 Tasterfeld 2.5 Sondertasten 2.6 LCD 2.7 LED-Zeile 2.8 Spannungsversorgung 2.9 Modulport 2.10 I2C/SPI 3. Anhang A1 Bestückungsdruck Bauteil-Name A2 Bestückungsdruck Bauteil-Wert A3 Schaltplan Teach-Dongle - 3 -

4 1 Allgemeines Überblick 1.1 Informationen zum Teach-Dongle Das Teach-Dongle ist eine Symbiose aus Macro-Eval-Master und dem Micro_Eval. Es wurde eine USB-fähige 8052 Plattform entwickelt, um einerseits die meisten Schnittstellen des Masters zu erhalten und andererseits die Boardgröße zu verkleinern. Wegen der Verknappung der echten RS232- Schnittstellen wurde deshalb eine USB-Schnittstelle implementiert, die darüber hinaus das Board mit Spannung versorgt. Features 8052-Controllerkern (ADuC832) 32 KByte SRAM als Datenspeicher RS232 über USB 4 analoge Eingänge mit 12 Bit ( Volt) 2 analoge Ausgänge mit 12 Bit ( Volt) 3 Taster an Portpins 3 LEDs an Portpins ChipSelect-Erzeugung onboard Impedanzwandler für analoge Eingänge Anschlussmöglichkeiten für HD44780-LCDs LED-Zeile mit 8 LEDs FH-Modulport I2C SPI mit 3 CS - 4 -

5 Urheberrechte Die Teach-Dongle Hardware und diese Dokumentation sind urheberrechtlich geschützt. Es ist untersagt, Hardware und Dokumentation ganz oder teilweise zu ändern, zu vervielfältigen bzw. Nachbauten der Karte weiterzugeben. Für den Bereich Forschung und Lehre ist die Vervielfältigung und die (teilweise) Änderung der Dokumentation erlaubt. Warenzeichen Alle in dieser Dokumentation verwendeten Warenzeichen sind Eigentum ihrer jeweiligen Hersteller. Anmerkungen zur EMV Das Teach-Dongle ist als Evaluierungsboard für den Laborbetrieb (Hard- und Softwareentwicklung) bestimmt. Hinweis: Dies ist eine Einrichtung der Klasse A. Diese Einrichtung kann im Wohnbereich Funkstörungen verursachen; in diesem Fall kann vom Betreiber verlangt werden, angemessene Maßnahmen durchzuführen und dafür aufzukommen

6 2 Hardwarebeschreibung Informationen zur ADuC832-Familie gibt es bei Analog Devices unter Übersicht Teach-Dongle LCD-Modul USB-Port DL-Taster LED-Zeile Poti für Analog Kanal 2 Taster mit LEDs Reset-Taster 2.2 Adressaufteilung des Datenspeicherbereiches Die bytebreiten Peripherien sind im Datenspeicherbereich des Microcontrollers untergebracht und dort unter folgenden Adressen angelegt. Speicheradressen des TeachDongles Adressbereich Größe Signal Baugruppe F100h... F1FFh 255 Byte LCD HD44780 F000h... F0FFh 255 Byte LED E000h... EFFFh 4 KByte Modulport 0000h... 7FFFh 32 KByte SRAM - 6 -

7 2.3 Analoge Eingangsstufe Die Eingangsstufe entspricht der Applikation von Analog Devices und stellt die geforderte Impedanzanpassung zur Verfügung. Es existiert kein Schutz vor zu hoher Spannung an den Eingängen, wahlweise können auf der Unterseite der Platine Z-Dioden eingelötet werden. Die Ausgänge des D/A- Wandlers haben je eine Treiberstufe. Da auf dem Board keine externe Referenzspannungsquelle vorhanden ist, muss die interne Quelle mit 2.5 V verwendet werden. Für Test und Schulungszwecke ermöglicht ein Potentiometer (PT2) analoge Signalerzeugung an ADC2. Die ADC-Ports 0, 1 und 3 stehen über BU5 zur Verfügung. 2.4 Tasterfeld Die Integration des Tasterfeldes ist deshalb etwas ungewöhnlich, da sie über den analogen Port des ADuC832 realisiert wurde. Um die wenigen Bit-Ports des Controllers nicht zu belegen, wurde ein Teil des Analog-Ports dafür verwendet. Da die ADuC8xy es zulassen, dass diese Portpins auch als digitale Inputs verwendet werden können, wurden die Taster auf ADC5 bis ADC7 aufgelegt. Die über den Tasten platzierten LEDs werden über die Ports P3.2, P3.4 und P3.5 angesprochen und sind lowaktiv. Um ein Portbit in den digitalen Mode umzuschalten, wird eine 0 auf das entsprechende Bit geschrieben (siehe Datenblatt ADuC832). Portbelegung Tastenfeld Bauteil Port Name Taster 1 P1.5 ADC5 LED 1 P3.2 /INT0 Taster 2 P1.6 ADC6 LED 2 P3.4 T0 Taster 3 P1.7 ADC7 LED 3 P3.5 T1 2.5 Sondertaster Reset-Taster SW2 Der Reset-Taster ermöglicht, einen manuellen Reset für den Mikrocontroller zu erzeugen. Download-Taster SW1 Um das System in den Download Mode zu bringen, wird SW1 gedrückt und gehalten, anschließend der Reset-Taster (SW2) kurz betätigt und danach SW1 wieder los gelassen. Dann ist das System im Download Modus und kann programmiert werden. 2.6 LCD Um die Integration von LCD-Modulen mit HD44780-kompatiblem Controller möglichst einfach zu gestalten, wurde nur die einreihige Steckerversion auf dem Dongle realisiert. Außerdem kann vom LCD nicht gelesen werden, d.h. das Busy-Bit steht nicht zur Verfügung. Das Board bietet die Möglichkeit, LCDs mit Hintergrundbeleuchtung zu verwenden, es müssen nur die entsprechenden Widerstände an der Position von R6, R7 eingelötet werden. Die Widerstände werden wie folgt berechnet: Rx = ((VCC VLED) / LED-Strom) / 2 (Achtung USB-Spannung, also VCC max. 5.4 Volt) - 7 -

8 LCD Adressraum HD44780 Adresse Zugriff F100h Schreiben auf Steuerregister F101h Schreiben auf Datenregister 2.7 LED-Zeile Die LED-Einheit setzt sich aus der 8-fach LED-Zeile und einem Register gleicher Breite zusammen, welches die Informationen für die einzelnen LEDs enthält. Die Zeile kann nur byteweise beschrieben per Schreibzugriff auf F000h und nicht gelesen werden. Da die Einheit lowaktiv ausgelegt wurde, muss eine 0 auf die entsprechende Bitstelle geschrieben werden, die leuchten soll. 2.8 Spannungsversorgung Das Dongle wird per USB mit Spannung versorgt, die maximale Stromaufnahme sollte dabei 150 ma nicht überschreiten. Wird ein Betrieb ohne PC benötigt, so muss man sich eine Adapterkabel bauen oder direkt an der Platine anlöten. Wird mehr Strom benötigt, muss L1 und L2 gegen eine Version mit höherer Strombelastbarkeit ausgetauscht werden. 2.9 Modulport Der Modulport bietet eine genormte Schnittstelle für das Mikrocontroller-Labor, um eigene Entwicklungen an die verschiedenen Labor-Boards anschließen zu können. Im wesentlichen wurde der Datenbus, ein Teil der gelatchten Adressen, sowie die 805x-typischen Steuersignale angeschlossen. Er verfügt außerdem über einen Chip-Select und einen Interrupt. Pinbelegung Modulports 1 Gnd A0 A2 A4 AD1 AD3 AD5 AD7 /WR /RESET Vcc A1 A3 AD0 AD2 AD4 AD6 /RD ALE INT_N_MOD Die gelatchten Adressen des Macro-Plugs wurden deshalb in so großer Zahl auf den Modulport aufgelegt, um auch Peripherie- Bausteine mit mehr Adresspins anschalten zu können. Für ein gutes EMV-Verhalten sollte die Versorgungsspannung mit einem Pufferkondensator und die ICs der Schaltung mit Abblockkondensatoren versehen werden. PSEN wurde absichtlich nicht aufgelegt, da das Modul im Datenspeicherbereich des Mikrocontrollers liegt. /CS_N_MOD 22 Gnd 2.10 I2C/SPI An BU2 liegen die CPU Signale für I2C bzw. SPI an, BU3 liefert noch P3.2, P3.4 und P3.5, damit Chipselects für SPI zur Verfügung stehen

9 A1 Bestückungsdruck Bauteil-Name A2 Bestückungsdruck Bauteil-Wert - 9 -

10 A3 Schaltplan Dongle