Fakulta elektrotechnická. Bc. Aleš Svoboda

ˇ e vysoké uˇcen´ı technické v Praze Cesk´ Fakulta elektrotechnická Katedra mˇeˇren´ı

Diplomová práce

Vestavn´ y multifunkˇ cn´ı syst´ em pro z´ avodn´ı v˚ uz Bc. Aleˇs Svoboda

Vedouc´ı práce: Ing. Jan Sobotka

Praha, 2015

Čestné prohlášení autora práce

Prohlašuji, že jsem předloženou práci vypracoval samostatně a že jsem uvedl veškeré použité informační zdroje v souladu s Metodickým pokynem o dodržování etických principů při přípravě vysokoškolských závěrečných prací.

V Praze dne …………………………..

…..……………………………. Podpis autora práce

Anotace/Annotation

Tato práce se zabývá návrhem elektronického systému pro v˚ uz CTU CarTech FS.0x. Systém je rozdˇelen na tˇri ˇcásti, které jsou popsány v jednotlivých kapitolách. Prvn´ı ˇcást je jednotka ˇrazen´ı, která umoˇzn ˇuje elektronické ovládán´ı pˇrevodovky a spojky vozu. Druhá ˇcást je volantový modul, který tvoˇr´ı uˇzivatelské rozhran´ı pro pilota vozu. Toto rozhran´ı je tvoˇreno displejem, indikaˇcn´ımi LED diodami a ovládac´ımi prvky. Posledn´ı zaˇr´ızen´ı je data logger, který umoˇzn ˇuje mˇeˇren´ı a záznam dat ze senzor˚ u bˇeˇznˇe pouˇz´ıvaných ve vozech FS.0x (tlakové a teplotn´ı sn´ımaˇce, potenciometry, ap.). Kaˇzdá ˇcást je tvoˇrena deskou ploˇsných spoj˚ u s mikroprocesorem ˇrady STM32Fx. Práce popisuje obvodovou funkci jednotlivých vestavných zaˇr´ızen´ı, prezentuje výsledný návrh a také popisuje implementovaný software.

This thesis deals with the design of electronic system for CTU CarTech FS.0x race car. This system is divided into three parts, which are described in separate chapters. The first part is a shifting unit, which controls electronic actuation of vehicle’s gearbox and clutch. The second part is a steering wheel module which creates an interface between the driver and car. This interface consists of a display, LEDs and controls. The last device is a data logger that enables measurement and data logging from sensor commonly used in FS.0x cars (e.g. pressure and temperature transducers and potentiometers). Each part is realized as a printed circuit board with a STM32Fxseries microcontroller. The paper describes the circuit function of each embedded device, presents the final design and also describes the implemented software.

Dˇekuji vedouc´ımu práce Ing. Janu Sobotkovi za odborné veden´ı, cenné rady a pˇripom´ınky a týmu CTU CarTech za moˇznost pod´ılet se na vývoji vozu a realizovat tuto práci. Podˇekován´ı také v neposledn´ı ˇradˇe patˇr´ı mé rodinˇe za plnou podporu pˇri studiu.

Obsah

Obsah

a

´ 1 Uvod 1.1 Projekt CTU CarTech . . . . . 1.1.1 Elektronika voz˚ u FS.0x 1.1.2 Jednotka ˇrazen´ı . . . . . 1.2 C´ıle pr´ ace . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . .

2 Jednotka ˇ razen´ı 2.1 Z´ akladn´ı koncept . . . . . . . . . . ˇ 2.1.1 Razen´ ı rychlostn´ıch stupˇ n˚ u 2.1.2 Specifikace jednotky ˇrazen´ı 2.1.3 Zv´ aˇzen´ı pouˇzit´ı elektrick´ ych 2.2 N´ avrh hardware . . . . . . . . . . 2.2.1 Mikroprocesor . . . . . . . 2.2.2 Nap´ ajen´ı DPS . . . . . . . 2.2.3 Vstupn´ı porty . . . . . . . . 2.2.4 V´ ystupn´ı porty . . . . . . . 2.3 Software . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . aktuátor˚ u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 Volantov´ y modul 3.1 Reˇserˇse komponent . . . . . . . . . . . . . . 3.1.1 Mikroprocesor pro volantov´ y modul 3.1.2 Displej pro volantov´ y modul . . . . . 3.1.3 Budiˇc CAN . . . . . . . . . . . . . . 3.2 N´ avrh hardware . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 FT800 . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2 Uk´ azka programu . . . . . . . . . . . a

. . . .

. . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . .

1 1 2 3 3

. . . . . . . . . .

5 5 5 6 7 10 10 10 11 12 13

. . . . . . . .

19 19 19 20 21 22 23 23 25

b

4 Data logger 4.1 Reˇserˇse komponent . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.1 Mikroprocesor . . . . . . . . . . . . . . 4.1.2 GPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.3 Extern´ı pamˇet’ . . . . . . . . . . . . . . 4.1.4 Napˇet’ov´ a reference pro A/D pˇrevodn´ıky 4.1.5 Akcelerometr . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 N´ avrh hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.1 Line´ arn´ı regul´ ator . . . . . . . . . . . . 4.2.2 GPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.3 Flash pamˇet’ S25FL128S . . . . . . . . . 4.2.4 Mˇeˇric´ı blok . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.1 A/D pˇrevodn´ıky . . . . . . . . . . . . . 4.3.2 GPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.3 Flash pamˇet’ S25FL128S . . . . . . . . .

OBSAH

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

29 30 30 31 32 32 33 34 34 35 36 37 41 41 43 46

5 Z´ avˇ er

49

Literatura

53

A Sch´ ema jednotky ˇ razen´ı

55

B Doplˇ nuj´ıc´ı informace k volantov´ emu modulu

57

C Doplˇ nuj´ıc´ı informace k data loggeru

61

Seznam zkratek

65

Seznam obr´ azk˚ u

66

Seznam tabulek

67

Kapitola 1

´ Uvod

ˇ Tato pr´ ace vznikla v r´ amci projektu CTU CarTech na CVUT v Praze, kter´ y se u ´ˇcastn´ı soutˇeˇze Formula Student/SAE, coˇz je mezinárodn´ı soutˇeˇz urˇcená pro studenty vysok´ ych ˇskol s technick´ ym zamˇeˇren´ım. C´ılem je umoˇznit student˚ um propojit teoretické vˇedomosti nabyté ve ˇskole s prax´ı. Koncepce je taková, ˇze fiktivn´ı firma m´ a poˇzadavek na n´ avrh z´ avodn´ıho vozu formulového typu pro v´ıkendového závodn´ıka a v´ yrobu prototypu. Studentské t´ ymy maj´ı moˇznost porovnat své návrhy pˇri soutˇeˇz´ıch poˇrádan´ ych po celém svˇetˇe (Nˇemecko, Anglie, USA, Japonsko, Rusko ad.). Hotov´ y v˚ uz je posuzov´ an odbornou komis´ı ve statick´ ych a dynamick´ ych discipl´ınách. Vˇsechny discipl´ıny jsou bodovˇe ohodnoceny a vyhrává t´ ym, kter´ y dosáhl nejvyˇsˇs´ıho poˇctu bod˚ u. Mezi statické discipl´ıny patˇr´ı Design event, Cost and Manufacturing analysis ´ event a Presentation event. Ukolem Design eventu je obhájit celkov´ y návrh a technick´ a ˇreˇsen´ı zkonstruovaného vozu. U Cost and Manufacturing analysis event se hodnot´ı cena vozu pˇri v´ yrobˇe série o 1000 kusech. Pˇri Presentation event t´ ym oslovuje fiktivn´ı investory a prezentuje jim plán pro sériovou v´ yrobu vozu. Mezi dynamické discipl´ıny patˇr´ı Acceleration event, Skidpad event, Autocross event, Endurance event a Fuel economy event. Hodnot´ı se ˇcas zajet´ y v jednotliv´ ych discipl´ın´ ach a u z´ avodu Endurance nav´ıc i spotˇreba paliva.

1.1

Projekt CTU CarTech

T´ ym CTU CarTech se poprvé z´ uˇcastnil soutˇeˇze v Nˇemecku v roce 2009 a v souˇcasné dobˇe jiˇz patˇr´ı mezi svˇetovou ˇspiˇcku v konkurenci v´ıce neˇz 500 t´ ym˚ u (aktuálnˇe 22. m´ısto z 511 t´ ym˚ u, dle [1]). V letoˇsn´ım roce je pˇripravováno jiˇz sedmé auto, tedy s oznaˇcen´ım FS.07. 1

´ KAPITOLA 1. UVOD

2

ˇ epán Fiˇser Obr´ azek 1.1: V˚ uz FS.06 pˇri závodech v Itálii, foto: Stˇ

Aby si t´ ym udrˇzel souˇcasné postaven´ı, vyuˇz´ıvá stále v´ıce nejmodernˇejˇs´ı technologie a snaˇz´ı se nalézat inovativn´ı ˇreˇsen´ı. Jako pˇr´ıklad m˚ uˇzeme uvést v´ yvoj nosné struktury a r´ afk˚ u z kompozitn´ıch materiál˚ u, ˇsiroké vyuˇzit´ı 3D tisku a sintrován´ı nebo rozs´ ahlé v´ ypoˇcty v oblasti aerodynamiky vozu. V oblasti elektroniky se pak jedn´ a o v´ yvoj bezdr´ atové komunikace (viz [2]), elektropneumatického ˇrazen´ı a rozs´ ahl´ a mˇeˇren´ı jak v laboratoˇri, tak pˇr´ımo na závodn´ım voze. Namˇeˇrené hodnoty se pouˇz´ıvaj´ı pˇredevˇs´ım pro anal´ yzu a následnou optimalizaci chován´ı podvozku v r˚ uzn´ ych j´ızdn´ıch reˇzimech a také pro verifikaci matematick´ ych model˚ u pouˇz´ıvan´ ych pˇri n´ avrhu auta. Tyto inovace nemaj´ı pouze pozitivn´ı dopad na v´ ysledné dynamické vlastnosti automobilu, ale jsou také velmi kladnˇe hodnoceny v rámci discipl´ıny Design event.

1.1.1

Elektronika voz˚ u FS.0x

Data logger Ve voze FS.06 (viz Obr. 1.1) a nˇekolika pˇredeˇsl´ ych modelech byl pouˇzit data logger AiM MXL Pista, kter´ y z´ aroveˇ n slouˇz´ı jako palubn´ı poˇc´ıtaˇc pro zobrazen´ı nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ıch informac´ı (teplota vody a oleje, tlak oleje a paliva, otáˇcky motoru atd.). Tato jednotka je hojnˇe vyuˇz´ıvaná i profesionáln´ımi závodn´ımi t´ ymy, má vˇsak nˇekolik nev´ yhod, které vedly k rozhodnut´ı vyvinout vlastn´ı systém pro zobrazen´ı a z´ aznam dat. Seznam hlavn´ıch nev´ yhod je uveden v Tab. 1.1, jsou seˇrazeny dle priority.

´ 1.2. CÍLE PRACE

3

Tabulka 1.1: Nev´ yhody komerˇcn´ıho data loggeru AiM MXL Pista Cena

Rozhran´ı CAN

Analog. a dig. vstupy

Digit´ aln´ı v´ ystupy

1.1.2

Cena za samotn´ y data logger se pohybuje okolo 50 000 Kˇc, s pˇr´ısluˇsenstv´ım je cena jeˇstˇe vyˇsˇs´ı, dle [3]. Jednotka umoˇzn ˇuje pˇr´ıjem dat pˇres rozhran´ı CAN. Identifikátory rámc˚ u CANu (a i jejich formát) jsou vˇsak pevnˇe definovány a nelze je modifikovat. D´ıky tomu je znemoˇznˇeno pˇripojen´ı dalˇs´ıho zaˇr´ızen´ı, které by napˇr. vys´ılalo data s nov´ ym identifikátorem. Z´ akladn´ı verze obsahuje 8 analogov´ ych vstup˚ u a pouze jeden digitáln´ı vstup pro mˇeˇren´ı otáˇcek motoru. Poˇcet analogov´ ych vstup˚ u je moˇzné zv´ yˇsit zakoupen´ım speciáln´ıho pˇr´ısluˇsenstv´ı, coˇz vˇsak zvyˇsuje poˇrizovac´ı náklady a hmotnost a zaˇr´ızen´ı je ménˇe kompaktn´ı pro zástavbu do vozu. Jednotka neobsahuje ˇzádn´ y logick´ y v´ ystup, pouze programovatelné indikaˇcn´ı LED diody.

Jednotka ˇrazen´ı

Pohonnou jednotkou formul´ı FS.0x je záˇzehov´ y ˇctyˇrtaktn´ı motor z motocyklu Yamaha R6 s oznaˇcen´ım RJ11, kter´ y pro pˇrenos toˇcivého momentu na kola pouˇz´ıv´ a manu´ aln´ı ˇsestistupˇ novou sekvenˇcn´ı pˇrevodovku. Pˇri dynamick´ ych discipl´ın´ ach jsou ˇcasy ˇrazen´ı kritické, a to pˇredevˇs´ım pˇri Autocross event, kdy o v´ıtˇezi ˇcasto rozhoduje jedna setina sekundy. Aby bylo pˇreˇrazen´ı co nejrychlejˇs´ı, je vhodné pro tuto ˇcinnost vyuˇz´ıt elektroniku. Funkci ˇrazen´ı vˇc. logick´ ych v´ ystup˚ u obsahuje ˇr´ıdic´ı jednotka motoru EFI Euro 4, kterou t´ ym pouˇz´ıvá ve vˇsech vozech. Pomoc´ı tohoto systému vˇsak nen´ı moˇzné ovládat zároveˇ n spojku, která se pouˇz´ıvá pˇri podˇrazov´ an´ı. Z toho d˚ uvodu se t´ ym rozhodl pro v´ yvoj vlastn´ı jednotky.

1.2

C´ıle pr´ ace

Z v´ yˇse uvedeného vypl´ yv´ a, ˇze koncept multifunkˇcn´ıho systému bude rozdˇelen do tˇr´ı celk˚ u, kter´ ymi jsou jednotka ˇrazen´ı, data logger a zobrazovac´ı jednotka. Práce si klade za c´ıl n´ avrh potˇrebn´ ych ploˇsn´ ych spoj˚ u, jejich osazen´ı, následné oˇziven´ı a implementaci z´ akladn´ıch funkc´ı pro obsluhu realizované elektroniky.

Kapitola 2

Jednotka ˇrazen´ı

2.1

Z´ akladn´ı koncept

Zadán´ı je navrhnout zaˇr´ızen´ı, které bude ovládat pˇrevodovku a spojku vozu za pouˇzit´ı pneumatick´ ych aktuátor˚ u od firmy Festo. Jako aktuátor pro ˇrazen´ı pˇrevodov´ ych stupˇ n˚ u je pouˇzit pneumatick´ y válec1 a pro zmáˇcknut´ı pneumatick´ y 2 fluidn´ı sval . Aktu´ atory jsou uvedeny do pohybu po otevˇren´ı elektropneumatického (EP) ventilu3 , kdy se v systému zv´ yˇs´ı tlak na hodnotu pˇribliˇznˇe 0,8 MPa. Systém pilot ovl´ ad´ a pomoc´ı p´ adel (tlaˇc´ıtek) pod volantem.

2.1.1

ˇ Razen´ ı rychlostn´ıch stupˇ n˚ u

Proces ˇrazen´ı je velmi podobn´ y, jako u klasick´ ych osobn´ıch automobil˚ u. Jsou zde vˇsak rozd´ıly, které maj´ı vliv na v´ yslednou podobu zaˇr´ızen´ı. Zaˇrazen´ı vyˇsˇs´ıho rychlostn´ıho stupnˇ e Stejnˇe jako u klasick´ ych automobil˚ u, je u formule nutné pˇreruˇsit distribuci toˇcivého momentu k hnané n´ apravˇe (ubr´ an´ı plynu), aby bylo moˇzné zaˇradit vyˇsˇs´ı pˇrevodov´ y stupeˇ n. Na rozd´ıl od standardn´ıch automobil˚ u vˇsak pilot nemus´ı pˇri ˇrazen´ı mˇenit polohu plynového ped´ alu. Toto je velmi d˚ uleˇzité pro co nejkratˇs´ı celkovou dobu zaˇrazen´ı. Nutn´ a doba pˇreruˇsen´ı dod´ avaného v´ ykonu pro u ´spˇeˇsné pˇreˇrazen´ı se pohybuje v ˇrádu des´ıtek milisekund. Pokud by pilot ub´ıral plyn manuálnˇe (uvolnˇen´ı a opˇetovné zmaˇcknut´ı plynového pedálu), trval by tento proces mnohem delˇs´ı dobu. Toto pˇreruˇsen´ı se tedy realizuje elektronicky, kdy se ˇr´ıdic´ı jednotce motoru (ECU) 1

Typ DSNUP-25-50-P-A. Typ DMSP-10-90N-RM-CM. 3 Typ VOVG-L10-M32C-AZH-M5-5H2+W1 a VUVG-L10-T32C-AZT-M7-U-5K6L 2

5

ˇ Í KAPITOLA 2. JEDNOTKA RAZEN

6

vyˇsle sign´ al, na z´ akladˇe kterého vykoná pˇr´ısluˇsnou akci (vynechán´ı zápalu a/nebo vstˇriku paliva, zmˇena pˇredstihu atp.). Po ubrán´ı plynu pneumatick´ y válec provede pˇreˇrazen´ı. ˇ Obr´ azek 2.1: Casov´ y pr˚ ubˇeh ˇrazen´ı vyˇsˇs´ıho pˇrevodového stupnˇe

ˇ mezi zmáˇcknut´ım Na Obr. 2.1 je zn´ azornˇena ˇcasová osa pr˚ ubˇehu ˇrazen´ı. Cas pádla (A) a ubr´ an´ım plynu (B) a ˇcas uveden´ı pneumatického aktuátoru do pohybu (C) se m˚ uˇze liˇsit v z´ avislosti na j´ızdn´ım reˇzimu automobilu, a proto mus´ı b´ yt moˇzné tyto ˇcasy konfigurovat, stejnˇe jako doba trván´ı jednotliv´ ych akc´ı. Zaˇrazen´ı niˇ zˇs´ıho rychlostn´ıho stupnˇ e K zobrazen´ı ˇcasové souslednosti podˇrazován´ı m˚ uˇzeme opˇet vyuˇz´ıt Obr. 2.1. Vˇse je zahájeno stisknut´ım pˇr´ısluˇsného pádla (A) následovaného odpojen´ım spojky pomoc´ı pneumatického svalu (B) a nakonec dojde k samotnému podˇrazen´ı (C). Plat´ı zde stejné poˇzadavky na konfiguraci ˇcas˚ u jako pˇri ˇrazen´ı vyˇsˇs´ıch pˇrevodov´ ych stupˇ n˚ u.

2.1.2

Specifikace jednotky ˇrazen´ı

Souhrn z´ akladn´ıch vlastnost´ı navrhované jednotky je uveden v Tab. 2.1. Tabulka 2.1: Z´ akladn´ı specifikace jednotky ˇrazen´ı Nap´ ajen´ı

Vstupn´ı porty

Jednotka je napájena napˇet´ım v palubn´ı s´ıti (6–15 VDC)

Nap´ ajen´ı pro EP ventily

Port umoˇzn ˇuje pˇriveden´ı napájec´ıho napˇet´ı v rozsahu 10–30 VDC

P´ adla pod volantem

2x logick´ y vstup pro detekci stisku pádel

Reset

Vstup je zaveden pro u ´ˇcely ladˇen´ı

ECU

Logick´ y v´ ystup pro aktivován´ı pˇrednastavené funkce v ECU

EP ventily

V´ ykonové v´ ystupy pro sp´ınán´ı EP ventil˚ u

V´ ystupn´ı porty

Indikaˇcn´ı LED

Celkem 5, jedna pro indikaci napájen´ı, ostatn´ı pro u ´ˇcely ladˇen´ı programu

´ Í KONCEPT 2.1. ZAKLADN

2.1.3

7

Zv´ aˇ zen´ı pouˇ zit´ı elektrick´ ych aktu´ ator˚ u

Pneumatické a hydraulické aktuátory jsou obecnˇe v´ ykonnˇejˇs´ı oproti elektrick´ ym s ohledem na velikost. Pouˇzit´ı elektrick´ ych aktuátor˚ u by vˇsak pˇrineslo ˇradu v´ yhod, jako napˇr.: • Moˇznost sofistikovaného ovládán´ı spojky a pˇrevodovky – Pneumatické aktu´ atory z principu funkce umoˇzn ˇuj´ı pouze pohyb do krajn´ıch poloh a jejich funkce je nejv´ıce ovlivnˇena teplotou okoln´ıho prostˇred´ı. Elektrické i hydraulické ˇreˇsen´ı umoˇzn ˇuje zpˇetnovazebn´ı ˇr´ızen´ı polohy. • Redukce hmotnosti – Elektrické aktuátory jsou sice vˇetˇs´ı (a tˇeˇzˇs´ı) oproti hydraulick´ ym a pneumatick´ ym, ale hydraulické potˇrebuj´ı ke své funkci ˇcerpadlo a pneumatické zase zásobu pracovn´ıho plynu (napˇr. CO2 , stlaˇcen´ y vzduch), takˇze ve v´ ysledku by ˇcistˇe elektrick´ y systém mohl b´ yt nejlehˇc´ı. • Jednoduch´ au ´drˇzba – Elektrické aktuátory nepotˇrebuj´ı po celou dobu provozu ˇz´ adnou u ´drˇzbu. Podobné je to také u hydraulick´ ych aktuátor˚ u. U pneumatick´ ych je vˇsak potˇreba mˇenit láhev s pracovn´ım plynem. Ovl´ ad´ an´ı spojky Hlavn´ı kritéria pro v´ ybˇer akˇcn´ıho ˇclenu jsou shrnuta v Tab. 2.2. Tyto poˇzadavky vedou na pouˇzit´ı line´ arn´ıho nebo rotaˇcn´ıho servopohonu. Tabulka 2.2: Specifikace elektrického aktuátoru pro spojku Nap´ ajen´ı Toˇciv´ y moment ˇ sepnut´ı spojky Cas Stupeˇ n kryt´ı ˇ ızen´ı polohy R´

10–30 VDC > 8 Nm < 150 ms IP65 nebo vyˇsˇs´ı Ano, postaˇcuj´ıc´ı je pˇr´ımovazebn´ı ˇr´ızen´ı

Rotaˇcn´ı servopohony Tento typ aktuátoru je hojnˇe vyuˇz´ıván v modeláˇrstv´ı, kde vˇsak vˇetˇsinou nen´ı zapotˇreb´ı tak velk´ y toˇciv´ y moment. Podaˇrilo se tedy naj´ıt pouze dva aktu´ atory splˇ nuj´ıc´ı specifikaci, viz Tab. 2.3. Servopohon firmy Tonegawa-Seiko sice nesplˇ nuje poˇzadavek na rychlost, ale jelikoˇz disponuje pˇrebytkem toˇcivého momentu, je moˇzné pouˇz´ıt stál´ y pˇrevod, kter´ y zvˇetˇs´ı rychlost v´ ystupn´ı hˇr´ıdele na poˇzadovanou u ´roveˇ n. Parametry tˇechto aktu´ ator˚ u jsou standardnˇe udávány v reˇzimu bez zat´ıˇzen´ı, na kterém je vˇsak silnˇe z´ avisl´ a rychlost aktuátoru. Se servopohonem HT-1000SGT tedy bylo provedeno jednoduché experimentáln´ı mˇeˇren´ı, které zjiˇst’ovalo tuto závislost. V´ ysledky mˇeˇren´ı jsou zobrazeny na Obr. 2.2.


8

Tabulka 2.3: Rotaˇcn´ı servopohony pro ovládán´ı spojky Oznaˇcen´ı

Hitec HT-SGT1000

Tonegawa-Seiko SSPS105

Nap´ ajen´ı (V)

10–15

10.8–13.2

Max. moment (Nm)

10.5

18.6

0.19

0.33

Stupeˇ n kryt´ı ˇ R´ızen´ı polohy

IP65

IP65

PWM

PWM

Hmotnost (g)

363

780

Orientaˇcn´ı cena (Kˇc)

9000

9500

Rychlost

(s/60◦ )

Pro sepnut´ı spojky u formule je nutné pootoˇcit aktuátor pˇribliˇznˇe o 10◦ . Z grafu 2.2 tedy vypl´ yv´ a, ˇze tento servopohon má dostateˇcn´ y v´ ykon, aby mohl nahradit pneumatick´ y sval, jelikoˇz ˇcas sepnut´ı spojky by se pohyboval okolo 130 ms. Navrhovan´ a jednotka by tedy mˇela umoˇznit jak pˇripojen´ı EP ventilu, tak servopohonu. Obr´ azek 2.2: Z´ avislost ˇcasu otoˇcen´ı o 100◦ na velikosti zat´ıˇzen´ı 1.8 1.6 1.4

čas (s)

1.2

1

y = 0.4366e0.1387x

0.8 0.6 0.4 0.2 0

0

2

4

6

8

10

Moment (Nm)

Lineárn´ı servopohony Na trhu je dostupné velké mnoˇzstv´ı tˇechto aktuátor˚ u, jen velmi m´ alo z nich vˇsak splˇ nuje poˇzadavky uvedené v Tab. 2.2. Seznam dodavatel˚ u line´ arn´ıch pohon˚ u (nejen sevopohon˚ u), kteˇr´ı byli v rámci reˇserˇse nalezeni je ˇ v Tab. 2.4. Cerven´ a pole znaˇc´ı, ˇze dan´ y v´ yrobce nemá v nab´ıdce ani jeden vhodn´ y aktuátor. Zelen´ a pole znaˇc´ı, ˇze firma nab´ız´ı vhodn´ y aktuátor. Zjistili jsme vˇsak, ˇze jsou tyto akˇcn´ı ˇcleny jsou relativnˇe drahé, pˇr´ıpadnˇe firma nedodává jeden kus.

´ Í KONCEPT 2.1. ZAKLADN

9

Tabulka 2.4: Dodavatelé lineárn´ıch pohon˚ u Allen-Bradley

Harmonic Drive AG

Parker

American Actuators

Haydon kerk

PHD Inc.

Anaheim Automation

HDT

RK Rose Krieger

Atlanta Drive Systems

IAI

Servo Drive

BEI Kimco Magnetics

Kendall Electric

SMAC MCA

Bimba

Kollmorgen

SMC

Cirolla

Metal work pneumatic

Telco Motion

Dunkermotoren

Mirai inter-tech

Tolomatic

Emotion Inc

MOOG Animatics

Ultramotion

Exlar

Moore International

Warner Linear

H2W Technologies

Moticont

Zaber

Motion

Zero Max

Harmonic Drive

Ovl´ ad´ an´ı pˇrevodovky Základn´ı poˇzadavky pro v´ ybˇer elektrické náhrady pneumatického válce jsou shrnuty v Tab. 2.5. Je zde uveden poˇzadavek jak na moment, tak na s´ılu, kterou mus´ı aktu´ ator vyvinout. Tyto poˇzadavky vˇsak nemus´ı b´ yt splnˇeny souˇcasnˇe. Hodnota 12 Nm je potˇrebn´ a k pˇreˇrazen´ı pˇrevodového stupnˇe bez pouˇzit´ı pˇrepákovan´ı. Hodnota 200 N pak urˇcuje délku pˇrepákován´ı 60 mm, které se aktuálnˇe na formul´ıch pouˇz´ıv´ a. Tabulka 2.5: Specifikace elektrického aktuátoru pro pˇrevodovku Napájen´ı

10–30 VDC

Moment

> 12 Nm

S´ıla

> 200 N

ˇ pˇreˇrazen´ı Cas

< 100 ms

Stupeˇ n kryt´ı ˇ ızen´ı polohy R´

IP65 nebo vyˇsˇs´ı Ne

Pˇr´ıpadn´ y aktu´ ator mus´ı tedy b´ yt bud’ dostateˇcnˇe siln´ y“, aby nebylo nutné ” 4 pouˇz´ıt pˇrep´ akov´ an´ı nebo dostateˇcnˇe rychl´ y, aby byl i s pˇrepákován´ım dosaˇzen ˇcas pˇreˇrazen´ı pod 100 ms. Pro tuto u ´lohu je kromˇe servomechanizm˚ u (pro které plat´ı stejn´ y závˇer jako v pˇredchoz´ım odstavci) moˇzné pouˇz´ıt solenoidové akˇcn´ı ˇcleny (napˇr. voice coil“), ” 4

Toto samozˇrejmˇe plat´ı pouze pro rotaˇcn´ı aktu´ atory.


10

které se v hojné m´ıˇre pouˇz´ıvaj´ı v reproduktorech. Jejich hlavn´ı v´ yhodou je schopnost generovat velk´ y impuls s´ıly ve velmi krátkém ˇcase. Opˇet vˇsak naráˇz´ıme na problém, ˇze v´ yrobci nenab´ız´ı aktuátor vhodn´ y pro naˇsi aplikaci. V´ yjimku tvoˇr´ı firmy, které se pˇr´ımo vˇenuj´ı tématice elektrického ˇrazen´ı. Firma Pro-Shift nab´ız´ı vˇsak pouze kompletn´ı ˇreˇsen´ı vˇc. ˇr´ıdic´ı elektroniky, nen´ı tedy moˇzné koupit pouze aktu´ ator. Nákup kompletn´ıho ˇreˇsen´ı také nen´ı moˇzn´ y, jelikoˇz tento systém neum´ı ovl´ adat souˇcasnˇe pˇrevodovku a spojku. Firma Kliktronic nab´ız´ı jako z´ akladn´ı ˇreˇsen´ı této u ´lohy aktuátor s dvˇema tlaˇc´ıtky a relé. I takto jednoduché ˇreˇsen´ı vˇsak stoj´ı 499 britsk´ ych liber, viz [4].

2.2

N´ avrh hardware

Kompletn´ı schéma zaˇr´ızen´ı m˚ uˇzeme nalézt v pˇr´ıloze A. Pˇri návrhu DPS jsme se snaˇzili dodrˇzet pravidla popsaná v [5] a pˇrizp˚ usobit jej k ruˇcn´ımu osazován´ı desky. Podoba v´ ysledného zaˇr´ızen´ı je na Obr. 2.6.

2.2.1

Mikroprocesor

Pro jednotku ˇrazen´ı byl zvolen mikroprocesor STM32F100RB. Na v´ ybˇer procesoru nebyly kladeny ˇz´ adné poˇzadavky kromˇe toho, aby mˇel dostateˇcn´ y poˇcet vstupnˇe-v´ ystupn´ıch bran. Jedn´ a se o základn´ı ˇradu mikroprocesoru firmy ST Microelectronics. Zvolen byl i z toho d˚ uvodu, ˇze stejn´ y MCU je osazen na v´ yvojovém kitu STM32VL DISCOVERY a bylo tak moˇzné vyv´ıjet a ladit program jiˇz v dobˇe, kdy byla DPS jednotky ˇrazen´ı teprve ve v´ yrobˇe. Program je pak moˇzné bez problém˚ u pouˇz´ıt jak v kitu, tak v jednotce ˇrazen´ı. MCU ke své funkci vyuˇz´ıv´ a extern´ı krystal s frekvenc´ı 8 MHz.

2.2.2

Nap´ ajen´ı DPS

Pro nap´ ajen´ı MCU je moˇzné pouˇz´ıt napˇet´ı v rozsahu 1,7–3,3 V. Vzhledem k pˇredpokládanému malému proudovému odbˇeru byl pouˇzit lineárn´ı regulátor (konkrétnˇe LF33CDT), kter´ y m´ a menˇs´ı u ´ˇcinnost ve srovnán´ı se sp´ınan´ ym zdrojem, je vˇsak levnˇejˇs´ı a ménˇe n´ aroˇcn´ y na poˇcet souˇcástek. Na Obr. 2.3 m˚ uˇzeme vidˇet zapojen´ı line´ arn´ıho regul´ atoru. Diody D1 a D3 slouˇz´ı jako ochrana proti pˇrepólován´ı. Souˇcást´ı této ochrany by mˇela b´ yt také tavná pojistka, která vˇsak nen´ı souˇcást´ı desky. Zapoj´ıme-li nap´ ajen´ı obrácenˇe, veˇsker´ y proud bude procházet pouze diodou D3, dokud tavn´ a pojistka nerozpoj´ı obvod. V´ yrobcem doporuˇcen´ a hodnota kapacity kondenzátoru C4 je 2,2–10 µF a u C5 je 100nF. Kondenz´ ator C3 slouˇz´ı jako lokáln´ı zdroj energie pro celou desku, jelikoˇz délka nap´ ajec´ıch pˇr´ıvod˚ u bude relativnˇe velká a budou tedy pokryty pˇr´ıpadné ˇspiˇckové v´ ykyvy pˇri odbˇeru el. energie.

´ 2.2. NAVRH HARDWARE

11

Obr´ azek 2.3: Schéma zapojen´ı LF33CDT

Diodu LD1 by bylo moˇzné zapojit antiparalelnˇe k D3, je ale vhodné ji um´ıstit na v´ ystup regul´ atoru a neindikuje tak pouze pˇr´ıtomnost napájen´ı na desce, ale také spr´ avnou funkci regul´ atoru.

2.2.3

Vstupn´ı porty

Obrázek 2.4: Schéma vstupn´ıho portu

Jednotka ˇrazen´ı obsahuje celkem tˇri digitáln´ı vstupy. Dva jsou pro p´ adla pod volantem a jeden slouˇz´ı k resetován´ı mikroprocesoru (pˇredevˇs´ım pro u ´ˇcely ladˇen´ı). Vstup je aktivn´ı, pokud je log. nula na vodiˇci s oznaˇcen´ım down (viz Obr. 2.4), kter´ y je pˇripojen také k MCU. Ve v´ ychoz´ım nastaven´ı je tedy signál v log. 1, coˇz zajiˇst’uje pull-up rezistor R7. K nˇemu je pˇripojen také kondenzátor C12, kter´ y slouˇz´ı jako ochrana proti z´ akmit˚ um tlaˇc´ıtek. Bliˇzˇs´ı rozbor obvodové funkce m˚ uˇzeme nalézt v sekci 4.2.4, kde je pouˇzito velmi podobné zapojen´ı.


12

2.2.4

V´ ystupn´ı porty

Na DPS jsou celkem ˇctyˇri v´ ystupn´ı porty. Tˇri jsou v´ ykonové“ a slouˇz´ı ke sp´ınán´ı ” ˇ EP ventil˚ u. Ctvrt´ y slouˇz´ı jako vstupn´ı signál pro ˇr´ıdic´ı jednotku motoru. Na Obr. 2.5 m˚ uˇzeme vidˇet Obrázek 2.5: Schéma v´ ykonového“ vstupn´ıho schéma zapojen´ı pro sp´ınán´ı ” portu EP ventil˚ u. Je zde trojice tranzistor˚ u, kde T2 a T3 jsou typu MOSFET N a T1 je typu MOSFET P. Tyto tranzistory jsou ˇr´ızeny napˇet´ım na elektrodˇe gate. Mohlo by se zdát, ˇze popsané zapojen´ı je pro sp´ınán´ı ventil˚ u zbyteˇcnˇe sloˇzité. Nejjednoduˇsˇs´ı zapojen´ı s jedn´ım tranzistorem nen´ı moˇzné pouˇz´ıt, jelikoˇz v´ ystupn´ı napˇet´ı na portech MCU má hodnotu max. 3,3 V a to by nemuselo b´ yt dostateˇcné pro sepnut´ı v´ ykonového tranzistoru T2. Zapojen´ı s dvˇema tranzistory, kde T1 (MOSFET P) by sp´ınal zátˇeˇz také nen´ı vhodné, a to z toho d˚ uvodu, ˇze tranzistory s N kanálem maj´ı v´ yraznˇe menˇs´ı odpor v sepnutém stavu [6]. Pouˇzité zapojen´ı m˚ uˇze b´ yt pouˇzito také pro generován´ı PWM sign´ alu, kter´ ym se ˇr´ıd´ı poloha servopohonu. Ve schématu chyb´ı také jeden velmi d˚ uleˇzit´ y prvek, a t´ım je antiparaleln´ı dioda k EP ventilu (mezi vodiˇci OUT UP a Valve source). Tato dioda je nezbytná vˇzdy kdyˇz sp´ınáme indukˇcn´ı zátˇeˇz. Zde byla vynech´ ana, jelikoˇz je jiˇz obsaˇzena v tˇele EP ventilu. Vodiˇc out UP je pˇripojen pˇr´ımo na pin mikroprocesoru. Rezistor R6 slouˇz´ı jako pull-down rezistor a ve v´ ychoz´ım stavu je tedy tranzistor T3 zavˇren´ y. Rezistor R4 slouˇz´ı k omezen´ı vstupn´ıho proudu. Je-li na out UP log. 1, tranzistor T3 se otevˇre a na elektrodˇe gate tranzistoru T1 bude v´ ystupn´ı napˇet´ı dˇeliˇce R1R2 (témˇeˇr nulové) a T1 se tedy také otevˇre. D´ıky tomu se na elektrodˇe gate tranzistoru T2 objev´ı napˇet´ı 12V t a ten tak pˇrejde do vodivého stavu. D˚ uleˇzitou funkci zast´ av´ a také rezistor R5, jelikoˇz d´ıky parazitn´ım kapacitám na elektrod´ ach tranzistoru m˚ uˇze T2 z˚ ustat ve vodivém stavu i v pˇr´ıpadˇe, ˇze T1 a T3 jsou ve stavu nevodivém. Rezistor R5 tedy zajist´ı vybit´ı tˇechto parazitn´ıch kapacit a ˇr´ adné uzavˇren´ı tranzistoru. Logick´ y v´ ystup pro ECU je tvoˇren pouze jedn´ım tranzistorem, kter´ y spoj´ı v´ ystupn´ı vodiˇc se zem´ı AGND pro aktivaci funkc´ı ECU.

13

2.3. SOFTWARE

Obr´ azek 2.6: Jednotka ˇrazen´ı

(a) Pohled shora

(b) Pohled zdola

2.3

Software

Program jednotky ˇrazen´ı je relativnˇe jednoduch´ y a jeho hlavn´ı ˇcást znázorˇ nuj´ı v´ yvojové diagramy na Obr. 2.7, 2.8 a 2.9. Jak bylo ˇreˇceno v odstavci 2.1.1, v programu mus´ı b´ yt nastaviteln´ a ˇcasová souslednost krok˚ u ˇrazen´ı. V´ yˇcet tˇechto parametr˚ u je v Tab. 2.6. Z´ aklad software tvoˇr´ı knihovny Standard Peripheral Library od firmy ST Microelectronics. Pro detekci stisku p´ adel pouˇz´ıváme jednu ze základn´ıch metod zvanou polling. V podstatˇe se jedn´ a o periodické dotazován´ı, zda bylo tlaˇc´ıtko zmáˇcknuto. Tato


14

metoda dovoluje mikroprocesoru (na rozd´ıl od jednoduché ˇcekac´ı funkce) mezi dvˇema dotazy vykon´ avat jiné instrukce. Mohli bychom vyuˇz´ıt i jiné metody (napˇr. pˇreruˇsen´ı), polling je vˇsak pro danou aplikaci zcela postaˇcuj´ıc´ı. ˇ Tabulka 2.6: Casov´ e parametry v programu ˇrazen´ı N´ azev promˇenné t polling t ECU start

Popis ˇ Casov´ y interval mezi dvˇema dotazy pˇri pollingu ˇ sepnut´ı signálu pro ECU Cas

t ECU duration t UP start

Doba trván´ı sepnut´ı ECU signálu ˇ sepnut´ı EP ventilu pro ˇrazen´ı vyˇsˇs´ıho rychlostn´ıho Cas stupnˇe

t UP duration t delay up

Doba trván´ı sepnut´ı ventilu UP Doba od posledn´ıho ˇrazen´ı, po kterou nelze zahájit ˇrazen´ı vyˇsˇs´ıho pˇrevodového stupnˇe ˇ sepnut´ı EP ventilu pro rozepnut´ı spojky Cas

t clutch start t clutch duration t down start t down duration t delay down

Doba trván´ı otevˇren´ı ventilu pro spojku ˇ sepnut´ı EP ventilu pro podˇrazen´ı Cas Doba trván´ı sepnut´ı ventilu DOWN Doba od posledn´ıho ˇrazen´ı, po kterou nelze zahájit ˇrazen´ı niˇzˇs´ıho pˇrevodového stupnˇe

2.3. SOFTWARE

Obr´ azek 2.7: V´ yvojov´ y diagram hlavn´ıho programu

15

16


ˇ Obr´ azek 2.8: Razen´ ı vyˇsˇs´ıho pˇrevodového stupnˇe

2.3. SOFTWARE

ˇ Obr´ azek 2.9: Razen´ ı niˇzˇs´ıho pˇrevodového stupnˇe

17

Kapitola 3

Volantov´ y modul

´ celem volantového modulu je zobObrázek 3.1: Volant vˇc. modulu Uˇ razovat vybrané u ´daje na displeji a vytv´ aˇret tak spoleˇcnˇe s dalˇs´ımi prvky uˇzivatelské rozhran´ı pro pilota vozu. Zn´ azornˇen´ı toho, jak by mohl kompletn´ı modul s ovl´ adac´ımi prvky vyˇ padat je na Obr. 3.1. Cervenou barvou jsou zn´ azornˇena tlaˇc´ıtka, oranˇzová jsou p´ adla pod volantem a modrou barvu maj´ı indikaˇcn´ı LED diody. Nejvˇetˇs´ım prvkem je barevn´ y displej. Ovl´ adac´ıch prvk˚ u by na volantu mohlo b´ yt i v´ıce. Uvaˇzuje se napˇr. o inkrement´ aln´ım sp´ınaˇci pro nastaven´ı tuhosti stabilizátor˚ u, ovladaˇci upraven´ı pomˇeru brzdné s´ıly mezi pˇredn´ı a zadn´ı nápravou, manuáln´ım ovládán´ı DRS nebo o prostém pˇrep´ın´ an´ı obrazovek na displeji. Návrh elektroniky tedy bude podléhat této rozˇs´ıˇrené konfiguraci, i kdyˇz ve v´ ysledku nemus´ı b´ yt vˇsechny prvky vyuˇz´ıvány.

3.1 3.1.1

Reˇserˇse komponent Mikroprocesor pro volantov´ y modul

Poˇzadavky pro v´ ybˇer MCU byly následuj´ıc´ı: • Alespoˇ n 1x sbˇernice CAN2.0B pro komunikaci s hlavn´ı jednotkou. • Rozhran´ı SPI pro komunikaci s pouˇzit´ ym displejem (v´ıce viz sekce 3.1.2). • Kompaktn´ı pouzdro. Jelikoˇz modul je um´ıstˇen´ y ve volantu, v´ ysledná DPS mus´ı m´ıt kompaktn´ı rozmˇery. 19

´ MODUL KAPITOLA 3. VOLANTOVY

20

• Nejménˇe 6x vstup pro pˇripojen´ı ovládac´ıch prvk˚ u (tlaˇc´ıtka, inkrementáln´ı sp´ınaˇce). • Alespoˇ n 1x v´ ystup pro sp´ınán´ı indikaˇcn´ıch diod. Nejmenˇs´ı MCU od firmy ST Microelectronics splˇ nuj´ıc´ı v´ yˇse uvedené poˇzadavky nese typové oznaˇcen´ı STM32F303CB. Jedná se o ˇcip v pouzdru LQFP48.

3.1.2

Displej pro volantov´ y modul

V závodn´ım reˇzimu slouˇz´ı displej (pˇr´ıpadnˇe dalˇs´ı indikátory) k zobrazen´ı tˇech nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ıch u ´daj˚ u. Mezi nˇe vˇetˇsinou patˇri zaˇrazen´ y pˇrevodov´ y stupeˇ n, teplota vody (a oleje), tlak oleje a paliva a u ´daj o otáˇckách motoru. Indikátory upozorˇ nuj´ı napˇr. na n´ızk´ y tlak v z´ asobn´ıku CO2 , vysokou teplotu vody a oleje a vysok´ y nebo n´ızk´ y tlak paliva. Jejich v´ yhodou je skuteˇcnost, ˇze ˇridiˇc i perifernˇe vid´ı, zda jsou rozsv´ıcené nebo zhasnuté a nemus´ı pˇreostˇrovat zrak ze závodn´ı tratˇe na volant. M´ ame tedy seznam informac´ı, které mus´ıme zobrazovat, forma zobrazován´ı dat vˇsak nebyla specifikov´ ana. Uvaˇzovali jsme nad následuj´ıc´ımi zp˚ usoby: Multisegmentov´ e LED Toto ˇreˇsen´ı je jednoduché na realizaci. Mohli bychom pouˇz´ıt nˇekolik alfanumerick´ ych blok˚ u r˚ uzn´ ych velikost´ı (ukazatel zaˇrazeného rychlostn´ıho stupnˇe mus´ı b´ yt pomˇernˇe velik´ y). V´ yhodou je vysok´ y kontrast, nev´ yhodou obt´ıˇzn´ a z´ astavba do volantu a nemoˇznost zobrazen´ı grafick´ ych u ´daj˚ u. Bodov´ a pole Zde plat´ı v podstatˇe stejné argumenty, jako u segmentov´ ych displej˚ u. V´ yhodou tˇechto pol´ı je moˇznost zobrazován´ı velik´ ych znak˚ u a d´ıky tomu jsou hojnˇe vyuˇz´ıv´ ana napˇr. na informaˇcn´ıch panelech na letiˇst´ıch a v mˇestské hromadné dopravˇe. E-ink Technologie tekutého inkoustu je pro zobrazován´ı informac´ı na volantu vhodn´ a a to pˇredevˇs´ım kv˚ uli dobrému kontrastu. V dneˇsn´ı dobˇe se vyráb´ı i v´ıcebarevné e-ink displeje (napˇr. kombinace ˇcervené a ˇcerné [7]), které by jeˇstˇe zv´ yˇsily pˇrehlednost. Typickou vlastnost´ı je malá obnovovac´ı frekvence (ˇr´ adovˇe jednotky Hz), coˇz vˇsak v naˇs´ı aplikaci nevad´ı. Drobnou nev´ yhodou je potˇreba extern´ıho zdroje svˇetla, závody Formule Student/SAE se vˇsak nikdy nekonaj´ı v noci a displej je dobˇre ˇciteln´ y i za zhorˇseného poˇcas´ı. Jelikoˇz je vˇsak tato technologie relativnˇe nová, nelze takov´ y displej koupit v malém mnoˇzstv´ı a nejsou bˇeˇznˇe dostupné informace, jak takov´ y displej ovl´ adat. Elektroluminescenˇ cn´ı displej V porovnán´ı s ostatn´ımi technologiemi, ELD se vyznaˇcuje vysok´ ym kontrastem, pozorovac´ım u ´hlem, dobou odezvy a spolehlivost´ı v n´ aroˇcn´ ych okoln´ıch podm´ınkách (vysoká teplota vzduchu, vlhkost, ap.). Vyznaˇcuj´ı se také vysok´ ym rozliˇsen´ım [8]. Vˇetˇsinou b´ yvaj´ı

ˇ SE ˇ KOMPONENT 3.1. RESER

21

jednobarevné, ale existuj´ı i v´ıcebarevné varianty (napˇr. 16 barev). ELD displeje jsou vˇsak h˚ uˇre k sehnán´ı. Standardn´ı dodavatelé elektroniky maj´ı vˇsak v nab´ıdce velmi m´ alo tˇechto displej˚ u a kontaktován´ı jednotliv´ ych specializovan´ ych dodavatel˚ u by bylo ˇcasovˇe nároˇcné. Pravdˇepodobnˇe by také ELD nemohly cenovˇe konkurovat ostatn´ım zm´ınˇen´ ym technologi´ım. OLED displej . Tento typ se vyznaˇcuje dobr´ ym kontrastem a ˇcitelnost´ı na slunci. Je vˇsak vhodn´ y pˇredevˇs´ım pro malá pˇrenosná zaˇr´ızen´ı jako jsou MP3 pˇrehr´ avaˇce, jelikoˇz se standardnˇe vyráb´ı v mal´ ych velikostech. Existuj´ı i displeje s u ´hlopˇr´ıˇckou napˇr. 5 palc˚ u, pomˇer stran vˇsak b´ yvá napˇr 1:10, coˇz pro n´ aˇs modul nen´ı vhodné. LCD TFT Jak napov´ıd´ a jiˇz Obr. 3.1, byl pro volantov´ y modul zvolen LCD TFT displej. Na nˇem je moˇzné zobrazit jakékoliv grafické informace (text, grafy, indik´ atory) a jeho variabilita je velkou v´ yhodou. Dalˇs´ı pˇrednost´ı je vysok´ y kontrast a moˇznost v´ ybˇeru z mnoha typ˚ u. Vyb´ırali jsme displeje s u ´hlopˇr´ıˇckou v rozmez´ı 4–5 palc˚ u, jelikoˇz je to maximum, co lze jeˇstˇe do volantu zastavˇet. Kompletn´ı reˇserˇsi lze nalézt v Tab. B.1. Vybran´ y typ TFT displeje je v tabulce oznaˇcen zelenou barvou. Tento displej byl zvolej z n´ asleduj´ıc´ıch d˚ uvod˚ u: • moˇznost komunikace pˇres SPI • vysok´ y kontrast a sv´ıtivost • jednotn´ a hodnota nap´ ajec´ıho napˇet´ı pro displej (Uin) a podsv´ıcen´ı (Ubckp) • cena • extern´ı r´ ameˇcek pro jednoduˇsˇs´ı montáˇz

3.1.3

Budiˇ c CAN

Rozhran´ı CAN je vyuˇzito na vzájemnou komunikaci mezi data loggerem a volantov´ ym modulem. Jedn´ a se o velmi rozˇs´ıˇren´ y typ komunikace pˇredevˇs´ım v automobilovém pr˚ umyslu. Data logger pos´ılá aktuáln´ı hodnoty mˇeˇren´ ych (a zobrazovan´ ych) veliˇcin, volantov´ y modul zase informace o stavu ovládac´ıch prvk˚ u. Budiˇc mus´ı splˇ novat specifikaci pro CAN2.0b a mus´ı umˇet aktivnˇe pracovat s rozˇs´ıˇren´ ymi identifik´ atory. Pro zachován´ı jednotného napájen´ı vˇsech komponent je poˇzadov´ ano nap´ ajec´ı napˇet´ı 3,3 V.


22

3.2

N´ avrh hardware Obrázek 3.2: Modul s displejem

Kompletn´ı schéma zaˇr´ızen´ı m˚ uˇzeme nalézt v pˇr´ıloze na Obr. B.1. Rozm´ıstˇen´ı souˇc´ astek a v´ yslednou podobu dvouvrstvé desky zn´ azorˇ nuje Obr. 3.3. Dle v´ yˇse uvedené specifikace v´ ysledné zaˇr´ızen´ı obsahuje celkem ˇsest digitáln´ıch vstup˚ u pro zapojen´ı tlaˇc´ıtek (levé a pravé p´ adlo, omezovaˇc otáˇcek motoru, vys´ılaˇcka a dva rezervn´ı), dva vstupy pro zapojen´ı inkre(a) Pohled zepˇredu ment´ aln´ıch sp´ınaˇc˚ u (pro moˇznost nastaven´ı tuhosti stabiliz´ ator˚ uau ´pravu rozloˇzen´ı brzdného u ´ˇcinku) a sedm nezávisle ovl´ adan´ ych LED diod pro in(b) Pohled z boku dikaci ˇrazen´ı. Klasické alarmy“ (upo” zornˇen´ı na pˇrehˇr´ıv´ an´ı motoru atp.) budou zobrazeny na displeji, tyto LED slouˇz´ı k indikaci momentu pro optimáln´ı pˇreˇrazen´ı na vyˇsˇs´ı pˇrevodov´ y stupeˇ n. Pˇri n´ avrhu DPS je nutné br´ at ohled na to, aby bylo moˇzné modul integrovat do volantu. Tomu je pˇrizp˚ usoben tvar DPS a rozm´ıstˇen´ı souˇcástek. Kv˚ uli optimalizaci byl také vytvoˇren 3D model modulu a displeje, viz Obr. 3.2. D´ıky tomu bylo moˇzné pˇredej´ıt koliz´ım LED diod s rámeˇckem, urˇcit pozici montáˇzn´ıch otvor˚ u, a také pˇresnˇe stanovit velikost mezery mezi displejem a nejvyˇsˇs´ı souˇcástkou na DPS (krystal), kter´ a m´ a vliv na v´ yslednou podobu krabiˇcky zaˇr´ızen´ı (v´ yˇsku). Velmi d˚ uleˇzité je také um´ıstˇen´ı dvacetipinového konektoru pro pˇripojen´ı displeje, kter´ y by mˇel b´ yt s konektorem na displeji ve stejné v´ yˇsce. Tak je zajiˇstˇeno, ˇze pouˇzit´ y FFC kabel nebudeme muset nijak oh´ ybat, ˇci dokonce lámat. Kabelu by také nemˇely pˇrek´ aˇzet ˇz´ adné souˇcástky. Obvodov´ a funkce volantového modulu je popsána v Kap. 4, kde je pouˇzito velmi podobné zapojen´ı ochrann´ ych prvk˚ u (viz sekce 4.2.4 a Obr. 4.6) a lineárn´ıho regul´ atoru (viz sekce 4.2.1). Napájec´ı napˇet´ı je standardnˇe 12–14 V, pomoc´ı lineárn´ıho regul´ atoru UA78M33CDCY pak dostáváme hodnotu 3,3 V. Indikaˇcn´ı LED diody pro ˇrazen´ı jsou vˇsak napájeny ze zdroje 12–14 V. Nezatˇeˇzujeme tak lineárn´ı regul´ ator, pˇres kter´ y by protékal proud vyˇsˇs´ı pˇribliˇznˇe o 140 mA. Ztrátov´ y v´ ykon je tak distribuov´ an na v´ıce souˇcástek (regulátor a rezistory u LED) a regulátor je ménˇe teplotnˇe nam´ ahán.

23

3.3. SOFTWARE

Obr´ azek 3.3: Volantov´ y modul

3.3

Software

Základem programu modulu jsou novˇejˇs´ı knihovny HAL (Hardware Abstraction Layer) firmy ST Microelectronics. Pro vygenerován´ı základn´ıho kódu byla pouˇzita utilita ST Cube MX. Program ST Cube MX vˇsak uˇsetˇr´ı hodnˇe ˇcasu pˇredevˇs´ım pˇri nastavov´ an´ı periferi´ı a distribuce hodinového signálu. Byl pouˇzit také kód pro ˇcip FT800 popsan´ y v [9].

3.3.1

FT800

Displej RIVERDI RVT4 umoˇzn ˇuje komunikaci pˇre SPI a je osazen grafick´ ym ˇcipem FT800. Ten je vhodnou volbou pro vytvoˇren´ı HMI, jelikoˇz obsahuje spoustu funkc´ı, které zjednoduˇsuj´ı implementaci programu. M˚ uˇzeme jmenovat napˇr. následuj´ıc´ı:


24

Obrázek 3.4: Koncepce pouˇzit´ı FT800

• Embedded Video Engine (EVE) • Rozhran´ı pro zpracován´ı dotykov´ ych pokyn˚ u • Paraleln´ı RGB v´ ystup (s ˇs´ıˇrkou RGB dat 6-6-6) • Programovatelné ˇcasován´ı horizontáln´ı a vertikáln´ı synchronizace videa • PWM v´ ystup pro ˇr´ızen´ı jasu podsv´ıcen´ı displeje D´ıky tˇemto funkc´ım je moˇzné pro vestavná zaˇr´ızen´ı s displejem pouˇz´ıt jak´ ykoliv mikroprocesor, kter´ y umoˇzn ˇuje komunikaci pˇres SPI, viz Obr. 3.4. Pˇrenos dat

Jak bylo uvedeno v´ yˇse, pro kominkaci s ˇcipem FT800 budeme pouˇz´ıvat SPI1 . FT800 obsahuje 4 MB adresového prostoru s ˇr´ıdic´ımi registry a buffery, kam hostitelsk´ y mikroprocesor zapisuje pˇr´ıkazy nebo odkud ˇcte data. Sbˇernice pracuje v m´ odu 0, tedy polarita hodin CPOL = 0 (klidová u ´roveˇ n hodinového sign´ alu je log. 0) a fáze CPHA = 0 (ˇcten´ı pˇri nábˇeˇzné hranˇe). Délka dat je 8 bit˚ u, MSB je odes´ıl´ an jako prvn´ı. Soubor byt˚ u je odes´ılán jako little endian, tedy nejménˇe signifikantn´ı byte je odeslán jako prvn´ı. Budeme-li tedy cht´ıt odeslat/ˇc´ıst slovo 0x1A2B3C4D, mus´ıme pˇrehodit poˇrad´ı byt˚ u na tvar 0x4D, ´ 0x3C, 0x 2B a 0x1A. Upln´ y popis komunikace vˇc. mapy registr˚ u m˚ uˇzeme nalézt v literatuˇre [10]. Vykreslov´ an´ı grafick´ ych objekt˚ u EVE umoˇzn ˇuje vytvoˇrit dva z´ akladn´ı typy objekt˚ u. Jedn´ım jsou primitivn´ı objekty a druh´ ym jsou widgety. Do skupiny primitivn´ıch objekt˚ u patˇr´ı napˇr. vykreslen´ı bod˚ u a kruˇznic, ˇcar a pruh˚ u, obdéln´ık˚ u a bitmap. Do druhé skupiny patˇri vykreslen´ı textu a ˇc´ıslic, tlaˇc´ıtek, hodin, posuvn´ık˚ u, otoˇcn´ ych knofl´ık˚ u ap. Chceme-li zobrazit na displeji nˇejak´ y objekt, mus´ıme nejdˇr´ıve vytvoˇrit tzv. Display list. V podstatˇe se jedn´ a o seznam pˇr´ıkaz˚ u, co má b´ yt vykresleno. Do tohoto seznamu poté jednotlivé pˇr´ıkazy zapisujeme – ukládáme hodnoty s délkou 32 bit˚ u (= 1 pˇr´ıkaz) do vyhrazeného prostoru pamˇeti RAM (v programu nese oznaˇcen´ı RAM DL) o velikosti 8 kB. Celkem je tedy moˇzné vytvoˇrit aˇz 2000 pˇr´ıkaz˚ u pro jeden DL. Kdyˇz je seznam hotov´ y, spuˇstˇen´ım pˇr´ıkazu display ˇcip zpracuje DL a pˇr´ıkazem swap doc´ıl´ıme zobrazen´ı zpracovaného DL. V pseudokódu by tento proces vypadal n´ asledovnˇe: 1

Je moˇzné pouˇz´ıvat také sbˇernici I2 C (Inter-integrated circuit).

25

3.3. SOFTWARE

VytvorDL(); nakresliCtverec(x, y, delka, sirka); nakresliKruh(x, y, R); . . . nakresliBod(x,y); display(); swap(); Takto je vˇsak moˇzné zobrazit pouze primitivn´ı objekty. Chceme-li pouˇz´ıvat widgety, vyuˇzijeme pˇr´ıkazy co-procesoru, které se zapisuj´ı do kruhového FIFO bufferu RAM CMD o velikosti 4 kB. Co-procesor poté vytvoˇr´ı DL a zap´ıˇse jej do RAM DL. Do RAM CMD m˚ uˇzeme ukládat i pˇr´ıkazy pro zobrazen´ı primitivn´ıch objekt˚ u a libovolnˇe je kombinovat s pˇr´ıkazy pro widgety. Teoreticky je tedy moˇzné pˇri vytváˇren´ı DL ˇcást pˇr´ıkaz˚ u zapisovat do RAM DL a ˇcást do RAM CMD, nen´ı to vˇsak vhodn´ y postup. V pamˇeti RAM DL by mohla vzniknout kolize dat, jelikoˇz ˇc´ ast dat (pˇr´ıkaz˚ u) by byla ukládána napˇr´ımo“ a ” ˇcást by zapisoval co-procesor. Je doporuˇceno tedy pro dan´ y DL pouˇz´ıvat pouze jeden typ pˇr´ıkaz˚ u [9].

3.3.2

Uk´ azka programu

Obrázek 3.5: Demonstrace zobrazen´ı dat

Na Obr. 3.5 m˚ uˇzeme vidˇet v´ yslednou podobu informaˇcn´ıho panelu pro pilota vozu, kter´ y se skl´ ad´ a z barevn´ ych panel˚ u a textu. V levé ˇc´ asti m˚ uˇzeme vidˇet informaci o zaˇrazeném rychlostn´ım stupni (p´ısmeno N“ znaˇc´ı ne” utrál), v pravé ˇc´ asti jsou zobrazeny ostatn´ı d˚ uleˇzité informace (shora: teplota vody, teplota oleje, tlak oleje a tlak paliva). Barevn´ y podklad jednotliv´ ych informac´ı slouˇz´ı jako indikátor a m˚ uˇze m´ıt jednu ze tˇr´ı barev: Zelen´ a: Tato barva znaˇc´ı, ˇze mˇeˇrená hodnota se nacház´ı v definovaném rozmez´ı. V pˇr´ıpadˇe teploty vody motoru by tento interval byl napˇr. 60–105 ◦ C2 , coˇz znaˇc´ı, ˇze m´ a motor spr´ avnou pracovn´ı teplotu. 2

U z´ avodn´ıho automobilu b´ yv´ a tlak ve vodn´ım okruhu vyˇsˇs´ı neˇz atmosferick´ y a bod varu je tedy dosaˇzen pˇri vyˇsˇs´ı teplotˇe.


26

Oranˇ zov´ a: Indik´ ator upozorˇ nuje na hraniˇcn´ı hodnoty mˇeˇrené veliˇciny. V pˇr´ıpadˇe tlaku paliva by se jednalo napˇr. o mnoˇzinu hodnot [2500, 2700) mbar pro spodn´ı hranici a (3300, 3500] mbar pro horn´ı. ˇ Cerven´ a: Tato barva znaˇc´ı kritické (n´ızké nebo vysoké) hodnoty mˇeˇrené veliˇciny. Pro tlak oleje se jedn´ a o sjednocen´ı interval˚ u [0, 800) ∪ (5000, pmax ] mbar, kde pmax je maxim´ aln´ı tlak, kter´ y dokáˇze olejové ˇcerpadlo generovat. Zobrazen´ı textu ˇ FT800 obsahuje v pamˇeti ROM ve formˇe bitmapov´ Cip ych obrázk˚ u celkem 16 pˇrednastaven´ ych metrik (typ˚ u p´ısma). Kaˇzdé metrice pˇr´ısluˇs´ı jedna tabulka s dodateˇcn´ ymi informacemi (font table, FT). Má velikost 148 byt˚ u a jej´ı struktura je popsan´ a v Tab. 3.1. Tabulka 3.1: Formát font table [11] ˇ ıslo parametru C´ 1

Popis ˇıˇrka znaku S´

Velikost

Offset adresy

128

0

2

Form´ at bitmapy

4

128

3

4

132

4

Linestride ˇıˇrka p´ısma S´

4

136

5

V´ yˇska p´ısma

4

140

6

Hodnota ukazatele na znak

4

144

Popis parametr˚ u tabulky 3.1: 1. FT obsahuje celkem 128 znak˚ u ASCII tabulky, ˇs´ıˇrka znaku je udávána v pixelech. 2. Popis jednotliv´ ych form´ at˚ u je uveden v [11], kap. 4.3.2. Pro p´ısma jsou vˇetˇsinou vyuˇz´ıv´ any form´ aty L1, L4 a L8 (ˇcernob´ılá bitmapa nebo ve stupn´ıch ˇsedé). Jeden pixel je tvoˇren jedn´ım bitem ve formátu L1, ˇctyˇrmi bity ve form´ atu L4 a jedn´ım bytem ve formátu L8. 3. Ud´ av´ a ˇs´ıˇrku bitmapy v bytech. Dle zvoleného formátu mus´ı b´ yt toto ˇc´ıslo n´ asobek jednoho nibblu nebo jednoho bytu. 4. Kaˇzd´ y znak v textu je vykreslen do pomyslného obdéln´ıku, jehoˇz ˇs´ıˇrku ud´ av´ a tento parametr. Pozor na zámˇenu s parametrem 1 – ˇs´ıˇrka znaku se m˚ uˇze liˇsit, ale vˇsechny znaky jsou vykresleny do stejnˇe velkého obdéln´ıku. 5. Ud´ av´ a v´ yˇsku obdéln´ıku zm´ınˇeného v pˇredchoz´ım bodˇe.

3.3. SOFTWARE

27

6. Ukazatel na adresu, kde nalezneme vybran´ y znak z FT (ukazuje na poˇcátek – lev´ y horn´ı roh znaku). Jelikoˇz se jedn´ a o p´ısma definovaná bitmapou (nejsou vektorová), naraz´ıme na problém ve chv´ıli, kdy budeme cht´ıt pouˇz´ıt jinou velikost p´ısma. Mohli bychom implementovat funkci, kter´ a zmˇen´ı mˇeˇr´ıtko bitmapy, ale v´ ysledn´ y text by nebyl ostr´ y3 . Dalˇs´ı moˇznost´ı je vytvoˇren´ı nového p´ısma (ve správné velikosti). Do FT800 je moˇzno dodefinovat aˇz 15 nov´ ych metrik které jsou uloˇzeny v pamˇeti RAM G. K tomu m˚ uˇzeme vyuˇz´ıt utilitu Fnt cvt, kterou poskytuje firma FTDI (v´ yrobce). Popis programu a postup vytvoˇren´ı metriky je uveden v [12]. Tato metrika m´ a stejn´ y formát, jako p´ısma v pamˇeti ROM popsaná v´ yˇse. Touto metodou byl vytvoˇren soubor znak˚ u pro ukazatel zaˇrazeného rychlostn´ıho stupnˇe (znak N“ v modrém poli v Obr. 3.5). Nejvˇetˇs´ı velikost p´ısma dostupná ” z pˇreddefinované sady v pamˇeti ROM je pro srovnán´ı pouˇzita v Obr. 3.5 v textu GEAR, TOIL“ atd. ”

3

Tato funkce je v textu implementovan´ a, m´ a n´ azev DM scale“. Ukazuje se, ˇze pro relativnˇe ” mal´ a zmenˇsen´ı/zvˇetˇsen´ı je tento pˇr´ıstup postaˇcuj´ıc´ı a text je dostateˇcnˇe ostr´ y.

Kapitola 4

Data logger

Data logger je nejkomplexnˇejˇs´ı zaˇr´ızen´ı z navrhovaného systému. Kromˇe sbˇeru dat m´ a na starosti komunikaci s volantov´ ym modulem (viz Kap. 3) a pˇr´ıpadnˇe také ovl´ ad´ an´ı jednotky ˇrazen´ı (viz Kap. 2). Tabulka 4.1: Seznam mˇeˇren´ ych veliˇcin Mˇ eˇ ren´ a veliˇ cina

Typ sn´ımaˇ ce

V´ ystup

Poˇ cet

´ Uhel natoˇ cen´ı ˇ sktic´ı klapky

Rotaˇ cn´ı potenciometr

A

2

Rychlost ot´ aˇ cen´ı vaˇ ckov´ e hˇ r´ıdele

Indukˇ cn´ı sn´ımaˇ c

D

1

Rychlost ot´ aˇ cen´ı klikov´ e hˇ r´ıdele

Hallova sonda

D

1

Teplota vody

Termistor (NTC)

A

2

Teplota vzduchu

Termistor (NTC)

A

1

Teplota oleje

Termistor (NTC)

A

1

Tlak paliva

Variohm EPT2100

A

1

Rychlost ot´ aˇ cen´ı kol

Pepperl+Fuchs NBB1,5-5GM25-E0

D

4

Kvalita v´ yfukov´ ych plyn˚ u

ˇ Sirokop´ asmov´ a Lambda sonda

A

1

Tlak v brzdov´ e soustavˇ e

Variohm EPT2100

A

2

Tlak CO2

Festo SDET-22T-D10-G14-U-M12

A

1

´ Uhel natoˇ cen´ı volantu


A

1

Propruˇ zen´ı tlumiˇ c˚ u

Line´ arn´ı potenciometr

A

4

Indikace neutr´ alu

Koncov´ y sp´ınaˇ c

D

1

Boˇ cn´ı zrychlen´ı

AiM MXL Pista (akcelerometr)

- (A)

1

GPS

AiM MXL Pista

- (D)

1

Napˇ et´ı autobaterie

AiM MXL Pista

- (A)

0

Zaˇ razen´ y rychlostn´ı stupeˇ n


A

1

Tlak vzduchu v s´ an´ı

Tlakov´ y sn´ımaˇ c

A

1

Pr˚ utok vzduchu v s´ an´ı

Odporov´ y sn´ımaˇ c

A

1

Teplota brzdov´ ych tˇ rmen˚ u

Termistor (NTC)

A

4

Hladina oleje

Hladinomˇ er

A/D

1

Poloha deformaˇ cn´ıch ˇ clen˚ u stabiliz´ ator˚ u


A

4

´ Uhel natoˇ cen´ı zadn´ıho pˇ r´ıtlaˇ cn´ eho kˇ r´ıdla


A

1

29

30

KAPITOLA 4. DATA LOGGER

Z´ aznam dat v souˇcasné dobˇe zajiˇst’uje data logger AiM MXL Pista zm´ınˇen´ y v sekci 1.1.1 a také ˇr´ıdic´ı jednotka motoru EFI Euro 4, která zpracovává vstupn´ı signály d˚ uleˇzité pro ˇr´ızen´ı motoru (a dále je pˇres sbˇernici CAN odes´ılá do data loggeru). Seznam mˇeˇren´ ych veliˇcin je uveden v Tab. 4.1. Prvn´ı ˇcást tabulky jsou senzory zapojené do ECU. Druhá ˇcást jsou ostatn´ı mˇeˇrené veliˇciny (mˇeˇreno data loggerem). Tˇret´ı ˇc´ ast tabulky vyjadˇruje plánované rozˇs´ıˇren´ı souˇcasného systému o dalˇs´ı mˇeˇren´ı. Specifikace navrhovaného data loggeru je tedy dána seznamem zaznamenávan´ ych veliˇcin v Tab. 4.1. Zaˇr´ızen´ı by mˇelo umoˇznit záznam vˇsech uveden´ ych veliˇcin.

4.1 4.1.1

Reˇserˇse komponent Mikroprocesor

Cel´ y systém je zaloˇzen´ y na mikroprocesorech s jádrem Cortex-M. T´ ym CTU CarTech disponuje v´ yvojov´ ymi kity od firmy STMicroelectronics, které obsahuj´ı rozhran´ı ST-Link/V2. ST-Link/V2 slouˇz´ı nejen k nahrán´ı programu do kit˚ u, ale 1 také k programov´ an´ı mikroprocesor˚ u extern´ıch aplikac´ı . Pro v´ ybˇer mikroprocesoru jsme si stanovili n´ asleduj´ıc´ı poˇzadavky: • Minim´ alnˇe 16 vstup˚ u pro A/D pˇrevodn´ıky. Jedn´ım z nedostatk˚ u doposud pouˇz´ıvaného systému pro sbˇer dat bylo malé mnoˇzstv´ı analogov´ ych vstup˚ u (8 vstup˚ u). • Moˇznost pˇripojen´ı extern´ı napˇet’ové reference pro A/D pˇrevodn´ıky. M˚ uˇzeme tak dos´ ahnout vˇetˇs´ı pˇresnosti mˇeˇren´ı. • Minim´ alnˇe 2x sbˇernice CAN2.0B. Sbˇernice slouˇz´ı nejen ke komunikaci s ostatn´ımi systémy z´ avodn´ıho vozu (pˇredevˇs´ım s ˇr´ıdic´ı jednotkou motoru), ale také k v´ ymˇenˇe dat s volantov´ ym modulem. Pˇrestoˇze pˇredpokládan´ y datov´ y tok je menˇs´ı neˇz pˇrenosov´ a kapacita sbˇernice, je vhodné pouˇz´ıt dvˇe nezávislé sbˇernice z bezpeˇcnostn´ıch d˚ uvod˚ u – komunikace s ˇr´ıdic´ı jednotkou motoru je kritick´ a pro chod motoru a sniˇzujeme tedy riziko naruˇsen´ı této komunikace. • USB sbˇernice pro moˇznost komunikace s PC. • Sbˇernice SMBus pro moˇznost pˇripojen´ı digitáln´ıch senzor˚ u (napˇr. akcelerometr nebo bezkontaktn´ı teplomˇer). • Hodiny re´ alného ˇcasu (RTC). D´ıky RTC m˚ uˇzeme v aplikaci implementovat funkci kalend´ aˇre a zaznamenávat tak i datum a ˇcas, kdy bylo dané mˇeˇren´ı provedeno. 1

Plat´ı pro mikroprocesory ˇrady STM32Fx.


31

• Minim´ alnˇe 4x rozhran´ı SPI. Toto rozhran´ı je pouˇzito napˇr. pro komunikaci s digit´ aln´ımi senzory (akcelerometr). • Minim´ alnˇe 2x rozhran´ı USART. M˚ uˇze b´ yt vyuˇzito pro komunikaci s PC a GPS moduly. • Alespoˇ n 1024 kB vnitˇrn´ı pamˇeti. Pro ukládán´ı dat je pouˇzita extern´ı pamˇet’, avˇsak vnitˇrn´ı pamˇet’ slouˇz´ı k uloˇzen´ı veˇskeré konfigurace (souvisej´ıc´ı pˇredevˇs´ım s volantov´ ym modulem). Na z´ akladˇe v´ yˇse uveden´ ych poˇzadavk˚ u byl vybrán mikroprocesor s oznaˇcen´ım STM32F429ZI. Ke zvolen´ı tohoto typu pˇrispˇel také fakt, ˇze stejn´ y MCU je osazen na v´ yvojovém kitu STM32F4DISCOVERY, na kterém bylo moˇzné implementovat ˇcásti k´ odu a byla zaruˇcena n´ asledná kompatibilita s vyv´ıjen´ ym systémem.

4.1.2

GPS

Data o poloze GPS jsou v z´ avodn´ıch vozech vyuˇz´ıvána jako doplˇ nkové mˇeˇren´ı. Lze z nich vyˇc´ıst pˇribliˇznou polohu, pˇr´ıpadnˇe vypoˇc´ıtat rychlost a zrychlen´ı. Slouˇz´ı ale pˇredevˇs´ım pro n´ azornˇejˇs´ı vizualizaci dat, viz Obr. 4.1. M˚ uˇzeme zde vidˇet profil testovac´ıho okruhu a také Obrázek 4.1: Trat’ vykreslená pomoc´ı GPS dat grafické zn´ azornˇen´ı u ´daje o data loggeru AiM MXL Pista okamˇzité rychlosti vozu. Ta je znázornˇena barevn´ ym ˇsk´ alován´ım (modr´ a – zelen´ a – ˇzlut´ a – ˇcerven´ a). Modr´ a barva odpov´ıd´ a n´ızké okamˇzité rychlosti, ˇcerven´ a vysoké. T´ımto zp˚ usobem je moˇzné zobrazit i dalˇs´ı u ´daje, napˇr. tlak v brzdovém okruhu, boˇcn´ı pˇret´ıˇzen´ı nebo ˇcinnost DRS systému. Kompletn´ı reˇserˇsi integrovan´ ych obvod˚ u pro pˇr´ıjem GPS dat nalezneme v pˇr´ıloze v Tab. C.1, zvolen´ y ˇcip je zv´ yraznˇen zelenou barvou. Pˇri v´ ybˇeru jsme kladli d˚ uraz pˇredevˇs´ım na hodnotu maximáln´ı frekvence obnoven´ı pozice (v Tab. C.1 znaˇcena jako Update“), kter´ a b´ yvá v rozmez´ı 1–10 Hz [13]. Dalˇs´ı podm´ınkou ” bylo pouˇzit´ı SMA konektoru, kter´ y umoˇzn´ı um´ıstˇen´ı antény do jiného m´ısta neˇz data logger. Ten bude zabudovan´ y ve voze, kde nen´ı zajiˇstˇena pˇr´ımá viditelnost satelit˚ u. Tˇret´ım kritériem byla cena modulu. V n´ asleduj´ıc´ım pˇrehledu jsou vysvˇetleny dalˇs´ı pojmy, které se také vyskytuj´ı v Tab. C.1. Poˇ cet kan´ al˚ u Pro civiln´ı u ´ˇcely vys´ılán´ı navigaˇcn´ıch zpráv se pouˇz´ıvá signál s nosnou frekvenc´ı 1575,42 MHz. Jelikoˇz tuto frekvenci sd´ıl´ı vˇsechny sa-

32


telity (civiln´ıho) GPS systému, je nutné signál modulovat. Kaˇzd´ y satelit nav´ıc vyn´ asob´ı vys´ılan´ y signál pseudonáhodnou sekvenc´ı, d´ıky které je pak moˇzné jej v pˇrij´ımaˇci identifikovat. Jeden kanál v pˇrij´ımaˇci zpracovává sign´ al s danou sekvenc´ı, tedy data z jednoho satelitu. Dle poˇctu kanál˚ u je moˇzné paralelnˇe pˇrij´ımat data z v´ıce vys´ılaˇc˚ u. Citlivost Ud´ av´ a minim´ aln´ı s´ılu signálu, pˇri které pˇrij´ımaˇc dokáˇze urˇcit polohu. TTFF Time to first fix je doba, která udává, jak dlouho trvá, neˇz pˇrij´ımaˇc pˇresnˇe vypoˇc´ıt´ a polohu 2 . Hot zjednoduˇsenˇe znamená, ˇze si zaˇr´ızen´ı pamatuje svou posledn´ı zaznamenanou polohu a seznam satelit˚ u, které byly v danou dobu viditelné. Warm znamen´ a, ˇze má zaˇr´ızen´ı informaci o posledn´ı zaznamenané poloze, ale nikoliv o satelitech. Cold znaˇc´ı, ˇze pˇrij´ımaˇc mus´ı z´ıskat vˇsechny informace znovu.

4.1.3

Extern´ı pamˇ et’

Pro ukl´ ad´ an´ı namˇeˇren´ ych dat jsme se rozhodli pouˇz´ıt pamˇet’ typu NOR Flash. Jej´ı v´ yhody spoˇc´ıvaj´ı pˇredevˇs´ım v moˇznosti náhodného pˇr´ıstupu na jakoukoliv adresu a moˇznosti z´ apisu jednotliv´ ych byt˚ u (na rozd´ıl od pamˇeti NAND Flash, kde je z´ apis po str´ ank´ ach). Pˇri v´ ybˇeru pamˇeti byl kladen d˚ uraz pˇredevˇs´ım na tyto kritéria: • Nap´ ajec´ı napˇet´ı 3,3 V. • Velikost pamˇeti alespoˇ n 8 MB (tuto velikost má i AiM MXL Pista a dlouhodob´ ym pouˇz´ıv´ am zaˇr´ızen´ı se ukázala jako postaˇcuj´ıc´ı). • Komunikaˇcn´ı rozhran´ı SPI nebo I2 C. • Pouzdro ˇcipu vhodné pro ruˇcn´ı osazován´ı. • Cena. V´ yˇse uvedenou specifikaci splˇ nuje relativnˇe málo typ˚ u pamˇet´ı (pˇredevˇs´ım kv˚ uli poˇzadavku na vhodné pouzdro). Pˇri fináln´ım v´ ybˇeru jsme pouˇzili konfigurátor na webov´ ych str´ ank´ ach cz.farnell.com, kde je moˇznost pˇr´ımého porovnán´ı produkt˚ u. Poˇzadavky nejlépe splˇ novala pamˇet’ firmy Spansion s oznaˇcen´ım S25FL128S.

4.1.4

Napˇ et’ov´ a reference pro A/D pˇrevodn´ıky

Pro generov´ an´ı referenˇcn´ıho napˇet´ı se nejˇcastˇeji pouˇz´ıvaj´ı teplotnˇe kompenzované Zenerovy diody nebo zdroje typu Band gap. Jsou charakterizovány pˇredevˇs´ım ˇcasovou a teplotn´ı stabilitou a citlivost´ı na zmˇenu zátˇeˇze napájen´ı [14]. 2

Pˇri dobré viditelnosti alespoˇ n ˇctyˇr satelit˚ u.


33

Jelikoˇz napˇet’ov´ a reference m˚ uˇze v´ yraznˇe ovlivˇ novat v´ yslednou nejistotu mˇeˇren´ı, byla preferov´ ana kvalita souˇcástky pˇred cenou. Pˇri v´ ybˇeru byl kromˇe základn´ıch parametr˚ u kladen d˚ uraz také na velikost napájec´ıho napˇet´ı (12 V) a velikost v´ ystupn´ıho proudu (alespoˇ n 5 mA)3 . Dle v´ yˇse uvedeného byla vybrána reference firmy Linear Technology s oznaˇcen´ım LT1236BILS8-5. Vyuˇz´ıv´ a vlastnosti podpovrchové Zenerovy diody a vyznaˇcuje se velmi dobrou ˇcasovou a teplotn´ı stabilitou. Vybrané parametry jsou uvedeny v Tab. 4.2. Tabulka 4.2: Parametry napˇet’ové reference LT1236BILS8-5 pˇri VIN = 10 V a T = 25 ◦ C [15] Parametr

Min.

Typ.

Max.

6

-

40

V

4.9975

5

5.0025

V

Teplotn´ı koeficient v´ ystupn´ıho napˇet´ı

-

5

10

ppm/◦ C

Line regulation

-

2

6

ppm/V

Load regulation (sourcing)

-

10

20

ppm/V

Load regulation (sinking)

-

60

100

ppm/mA

Nap´ ajec´ı proud ˇ Sum v´ ystupn´ıho napˇet´ı ˇ Casov´ a stabilita v´ ystupn´ıho napˇet´ı (∆t = 1000 hodin)

-

0,8

1,2

mA

-

2,2

3,5

µVRMS

-

20

-

ppm

Teplotn´ı hystereze (∆T = 25 ◦ C)

-

10

-

ppm

Vstupn´ı napˇet´ı (VIN ) V´ ystupn´ı napˇet´ı

Jednotky

Line regulation Schopnost reference udrˇzet dané v´ ystupn´ı napˇet´ı v závislosti na zmˇenˇe vstupn´ıho napˇet´ı. Load regulation Schopnost reference udrˇzet dané v´ ystupn´ı napˇet´ı v závislosti na z´ atˇeˇzi. Pokud reference energii do obvodu dodává, jedná se o sourcing, v opaˇcném pˇr´ıpadˇe se jedná o sinking.

4.1.5

Akcelerometr

Kromˇe moˇznosti pˇripojit extern´ı akcelerometr pˇres sbˇernici I2 C nebo SMBus (System Management bus) byl na DPS data loggeru integrován také MEMS akcelerometr firmy STMicroelectronics s oznaˇcen´ım LIS3LV02DL. Jedná se o zaˇr´ızen´ı, které je schopné mˇeˇrit zrychlen´ı ve tˇrech osách v rozsahu ±2g/ nebo ±6g (programovatelné) a m´ a digit´ aln´ı v´ ystup (SPI nebo I2 C). 3

Tento poˇzadavek je vysvˇetlen v sekci 4.2.4.

34


Kromˇe velikosti nap´ ajec´ıho napˇet´ı a mˇeˇric´ıho rozsahu nebyly na akcelerometr kladeny ˇz´ adné zvl´ aˇstn´ı poˇzadavky. Typ LIS3LV02DL byl vybrán pˇredevˇs´ım z toho d˚ uvodu, ˇze podobn´ y je osazen na v´ yvojovém kitu STM32F4DISOVERY a je k dispozici hotov´ y k´ od pro komunikaci s t´ımto akcelerometrem. Data z MEMS akcelerometru jsou pouˇz´ıvána jako doplˇ nkové mˇeˇren´ı. V kombinaci s GPS daty indikuj´ı pˇredevˇs´ım body nejvˇetˇs´ıho boˇcn´ıho pˇret´ıˇzen´ı pˇri pr˚ ujezdu zat´ aˇckou. Nejsou pouˇz´ıvána pro pˇresné mˇeˇren´ı náklonu, setrvaˇcn´ ych sil nebo vibrac´ı, jelikoˇz jsou MEMS akcelerometry v porovnán´ı s jin´ ymi sn´ımaˇci dan´ ych veliˇcin velmi nepˇresné.

4.2

N´ avrh hardware

4.2.1

Line´ arn´ı regul´ ator

Pˇrevod napˇet´ı palubn´ı s´ıtˇe na napˇet´ı 3,3 V (napájec´ı napˇet´ı souˇcástek na DPS) zajiˇst’uje line´ arn´ı regul´ ator UA78M33CDCY, jehoˇz schéma zapojen´ı je znázornˇeno na Obr. 4.2. Obr´ azek 4.2: Zapojen´ı lineárn´ıho regulátoru UA78M33CDCY

Dvojice diod D2 a D3 chr´ an´ı DPS proti pˇrepólován´ı, pro správnou funkci by mˇela b´ yt na pˇr´ıvodn´ım kabelu napˇet´ı palubn´ı s´ıtˇe sériovˇe zapojena tavná pojistka. Kondenz´ atory C89, C3 a C4 slouˇz´ı jako ˇsirokopásmov´ y filtr napˇet´ı 12V a také pro eliminaci indukˇcnosti pˇr´ıvod˚ u a pˇrechodov´ ych odpor˚ u napájec´ıch konektor˚ u [5]. Napˇet´ı 12V je pouˇzito nejen pro napájen´ı regulátoru, ale také pro obvod generuj´ıc´ı referenˇcn´ı napˇet´ı pro A/D pˇrevodn´ıky (viz sekce 4.2.4) a pro napájen´ı indukˇcn´ıch sn´ımaˇc˚ u rychlosti otáˇcen´ı kol. Hodnota kapacity kondenzátoru C5 byla zvolena dle doporuˇcen´ı v´ yrobce. Skupinové kondenzátory C93, C6 a C7 slouˇz´ı jako zdroj napˇet´ı 3,3 V. Dioda LED1 indikuje pˇr´ıtomnost napˇet´ı na DPS a dioda D1 slouˇz´ı jako ochrann´ y prvek pro pˇr´ıpad VIN < VOUT (zkrat), coˇz je pro analogov´ y regul´ ator nepˇr´ıpustn´ y reˇzim [5].


4.2.2

35

GPS

Zapojen´ı GPS modulu je zn´ azornˇeno na Obr. 4.3. Vˇetˇsina levnˇejˇs´ıch modul˚ u ˇ pouˇz´ıv´ a pro komunikaci s MCU USART. Cip Quectel L70B je navrˇzen jako DCE a pouˇz´ıv´ a standardn´ı DCE–DTE pˇripojen´ı. V´ ystupn´ı napˇet’ová u ´roveˇ n datového signálu je vˇsak 0–3,6 V, datové signály (GPS Tx a GPS Rx) je tedy moˇzné pˇripojit pˇr´ımo na porty mikroprocesoru a nen´ı nutné je pˇrevádˇet z/do RS-232 u ´rovn´ı. ˇ d´ Cip ale obsahuje tyto piny (popis dle [16]): • 1PPS: V´ ystupn´ı obdéln´ıkov´ y signál s frekvenc´ı 1 Hz a stˇr´ıdou 10 % dle kterého lze napˇr. prov´ adˇet synchronizaci hodin. • V BCKP: Pˇripojen´ı z´ aloˇzn´ıho zdroje napájen´ı. Pokud pˇri odpojen´ı hlavn´ıho zdroje nen´ı pˇr´ıtomno z´ aloˇzn´ı napájen´ı, ˇcip ztrat´ı veˇskeré u ´daje o poloze a dostupn´ ych satelitech. • STDBY: Vstupn´ı sign´ al, pˇri log. 0 je zaˇr´ızen´ı uvedeno do STANDBY módu. • RST: Reset ˇcipu, aktivn´ı v log. 0. • RF IN: Vstupn´ı sign´ al z antény s charakteristickou impedanc´ı 50 Ω. • ANTON: V´ ystupn´ı sign´ al, kter´ y m˚ uˇze pˇripojit ˇci odpojit anténu od napájen´ı VCC RF (napˇr. odpojen´ı pˇri vstupu do STANDBY módu). • TIMER: Pomoc´ı tohoto vstupn´ıho signálu m˚ uˇzeme odpojit hlavn´ı napájen´ı ˇcipu. Jelikoˇz tento pin nepouˇz´ıváme, je pˇripojen na GND (dle doporuˇcen´ı v´ yrobce).

Obr´ azek 4.3: Zapojen´ı ˇcipu Quectel L70B

36


Zapojen´ı ant´ eny Zaˇr´ızen´ı umoˇzn ˇuje pˇripojen´ı jak pasivn´ı, tak aktivn´ı antény. Dle doporuˇcen´ı v´ yrobce bylo realizov´ ano zapojen´ı pro aktivn´ı anténu a ˇr´ıdic´ım v´ ystupem ANTON, kter´ y s pouˇzit´ım tranzistor˚ u T1 (MOSFET P) a T2 (MOSFET N) sp´ıná ˇci rozpojuje pˇr´ıvod nap´ ajen´ı k anténˇe. V základn´ı konfiguraci je kondenzátor C51 a C52 nezapojen´ y a rezistor R115 má hodnotu 0 Ω. Tyto tˇri prvky mohou slouˇzit k lepˇs´ımu impedanˇcn´ımu pˇrizp˚ usoben´ı obvodu.

4.2.3

Flash pamˇ et’ S25FL128S

Obrázek 4.4: Zapojen´ı S25FL128S Na Obr. 4.4 m˚ uˇzeme vidˇet schéma zapojen´ı pouˇzité NOR Flash pamˇeti. V Tab. 4.3 nalezneme popis vybran´ ych pin˚ u tohoto ˇcipu, dle [17]. Piny oznaˇcené jako DNU“ ” (Do Not Use) mohou b´ yt pouˇz´ıvané v´ yrobcem pro testovac´ı u ´ˇcely a v uˇzivatelské aplikaci mohou b´ yt pˇripojeny k VSS nebo z˚ ustat nepˇripojené, jelikoˇz k nim je internˇe pˇripojen´ y pulldown rezistor. Piny oznaˇcené jako NC“ mohou b´ yt pˇripojeny k jakémukoliv ” signálu a tud´ıˇz vyuˇzity pro veden´ı vodiˇc˚ u na DPS, ˇc´ımˇz se m˚ uˇze usnadnit pˇripojen´ı, sn´ıˇzit plocha proudové smyˇcky atp. Piny oznaˇcené jako RFU“ (Reser” ved for Future Use) by kv˚ uli zajiˇstˇen´ı kompatibility s jin´ ymi verzemi této Flash pamˇeti nemˇely b´ yt vyuˇz´ıv´ any pro veden´ı vodiˇc˚ u. Tabulka 4.3: Popis pin˚ u S25FL128S N´ azev pinu

Popis

RST

HW reset zaˇr´ızen´ı, aktivn´ı pˇri log. 0

IO0

Vstupn´ı signál sériové komunikace

IO1

V´ ystupn´ı signál sériové komunikace.

IO2

Write Protect – ochrana proti zápisu. Aktivn´ı pˇri log. 0

IO3

Hold (pause). Pozastaven´ı pˇrenosu.

CS

Chip Select. Aktivn´ı pˇri log. 0

SCK

Hodinov´ y signál.


4.2.4

37

Mˇ eˇric´ı blok

Z´ akladn´ı parametry A/D pˇrevodn´ık˚ u Zvolen´ y mikroprocesor obsahuje celkem tˇri analogovˇe digitáln´ı pˇrevodn´ıky (ADC) s postupnou aproximac´ı a kaˇzd´ y z nich obsahuje 16 kanál˚ u pro mˇeˇren´ı signál˚ u 4 z extern´ıch zdroj˚ u . Z´ akladn´ı u ´daje udávané v´ yrobcem shrnuje Tab. 4.4. Tabulka 4.4: Z´ akladn´ı parametry AD pˇrevodn´ıku, [18] Symb. N VDDA VREF

Parametr Poˇcet bit˚ u Nap´ ajen´ı ADC Ref. napˇet´ı

fADC

Frekvence hod.

Ts

Rozsah vstup. napˇet´ı Vstupn´ı impedance Odpor vzorkovac´ıho obvodu Kapacita vzor. obvodu Vzor. perioda

fs

Vzor. frekvence

VAIN RAIN RADC CADC

IVREF IVDDA

Proud VREF Proud VDDA

pinem pinem

Podm´ınky

Min. 1.7 1.7 0.6 0.6

Typ. 15 30

Max. 12 3.6 VDDA 18 36

Jedn.

0

-

VREF

V

-

-

50

kΩ

-

-

6

kΩ

-

4

7

pF

fADC = 30 MHz Standardn´ı mód Duáln´ı mód Triple“ mód ” Pˇri konverzi

0.1 -

-

16 2 3.75 6

µs Msps Msps Msps

-

300

500

µA

Pˇri konverzi

-

1.6

1.8

mA

VDDA − VREF < 1, 2 VDDA ∈< 1, 7; 2, 4 > VDDA ∈< 2, 4; 3, 6 >

V´ıce v rovnici (4.1)

V V MHz MHz

Výpoˇcet RAIN Abychom omezili vstupn´ı Obrázek 4.5: Základn´ı uspoˇrádáproud do ADC, m˚ uˇzeme pouˇz´ıt pˇredˇradn´ y od- n´ı A/D pˇrevodn´ıku por RAIN zapojen´ y do série. Jeho velikost vˇsak nem˚ uˇze b´ yt libovoln´ a. Na Obr. 4.5 m˚ uˇzeme vidˇet, ˇze RAIN spoleˇcnˇe s prvky vzorkovac´ıho obvodu tvoˇr´ı RC ˇcl´ anek, jehoˇz ˇcasová konstanta roste se zvˇetˇsov´ an´ım vstupn´ıho odporu. Velk´ y sériov´ y odpor a tedy mal´ y vstupn´ı proud m˚ uˇze n´ aslednˇe zp˚ usobovat chybu zes´ılen´ı pˇrevodn´ıku. 4

A/D pˇrevodn´ık m˚ uˇze m´ıt aˇz 19 multiplexovan´ ych kan´ al˚ u, kde dva kan´ aly jsou pouˇzity pro mˇeˇren´ı intern´ıch sign´ al˚ u a jeden pro mˇeˇren´ı napˇet´ı Vbat .

38


Vhodn´ y odpor zvol´ıme v´ ypoˇctem rovnice (4.1), pˇriˇcemˇz vypoˇc´ıtaná hodnota zp˚ usob´ı chybu menˇs´ı neˇz jednu ˇctvrtinu LSB [19]. RAIN =

k − 0, 5 − RADC fADC · CADC · ln(2N+2 )

(4.1)

Hodnoty jednotliv´ ych konstant nalezneme v Tab. 4.4. Promˇenná k pˇredstavuje vzorkovac´ı periodu. Tuto hodnotu m˚ uˇzeme nastavit v registru ADC SMPR15 , kde nejmenˇs´ı hodnota je 3 a nejvˇetˇs´ı 480. M˚ uˇzeme tedy vypoˇc´ıtat odpor RAIN : RAIN,3 =

3 − 0, 5 − RADC fADC · CADC · ln(212+2 )

Statick´ e chyby A/D pˇrevodn´ıku Statické chyby A/D pˇrevodn´ıku jsou vyjádˇreny v poˇctu LSB. Hodnotu jednoho LSB urˇc´ıme dle vztahu 1 LSB =

2, 5 . Vref = 12 = 0, 00061 V. N 2 2

(4.2)

Volbu napˇet’ové reference bl´ıˇze popisuje odstavec n´ıˇze v této sekci. V´ yˇcet jednotliv´ ych statick´ ych chyb shrnuje Tab. 4.5. Uvedené hodnoty závis´ı na volbˇe frekvence fADC , jej´ıˇz hodnotu jsme zvolili 30 MHz. Velikost statick´ ych chyb pro jiné frekvence m˚ uˇzeme nalézt v [19]. Tabulka 4.5: Statické chyby AD pˇrevodn´ıku pro fADC = 30 MHz Symbol ET EO EG ED EL

Popis Celkov´ a chyba Chyba nuly Chyba zes´ılen´ı Diferenci´ aln´ı nelinearita Integr´ aln´ı nelinearita

Typ ±2 ±1.5 ±1.5 ±1 ±1.5

Max ±5 ±2.5 ±3 ±2 ±3

Jednotka

LSB

Dynamick´ e parametry A/D pˇrevodn´ıku Hodnoty uvedené v Tab. 4.6 opˇet závis´ı na volbˇe fADC . V´ yrobce vˇsak udává dynamické parametry pouze pro fADC = 18 MHz a 36 MHz, tabulka tedy popisuje parametry pro vyˇsˇs´ı z uveden´ ych hodnot fADC . Napˇ et’ov´ a reference pro A/D pˇrevodn´ıky Pouˇzité schéma zapojen´ı napˇet’ové reference LT1236BILS8-5 na Obr. 4.6 vycház´ı z doporuˇcen´ı v´ yrobce, viz [15]. V´ ystupn´ı napˇet´ı Vout má hodnotu 5 V. Jelikoˇz 5

V´ıce viz [18], kap. 13.5.


39

Tabulka 4.6: Dynamické chyby AD pˇrevodn´ıku pro fADC = 36MHz Symbol

Popis

Min.

Typ

Jednotky

10.6

10.8

bits

ENOB

Effective number of bits

SINAD

Signal to noise and distortion

66

67

SNR

Signal to noise ratio

64

68

THD

Total harmonic distortion

-70

-72

dB

maxim´ aln´ı vstupn´ı napˇet´ı pro ADC u MCU STM32F429 má hodnotu 3,6 V (viz Tab. 4.4), pouˇz´ıv´ ame dˇeliˇc R120R121, na jehoˇz v´ ystupu je napˇet´ı Vref ADC 6 o velikosti 2,5 V . Obr´ azek 4.6: Zapojen´ı napˇet’ové reference

Napˇet´ı Vout je v z´ akladn´ı konfiguraci také zapojeno do napˇet’ového sledovaˇce s pasivn´ı filtrac´ı vstupn´ıho napˇet´ı tvoˇreného operaˇcn´ım zesilovaˇcem AD8665. D´ıky tomu m´ a maxim´ aln´ı v´ ystupn´ı proud reference hodnotu pˇres 100 mA a je moˇzné napájet celou ˇradu senzor˚ u, jejichˇz odbˇer se pohybuje v ˇrádu jednotek mA. Pro u ´ˇcely testov´ an´ı nebo v pˇr´ıpadˇe nesprávné funkce operaˇcn´ıho zesilovaˇce je moˇzné senzory nap´ ajet pˇr´ımo z integrovaného obvodu LT1236BILS8-5, a to po osazen´ı rezistoru R1177 a vyjmut´ı operaˇcn´ıho zesilovaˇce (nebo odpojen´ı pinu OUT“). ” Cel´ y obvod je nap´ ajen napˇet´ım 12 V. To je dáno specifikac´ı jednotliv´ ych souˇcástek (které neumoˇzn ˇuj´ı pouˇz´ıt vstupn´ı napˇet´ı 3,3 V). D´ıky tomu je také ménˇe zatˇeˇzov´ an pouˇzit´ y line´ arn´ı regulátor napˇet´ı popsan´ y v sekci 4.2.1.

Kompletn´ı uspoˇr´ ad´ an´ı A/D pˇrevodn´ık˚ u Na Obr. 4.7 je zn´ azornˇeno kompletn´ı schéma vstupn´ıho obvodu A/D pˇrevodn´ıku. 6

Od hodnoty napˇet´ı 2,4 V je moˇzné vyuˇz´ıvat vˇsech funkc´ı ADC, které nejsou dostupné pˇri niˇzˇs´ı hodnotˇe vstupn´ıho napˇet´ı, viz [19]. 7 V z´ akladn´ı konfiguraci jsou souˇca ´stky oznaˇcené symbolem NMT“ neosazené. ”

40


Pˇred vstupem do mikroprocesoru je um´ıstˇen pasivn´ı RC filtr typu doln´ı propust. V z´ akladn´ım nastaven´ı“ bude kondenzátor CF nezapojen´ y a rezistor RAIN ” bude m´ıt hodnotu 0 Ω. Je to z toho d˚ uvodu, ˇze zat´ım neznáme povahu vstupn´ıho napˇet´ı a nem˚ uˇzeme tedy urˇcit ˇcasovou konstantu filtru. Pˇri nevhodnˇe zvolené ˇcasové konstantˇe bychom mohli v´ yraznˇe potlaˇcit i uˇziteˇcnou sloˇzku vstupn´ıho signálu. Parametry RC filtru budou závislé také na nastaven´ı reˇzimu ADC (napˇr. hodnota RAIN viz odstavec 4.2.4). Obr´ azek 4.7: Kompletn´ı uspoˇrádán´ı ADC

Toto zapojen´ı bylo navrˇzeno tak, aby plnilo také ochrannou funkci. Pro ochranu pˇred napˇet’ov´ ymi ˇspiˇckami je pˇred filtrem dvojice Schottkyho diod D1 a D2 . Stejn´ a konfigurace diod se nacház´ı i pˇred rezistorem RADC uvnitˇr mikroprocesoru8 , kde se ovˇsem jedn´ a o klasické“ diody, které zaˇc´ınaj´ı propouˇstˇet elektrick´ y ” proud pˇri rozd´ılu napˇet´ı pˇribliˇznˇe 0, 7 V. Schottkyho diody maj´ı u ´bytek napˇet´ı pˇribliˇznˇe 0, 2 V a na napˇet’ové ˇspiˇcky tedy reaguj´ı rychleji. Posledn´ım prvkem v obvodu je napˇet’ov´ y dˇeliˇc s rezistory R1 a R2 . Dˇel´ıc´ı pomˇer je 2:1, jelikoˇz maxim´ aln´ı v´ ystupn´ı napˇet´ı ze senzor˚ u je 5 V a napˇet’ová reference pro ADC je 2,5 V. Rezistor R1 pln´ı také ochrannou funkci. Pokud by doˇslo k nechtˇenému pˇripojen´ı napájen´ı akumulátoru (max. 14,5 V) k ADC, zaˇcal by pˇres diodu D1 protékat proud, kter´ y dle specifikace nesm´ı b´ yt vˇetˇs´ı neˇz 200 mA. Minim´ aln´ı hodnota rezistoru R1 je tedy R1 =

U UAK − Vcc 14, 5 − 3, 3 = = = 56 Ω. I I 0, 2

Pˇri této hodnotˇe odporu by vˇsak byl ztrátov´ y v´ ykon P=

(14, 5 − 3, 3)2 U2 = = 2, 24 W. R 56

Jelikoˇz chceme pouˇz´ıt souˇc´ astky pro povrchovou montáˇz, které maj´ı velmi malé rozmˇery, je hodnota ztr´ atového v´ ykonu nad pˇr´ıpustnou mez´ı. Zvol´ıme-li napˇr. pouzdro rezistoru s oznaˇcen´ım 0805, je maximáln´ı povolen´ y ztrátov´ y v´ ykon P = 8

V´ıce viz [19], str. 157: Typical connection diagram using the ADC

41

4.3. SOFTWARE

0, 125 W. Hodnota R1 vˇsak nem˚ uˇze b´ yt také moc velká (napˇr. 1 MΩ), jelikoˇz by pˇri mˇeˇren´ı proud tekouc´ı rezistorem RAIN byl mal´ y a kondenzátory CF a CADC by se nestihly plnˇe nab´ıt, coˇz samozˇrejmˇe ovlivˇ nuje mˇeˇren´ı. Vol´ıme tedy R1 = R2 = 1 kΩ. Obr´ azek 4.8: V´ ysledná podoba data loggeru

(a) Pohled shora

4.3 4.3.1

(b) Pohled zdola

Software A/D pˇrevodn´ıky

M´ ody A/D pˇrevodn´ıku Pˇrevodn´ıky prov´ ad´ı konverzi v nezávislém nebo duáln´ım módu. Podrobn´ y popis tˇechto m´ od˚ u m˚ uˇzeme nalézt v [20]. V duáln´ım módu je moˇzné ˇcasovˇe synchronizovat mˇeˇren´ı pˇrevodn´ıku 1 a 2, nelze vˇsak takto synchronizovat také pˇrevodn´ık 3, a proto tento m´ od nebudeme pouˇz´ıvat. V nez´ avislém m´ odu m´ ame na v´ ybˇer nˇekolik typ˚ u konverze, jejichˇz popis nalezneme n´ıˇze. Pro obsluhu A/D pˇrevodn´ık˚ u je moˇzné pouˇz´ıt DMA (Direct Memory Access). Pro konverzi je velice vhodné DMA pouˇz´ıt – m˚ uˇzeme tak zabránit ztrátˇe vzork˚ u mˇeˇreného sign´ alu a také ˇsetˇr´ıme strojov´ y ˇcas jádra mikroprocesoru [20].

42


Jeden odmˇer jednoho kanálu Jedná se o nejjednoduˇsˇs´ı mód, ve kterém je odeˇctena hodnota zvoleného kan´ alu a t´ım je mˇeˇren´ı ukonˇceno, viz Obr. 4.9a.

Jeden odmˇer v´ıce kanál˚ u V tomto módu probˇehne jedno mˇeˇren´ı libovolnˇe zvolen´ ych kan´ al˚ u, kde kaˇzd´ y kan´ al m˚ uˇze m´ıt zcela odliˇsnou vzorkovac´ı frekvenci, viz Obr. 4.9b. D´ıky tomu m˚ uˇzeme nakonfigurovat dané kanály najednou a v urˇcit´ ych aplikac´ıch tak uˇsetˇrit nˇejak´ y strojov´ y ˇcas jádra mikroprocesoru. Obr´ azek 4.9: Nezávislé módy A/D pˇrevodn´ıku [20]

(a) SCSC

(b) MCSC

(c) SCCC

(d) MCCC

SCSC Single channel, single conversion. MCSC Multichannel, single conversion. SCCC Single channel, continous conversion. MCCC Multichannel, continous conversion.

Pr˚ ubˇeˇzné mˇeˇren´ı jednoho kanálu Tento mód mˇeˇr´ı napˇet´ı na daném kanálu v nekoneˇcném cyklu9 . M˚ uˇzeme také pouˇz´ıt DMA, kdy pˇrevod vstupn´ıho signálu prob´ıh´ a nez´ avisle na mikroprocesoru a ˇsetˇr´ıme tak strojov´ y ˇcas, viz Obr. 4.9c. 9

Pˇresnˇeji ˇreˇceno do té doby, neˇz zmˇen´ıme konfiguraci pˇrevodn´ıku.

43

4.3. SOFTWARE

Pr˚ ubˇeˇzné mˇeˇren´ı v´ıce kanál˚ u Napˇet’ové u ´rovnˇe vstupn´ıch signál˚ u jsou mˇeˇreny nepˇretrˇzitˇe. Pro sn´ıˇzen´ı z´ atˇeˇze mikroprocesoru opˇet m˚ uˇzeme pouˇz´ıt DMA, viz Obr. 4.9d. Injekˇcn´ı m´ od Tento m´ od se pouˇz´ıvá v pˇr´ıpadˇe, ˇze je zaˇcátek konverze vyvolán extern´ı ud´ alost´ı. Kan´ aly A/D pˇrevodn´ıku v tomto módu maj´ı vˇetˇs´ı prioritu a mohou tedy pˇreruˇsovat konverzi standardn´ıch kanál˚ u.

4.3.2

GPS

USART Zaˇr´ızen´ı podporuje rychlost datového pˇrenosu 4800, 9600, 14400, 19200, 38400, 57600 nebo 115200 Bd. V z´ akladn´ım nastaven´ı je rychlost 9600 Bd, datov´ y rámec má délku 8 bit˚ u (bez parity) a jeden stop bit. Hardwarové ˇr´ızen´ı toku dat nen´ı podporov´ ano. NMEA protokol NMEA je v oblasti satelitn´ı navigace bˇeˇznˇe pouˇz´ıvan´ y protokol, kter´ y kóduje inˇ formaci pomoc´ı ASCII znak˚ u. Cip L70B pouˇz´ıvá standard NMEA 0183. V tomto standardu je definov´ ano ˇsest zpráv, které zaˇr´ızen´ı odes´ılá – RMC, VTG, GGA, GSA, GSV a GLL. Form´ at zpr´ avy je uveden v Tab. 4.7, popis jednotliv´ ych zpráv m˚ uˇzeme naj´ıt v [21]. Tabulka 4.7: Formát standardn´ı NMEA zprávy Délka (byte) ˇ ast C´

1

1–2

3

V

1

V

1

2

2

ST

ID

NID

MSG1

DLM

MSGn

MSGE

CeS

END

ST Kaˇzd´ a zpr´ ava zaˇc´ın´ a znakem $“. ” ID Identifik´ ator pˇrij´ımaˇce . U GPS pˇrij´ımaˇce je tato hodnota vˇzdy GP“. ” NID NMEA identifik´ ator (RMC, VTG, . . . ). MSG1–n Obsah zpr´ avy. Pro kaˇzd´ y identifikátor je pˇresnˇe definován obsah a poˇrad´ı odes´ılan´ ych dat (která maj´ı r˚ uznou délku – V). Jednotlivé hodnoty jsou oddˇeleny ˇc´ arkou (DLM). Mnoˇzstv´ı odeslan´ ych dat se liˇs´ı dle NID. MSGE Identifik´ ator konce odes´ılan´ ych dat. Tato hodnota je vˇzdy *“. ” CeS Kontroln´ı souˇcet (checksum). Vypoˇc´ıtá se jako XOR (exkluzivn´ı souˇcet) vˇsech znak˚ u mezi $“ a *“ ” ” END Zpr´ ava je vˇzdy zakonˇcena znaky Line Feed a Carriage Return, tj. \r\n“ ” nebo hexadecim´ alnˇe 0x0A, 0x0D“. ”

44


MTK NMEA protokol MTK NMEA je rozˇs´ıˇren´ı standardn´ıho protokolu o zprávy, pomoc´ı kter´ ych m˚ uˇzeme konfigurovat ˇcip L70B. Form´ at zprávy je znázornˇen v Tab. 4.8, kompletn´ı v´ yˇcet a popis zpr´ av m˚ uˇzeme naj´ıt v [21]. Tabulka 4.8: Formát rozˇs´ıˇrené MTK NMEA zprávy Délka (byte) ˇ ast C´

1

1

3

3

V

1

V

1

2

2

ST

ID

NID

PKTt

D1

DLM

Dn

MSGE

CeS

END

ST Kaˇzd´ a zpr´ ava zaˇc´ın´ a znakem $“. ” ID Identifik´ ator zpr´ avy, hodnota vˇzdy P“. ” NID NMEA identifik´ ator, vˇzdy MTK“. ” PKTt Typ paketu, ˇc´ıslo v intervalu 000–999“. ” D1-Dn Datové byty, vˇzdy oddˇeleny ˇcárkou. MSGE Identifik´ ator konce odes´ılan´ ych dat. Tato hodnota je vˇzdy *“. ” CeS Kontroln´ı souˇcet (checksum). Vypoˇc´ıtá se jako XOR (exkluzivn´ı souˇcet) vˇsech znak˚ u mezi $“ a *“ ” ” END Zpr´ ava je vˇzdy zakonˇcena znaky Line Feed a Carriage Return, tj. \r\n“ ” nebo hexadecim´ alnˇe 0x0D, 0x0A“. ” Pˇr´ıjem a zpracov´ an´ı zpr´ av Základ pro zpracov´ an´ı pˇrij´ıman´ ych zpráv tvoˇr´ı struktura hGPS typu GPS handle. Tato struktura obsahuje prvky popsané v Tab. 4.9. D´ıky této struktuˇre v´ıme v kaˇzdé f´ azi pˇr´ıjmu a zpracov´ an´ı packetu aktuáln´ı stav a je moˇzné jednoduˇse detekovat pˇr´ıpadné chyby. Na Obr. 4.10 je zn´ azornˇen proces zpracován´ı zprávy z pˇrijatého packetu. Tato zpráva m˚ uˇze b´ yt dvoj´ıho typu – standardn´ı nebo roˇs´ıˇrená NMEA. Pro kaˇzd´ y typ standardn´ı zpr´ avy byla implementována jedna struktura, celkem tedy ˇsest struktur s n´ azvy GPS RMC, GPS VTG, GPS GGA, GPS GSA, GPS GSV a GPS GLL. Do nich je moˇzné ukládat jednotlivé informace o poloze, rychlosti, ˇcasu ap. Jako pˇr´ıklad m˚ uˇzeme uvést podobu struktury GPS GLL (viz ukázka kódu n´ıˇze). Obsah struktur ostatn´ıch standardn´ıch NMEA zpráv koresponduje s jejich popisem v [21].

45

4.3. SOFTWARE

Tabulka 4.9: Struktura typu GPS handle Typ promˇenné

N´ azev

Popis

char []

rxbuffer

Do tohoto pole je uloˇzena pˇrijat´ y packet.

char *

p rxbuffer

Ukazatel na rxbuffer.

uint16 t

norb

Poˇcet pˇrijat´ ych byt˚ u.

uint16 t char []

nopb message

Poˇcet zpracovan´ ych byt˚ u. Do tohoto pole je uloˇzena jedna zpráva (sekvence byt˚ u, pˇred následuj´ıc´ım symbolem $

char *

p message

Ukazatel na message.

uint8 t

message length

Délka zprávy.

uint8 t GPS status

npof sts

Poˇcet ˇcást´ı zprávy (bloky oddˇelené ˇcárkou). Aktuáln´ı stav pˇrijmu a zpracován´ı dat (v poˇrádku/ chyba/ konec packetu).

GPS transfer sts

rx TransferSTS

Stav pˇrij´ımán´ı zpráv.

GPS transfer sts

tx TransferSTS

Stav odes´ılán´ı zpráv.

uint8 t

CRC received

Pˇrijatá hodnota kontroln´ıho souˇctu.

uint8 t

CRC calculated

Vypoˇc´ıtaná hodnota kontroln´ıho souˇctu.

/* NMEA PACKET PROTOCOL: GPGLL * Example: * $GPGLL,3110.2908,N,12123.2348,E,041139.000,A,A*59 */ typedef struct { GPS data validity validity; uint8 t UTC hours; uint8 t UTC minutes; uint8 t UTC sec; uint16 t UTC msec; uint8 t latitude degs; uint8 t latitude minutes; uint16 t latitude promiles; compass lat comp; uint8 t longitude degs; uint8 t longitude minutes; uint16 t longitude promiles; positioning mode mode; } GPS GLL;

46


Jedn´ a-li se rozˇs´ıˇrené NMEA zprávy, ty maj´ı konkrétn´ı nemˇennou podobu a staˇc´ı tedy porovn´ avat pˇrijat´ a data s databáz´ı uloˇzen´ ych PMTK zpráv, viz [21]. Obr´ azek 4.10: Zpracován´ı pˇrijatého paketu

4.3.3

Flash pamˇ et’ S25FL128S

SPI Zvolen´ a pamˇet’ umoˇzn ˇuje pouˇz´ıt dva SPI módy (viz popis n´ıˇze), které odes´ılaj´ı zprávy s délkou osmi bit˚ u, MSB jako prvn´ı. SPI m´ od 0: V tomto m´ odu je polarita hodinového signálu CPOL = 0 (klidová u ´roveˇ n) a f´ aze CPHA = 0 (vzorkován´ı na nábˇeˇznou hranu). SPI m´ od 1: Polarita hodinového signálu CPOL = 1 a CPHA = 1.

47

4.3. SOFTWARE

Z´ apis, ˇ cten´ı a maz´ an´ı dat Podrobn´ y popis proces˚ u pr´ ace s daty m˚ uˇzeme nalézt v [17]. Veˇskerou komunikaci s pamˇet´ı prov´ ad´ıme pomoc´ı pˇr´ıkaz˚ u, dle kter´ ych zaˇr´ızen´ı urˇc´ı, jakou operaci chceme vykonat. Kaˇzd´ y pˇr´ıkaz zaˇc´ıná osmibitovou instrukc´ı. Ta m˚ uˇze b´ yt jedin´ ym prvkem pˇr´ıkazu (napˇr. pˇri resetován´ı ˇcipu) nebo m˚ uˇze b´ yt následována dodateˇcn´ ymi informacemi (adresa, data). Zvolen´ a pamˇet’ je rozdˇelena na sektory o velikosti 256 kB, celkem tedy obsahuje 64 sektor˚ u. Pro ˇcten´ı dat z tˇechto sektor˚ u pouˇzijeme instrukci READ, viz Obr. 4.11, kter´ a je n´ asledovan´ a adresou o délce N (24 nebo 32 bit˚ u). Poˇcáteˇcn´ı adresa ˇcten´ı m˚ uˇze b´ yt v jakémkoliv m´ıstˇe pamˇet’ového prostoru. Pˇri ˇcten´ı ˇcip automaticky inkrementuje hodnotu ukazatele adresy a m˚ uˇzeme tedy kontinuálnˇe vyˇc´ıst obsah celé pamˇeti. Pˇri pˇreteˇcen´ı proces ˇcten´ı pokraˇcuje od adresy 000000h. Obr´ azek 4.11: Proces ˇcten´ı z pamˇeti [17]

Pro z´ apis dat pouˇz´ıv´ ame instrukci Page Program. Z d˚ uvodu ˇcasové optimalizace je vhodné zapisovat data vˇzdy po stránkách (tj. 512 byt˚ u), ale je moˇzné zapisovat libovolné mnoˇzstv´ı dat v intervalu 1–512 byt˚ u s poˇcátkem v jakékoliv m´ıstˇe adresového prostoru. Z´ apis vˇzdy ovlivˇ nuje pouze c´ılené byty a nevymaˇze tedy informaci ze zbytku sektoru ap. Pro vymazán´ı dat ze sektoru nen´ı moˇzné pouˇz´ıt instrukce pro z´ apis. Kaˇzdé instrukci Page Program mus´ı pˇredcházet pˇr´ıkaz WREN (write enable), jehoˇz ˇcasov´ y pr˚ ubˇeh je znázornˇen na Obr 4.13. Pro kontrolu ukonˇcen´ı z´ apisu dat je moˇzné pˇreˇc´ıst hodnoty ve Status Registru zaˇr´ızen´ı. Obr´ azek 4.12: Pˇr´ıkaz Sector Erase [17]

48


Pro vymaz´ an´ı dat z pamˇeti pouˇz´ıváme pˇr´ıkaz Sector Erase, viz Obr. 4.12. Jak jiˇz název napov´ıd´ a, nelze vymazat jednotlivé byty, mus´ı b´ yt vˇzdy vymazán cel´ y sektor. Stejnˇe jako pˇri z´ apisu, nejdˇr´ıve mus´ıme pouˇz´ıt pˇr´ıkaz WREN, kter´ y je následov´ an N-bitovou adresou (délka adresy je N – 24 nebo 32 bit˚ u). Ihned poté, co CS zmˇen´ı stav z log 0 na log 1 je zahájen proces mazán´ı. Stav procesu m˚ uˇzeme zkontrolovat vyˇcten´ım hodnot ze Status Registru. Po u ´spˇeˇsném vymazán´ı maj´ı vˇsechny byty c´ıleného sektoru hodnotu 0xFF. Obr´ azek 4.13: Pˇr´ıkaz WREN [17]

Kapitola 5

Z´ avˇ er

V rámci této pr´ ace se podaˇrilo u ´spˇeˇsnˇe navrhnout cel´ y systém, kter´ y se skládá z jednotky ˇrazen´ı, volantového modulu a data loggeru. Jednotka ˇrazen´ı je koncipována jako dvouvrstvá DPS s mikroprocesorem STM32F100RB. Zpracov´ av´ a signál z tlaˇc´ıtek (pádel) pod volantem, na základˇe kterého ovl´ ad´ a aktu´ ator pˇrevodovky (pneumatick´ y válec) a aktuátor spojky (fluidn´ı sval). To je realizov´ ano otev´ırán´ım nebo zav´ırán´ım pˇr´ısluˇsn´ ych elektropneumatické ventil˚ u. N´ avrh jednotky je koncipován tak, aby bylo moˇzné, pˇripojit a ovl´ adat pomoc´ı pulznˇe-ˇs´ıˇrkové modulace také servomechanizmy, které mohou nahradit pneumatick´ y systém. Hardware jednotky je moˇzné z pohledu návrhu DPS jeˇstˇe optimalizovat – zámˇenou funkce nˇekter´ ych pin˚ u mikroprocesoru a jeho následn´ ym otoˇcen´ım bychom doc´ılili sn´ıˇzen´ı plochy proudov´ ych smyˇcek. Drobnou chybou je také skuteˇcnost, ˇze nˇekteré spoje na DPS zasahuj´ı témˇeˇr k okraj˚ um desky a pˇri nepˇresné v´ yrobˇe (napˇr. pˇri frézov´ an´ı okraj˚ u nebo ostˇrihu desky) by mohlo doj´ıt k naruˇsen´ı tˇechto vodiv´ ych cest. Z uˇzivatelského hlediska obsahuje implementovan´ y program nˇekolik parametr˚ u, pomoc´ı kter´ ych lze mˇenit ˇcasovou souslednost jednotliv´ ych krok˚ u v procesu ˇrazen´ı a jejich dobu trv´ an´ı. Pˇri ˇrazen´ı vyˇsˇs´ıho rychlostn´ıho stupnˇe se jedná o chvilkové sn´ıˇzen´ı v´ ykonu motoru (odeslán´ı signálu, na základˇe kterého je v ECU sn´ıˇzen v´ ykon) a otevˇren´ı pˇr´ısluˇsného ventilu pro uveden´ı pneumatického válce do pohybu, pˇri ˇrazen´ı niˇzˇs´ıho pˇrevodového stupnˇe se jedná o sekvenci otev´ırán´ı/zav´ırán´ı ventil˚ u pneumatického v´ alce a fluidn´ıho svalu. Toto zaˇr´ızen´ı se podaˇrilo také otestovat ve voze FS.06 a v pr˚ ubˇehu provozu nebyl zaznamen´ an ˇz´ adn´ y problém. Z pohledu koncepce systému ˇrazen´ı by vˇsak bylo vhodné nahradit pˇr´ımovazebn´ı ˇr´ızen´ı zpˇetnou vazbou. Pˇri experimentáln´ım mˇeˇren´ı ˇcasu zaˇrazen´ı jednotliv´ ych rychlostn´ıch stupˇ n˚ u bylo zjiˇstˇeno, ˇze se tento ˇcas pro r˚ uzné rychlostn´ı stupnˇe liˇs´ı. Na tuto situaci by zpˇetnovazebn´ y systém 49

50

´ ER ˇ KAPITOLA 5. ZAV

(napˇr. s koncov´ ym sp´ınaˇcem nebo jin´ ym detektorem u ´spˇeˇsného pˇreˇrazen´ı) dokázal reagovat a mohl by se tedy zkr´ atit celkov´ y ˇcas ˇrazen´ı. Druh´ ym realizovan´ ym zaˇr´ızen´ım je volantov´ y modul, kter´ y vytváˇr´ı rozhran´ı mezi pilotem a vozem. Toto rozhran´ı je tvoˇreno LCD TFT displejem (rozliˇsen´ı 480x272 bod˚ u, u ´hlopˇr´ıˇcka 4,3”), indikaˇcn´ımi LED diodami a mechanick´ ymi ovládac´ımi prvky (tlaˇc´ıtka, otoˇcné sp´ınaˇce). Displej slouˇz´ı k zobrazen´ı nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ıch u ´daj˚ u a k upozornˇen´ı na kritické stavy (napˇr. pˇrehˇr´ıván´ı motoru). LED diody pro indikaci optim´ aln´ıho ˇrazen´ı mohou b´ yt sp´ınány nezávisle, coˇz umoˇzn ˇuje implementovat r˚ uzné reˇzimy indikace, pˇr´ıpadnˇe také DPS osadit diodami r˚ uzn´ ych barev pro lepˇs´ı pˇrehlednost. Na realizovaném zaˇr´ızen´ı vˇsak byly pouˇzity modré ˇciré diody, které zajist´ı dobrou viditelnost i na pˇr´ımém sluneˇcn´ım svˇetle. Volantov´ y modul je koncipován jako dvouvrstvá DPS s mikroprocesorem STM32F303CB, kter´ y byl zvolen pˇredevˇs´ım kv˚ uli malému pouzdru (LQFP48) a moˇznosti komunikace po sbˇernici CAN. Netypick´ y tvar modulu je dán poˇzadavkem na jednoduchou z´ astavbu do volantu závodn´ıho vozu. Napájen´ı mikroprocesoru a displeje zajiˇst’uje analogov´ y lineárn´ı regulátor, kter´ y je dimenzovan´ y na max. proud 500 mA. Maxim´ aln´ı proudov´ y odbˇer DPS se pohybuje okolo 400 mA. Tato hodnota z´ avis´ı na nastaven´ı intenzity podsv´ıcen´ı LCD displeje, kterou m˚ uˇzeme regulovat pulznˇe ˇs´ıˇrkovou modulac´ı. D´ıky relativnˇe n´ızké u ´ˇcinnosti regulátoru je pˇri maxim´ aln´ı spotˇrebˇe generováno nezanedbatelné mnoˇzstv´ı tepla. Z tˇechto d˚ uvod˚ u byla na DPS lok´ alnˇe pouˇzita rozlitá mˇed’ a technika zvaná via stitching, která napom´ ah´ a odvodu tepla od souˇcástky. Ukázalo se vˇsak, ˇze takto navrˇzené chlazen´ı nen´ı zcela postaˇcuj´ıc´ı. Situaci lze snadno vyˇreˇsit pˇridán´ım extern´ıho pasivn´ıho chladiˇce. Posledn´ım a nejkomplexnˇejˇs´ım zaˇr´ızen´ım multifunkˇcn´ıho systému je data logger, kter´ y by mˇel nahradit v nov´ ych vozech t´ ymu CTU CarTech doposud pouˇz´ıvan´ y data logger AiM MXL Pista. Navrˇzená jednotka je schopna mˇeˇrit souˇcasnˇe aˇz 24 sign´ al˚ u z analogov´ ych senzor˚ u (teplotn´ı ˇcidla, senzory tlaku ap.) a 12 diˇ ri digit´ gitáln´ıch sign´ al˚ u. Ctyˇ aln´ı vstupy jsou primárnˇe urˇceny k mˇeˇren´ı rychlosti otáˇcen´ı kol (indukˇcn´ı senzor nebo sn´ımaˇc na bázi Hallovy sondy), ostatn´ı digitáln´ı vstupy mohou slouˇzit napˇr. k pˇripojen´ı sp´ınac´ıch prvk˚ u. Vˇsechny analogové sen’ zory je moˇzné nap´ ajet z pˇresné napˇet ové reference 5 V, pro sn´ımaˇce rychlosti je v konektoru vyvedeno nap´ ajec´ı napˇet´ı palubn´ı s´ıtˇe (pˇribliˇznˇe 12–14 V). Data logger je také osazen GPS ˇcipem a tˇr´ıos´ ym akcelerometrem. Jedn´ a se o ˇctyˇrvrstvou DPS s dvˇema signáln´ımi vrstvami a dvˇema vodiv´ ymi plochami v konfiguraci SIG1–GND–VCC–SIG2. Pˇri návrhu byl kladen d˚ uraz na dodrˇzen´ı n´ avrhov´ ych pravidel uveden´ ych v [5], jako napˇr. v´ıcebodové zemnˇen´ı, oddˇelen´ı analogové a digit´ aln´ı zemˇe, pravidlo 20H, d˚ usledné blokován´ı napájen´ı a omezen´ı plochy proudov´ ych smyˇcek. Z d˚ uvodu velkého mnoˇzstv´ı analogov´ ych a digitáln´ıch sign´ al˚ u, které je tˇreba zpracovat, byl zvolen mikroprocesor s oznaˇcen´ım STM32F429ZI, kter´ y m´ a 144 pin˚ u (pouzdro LQFP144). Jako pamˇet’ pro ukládán´ı

51

dat byla pouˇzita NOR Flash o velikosti 16 MB, která komunikuje s mikroprocesorem (stejnˇe jako pouˇzit´ y akcelerometr) pˇres rozhran´ı SPI. V implementovaném programu byly kromˇe inicializace základn´ıch periféri´ı vytvoˇreny knihovny pro komunikaci s Flash pamˇet´ı a GPS modulem. Knihovna pro extern´ı pamˇet’ obsahuje kompletn´ı seznam instrukc´ı pro obsluhu ˇcipu a funkce pro ˇcten´ı, z´ apis a maz´ an´ı dat. Knihovna pro GPS modul obsahuje funkce pro inicializaci zaˇr´ızen´ı a vyˇc´ıt´ an´ı/odes´ıl´ an´ı dat. Dále implementuje funkce pro parsován´ı pˇrijat´ ych packet˚ u, které jsou ve formátu NMEA zpráv. Pro moˇznost zobrazit namˇeˇrené hodnoty v PC bylo nutné vyˇreˇsit také komunikaci PC–data logger. Pro pˇrenos dat ze zaˇr´ızen´ı do PC tedy obsahuje zaˇr´ızen´ı USB sbˇernici, pomoc´ı které je moˇzné vytvoˇrit virtu´ aln´ı COM port nebo jin´ y typ USB zaˇr´ızen´ı. Software pro USB a obsluhu MEMS akcelerometru nen´ı implementován, je vˇsak moˇzné pouˇz´ıt programové ˇreˇsen´ı z [22]. V r´ amci dalˇs´ıho v´ yvoje tohoto vestavného multifunkˇcn´ıho systému je v tuto chv´ıli nutné jej otestovat pˇr´ımo na závodn´ım voze a odstranit pˇr´ıpadné nedostatky jak v n´ avrhu hardware, tak v implementovaném programu. Vhodn´ ym rozˇs´ıˇren´ım by mohla b´ yt integrace bezdr´ atové telemetrie popsané v [2] a implementace analytického software pro PC.

Literatura

[1]

Formula student world – ranking list. [Online], 2015, [cit. 6.5.2015]. Dostupné z www: http://www.fs-world.org. [str. 1]

[2]

Marek P. Bezdr´ atov´ y pˇrenos kritick´ ych dat ze závodn´ıho vozu. Bakaláˇrská práce, ˇ CVUT v Praze, 2014. [str. 2, 51]

[3]

Nab´ıdka produkt˚ u mxl firmy aim. [Online], 2015, [cit. 22.3.2015]. Dostupné z www: http://www.aimsports.com/products/mxl-chooser.html. [str. 3]

[4]

Kliktronic retail price list. [Online], 2010, [cit. 29.4.2015]. Dostupné z www: http: //www.kliktronic.co.uk/order.htm. [str. 10]

[5]

Z´ ahlava V. N´ avrh a konstrukce desek ploˇsných spoj˚ u: principy a pravidla praktického n´ avrhu. BEN - technick´ a literatura, 2010. ISBN: 978-80-7300-266-4. [str. 10, 34, 50]

[6]

ON Semiconductor. Using mosfets in load switch applications. [Online], 2014, [cit. 29.4.2015]. Dostupné z www: http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/ AND9093-D.PDF. [str. 12]

[7]

E ink spectra. [Online], 2015, [cit. 4.5.2015]. Dostupné z www: http://www.eink. com/display_products_spectra.html. [str. 20]

[8]

LUMINEQ. Thin film electroluminescent displays. [Online], 2015, [cit. 29.4.2015]. Dostupné z www: http://http://lumineq.com/en/technology. [str. 20]

[9]

FTDI. Application note an 312: Ft800 example with arm. [Online], 2014, [cit. 11.12.2014]. Dostupné z www: http://www.ftdichip.com/Products/ICs/FT800. html. [str. 23, 25]

[10] FTDI. Application note an 240: Ft800 from the ground up. [Online], 2014, [cit. 11.12.2014]. Dostupné z www: http://www.ftdichip.com/Products/ICs/FT800. html. [str. 24] [11] FTDI. Ft800 embedded video engine datasheet. [Online], 2013, [cit. 4.5.2015]. Dostupné z www: http://www.ftdichip.com/Products/ICs/FT800.html. [str. 26, 67]

[12] FTDI. Application note an 277: Create user defined font. [Online], 2013, [cit. 4.5.2015]. Dostupné z www: http://www.ftdichip.com/Products/ICs/FT800. html. [str. 27]

53

54

LITERATURA

[13] Sprakfun Electronics. [Online], [cit. 4.5.2015]. Dostupné z www: https://learn. sparkfun.com/tutorials/gps-basics/the-basics-of-gps. [str. 31] ˇ [14] Vedral J., Fischer J. Elektronické obvody pro mˇeˇric´ı techniku. Vydavatelstv´ı CVUT, 2004. ISBN: 80-01-02966-2. [str. 32] [15] Linear Technology. Datasheet: Lt1236 – precision reference. [Online], [cit. 6.5.2015]. Dostupné z www: http://www.linear.com/product/LT1236. [str. 33, 38, 67] [16] Quectel. Datasheet: Gps l70. [Online], 2014, [cit. 6.5.2015]. Dostupné z www: http://www.quectel.com/product/prodetail.aspx?id=13. [str. 35] [17] Spansion. Datasheet: Spansion fl nor flash memory. [Online], 2014, [cit. 8.5.2015]. Dostupné z www: http://www.spansion.com/Products/memory/Serial-Flash/ Pages/Spansion%20FL.aspx. [str. 36, 47, 48, 66] [18] STMicroelectronics. STM32F427xx/STM32F429xx datasheet. [Online], 2014, [cit. 21.2.2015]. Dostupné z www: http://www.st.com/st-web-ui/static/active/ en/resource/technical/document/reference_manual/DM00031020.pdf. [str. 37, 38, 67]

[19] STMicroelectronics. STM32F427xx/STM32F429xx datasheet. [Online], 2014, [cit. 21.2.2015]. Dostupné z www: http://www.st.com/st-web-ui/static/active/ en/resource/technical/document/datasheet/DM00071990.pdf. [str. 38, 39, 40] [20] ST Microelectronics. Application note: Stm32TM ’s adc modes and their applications. [Online], 2010, [cit. 21.2.2015]. Dostupné z www: http://www.st.com/web/en/ resource/technical/document/application_note/CD00258017.pdf. [str. 41, 42, 66]

[21] Quectel. L70 gps protocol specification. [Online], 2014, [cit. 6.5.2015]. Dostupné z www: http://www.quectel.com/product/prodetail.aspx?id=13. [str. 43, 44, 46] [22] Tilen Majerle. Library 35: Lis302dl or lis3dsh accelerometer. [Online], 2014, [cit. 10.5.2015]. Dostupné z www: http://stm32f4-discovery.com/category/ stm32f429/,. [str. 51]

Pˇr´ıloha A

Sch´ ema jednotky ˇrazen´ı

55

1

2

3

4

5

6

7

8

GND

PIR301

PILR102

100n

PIC401

COC4 C4

12V_t

PID201

100R

PIC101 C1 COC1 PIC202 COC2 PIC102 10u PIC201 C2

PIT101

PIR302

COCONN2 CONN2 COLD1 LD1

PIR1102

NLdown down

PIY102 COY1 Y1

22p

BAS70-04

COC11 C11

1k

PIC1102PIC1101

COC12 C12 PID401

22p

PIC1201PIC1202 PIC1201 PIC1202

AGND

68n

3V3 COFB1 FB1 PIFB101

PIFB102

BEAD

AGND

B

PIC1501 PIC1502

3V3

COC15 C15 PIC1601 1u

8Mhz

PIY101

PIC1701 COC16 PIC1602 C16 PIC1702 100n

1

1n

PIR1502

NLPB RIGHT PIR1601 PB RIGHT

NLup up

PIR1602

COD5 D5 BAS70-04

PID503

56

VSS4 VDD4

NLVS N4LVD 4

NLSWDIO

COR9 R9

COR10 R10

PIR902

PIR901

PIR1001

100R

12V_t PIR1002

10k PIT401

COT4 PIT402T4 BSS84 PIT403

PIR1402

PIT602T6 COT6

COR12 R12 PIR1201

COR14 R14 10k

PIR1202

PIT601

4k7

PIT501

MMFTN170

PIT603

PIR1302

NLLED cervena LED cervena NLLED LED zluta zluta NLLED LED zelena NLLED modra LED modra

COR23 R23 PIR2301

PIR2302

PID602

4k7

NLPB RST PB RST

COR25 R25 PIR2501

PIR2502

D6 COD6

NLuC NRST uC NRST

BAS70-04

PID603

R18 COR18 PIR1701

PIR1801

100R

C25 COC25

PID601

PIC2301 PIC2302

12V_t

COT7 PIT702T7 BSS84 PIT703

R19 COR19 560R

NLVDD2 VDD2 COC23 C23 100n

PIC2401 PIC2402

PIR1901 COC24 C24 1n

LED

PIR2702 COR26 R26

68n

PILD40K

LED

PIR2802 COR27 R27

20R

PIR2601

LED

PILD30K

PIR2801

LED

PIR2902 COR28 R28 82R

82R

PIR2701

PILD50K

COR29 R29 82R

PIR2901

AGND

AGND

3V3

3V3

PIC2601 PIC2602

VDD3 C26 COC26 100n

PIC2701 PIC2702

C27 COC27 1n

VSS3

AGND

PIC2801 PIC2802

C28 COC28 100n

COT10 T10 PIT1003

PIT10 1

R22 COR22 10k

4k7

PIT901

PIT801

MMFTN170

PIT903

PIC2901 PIC2902

C29 COC29 1n

VSS4

PIR2102 R21 COR21 10k

PIT803

IRFZ44

PIC1901 C19 COC19 PIC20 2 COC20 PIC1902 22u PIC20 1 C20 100n

PIR2101

PIR2 01

PIR2402

Valve_source

NLOUTCLT PIT802 T8 COT8

PIT902T9 COT9 PIR2002

MMFTN170 COR24 R24 4k7 uC-EFI

VDD4

R20 COR20 out_CLUTCHPIR2001

PIR2 02

PIT1002

NLVSS2 VSS2

VSS1

PIR2602


COC22 C22 1n

B

PIR1802

10k PIT701

PILD20A LD2 PILD50A COLD5 LD4 LD5 COLD2 PILD30A LD3 COLD3 PILD40A COLD4 PILD20K

1k

C

PIC2 01 PIC2 02

PIC1301 C13 COC13 PIC1402 COC14 PIC1302 22u PIC1401 C14 100n

PIR1301

PIR1401

R17 COR17

3V3

COC21 C21 100n

COT5 T5 IRFZ44

COR13 R13 10k

PIR1902 PIC2101 PIC2102

PIT503

Valve_source

AGND

AGND

VDD1

NLOUTDWN PIT502

out_DOWN

NLEFI

3V3

PIC702 COC7 PIC701 C7 100n

AGND

NLVS N1LVD 1 3V3

PIC601 C6 COC6 PIC602 22u

AGND

AGND

EFI

68n

NLValve0source

COT2 T2 IRFZ44

10k

PIR1702

PID501


PIT203

COR5 R5

PIR501

PIuC10 7 PIuC10 8 PIuC10 9 PIuC102 PIuC102 PIuC102 PIuC1023 PIuC1024 PIuC1025 PIuC1026 PIuC1027 PIuC1028 PIuC1029 PIuC103 PIuC103 PIuC1032

AGND

1k

COC18 C18

PIT30

PIT201

PIR502

10k

17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

PID502

4k7

COR16 R16

MMFTN170

PA3 VSS_4 VDD_4 PA4 PA5 PA6 PA7 PC4 PC5 PB0 PB1 PB2 PB10 PB11 VSS_1 VDD_1

COR15 R15 PIR1501

PIT301

PIR601

48 VDD2 VDD_2 PIuC1048 47 VSS2 VSS_2 PIuC1047 46 PA13 PIuC1046 NLout0UP 45 out_UP PA12 PIuC1045 NLout0DOWN 44 out_DOWN PA11 PIuC1044 NLout0CLUTCH 43 out_CLUTCH PA10 PIuC1043 NLuC0EFI 42 uC-EFI PA9 PIuC1042 41 PA8 PIuC1041 40 PC9 PIuC1040 39 PC8 PIuC1039 38 PC7 PIuC1038 37 PC6 PIuC1037 36 LED cervena PB15 PIuC1036 35 LED zluta PB14 PIuC1035 34 LED zelena PIuC1034 PB13 33 LED modra PB12 PIuC1033

VBAT 3 PC13-TAMPER-RTC PIuC103 4 PC14-OSC32_IN PIuC104 PC15-OSC32_OUT 5 PIuC105 PD0 OSC_IN 6 uC NRST PIuC106 7 PD1 OSC_OUT PIuC107 8 NRST PIuC108 9 PC0 COuC1 uC1 PIuC109 10 PC1 PIuC1010 PC2 STM32F100RBT6 11 PIuC1011 PC3 12 PIuC1012 VSSA 13 PIuC1013 VDDA 14 PIuC1014 15 PA0-WKUP PIuC1015 16 PA1 COC17 PIuC1016 C17 PA2 PIuC101 2 PIuC102

PIR402

COR6 4k7 R6

SWDIO

COD4 D4 PID403

3V3

680n

PIR401

VSS1 VDD1

COR11 R11 PIR1101

PIC1002PIC1001

PID402

4k7

NLPB LEFT PB LEFT

680n

PIC902PIC901

PIT302COT3 T3

COR4 R4

PIR602

NLSWCLK SWCLK

VDD_3 VSS_3 PB9 PB8 BOOT_0 PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PD2 PC12 PC11 PC10 PA15 PA14

COC9 C9 COC10 C10 PIR702

out_UP

A

Valve_source

NLOUT UP PIT202

PICON201 PICON20 PICON203 PICON204

64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49

PIC802PIC801

3V3

COR7 R7 PIR701

NLVD N3LVS 3 PIuC1064 PIuC1063 PIuC1062 PIuC106 PIuC106 PIuC1059 PIuC1058 PIuC1057 PIuC1056 PIuC105 PIuC1054 PIuC1053 PIuC1052 PIuC105 PIuC105 PIuC1049

COC8 C8

up down

AGND

3V3

AGND

LED VDD3 VSS3

PILD10A

PICON 10 PICON 102 PICON 103 PICON 104 PICON 105 PICON 106 PICON 107 PICON 108 PICON 109 PICON10 PICON10 PICON102 PICON103 PICON104 PICON105 PICON106

COT1 PIT102T1BSS84 PIT103

PILD10K

AGND

10k

100n

PIC402 10u

LF33CDT

PID202

COR3 R3 82R

PIR202

PB RST EFI

PIC501

10u

PILR103

PIR201

PB LEFT PB RIGHT

PIC302

PID302

V_OUT

PIR101

VBATT 12V VBATT GND OUT UP Valve_source OUT DOWN Valve_source OUT CLT Valve_source Valve_source

V_IN

12V_t

COR2 R2

PIR102

OUT UP

PILR101

PIC301 COC3 C5 C3 PIC502 COC5

COR1 R1

BAT54WS SOD323

OUT DOWN

PID101

COD3 D3

COD2 D2

OUT CLT

PID102

PID301

12V

1 2 3 4

A

3V3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

COCONN1 CONN1

COLR1 LR1

12V

COD1 D1

NLVBATT 12V VBATT 12V NLVBATT GND VBATT GND

AGND C

PIR2401 PIR30 2 COR30 R30 10k

PIR30 1

3V3

Inputs

Indication LEDs

AGND

AGND

uC_source

AGND

EFI

D

D Title

Shifting unit FS.06 Size Date

29.4.2015

Number

2

3

4

5

6

Time Sheet

001

Drawn by 1

Revision

A3

004

19.19.54 1

of

1

AS 7

8

Pˇr´ıloha B

Doplˇ nuj´ıc´ı informace k volantov´ emu modulu

57

Obrázek B.1: Schéma volantového modulu 1

2

COD1 D1

1u

PIC401

COC4 C4 1u

PILR102

PILR104

PIC502 PIC501

COC5 C5 100n

PIC602 PIC601

COC6 C6 1u

PIC702 PIC701

COR3 R3

COC7 C7 1u

PIR301

1u

PIR1102

COR12 R12

10k

PIC10 2

SN65HVD230D

PIC1402PIC1401

COIC1 IC1

COR13 R13 PIR1301

CANL

B

3V3

PIR1302

120R

POCANH

1 PIuC101 COC15 C15 2 PIuC102 PIC1501PIC1502 PIC1501 PIC1502 3 PIuC103 PIY102 4 PIuC104 COY1 Y1 22p 5 COC16 8.000MHz PIuC105 C16 6 PIuC106 PIY101 PIC1601PIC1602 PIC1601 PIC1602 7 PIuC107 8 PIuC108 22p COR21 9 COC17 C17 PIuC109 R21 10 PIuC1010 PIC1701PIC1702 PIC1701 PIC1702 100k 11 PIuC1011 12 PIuC1012

3V3

GND

GND

PIR2102

58

1n

PIR2101

COC18 C18 PIC1802PIC1801

3V3

POSWCLK SWCLK POSWDIO SWDIO

100n

3V3

PICO1011

3PICO103 PICO1022 4PICO104

GND

COCO1 CO1

GND

VBAT PC13 PC14-OSC32_IN PC15-OSC32_OUT PF0 OSC_IN PF1 OSC_OUT NRST VSSA/VREFVDDA/VREF+ PA0 STM32F303CBT6 PA1 PA2

PIR2 01

PIR2301

PIR2401

PIR2501

PIR2601

COR23 R23

COR24 R24

COR25 R25

COR26 R26

10k

10k

10k

10k

10k

PIR2 02

PIC2102 PIC2101

PIR2302

PIR2402

PIR2502

PIR2602

COC21 COC25 PIC2602 C21 PIC2 02 COC22 C22PIC2302 COC23 C23 PIC2402 COC24 C24 PIC2502 C25 1u

PIC2 01

1u

PIC2301

1u

PIC2401

1u

PIC2501

1u

PIC2601

POPB1 PB1 POPB2 PB2 POPB3 PB3 PB4 POPB4 POPB5 PB5 POPB6 PB6 C26 COC26

PIR602

PIR801 COR7 R7 510R

PIR702

PIT101

COT5 PIT502T5

PIT30

PIR1402


36 VDD_3 PIuC1036 35 VSS_3 PIuC1035 34 PA13 PIuC1034 33 PA12 PIuC1033 32 PA11 PIuC1032 31 PIuC1031 PA10 30 PIuC1030 PA9 29 PA8 PIuC1029 28 PB15 PIuC1028 27 PB14 PIuC1027 26 PB13 PIuC1026 25 PB12 PIuC1025

COT6 PIT602T6 PIT601

POLD1 POLD2

PIR1502 COR14 R14 4k7

1n

POCAN0TX CAN_TX

POSWDIO SWDIO POCAN0RX CAN_RX

PIR1602

COR15 R15 4k7

PIR1401

PIR1501

POLD1

POLD2

PIR1702 COR16 R16 4k7

PIR1601

PIR1701

GND

COR17 R17 4k7

PIR1802

PICO201 1 PICO202 2

PICO203 3 PICO204 4 PICO205 5

PICO206 6 PICO207 7

8PICO208 9PICO209 10PICO2010 11PICO2011 12PICO2012 13PICO2013 14PICO2014

A

PIR10 2

COT7 PIT702T7

PIT403

PIT703

PIR1902 COR18 R18 4k7

PIR20 2 COR19 R19 4k7

PIR1801

PIR1901

COC19 C19 1n

PIC20 1 PIC20 2

B

3V3

PIR102

PIR201

COC20 GND C20 100n

COR20 R20 4k7

PIR20 1

COR2 R2 10k

COR1 R1 10k

PIR101

Display connector PICO301 VCC

PICO30A

PICO302

PICO30B

GND

PICO303 CLK

MISO MOSI CS INT PD PICO309 MODE PICO3010 AUDIO PICO3011 NC PICO3012 NC PICO3013 NC PICO3014 NC PICO3015 NC PICO3016 NC PICO3017 BLVCC PICO3018 BLVCC PICO3019 BLGND PICO3020 BLGND PICO304 PICO305 PICO306 PICO307 PICO308

12V PB2 PB4 PB6 RE1-A PORE10A PORE20A RE2-A POCANL CANL

COR10 R10 510R

PIT402 T4 COT4

PIT701

3V3

PIC1901

COLD7 LD7

PIR10 1

PIT401

PIT203

PIT603

PILD702

COR9 R9 510R

PIR902

PIR202

PIuC103 PIuC104 PIuC10 5 PIuC106 PIuC10 7 PIuC108 PIuC10 9 PIuC102 PIuC1021 PIuC102 PIuC1023 PIuC1024 PIC1902

PILD701 COLD6 LD6

PIR901 COR8 R8 510R

PIR802 PIT201

PIT103

PIT503

PILD602

COT2 PIT202T2

PIC1202PIC1201

COR27 R27 10k

PIR2702

PIR701 COR6 R6 510R

PILD601 COLD5 LD5

PILD502

COuC1100n COC13 C13

PIR2701

COR22 R22

PILD501 COLD4 LD4

PILD402

COT1 PIT102T1

PIT501

3V3 C

PIR502

COC12 C12

POSWCLK SWCLK

PIuC1048 PIuC1047 PIuC1046 PIuC1045 PIuC104 PIuC1043 PIuC1042 PIuC104 PIuC104 PIuC1039 PIuC1038 PIuC1037

POCANL

100n

PIC1 01

VDD_1 VSS_1 PB9 PB8 BOOT_0 PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PA15 PA14

RXD

PIC1 02

PILD401 COLD3 LD3

PIR601 COR5 R5 510R

PIT302 T3 COT3 PIT301

GND

PILD302

PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 PB0 PB1 PB2 PB10 PB11 VSS_2 VDD_2

GND

PIIC104

3 PIIC103 4 VCC

POCAN0RX CAN_RX

8 RS PIIC108 7 CANH PIIC107 6 CANL PIIC106 5 VREF PIIC105

100n

13 14 15 16 17 18 19 20 21 LD2 22 LD1 23 24

COC14 C14

PIIC102

CANH

1 PIIC101 2 TXD

POCAN0TX CAN_TX

COC10 C10

PB4

PIC10 1

PB2

GND GND

POPB2 POPB4 POPB6 COC11 C11 1n POPB1 POPB3 POPB5

PIR501

PIR402

PORE10B RE1-B

PIR1202

100k

48 47 46 45 PB1 44 43 42 PB3 41 40 PB5 39 38 37

PIR1201

GND

PORE10A RE1-A

COC9 C9 PIC901PIC902 PIC901 PIC902 1u

PIR1101

PILD301 COLD2 LD2

PILD202

COR4 R4 510R


10k COR11 R11

3V3

UA78M33CDCY

PIR401

COC8 C8

PIR302

PILD201 COLD1 LD1

GND PB1 PB3 PB5 RE1-B PORE10B PORE20B RE2-B POCANH CANH

C

COC1 C1 1u GND

PORE20B PORE20A

COCO3 CO3

3V3

CO2 COCO2

COC2 PIC101 PIC201C2 PIC2021u PIC102

RE2-A

COC3 C3

PILD102

GND

LD2

PIC301

A

PIC402

3V3

V_OUT PILR103 GND

PIC302

COD2 D2

PILD101

3V3

PILR101 V_IN

GND

PID202

LD1

COLR1 LR1

PID201

4 12V

PB6

12V

3

PID101

RE2-B

PID102

GND

1u

Title

Display unit D

Size

GND

Date

29.4.2015

Number

001

Drawn by 1

2

3

Revision

A4

Time Sheet

D

002

14.21.27 001

of

001

AS 4

Tabulka B.1: Reˇserˇse displej˚ u Kontrast

Sv´ ıtivost (cd)

Rozliˇ sen´ ı

Uin (V)

Ubckp (V)

HTDISPLAY HT480043K

Popis

500:1

450

480x272

3.3

28

Rozhran´ ı parallel

HTDISPLAY HT800050G

700:1

500

800x480

3.3

19.8

HTDISPLAY HT800050G-RTP

700:1

500

800x480

3.3

19.8

RIVERDI RVT4.3A480272TFWN00

500:1

550

480x272

3.3

RIVERDI RVT4.3A480272TFWC00

500:1

500

480x272

RIVERDI RVT4.3A480272CNWR36

500:1

440

RIVERDI RVT4.3A480272CNWN36

500:1

550

RIVERDI RVT4.3A480272CNWC36

500:1

RIVERDI RVT4.3A480272CFWR36 RIVERDI RVT4.3A480272CFWN36

Dotykov´ y display

Cena

59

ne

546.56 Kˇ c

parallel

ne

725.80 Kˇ c

parallel

rezistivn´ı

922.03 Kˇ c

16

parallel

ne

494.53 Kˇ c

3.3

16

parallel

kapacitn´ı

1 237.78 Kˇ c

480x272

3.3

16

parallel

rezistivn´ı

921.90 Kˇ c

480x272

3.3

16

parallel

ne

875.81 Kˇ c

500

480x272

3.3

16

parallel

kapacitn´ı

1 619.91 Kˇ c

500:1

440

480x272

3.3

16

parallel

rezistivn´ı

954.83 Kˇ c

500:1

550

480x272

3.3

16

parallel

ne

915.32 Kˇ c

RIVERDI RVT4.3A480272CFWC36

500:1

500

480x272

3.3

16

I2C, SPI

kapacitn´ı

1 659.42 Kˇ c

RIVERDI RVT4.3A480272TFWR00

500:1

440

480x272

3.3

16

parallel

rezistivn´ı

537.99 Kˇ c

RIVERDI RVT4.3A480272TNWC00

500:1

500

480x272

3.3

16

parallel

kapacitn´ı

1 198.47 Kˇ c

RIVERDI RVT4.3A480272TNWN00

500:1

550

480x272

3.3

16

parallel

ne

457.66 Kˇ c

RIVERDI RVT4.3A480272TNWR00

500:1

440

480x272

3.3

16

parallel

rezistivn´ı

516.26 Kˇ c

RIVERDI RVT4.3B480272CFWC00

500:1

500

480x272

3.3

3.3

I2C, SPI

ne

1 692.35 Kˇ c

RIVERDI RVT4.3B480272CFWN00

500:1

550

480x272

3.3

3.3

I2C, SPI

ne

948.24 Kˇ c

RIVERDI RVT4.3B480272CFWR00

500:1

440

480x272

3.3

3.3

I2C, SPI

rezistivn´ı

994.34 Kˇ c

RIVERDI RVT4.3B480272CNWC00

500:1

500

480x272

3.3

3.3

I2C, SPI

kapacitn´ı

1 652.84 Kˇ c

RIVERDI RVT4.3B480272CNWN00

500:1

550

480x272

3.3

3.3

I2C, SPI

kapacitn´ı

915.32 Kˇ c

RIVERDI RVT4.3B480272CNWR00

500:1

440

480x272

3.3

3.3

I2C, SPI

rezistivn´ı

954.83 Kˇ c

STM32F4DIS

-

-

320x240

3.3

-

parallel

rezistivn´ı

1 241.87 Kˇ c

KENTEC - K430WQA-V4-F

-

-

480x272

3.3

-

parallel

ne

946.21 Kˇ c

MIDAS - MCT043EC6W480272LML

-

-

480x272

3.3

28

parallel

ne

1 032.94 Kˇ c

UMSH-8253MD-3T

-

-

480x272

3.3

16.5

parallel

kapacitn´ı

1 608.88 Kˇ c

INT043BTFT-TS

-

-

480x272

3.3

5

parallel

ne

1 602.16 Kˇ c

LQ043T1DG28

-

-

480x272

3.3

4

parallel

ne

1 472.52 Kˇ c

INT043BTFT

-

-

480x272

3.3

17

parallel

ne

1 418.20 Kˇ c

NHD-4.3-480272EF-ATXL#-CTP

-

-

480x272

3.3

19.2

parallel

ne

1 347.92 Kˇ c

AWY-480800T43N01

-

250

800x480

3.3

25.6

i80

ne

1 287.16 Kˇ c

450:1

-

480x272

3.3

23.1

parallel

ne

1 134.84 Kˇ c

DT043BTFT

-

-

480x272

3.3

17

parallel

ne

1 060.64 Kˇ c

UMSH-8253MD-1T

-

-

480x272

3.3

16.5

parallel

ne

929.60 Kˇ c

NHD-4.3-480272EF-ATXL#-T

-

-

480x272

3.3

19.2

parallel

rezistivn´ı

883.12 Kˇ c

NHD-4.3-480272EF-ATXL#

-

-

480x272

3.3

19.2

parallel

ne

813.40 Kˇ c

NHD-5.0-800480TF-ATXI#

600:1

250

800x480

3.3

23.1

parallel

ne

1 022.56 Kˇ c

NHD-5.0-800480TF-ATXL#

600:1

450

800x480

3.3

19.2

parallel

ne

1 069.04 Kˇ c

NHD-5.0-800480TF-ATXL#-T

600:1

400

800x480

3.3

19.2

parallel

rezistivn´ı

1 538.04 Kˇ c

NHD-5.0-800480TF-ATXL#-CTP

600:1

450

800x480

3.3

19.2

parallel

kapacitn´ı

1 626.80 Kˇ c

AFW480272D-4.3-8973

400:1

-

320x240

3.3

20.4

SPI, parallel

rezistivn´ı

1 096.17 Kˇ c

WF43GTIBEDBT0 WINSTAR

500:1

350

480x272

3.3

32

8080

rezistivn´ı

1 161.22 Kˇ c

DEM480272DTMH-PW-N

350:1

1000

480x272

3.3

19.8

parallel

rezistivn´ı

1 037.59 Kˇ c

ER-TFT050

500:1

300

800x480

3.3

-

I2C, SPI

ne

679.36 Kˇ c

HDA430-3

Datum

22.9.2014

23.9.2014

Pˇr´ıloha C

Doplˇ nuj´ıc´ı informace k data loggeru

61

2

3

3V3

PIC6302 PIC6301

4

PIC6402 PIC6401 100n

PIC6501 PIC6502 100n

COC63 C63

COC64 C64

PIC6 01 PIC6 02 100n

PIC6701 PIC6702 100n

COC65 C65

PIC6801 PIC6802 100n

COC66 C66

PIC6901 PIC6902 100n

COC67 C67

PIC70 1

COC68 C68

PIC7101

PIC7201

PIC7301

PIC7401

PIC7502

PIC5302 PIC5301

COC69 COC75 C69 C70 C71 C72 C73 C74 PIC70 2 COC70 PIC7102 COC71 PIC7202 COC72 PIC7302 COC73 PIC7402 COC74 PIC7501 C75 100n 100n 100n 100n 100n 100n 1u

COC53 C53 10u

PIC8 02 PIC5401 C88 PIC8 01 COC88 PIC5402 10u

COC54 C54 10n

5

6

7

3V3

PIC5 01 PIC5 02

PIC5601 PIC5602 100n

COC55 C55

PIC5702 PIC5701 100n

COC56 C56

PIR12701

3V3F PIFB101

COC57 C57 1u

PIFB102

COFB1 FB1

PIC5801 PIC5802

COC58 C58 10n

PIC5901 PIC5902

COC59 C59 10n

PIC60 1 PIC6101 C60 PIC60 2 COC60 PIC6102 100n

PIC6202 PIC6201

COC61 C61 100n

PIR12702

PIR12801

COR116 R116

GND Blokovani

COC95 C95

100n

NC Vin NC GND

NC NC Vout TRIM

COR117 R117

PIR1 701 PIR1 801

PIR12 02 COR120 R120

GND

COR121 R121

1k

100n

2

PIOA102 3 PIOA103


GND

PIR1 802

5

V+

PIOA105

-IN

4 PIOA104

PID102

VBAT

PIR1 901

COY1 Y1

COD3

PID30SMAJ15CA 2 D3

10u 1u

1u

PIC8202 PIC8201

3V3 V_OUT PILR103 GND

B

PIC8901 PIC302 PIC402 COC3 PIC401COC4 C89PIC301 C3 PIC8902 COC89 C4

PILR102

PILR104

PILED10K

PIY201

PIC8402 PIC8401

Napajeni

POFLASH0RST FLASH_RST POPC14 PIR12201 PC14 PC15 NMT POPC15

GND 3V3

PIY202

COC84 C84 6.8p

PIC8502 PIC8501

3V3

POPC14 PC14 POPC15 PC15 COC85 C85

POAD2 IN10 AD2 IN10 POAD2 IN11 AD2 IN11 POAD2 IN12 AD2 IN12 POAD2 IN13 AD2 IN13 POAD2 IN0 AD2 IN0 POAD2 IN1 AD2 IN1 POAD2 IN2 AD2 IN2

6.8p

GND Oscillators

COR124 R124 PIR12402 33k

Vref ADC 3V3F

PIR12401

3V3 GND

1

PIuC101 2 PIuC102 3 PIuC103 4 PIuC104 5 PIuC105 6 PIuC106 7 PIuC107 8 PIuC108 9 PIuC109 10 PIuC1010 11 PIuC1011 12 PIuC1012 13 PIuC1013

14 PIuC1014 15 PIuC1015 16 PIuC1016 17 PIuC1017 18 PIuC1018 19 PIuC1019 20 PIuC1020 21 PIuC1021 22 PIuC1022 23 PIuC1023 24 PIuC1024 25 PIuC1025 26 PIuC1026 27 PIuC1027 28 PIuC1028 29 PIuC1029 30 PIuC1030 31 PIuC1031 32 PIuC1032 33 PIuC1033 34 PIuC1034 35 PIuC1035 36 PIuC1036

PE2 PE3 PE4 PE5 PE6 VBAT PC13 PC14 PC15 PF0 PF1 PF2 PF3 PF4 PF5 VSS VDD PF6 PF7 PF8 PF9 PF10 PH0 PH1 NRST PC0 PC1 PC2 PC3 VDD VSSA VREF+ VDDA PA0 PA1 PA2

PID3502

COD35 D35

PIT303 PIT302

COT3 T3

PID3601

A

GND

GND VDD VSS VCAP_2 PA13 PA12 PA11 PA10 PA9 PA8 PC9 PC8 PC7 PC6 VDD VSS PG8 PG7 PG6 PG5 PG4 PG3 PG2 PD15 PD14 VDD VSS PD13 PD12 PD11 PD10 PD9 PD8 PB15 PB14 PB13 PB12

COuC1 uC1 STM32F429ZIT6

108

PIuC10108 107 PIuC10107 106 PIuC10106 105 PIuC10105 104 PIuC10104 103 PIuC10103 102 PIuC10102 101 PIuC10101 100 PIuC10100 99 PIuC1099 98 PIuC1098 97 PIuC1097 96 PIuC1096

95 PIuC1095 94 PIuC1094 93 PIuC1093 92 PIuC1092 91 PIuC1091 90 PIuC1090 89 PIuC1089 88 PIuC1088 87 PIuC1087 86 PIuC1086 85 PIuC1085 84 PIuC1084 83 PIuC1083 82 PIuC1082 81 PIuC1081 80 PIuC1080 79 PIuC1079 78 PIuC1078 77 PIuC1077 76 PIuC1076 75 PIuC1075 74 PIuC1074 73 PIuC1073

3V3

POSWDIO SWDIO

GND

3V3

PIC7902 PIC80 2 COC79 PIC80 1 C80 COC80 PIC7901 C79 2.2u 100n

POGPS0TX GPS_TX POGPS0Rx POGPS0RX GPS_Rx GPS_1PPS POGPS01PPS

POGPS0STDBY GPS_STDBY POGPS0RST GPS_RST

3V3 GND

PODIGOUT PODigOUT PG3 DigOUT PG3 PODigOUT PODIGOUT PG2 DigOUT PG2 PODigOUT PODIGOUT PD15 DigOUT PD15 PODigOUT PODIGOUT PD14 DigOUT PD14 PODigOUT PODIGOUT PD13 DigOUT PD13 PODigOUT PODIGOUT PD12 DigOUT PD12

B

POPB15 USBDPDP PB15 USB POPB14 USBDMDM PB14 USB POPB13 USBVBUS VBUS PB13 USB POPB12 USBIDID PB12 USB

PA3 VSS VDD PA4 PA5 PA6 PA7 PC4 PC5 PB0 PB1 PB2 PF11 PF12 VSS VDD PF13 PF14 PF15 PG0 PG1 PE7 PE8 PE9 VSS VDD PE10 PE11 PE12 PE13 PE14 PE15 PB10 PB11 VCAP_1 VDD

PID3501

PIT301

GND

PID3602

PIuC1037 PIuC1038 PIuC1039 PIuC104 PIuC104 PIuC1042 PIuC1043 PIuC104 PIuC1045 PIuC1046 PIuC1047 PIuC1048 PIuC1049 PIuC105 PIuC105 PIuC1052 PIuC1053 PIuC1054 PIuC105 PIuC1056 PIuC1057 PIuC1058 PIuC1059 PIuC106 PIuC106 PIuC1062 PIuC1063 PIuC1064 PIuC1065 PIuC106 PIuC1067 PIuC1068PIuC1069 PIuC107 PIuC107 PIuC1072

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72

62

PIR12502

0R

POAD3 IN7 AD3 IN7 POAD3 IN8 AD3 IN8 POPH0 PH0 POPH1 PH1

32.768 kHz

PIR12301

Vbckp

10k GND

COC83 C83 22p

COY2 Y2

COR123 R123

R125 COR125

PIR12501

PIR12202

POAD3 IN9 AD3 IN9 POAD3 IN14 AD3 IN14 POAD3 IN15 AD3 IN15 POAD3 IN4 AD3 IN4 POAD3 IN5 AD3 IN5

3V3

CBH1 COCBH1

COC81 C81 100n

POFLASH0SCK FLASH_SCK POFLASH0WP FLASH_WP POFLASH0NSS FLASH_NSS POFLASH0MISO FLASH_MISO POFLASH0MOSI FLASH_MOSI

POAD3 IN6 AD3 IN6

1k

GND PICBH102

22p

3V3

POPH0 PH0 POPH1 PH1

GND

100n 10u

GND

1u

COR122 R122

PILED10A

PIR12302

COC92 C92

PIY101

PIC8302 PIC8301

PIC8101 PIC8102

Vbckp

8.000MHz

COC82 C82

COLED1

PIC502 PIC9301 PIC602 PIC702 LED1 C6 C7 COC93 PIC501COC5 02 PIC601 COC6 PIC701 COC7 C5 PIC93C93 1u 1u

UA78M33CDCY

Vbat PICBH101

PIY102

Nap. reference pro ADC

GND

PID301

COC78 C78 1u

PID101

PILR101 V_IN

PID202

COD2 D2

PIC9202 PIC9201

COD1 D1

COLR1 LR1

PID201

GND

PIC7802 PIC7801

Vref ADC 12V

1u GND

COR119 R119 36k

36k

PIR12 01

OUT V+IN

COC99 C99

PIC9902PIC9901

AD8665ARJZ-R2

PIR1 902

470n

PID3702

POCAN10TX POCAN10RXPOSI30MOSIP I30MSOP I30SCKPOAC0INT POSWCLK

3V3

GND

COD37 D37

10n

PIuC104 PIuC1043 PIuC1042 PIuC1041 PIuC104 PIuC1039 PIuC1038 PIuC1037 PIuC1036 PIuC1035 PIuC1034 PIuC103 PIuC1032 PIuC1031 PIuC103 PIuC1029 PIuC1028 PIuC1027 PIuC1026 PIuC1025 PIuC1024 PIuC1023 PIuC102 PIuC1021 PIuC102 PIuC10 9 PIuC10 8 PIuC10 7 PIuC10 6 PIuC10 5PIuC10 14 PIuC10 3PIuC10 2 PIuC10 1 PIuC10 PIuC10 9

100n

COOA1 NMT PIOA101 1 OA1

COC77 C77

3V3

PID3703

1n

COC97 C97

PIC9702PIC9701

1u

NMT

COR118 R118

1k

PIR120 1

NMT

NMT

LT1236BILS8-5

PIR120 2

1n

0R

POCAN20TX POCAN20RX

PIC9502PIC9501

PIC9801 PIC9601 PIC9401 OC98 PIC9602 COC96 PIC9802CC98 C96 PIC9402 COC94 C94

PIR1 702

8 PIVR108 7 PIVR107 6 PIVR106 5 PIVR105

33k NMT

3V3

PID3701

GND

NMT

144 143 142 141 140 139 138 137 136 135 134 133 132 131 130 129 128 127 126 125 124 123 122 121 120 119 118 117 116 115 114 113 112 111 110 109

COVR1 VR1

1 PIVR101 2 PIVR102 3 PIVR103 4 PIVR104

COC76 C76

POFLASH0OLD

PIR11602

PIR12802 PIC10001PIC10002 PIC10001 PIC10002

VDD PDR_ON PE1 PE0 PB9 PB8 BOOT0 PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PG15 VDD VSS PG14 PG13 PG12 PG11 PG10 PG9 PD7 PD6 VDD VSS PD5 PD4 PD3 PD2 PD1 PD0 PC12 PC11 PC10 PA15 PA14

12V

PIC7602 PIC7601

3V3

12V

POSMBUS0SDA SMBus_SDA POSMBUS0SCL SMBus_SCL

COC100 C100

33k NMT SMBus_SDA CAN2_TX CAN2_RX

GND

Vref

3V3

COR128 R128

FLASH_HOLD

GND

PIR12602

33k NMT

PIR11601

A

PIR12601

0R

COC62 C62 1u

8

COR126 R126

COR127 R127

Vref ADC

CAN1_TX CAN1_RX SPI3_MOSI SPI3_MISO SPI3_SCK ACC_INT SWCLK

1

COD36 D36

Backup power supply GND

GND

3V3

GND

3V3

3V3

3V3

PIC8602 PIC8702 COC86 PIC8701 PIC8601 C86 100n C

C87 COC87 2.2u C

GND

SWCLK POSWCLK SWDIO POSWDIO

D

PICO4011

3 PICO403

PICO4022

4 PICO404

CO4 COCO4 PB13 USB POPB13 USB VBUS VBUS USB DM DM POUSB USB DP DP POUSB USB ID ID POUSB

3V3 GND CON PROGRAM. 1 PICO601 2 PICO602 3 PICO603 4 PICO604 5 PICO605 6 PICO606

GPS_ANT_1 POGPS0ANT01 GPS_ANT_2 POGPS0ANT02

PICO1102 PICO1101

RF GND

CO6 COCO6

CO11 COCO11

GND

CON GPS ANT 1

VBUS DM DP ID GND SHIELD

2

POCO DIG4 CO DIG4 POCO DIG3 CO DIG3

SMBus_SDA POSMBus0SDA GND SMBus_SCL POSMBus0SCL 3V3 CO DIG5 POCO DIG5 CO DIG6 POCO DIG6 GND 3V3 CO DIG7 POCO DIG7 CO DIG8 POCO DIG8 GND

CON USB

PICO701 PICO702 PICO703 PICO704 PICO705 PICO706 PICO707 PICO708 PICO709 PICO7010 PICO7011

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

CO7 COCO7

GND CO DIG2 POCO DIG2 CO DIG1 POCO DIG1 GND CAN1L POCAN1L CAN1H POCAN1H CAN2L POCAN2L CAN2H POCAN2H VBAT GND

PICO5012 PICO5011 PICO5010 PICO509 PICO508 PICO507 PICO506 PICO505 PICO504 PICO503 PICO502 PICO501

CO5 COCO5

CON DIG IN 3

12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

CON MAIN 4

GND POCO DigOUT1 DIGOUT1 CO DigOUT1 POCO DigOUT2 DIGOUT2 CO DigOUT2 GND POCO DigOUT3 DIGOUT3 CO DigOUT3 POCO DigOUT4 DIGOUT4 CO DigOUT4 GND CO DigOUT5 POCO DigOUT5 DIGOUT5 CO DigOUT6 POCO DigOUT6 DIGOUT6

GND Vref CO_ADC2 POCO0ADC2 PICO201 PICO202 PICO203 PICO204 PICO205 PICO206 PICO207 PICO208 PICO209

POCO0ADC4 CO_ADC4 POCO0ADC6 CO_ADC6

1 2 3 4 5 6 7 8 9

GND Vref

CO2 COCO2 CON DIG OUT

CO WHLSPD1 POCO WHLSPD1 CO WHLSPD2 POCO WHLSPD2 GND VBAT CO WHLSPD3 POCO WHLSPD3 CO WHLSPD4 POCO WHLSPD4 GND VBAT

PICO1001 PICO1002 PICO1003 PICO1004 PICO1005 PICO1006 PICO1007 PICO1008

1 2 3 4 5 6 7 8

COCO10 CO10

POCO0ADC8 CO_ADC8 POCO0ADC10 CO_ADC10 POCO0ADC12 CO_ADC12 GND Vref CO_ADC14 POCO0ADC14 CO_ADC16 POCO0ADC16 CO_ADC18 POCO0ADC18 GND Vref CO_ADC20 POCO0ADC20 CO_ADC22 POCO0ADC22 CO_ADC24 POCO0ADC24

PICO1010 10 PICO109 9 PICO108 8 PICO107 7 PICO106 6 PICO105 5 PICO104 4 PICO103 3 PICO102 2 PICO101 1

CO1 COCO1

PICO3010 PICO309 PICO308 PICO307 PICO306 PICO305 PICO304 PICO303 PICO302 PICO301

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

CO3 COCO3

CO_ADC1 POCO0ADC1 CO_ADC3 POCO0ADC3 CO_ADC5 POCO0ADC5 Vref GND POCO0ADC7 CO_ADC7 POCO0ADC9 CO_ADC9 POCO0ADC11 CO_ADC11 Vref GND CO_ADC13 POCO0ADC13 CO_ADC15 POCO0ADC15 CO_ADC17 POCO0ADC17 Vref GND CO_ADC19 POCO0ADC19 CO_ADC21 POCO0ADC21 CO_ADC23 POCO0ADC23 Vref GND

CON WHLSPD 5

DIG PF12 DIG PF13 DIG PF14 DIG PF15 DIG PG0 DIG PG1 DIG PE7 DIG PE8 WHLSPD1 WHLSPD2 WHLSPD3 WHLSPD4

IN4 IN5 IN6 IN7 IN14 IN15 IN8 IN9 AD1 AD1 AD1 AD1 AD1 AD1 AD1 AD1

AD2 IN3

POAD2IN3 POAD1IN4POAD1IN5 POAD1IN6 POAD1IN7 POAD1IN4 POAD1IN5 POAD1IN8 POAD1IN9 PODIGPF12 PODIGPF13 PODIGPF14 PODIGPF15 PODIGP0 PODIGP1 PODIGPE7 PODIGPE8 POWHLSPD1 POWHLSPD2 POWHLSPD3 POWHLSPD4

6


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

CO8 COCO8


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

CO9 COCO9 CON ADC

D Title

Datalogger - uC Size Date

Revision

A3 6.5.2015

Number

Sheet

002.

Drawn by

Time

001

9.05.59 001

of

2

AS 7

8

3

1k

PIR1501

1k

PIR1601

1k

PIR1701

1k

PIR1801

1k

PIR1901

1k

PIR20 1

1k

1k

PIR2101

1k

PIR2 01 PIR2301

1k

NLADCP1 0OhmPOAD3 IN9 ADCP1 PIR302R3 COR3 1kPIR301 AD3 IN9 NLADCP2 0OhmPOAD3 IN14 ADCP2 PIR1202R12 COR12 1kPIR1201

COC8 C8 1n PIC802PIC801

NLADCP3 0OhmPOAD3 IN15 ADCP3 PIR2602R26 COR26 1kPIR2601 AD3 IN15 NLADCP4 0OhmPOAD3 IN4 ADCP4 COR27 1kPIR2701 PIR2702R27


NMT

AD3 IN14

NMT

NMT

COC18 C18 1n PIC1802PIC1801 NMT COC19 C19 1n

AD3 IN8

PIR3601

PIR3701

1k

PIR3801

1k

PIR3901

1k

PIR40 1

1k

PIR4101

1k

PIR4201

1k

PIR4301

1k

1k

PIR4 01

1k

PIR4501 PIR4601

1k

PIR4701

NMT

NMT


CO_ADC24

CO_ADC23

CO_ADC22

CO_ADC21

CO_ADC20

CO_ADC19

CO_ADC18

CO_ADC17

CO_ADC16

CO_ADC15

CO_ADC14

CO_ADC13

PIR5801

PIR5901

1k

PIR60 1

1k

PIR6101

1k

PIR6201

1k

PIR6301

1k

PIR6401

1k

PIR6501

1k

1k

PIR6 01

1k

PIR6701 PIR6801

1k

NLADCP13 COR53 0Ohm ADCP13 PIR5302R53 1kPIR5301 POAD2 IN0 AD2 IN0 NLADCP14 COR57 0Ohm ADCP14 PIR5702R57 1kPIR5701


NLADCP15 R70 0Ohm ADCP15 PIR7002COR70 1kPIR7001 POAD2 IN2 AD2 IN2 NLADCP16 0Ohm ADCP16 COR74 1kPIR7401 PIR7402R74 POAD2 IN3


NLADCP17 0OhmPOAD1 IN4 ADCP17 PIR7502R75 COR75 1kPIR7501 AD1 IN4 NLADCP18 0OhmPOAD1 IN5 ADCP18 COR79 1kPIR7901 PIR7902R79


POAD2 IN1 AD2 IN1

PIR6901

B

PIR8702

PIR8 02

PIR8902

PIR90 2

PIR9102

PIR9202

PIR9302

PIR9402

PIR9502 PIR9602

PIR9702

CR86 OR86 CR87 OR87 CR88 OR88 R89 COR89 R90 COR90 CR91 OR91 CR92 OR92 CR93 OR93 CR94 OR94 CR95 OR95 CR96 OR96 CR97 OR97 1k

PIR8601

1k

PIR8701

1k

PIR8 01

1k

PIR8901

1k

PIR90 1

1k

PIR9101

1k

PIR9201

1k

PIR9301

1k

1k

PIR9401

1k

PIR9501 PIR9601

1k

PIR9701

2 A1 3 A2 PID2203 A3 PID2202

NMT

BAT54TW COD24 1 D24 PID2401

NMT COC31 C31 1n PIC3102PIC3101 NMT

2 PID2402 3

A1 A2 A3

NMT

PID2403

NMT







0Ohm NLADCP23 ADCP23 PIR9902R99 COR99 1kPIR9901 POAD1 IN8 AD1 IN8 0Ohm NLADCP24 ADCP24 PIR10002R1001k COR100 PIR10001 POAD1 IN9


NMT

2 PID2602 3 PID2603


AD1 IN7

A1 A2 A3


PIC2802PIC2801

AD2 IN3

A1 A2 A3

BAT54TW COD18 1 D18 PID1801 2

AD1 IN5

PIR8602

PID1402 3 PID1403

PID1802 3 PID1803

COR62 PIR63C02R63 OR63 PIR64C02R64 OR64 PIR65C02R65 OR65 PIR6 C0R66 OR68 PIR6902 R69 COR61 PIR6202R62 COR69 PIR5802 COR58 2 OR66 PIR67C0R67 2 OR67 PIR6802CR68 R58PIR5902 COR59 R59 PIR60 2 COR60 R60 PIR6102 R61 1k

2

NMT GND

POC0AD13 POC0AD14 POC0AD15 POC0AD16 POC0AD17 POC0AD18 POC0AD19 POC0AD2 POC0AD21 POC0AD2 POC0AD23 POC0AD24

6 PID406 5 PID405 4 PID404

ADCP1 ADCP2 ADCP3

1 PID501 2 PID502 3 PID503

C1 C2 C3

6 PID606 5 PID605 4 PID604

ADCP4 ADCP5 ADCP6

1 PID701 2 PID702 3 PID703

6

ADCP7 ADCP8 ADCP9

PID1101 2 PID1102 3 PID1103

NMT

A1 A2 A3

A1 A2 A3

C1 C2 C3

6 PID506 5 PID505 4 PID504

C1 C2 C3

6 PID706 5 PID705 4 PID704

BAT54TW COD7 D7 A1 A2 A3

POCO DIG3PIR2502 CO DIG3

PIR201

PODIG PF13 DIG PF13


C1 C2 C3 C1 C2 C3

PID1006 5 PID1005 4 PID1004

6

6

C1 C2 C3

2

PID1502 3 PID1503

2

PID1902 3 PID1903

4

6 PID2606 5 PID2605 4 PID2604

A1 A2 A3

BAT54TW COD23 1 D23 PID2301 2 A1 3 A2 PID2303 A3 PID2302


ADCP19 ADCP20 ADCP21

PID2404

A1 A2 A3



6 PID2406 5 PID2405

C1 C2 C3



PID1806 5 PID1805 4 PID1804

6 C1 PID2206 5 C2 PID2205 4 C3 PID2204 C1 C2 C3

COD11 1 D11 A1 A2 A3


PID1406 5 PID1405 4 PID1404

2 PID2502 3

PID2503

A1 A2 A3



2 PID2702 3 PID2703

BAT54TW


A1 A2 A3

C1 C2 C3 C1 C2 C3

PIR2501

PIR2901

1k COR32 R32


PIR3201

1k

6

PID1106 5 PID1105 4 PID1104

COR35 R35 POCO DIG6PIR3502 CO DIG6

PIR3501

1k COR50 R50

6

PID1506 5 PID1505 4 PID1504


PIR5001

1k

6


PID1906 5 PID1905 4 PID1904

PODIG PF14 DIG PF14 NLDIGPF14 PF14 DIG




POCO WHLSPD1PIR5402 CO WHLSPD1

PIR5401

PODIG PG0 DIG PG0 NLDIGPG0 PG0 DIG


C1 C2 C3

POCO WHLSPD2PIR7102 CO WHLSPD2

6 PID2506 5 PID2505

PODIG PG1 DIG PG1 NLDIGPG1 PG1 DIG


PODIG PE7 DIG PE7 NLDIGPE7 PE7 DIG


POWHLSPD3 WHLSPD3

A1 A2 A3

6

63

6

COD32

1 D32 PID3201 A1 2 PID3202 A2 3 PID3203 A3

GND

PIR102 1

PIR103 2

PIR104 2

COR102 R103 COR103 R104 COR104 R102 10R 10R 10R

PIR102

PIR103 1

PIR11302

PIT103 PIT102 PIR11201

PIC4601 PIC4602

COC46 C46 10u

PIC4701 PIC4702

COC47 C47 100n

POGPS0TX GPS_TX POGPS0Rx POGPS0RX GPS_Rx POGPS01PPS GPS_1PPS POGPS0STDBY GPS_STDBY

3V3

PIC4901 PIC4902

COC49 C49 10u

PIC50 1 PIC50 2

POGPS0RST GPS_RST COC50 C50 100n

1

PIIC501 2 PIIC502 3 PIIC503 4 PIIC504 5 PIIC505 6 PIIC506 7 PIIC507 8 PIIC508 9 PIIC509

GND TXD1 RXD1 1PPS STDBY V_BCKP NC VCC RST

TIMER RES RES NC VCC_RF ANTON GND RF_IN GND

IC5 COIC5

18

PIIC5018 17 PIIC5017 16 PIIC5016 15 PIIC5015 14 PIIC5014 13 PIIC5013 12 PIIC5012 11 PIIC5011 10 PIIC5010

R114 COR114 PIR11402

T1 COT1

COD33

6 C1 PID3306 5 C2 PID3305 4 C3 PID3304

PID3401

PIR7701

10k COR82 R82 PIR8101

PIR8201

10k

PG3 PG2 PD15 PD14 PD13 PD12

PODIiGgUTP3 ODIiGgUTP2 ODIiGgUTP15 ODIiGgUTP14 ODIiGgUTP13 ODIiGgUTP12

8

PIIC108 7 PIIC107 6 PIIC106 5 PIIC105

IC1 COIC1

COR101 R101 PIR10101

POCAN1L

PIR10102

120R

POCAN1H

COD28 1 D28 A1 A2 A3

PID2801 2 PID2802 3 PID2803

CAN2_TX POCAN20TX

D34 COD34

PID3402

C45 COC45

CAN2_RX POCAN20RX

1


TXD GND VCC RXD

COIC3 IC3


GND

PID2806 5 PID2805 4 PID2804

PID3001 2 PID3002 3 PID3003

C1 C2 C3

PID3006 5 PID3005 4 PID3004

RS CANH CANL VREF

8


PID2901 2 PID2902 3 PID2903

100n

USB

POCAN2L

PID3101 2 PID3102 3 PID3103

C1 C2 C3

PID3106 5 PID3105 4 PID3104

6

PIR107 1

PIR108 1

PIR109 1

PIR1 0 1

C

PIR1 01

COR106 R107 COR107 R108 COR108 R109 COR109 R110 COR110 R111 COR111 R106 1k 1k 1k 1k 1k 1k

GND

POCAN2H

PID2906 5 PID2905 4 PID2904

BAT54TW

PIR106 1

PIR10502

120R

6

C1 C2 C3

BAT54TW

COD31 1 D31 A1 A2 A3

6

BAT54TW

COR105 R105 PIR10501

3V3

COD29 1 D29 A1 A2 A3

6

C1 C2 C3

BAT54TW

COD30 1 D30 A1 A2 A3

GND

PIR106 2

3V3

PIR107 2

PIR108 2

PIR109 2

PIR1 0 2

PIR1 02

POCDIiGgUT1 POCDIiGgUT2 POCDIiGgUT3 POCDIiGgUT4 POCDIiGgUT5 POCDIiGgUT6 Digital outputs

PIR11202

PIL102 L1 COL1 47nH

PIR11401

10k

PIL101

PIT202 PIT201

PIT203

T2 COT2

PIC4802 PIC90 2 PIC9102 PICC48 48COC48 01 PC90 ICCOC90 90 1 PIC910C91 1COC91

R115 COR115 PIR11501

0R C51 COC51 NMT

COIC4 1 IC4 POFLASH0HOLD FLASH_HOLD PIIC401 2 IO3/HOLD SCK

3V3

POGPS0ANT01 GPS_ANT_1 POGPS0ANT02 GPS_ANT_2

100n 10n

PIR11502

IO0/SI VIO/RFU PIIC404 DNU NC 5 PIIC405 DNU DNU 6 PIIC406 RFU DNU 7 PIIC407 CS VSS 8 PIIC408 IO1/SO IO2/WP

1n POFLASH0NSS FLASH_NSS

16

POFLASH0SCK FLASH_SCK POFLASH0MOSI FLASH_MOSI

PIIC4016 15 PIIC4015 14 PIIC4014 13 PIIC4013 12 PIIC4012 11 PIIC4011 10 PIIC4010 9 PIIC409

GND

POFLASH0WP FLASH_WP

S25FL128S NOR FLASH

GND

D

Title

Datalogger - peripherals Size Date GPS module

6.5.2015

5

6

Time Sheet

002.

Drawn by 4

Revision

A3

Number

3

PIIC402 VCC

3 POFLASH0RST FLASH_RST PIIC403 4 RST

POFLASH0MISO FLASH_MISO

PIC5202 C52 COC52 PIC5201 NMT

Kondenzátory a rezistor jsou zde kvůli možnosti impedančního přizpůsobení. Základní konfigurace: Rezistor 0 Ohm, Kondenzátory neosazené.

2

B

NMT

PIR8202

Digital inputs

D

1

NMT PIR7801

PIR7802

10k

PID3403

BAT54TW

10R

PIT101

PIC5102 PIC5101

GND

6

NMT PIR7301

PIR7302

R112 COR112 PIR11301

6

NMT PIR5601

10k COR78 R78

GND

0R

PID2106 5 PID2105 4 PID2104

PIR5602

PIR7201

CO DigOUT1

GND

C1 C2 C3

10k COR73 R73

2x CAN

R113 COR113

PID1706 5 PID1705 4 PID1704

COR56 R56

GND

Vbckp

A1 A2 A3

C1 C2 C3

6

GND

3V3

PB13 USB POPB13 USBVBUS VBUS

PIR104 1

1 D33 PID3301 A1 2 PID3302 A2 3 PID3303 A3

6 C1 PID3206 5 C2 PID3205 4 C3 PID3204

RS CANH CANL VREF

GND

USB ID ID POUSB USB DM DM POUSB USB DP DP POUSB

GND

2

PID2102 3 PID2103

PID1306 5 PID1305 4 PID1304

DigOUT DigOUT DigOUT DigOUT DigOUT DigOUT

POCAN10RX CAN1_RX

TXD GND VCC RXD

100n

BAT54TW

3axis accelerometer

WHLSPD2 WHLSPD3 WHLSPD4

CO DigOUT2

GND

A1 A2 A3


C1 C2 C3

BAT54TW

CAN2H

PI C207 PI C208

100n

2

PID1702 3 PID1703

C1 C2 C3

15n

CAN1L

POB15USDP OB14USDMPOB12USID

PB15 USB DP PB14 USB DM PB12 USB ID

14

PIIC2014 13 PIIC2013 12 PIIC2012 11 PIIC2011 10 PIIC2010 9 PIIC209

7 8

C

COC42 C42

1



PIC4402PIC4401

GND VDD RES VDD RES GND

A1 A2 A3


PIR5501

PIR8102

CAN1H

3V3

10u

16 15

RDY/INT SDO SDA/SDI/SDO VDD_IO SCL_SPC CS

2

PID1302 3 PID1303

10k COR81 R81

CAN2L

SPI3_SCK POSPI30SCK

GND RES

1

PIIC201 2 PIIC202 3 PIIC203 4 PIIC204 5 PIIC205 6 PIIC206

NC CK

POACC0INT ACC_INT POSPI30MISO SPI3_MISO SPI3_MOSI POSPI30MOSI


A

6

PID906 5 PID905 4 PID904

ADC inputs

PIC4302PIC4301

COC44 C44

PIR1 01

COD9 1 D9 A1 A2 A3

DIG PE7 DIG PE8 WHLSPD1

PID2006 5 PID2005 4 PID2004

GND

PI C2016 PI C2015

PIR10 1

PID901 2 PID902 3 PID903

DIG PF15 DIG PG0 DIG PG1

PID1606 5 PID1605 4 PID1604

C1 C2 C3

PIR7702

GND

POCAN10TX CAN1_TX

COIC2 IC2

COR11 R11 10k

NMT GND

COC43 C43

PIR901

10k COR77 R77


NLWHLSPD4 WHLSPD4

6

PID1206 5 PID1205 4 PID1204

C1 C2 C3

PIR7202

GND

NMT

GND

GND

PIR1 02 COR10 R10 10k

10k COR72 R72

15n COC37 C37


AD1 IN9

PIR10 2 COR9 R9 10k

COR55 R55


POWHLSPD4 WHLSPD4

PIR8401

PIR801

DIG PF12 DIG PF13 DIG PF14

PID806 5 PID805 4 PID804

C1 C2 C3

PIR5502

15n COC33 C33

NLWHLSPD3 WHLSPD3

1k

PIR902 COR8 R8 10k

BAT54TW


COR84 R84 POCO WHLSPD4PIR8402 CO WHLSPD4

2

PID2002 3 PID2003

15n COC30 C30

NLWHLSPD2 WHLSPD2 PIR7601

A1 A2 A3



POWHLSPD2 WHLSPD2

1k

BAT54TW

2

PID1602 3 PID1603

1u

COR76 R76 POCO WHLSPD3PIR7602 CO WHLSPD3

A1 A2 A3



PID2504

6 PID2706 5 PID2705 4 PID2704

2

PID1202 3 PID1203

1u COC25 C25

POWHLSPD1 WHLSPD1

1k

4

PIR701

6

C1 C2 C3


1u COC23 C23

NLWHLSPD1 WHLSPD1 PIR7101

PIR601

PIR802 COR7 R7 10k

3V3

COD8 1 D8 A1 A2 A3

1u COC20 C20

COR71 R71 C1 C2 C3

PIR702 COR6 R6 10k

PIR501

PID801 2 PID802 3 PID803

COC27 C27

1k

PIR602 COR5 R5 10k

PIR401

1u COC17 C17

COR54 R54

6 C1 PID2306 5 C2 PID2305 4 C3 PID2304

PIR502 COR4 R4 10k

1u COC14 C14

PODIG PE8 DIG PE8 NLDIGPE8 PE8 DIG

PIR5201

1k

PIR402

1u COC10 C10

COR52 R52

NMT NMT

1u COC2 C2

NLDIGPF13 PF13 DIG

1k COR29 R29


AD1 IN15


1k

BAT54TW

C1 C2 C3


PIC2202PIC2201

AD2 IN13


COR25 R25

COD5 D5

C1 C2 C3

BAT54TW

PID1001 2 PID1002 3 PID1003


AD2 IN11

NLADCP11 COR49 0Ohm ADCP11 PIR4902R49 1kPIR4901 POAD2 IN12 AD2 IN12 NLADCP12 COR51 0Ohm ADCP12 PIR5102R51 1kPIR5101 POAD2 IN13

A1 A2 A3

COD10 1 D10 A1 A2 A3

PIC1902PIC1901

GND

1k

1 PID601 2 PID602 3 PID603

PIC1602PIC1601

NLADCP9 COR34 0Ohm ADCP9 PIR3402R34 1kPIR3401 POAD2 IN10 AD2 IN10 NLADCP10 COR48 0Ohm ADCP10 PIR4802R48 1kPIR4801 POAD2 IN11

A1 A2 A3

BAT54TW COD6 D6


AD3 IN6

1k

1 PID401 2 PID402 3 PID403

PIC1302PIC1301

NLADCP7 COR31 0OhmPOAD3 IN7 ADCP7 PIR3102R31 1kPIR3101 AD3 IN7 NLADCP8 COR33 0OhmPOAD3 IN8 ADCP8 PIR3302R33 1kPIR3301

1k

COD4 D4

NMT


NLADCP5 COR28 0OhmPOAD3 IN5 ADCP5 PIR2802R28 1kPIR2801 AD3 IN5 NLADCP6 COR30 0OhmPOAD3 IN6 ADCP6 PIR3002R30 1kPIR3001

OR36 PIR3702CR37 OR37 PIR3802CR38 OR38 PIR3902R39 COR39 PIR40 2R40 COR40 PIR41C02R41 OR41 PIR42C02R42 OR42 PIR43C02R43 OR43 PIR4 C0R44 OR46 PIR4702CR47 OR47 PIR3602CR36 2 OR44 PIR45C0R45 2 OR45 PIR4602CR46


Vref

NMT

AD3 IN4

PIR2401

PIR101

1k COR2 R2


8 3V3

CO DigOUT6

1k

PIR1401

7

COC1 C1

CO DigOUT5

CO_ADC12

CO_ADC11

CO_ADC9

CO_ADC10

CO_ADC8

CO_ADC7

CO_ADC6

CO_ADC5

CO_ADC4

CO_ADC3

CO_ADC2

CO_ADC1

1k

6


OR13 PIR1402CR14 OR14 PIR1502CR15 OR15 PIR1602R16 COR16 PIR1702R17 COR17 PIR18C02R18 OR18 PIR19C02R19 OR19 PIR20C2R20 OR20 PIR21C0R21 OR23 PIR2402CR24 OR24 PIR1302CR13 2 OR21 PIR2 C0R22 2 OR22 PIR2302CR23

PIR1301

5

COR1 R1

POC0ADC1 POC0ADC2 POC0ADC3 POC0ADC4 POC0ADC5 POC0ADC6 POC0ADC7 POC0ADC8 POC0ADC9 POC0AD1 POC0AD1 POC0AD12 A

4

CO DigOUT4

2

CO DigOUT3

1

001

9.06.00 002

of

002

AS 7

8

Tabulka C.1: Reˇserˇse GPS ˇcip˚ u N´ azev

Poˇ cet kan´ al˚ u

Pˇ resnost pozice (m)

NVS TECHNOLOGIES - NV08C-CSM

32

MAESTRO WIRELESS SOLUTIONS - A2235H

48

MAESTRO WIRELESS SOLUTIONS - A2200A

Citlivost (dBm)

Time to first fix (s)

Update (Hz)

Cena (Kˇ c)

3

10

1043.27

1

5

423.37

35

1

5

348.33

35

32

1

5

512.17

-161

29

5

1

10

930

-

-155

60

35

5

1

1228.45

-160

-163

35

32

1

-

688.06

-144

-

-159

35

32

1

-

2140.92

-146

-160

-162

35

34

1

10

763

2.5

-148

-160

-165

35

30

1

10

171

2.5

-148

-160

-165

35

30

1

10

147

Cold

Navi

Tracking m´ od

Cold

Warm

Hot

2.5

-143

-160

-160

25

25

2.5

-148

-160

-163

38

35

48

2.5

-148

-160

-163

35

MAESTRO WIRELESS SOLUTIONS - A2035H

48

2.5

-148

-160

-163

RF SOLUTIONS - GPS-610F

65

2.5

-145

-161

RF SOLUTIONS - GPS-330R

16

5

-140

MAESTRO WIRELESS SOLUTIONS - A2100-A

48

2.5

-148

TE CONNECTIVITY - A1080-A

20

5

ORIGIN GPS LTD. ORG1208-R01

32

1.5

L76-M33 QUECTEL

33

L70B-M39 QUECTEL

22

Datum

23.9.2014

64

Seznam zkratek

Zkratka ADC CAN DCE DL DMA DPS DRS DTE ECU ELD EP EVE FFC FIFO FT GPS HAL HMI I2 C LCD LSB MEMS MCU NMEA OLED PWM RAM ROM RTC SMA SPI TFT USART

Popis Analog Digital Converter Controller Area Network Data Communication Equipment Display List Direct Memory Access Deska ploˇ sn´ ych spoj˚ u Drag Reduction System Data Terminal Equipment Engine Control Unit Electroluminescent display Elektro-pneumatick´ y Embedded Video Engine Flexible Flat Cable First In First Out Font table Global Positioning System Hardware Abstraction Layer Human Machine Inteface Inter-Integrated Circuit Liquid Crystal Display Least Significant Bit/Byte (z´ avis´ı na kontextu) Micro-Elctro-Mechanical System Micro Controller Unit (The) National Marine Electronics Association Organic Light Emitting Diode Pulse Width Modulation Random Access Memory Read-only Memory Real-time Clock SubMiniature, version A Serial Peripheral Interface Thin Film Transistor Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter

65

str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str. str.

37 30 35 24 41 10 19 35 5 20 5 24 22 25 26 31 23 23 32 21 38 33 10 43 21 12 24 26 30 31 31 21 31

Seznam obr´ azk˚ u

1.1

ˇ epán Fiˇser . . . . . . . . . . . . . . . V˚ uz FS.06 pˇri z´ avodech v It´ alii, foto: Stˇ

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9

ˇ Casov´ y pr˚ ubˇeh ˇrazen´ı vyˇsˇs´ıho pˇrevodového stupnˇe Z´ avislost ˇcasu otoˇcen´ı o 100◦ na velikosti zat´ıˇzen´ı Schéma zapojen´ı LF33CDT . . . . . . . . . . . . . Schéma vstupn´ıho portu . . . . . . . . . . . . . . . Schéma v´ ykonového“ vstupn´ıho portu . . . . . . ” Jednotka ˇrazen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V´ yvojov´ y diagram hlavn´ıho programu . . . . . . . ˇ Razen´ı vyˇsˇs´ıho pˇrevodového stupnˇe . . . . . . . . ˇ Razen´ ı niˇzˇs´ıho pˇrevodového stupnˇe . . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

6 8 11 11 12 13 15 16 17

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

Volant vˇc. modulu . . . . . Modul s displejem . . . . . Volantov´ y modul . . . . . . Koncepce pouˇzit´ı FT800 . Demonstrace zobrazen´ı dat

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

19 22 23 24 25

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13

Trat’ vykreslen´ a pomoc´ı GPS dat data loggeru AiM MXL Zapojen´ı line´ arn´ıho regul´ atoru UA78M33CDCY . . . . . Zapojen´ı ˇcipu Quectel L70B . . . . . . . . . . . . . . . . Zapojen´ı S25FL128S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Z´ akladn´ı uspoˇr´ ad´ an´ı A/D pˇrevodn´ıku . . . . . . . . . . . Zapojen´ı napˇet’ové reference . . . . . . . . . . . . . . . . Kompletn´ı uspoˇr´ ad´ an´ı ADC . . . . . . . . . . . . . . . . V´ ysledn´ a podoba data loggeru . . . . . . . . . . . . . . . Nez´ avislé m´ ody A/D pˇrevodn´ıku [20] . . . . . . . . . . . Zpracov´ an´ı pˇrijatého paketu . . . . . . . . . . . . . . . . Proces ˇcten´ı z pamˇeti [17] . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pˇr´ıkaz Sector Erase [17] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pˇr´ıkaz WREN [17] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Pista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

31 34 35 36 37 39 40 41 42 46 47 47 48

B.1

Schéma volantového modulu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

58

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

66

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

2

Seznam tabulek

1.1

Nev´ yhody komerˇcn´ıho data loggeru AiM MXL Pista . . . . . . . . . . . . . .

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

Z´ akladn´ı specifikace jednotky ˇrazen´ı . . . . . . . . Specifikace elektrického aktuátoru pro spojku . . . Rotaˇcn´ı servopohony pro ovládán´ı spojky . . . . . Dodavatelé line´ arn´ıch pohon˚ u. . . . . . . . . . . . Specifikace elektrického aktuátoru pro pˇrevodovku ˇ Casov´ e parametry v programu ˇrazen´ı . . . . . . .

. . . . . .

6 7 8 9 9 14

3.1

Form´ at font table [11] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26

4.1 4.2

29

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

3

4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9

Seznam mˇeˇren´ ych veliˇcin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Parametry napˇet’ové reference LT1236BILS8-5 pˇri VIN = 10 V a [15] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Popis pin˚ u S25FL128S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Z´ akladn´ı parametry AD pˇrevodn´ıku, [18] . . . . . . . . . . . . . Statické chyby AD pˇrevodn´ıku pro fADC = 30 MHz . . . . . . . Dynamické chyby AD pˇrevodn´ıku pro fADC = 36MHz . . . . . . Form´ at standardn´ı NMEA zprávy . . . . . . . . . . . . . . . . . Form´ at rozˇs´ıˇrené MTK NMEA zprávy . . . . . . . . . . . . . . . Struktura typu GPS handle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . T = 25 ◦ C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33 36 37 38 39 43 44 45

B.1

Reˇserˇse displej˚ u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

59

C.1

Reˇserˇse GPS ˇcip˚ u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

64

67

Fakulta elektrotechnická. Bc. Aleš Svoboda

Recommend Documents