The modular mitmót system. A DPY-LED perifériakártya

The modular mitmót system

A DPY-LED perifériakártya Kártyakód: DPY-LED-S-01b

Felhasználói és fejlesztői dokumentáció Dokumentációkód: -D02a

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék Beágyazott Információs Rendszerek csoport 2006. április

Tartalom

BME MIT 2006.

A kártya felépítése

3

Hétszegmenses kijelzők LED-ek (LED1…LED4) Nyomógombok (SW1…SW3) DIP kapcsoló (DIP1…DIP4) Hőmérő IC

4 4 4 4 4

Csatlakozók

5

Működési leírás

6

A kijelzők és a LED-ek meghajtása A hőmérő bekötése A nyomógombok és a DIP kapcsoló bekötése

6 8 8

A DPY-LED-S-01b perifériakártya – Felhasználói és fejlesztői dokumentáció -D02a

2/9

A kártya felépítése A kártyán 3 db 7-szegmenses kijelző, 4 db LED, 3 db nyomógomb, 1 db 4-es DIP kapcsoló és egy hőmérséklet-mérő integrált áramkör található. A kártya felülnézeti képét az 1. ábra mutatja. LED-ek (LED4...LED1)

hőmérő IC

jumpersor

DIP kapcsolók (DIP1...DIP4)

buszcsatlakozó

buszcsatlakozó

hétszegmenses kijelzők

nyomógombok (SW3...SW1)

1. ábra A DPY perifériakártya

BME MIT 2006.


3/9

Hétszegmenses kijelzők Minden egyes kijelzőt egy 8-bites shiftregiszter hajt meg. Mivel a kijelzőkön megtalálható a decimális pont, és ezeket is fel lehet használni, a regiszterekhez ezek is be vannak kötve. A regiszterek láncba vannak kötve, vagyis minden regiszter legfelső bitje áttolható a láncban következő regiszter legalsó bitjére (így tulajdonképpen egy 24-bites shiftregisztert alkotva). A regiszterek az SPI buszra csatlakoznak. A regiszterekhez tartozó chipselect jel a GPIO1-es vezetékre csatlakozik, és alacsony-aktív üzemmódban használandó.

LED-ek (LED1…LED4) A LED-ek közvetlenül meghajthatók, vagyis a processzor lábaira közvetlenül csatlakoznak. A LED1…4 rendre a GPIO4…7 vezetékhez csatlakozik.

Nyomógombok (SW1…SW3) A nyomógombok alapállapotban logikai magas szinten tartják a kivezetéseiket, megnyomott állapotban pedig logikai alacsony szintre kényszerítik a kimeneteiket. Az SW1, SW2, SW3 nyomógombok sorban a GPIO1…3 vezetékekre csatlakoznak.

DIP kapcsoló (DIP1…DIP4) A kapcsolók OFF állásban logikai alacsony szintet kényszerítenek kimeneteikre, ON állásban logikai magasat. A DIP1...DIP4 kapcsolósor a mitmót busz GPIO8…11 lábaira van kötve.

Hőmérő IC Az LM75 hőmérő IC I2C buszon keresztül érhető el. Semmilyen külső eszközt nem igényel a hőmérséklet méréséhez, mivel ez már a tokba van integrálva. A felbontása 0,5 °C (9 bites) és -55 °C-tól +125 °C-ig mér. Alarm funkcióval is rendelkezik, ami felhasználható akár megszakítás generálására is. Az eszköz I2C címe a J3jumper sor segítségével választható ki. Az eszköz címe a következő: 1001xxx, ahol az alsó 3 bit a J3 jumpersor felső 3 jumperétől függ (8 cím közül lehet választani). Amennyiben a jumperek nincsenek csatlakoztatva, akkor az a logikai 1-es szintnek felel meg. Az LM75ös hőmérő alarm funkciója is opcionálisan kihasználható, azaz a J3 jumpersor utolsó jumperével a mitmót busz (és nem a mikrovezérlő!) EXT_INT1 bemenetére köthető.

BME MIT 2006.


4/9

Csatlakozók A 2. ábra a csatlakozási pontok tényleges fizikai elhelyezkedését szemlélteti. (Az ábra nem méretarányos).

28 27

56 55

26 25

54 53

24 23

52 51

22 21

50 49

20 19

48 47

18 17 16 15 14 13

23x15 raszter (58.42mm x 38.1mm)

46 45 44 43 42 41

12 11

40 39

10

9

38 37

8

7

36 35

6

5

34 33

4

3

32 31

2

1

30 29

2. ábra A DPY-LED kártya buszcsatlakozói (nem méretarányos) A mitmót buszjelei közül a következő lábakat használja a kártya: 13. 14. 16. 17. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 50. 51. 52. 53. 55.

SCL SDA MOSI SCK DIP4 (DIP kapcsoló 4.) DIP3 (DIP kapcsoló 3.) DIP2 (DIP kapcsoló 2.) DIP1 (DIP kapcsoló 1.) LED4 (4. LED) LED3 (3. LED) LED2 (2. LED) LED1 (1. LED) SW3 (3. nyomógomb) SW2 (2. nyomógomb) SW1 (1. nyomógomb) CS (chipselect) O.S. (a hőmérő ALARM kimenete)

I2C_SCL I2C_SDA SPI_MOSI SPI_SCK GPIO_11 GPIO_10 GPIO_9 GPIO_8 GPIO_7 GPIO_6 GPIO_5 GPIO_4 GPIO_3 GPIO_2 GPIO_1 GPIO_0 EXT_INT1

1. táblázat A DPY-LED kártya által használt buszjelek

BME MIT 2006.


5/9

Működési leírás A kijelzők és a LED-ek meghajtása A közös anódú hétszegmenses kijelzőket (Kingbright SA3611SWRA, nagy fényerejű piros LED-ekkel) SN74HC164PW típusú shiftregiszterek hajtják meg 8-8 db 1 kΩ-os ellenálláson keresztül. A közös anódos meghajtás miatt inverz a kijelzés, vagyis ha egy bit logikai alacsony állapotban van, a hozzá tartozó szegmens világít, míg logikai magas szint esetén nem világit. Ez kb. 1 mA-nyi áramot jelent minden egyes szegmens esetében. A regiszterek sorba vannak kötve, vagyis az egyes regiszterek legfelső bitje át van vezetve a következő regiszter legalsó bitjére (kivétel az utolsó). Mindegyik regiszter megkapja a soros órajelet, aminek hatására eggyel balra léptetik tartalmukat, és a legalsó bitre a bejövő értéket helyezik be. Annak érdekében, hogy az SPI buszon ne csak a kijelző legyen elérhető, szükség volt egy chipselect (engedélyező jel) kialakítására is. Mivel a regiszterek nem rendelkeznek ilyen lehetőséggel, ezért szükség volt egy tranzisztoros kapcsolásra az órajel kikapuzására. R45 VCC1

U3

10k 2

1

D11

2

D28

3

D27

4

D26

5

D25 VCC

6 7

C3 100n

A

VCC

B

QH

QA

QG

QB

QF

QC

QE

QD

#CLR

GND

CLK

R43 VCC1

U2

10k

14

VCC

13

D21

D01

2

12

D22

D18

3

11

D23

D17

4

10

D24

D16

5

9 8

R44 1 SRCLK

10k

2

2VCC

D15

VCC

6 7

C2 100n

SN74HC164PW

1

A

VCC

B

QH

QA

QG

QB

QF

QC

QE

QD

#CLR

GND

CLK

R41 VCC1

U1

10k

14

VCC

13

D11

SER

2

12

D12

D08

3

11

D13

D07

4

10

D14

D06

5

D05

6

R42 1

9 8

SRCLK

10k

2

2VCC

VCC

1

7 C1 100n

SN74HC164PW

A

VCC

B

QH

QA

QG

QB

QF

QC

QE

QD

#CLR

GND

CLK

14

VCC

13

D01

12

D02

11

D03

10

D04

9 8

R40 1

10k

2VCC

SRCLK

SN74HC164PW

U5 1 D04

1 R5 1k 2

2

D03

1 R6 1k 2

3

D02

1 R7 1k 2

4

D01

1 R8 1k 2

5

Anode

a

f

b

g

c

e

DP

d

Anode

10

2 R1 1k 1

D08

9

2 R2 1k 1

D07

8

2 R3 1k 1

D06

7

2 R4 1k 1

D05

10

2 R11 1k 1

D18

9

2 R12 1k 1

D17

8

2 R13 1k 1

D16

7

2 R14 1k 1

D15

10

2 R21 1k 1

D28

9

2 R22 1k 1

D27

8

2 R23 1k 1

D26

7

2 R24 1k 1

D25

6

SA36-11 U6 VCC R48 SCLK 1

R49 1

#CS

2

4.7k 2

4.7k 2

2

SRCLK

1

Q1 BCX19

1 D14

1 R15 1k 2

2

D13

1 R16 1k 2

3

D12

1 R17 1k 2

4

D11

1 R18 1k 2

5

Anode

a

f

b

g

c

e

DP

d

Anode

6

SA36-11 R50

3

U7

10k 1 VCC

1 D24

1 R25 1k 2

2

D23

1 R26 1k 2

3

D22

1 R27 1k 2

4

D21

1 R28 1k 2

5

Anode

a

f

b

g

c

e

DP

d

Anode

6

SA36-11

3. ábra A hétszegmenses kijelzők meghajtása

BME MIT 2006.


6/9

4. ábra A hétszegmenses kijelző szegmenseinek elhelyezkedése Egy hétszegmenses kijelzőhöz tartozó bitek és szegmensek összerendelése a következő táblázatban található. 7 d

6 E

5 g

4 f

3 DP

2 c

1 b

0 a

2. táblázat A hétszegmenses kijelző kódtáblája A LED1…4 meghajtása közvetlenül a GPIO5…8 jelekkel történik. Ezek is 1 kΩ-os ellenálláson keresztül hajthatók meg; 3,3 V esetén kb. 1 mA áramfelvételt jelent LED-enként. A közös katód miatt ezek meghajtása egyenes logikával történik.

LED1

R51 1

1k

LED2

R52 1

1k

LED3

R53 1

1k

LED4

R54 1

1k

2

2

2

2

D1 RED-BRIGHT D2 RED-BRIGHT D3 RED-BRIGHT D4 RED-BRIGHT

5. ábra A LED-ek meghajtása

BME MIT 2006.


7/9

A hőmérő bekötése A hőmérő IC az I2C buszra csatlakozik. A J3 jelű jumpersorral lehet változtatni a címét, és engedélyezni az esetleges megszakításkérő jel továbbjutását a mitmót busz EXT_INT1 vezetékére (nem azonos a processzor 1-es interrupt lábával!). Az LM75 A0…2 címbitjei alapértelmezésben 1 állapotban vannak (lásd a kapcsolást), míg a jumper rövidre zárt helyzetében 0 az adott bit értéke. Az LM75 I2C busz címe a következő: 1001A2A1A0. Mivel a processzorkártya tartalmazza az I2C busz felhúzó ellenállásait, ezért a DPY-LED kártyára már nem kellett felhúzóellenállásokat elhelyezni. VCC

1

R69 10k

2

1 2

ALARM VCC

3 4

C6 100n

U12 SDA

+Vs

SCL

A0

O.S.

A1

GND

A2

LM75BIM-3

8 VCC 7

1 3 5 ALARM 7

6 5

J3 + + + +

+ + + +

2 4 6 8

CON8AP 1

2

1 R70

1 R71

R72

10k

10k

10k

2

2

VCC

6. ábra A hőmérő IC kapcsolási rajza

A nyomógombok és a DIP kapcsoló bekötése Mivel ezekhez az alkatrészekhez nyúlnak a legtöbbet a felhasználók, soros ellenállások lettek beiktatva a vezetékekre az elektrosztatikus kisülések hatásának csökkentése érdekében arra az esetre, ha a processzorkártya nem tartalmazna soros védőellenállásokat.

BME MIT 2006.


8/9

DIP1 DIP2 DIP3 DIP4

R60 1

180

1 R62

2 2

180

R59 1

180

1 R61

VCC 2

1 2 3 4

2 180 1

1 R58

R56

10k 2

DIP

1

R57

10k 2

1

R55

10k 2

8 7 6 5

10k 2

7. ábra A DIP kapcsolók bekötése A kapcsolók vezetékei lehúzó-ellenállással lettek ellátva annak érdekében, hogy az esetleges határozatlan állapotok is határozott állapotot eredményezzenek, valamint a kapcsolók bekapcsolt állapotában ne legyen rövidzár a tápvonalak között. R66 SW1 1

180

2

4 SW1 3

R63 1

10k

VCC 2

SW PUSHBUTTON-SPST-2/SM 1

R67 SW2 1

180

2

2

4 SW2 3

R64 1

10k

2


R68 SW3 1

180

2

2

4 SW3 3

R65 1

10k

2


2

8. ábra A nyomógombok bekötése A nyomógombok alapesetben szakadásként viselkednek, vagyis a tápfeszültség a 10 kΩ-os és a 180 Ω-os ellenálláson keresztül logikai magas szintet eredményez a vezetéken. Amint a gombot megnyomják, az rövidzárként viselkedik, és logikai alacsony szintet kényszerít a vezetékre.

BME MIT 2006.


9/9

The modular mitmót system. A DPY-LED perifériakártya

Recommend Documents