Vývojový kit JANUS. konstrukční manuál

Vývojový kit JANUS konstrukční manuál

Číslo verze dokumentu: 1 Určeno pro kit verze 2.1 a 2.1.1 V Praze dne 27.5.2003

Vývojový kit JANUS

Konstrukční manuál 2


Obsah 1

Popis obvodového řešení kitu........................................... 5

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

Napájecí zdroj ................................................................................................................5 Oscilátor .........................................................................................................................5 Rozhraní RS232.............................................................................................................6 Patice pro mikrokontrolery .............................................................................................7 Jednoduché periferie......................................................................................................8 MINIMON .......................................................................................................................9

2

Konstrukce ......................................................................... 9

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

Napájecí zdroj ..............................................................................................................10 Generátor hodin (krystalový oscilátor) .........................................................................10 Rozhraní RS232...........................................................................................................11 Patice pro mikrokontrolery ...........................................................................................11 Jednoduché periferie....................................................................................................12 Pomocné resetovací obvody a obvod Vtst...................................................................12 MINIMON .....................................................................................................................13

3

Možná využití kitu............................................................. 13

3.1 3.2 3.3

Výukový kit ...................................................................................................................13 Programátor mikrokontrolerů NITRON ........................................................................13 Ladicí/programovací adaptér externích aplikací ..........................................................14

4

Přílohy ............................................................................... 15

4.1 4.2 4.3

Rozpis součástek na desce a schéma kitu JANUS .....................................................15 Seznam součástek.......................................................................................................17 Barevné značení rezistorů ...........................................................................................18





1 Popis obvodového řešení kitu Zapojení kitu sestává z několika logických celků: napájecí zdroj, oscilátor, rozhraní RS232, patice pro mikrokontroler(y) a jednoduché periferie.

Napájecí zdroj J1

1N4007 D1 470M/35V

U1

100nF

1

+ C3

IN

GND

1.1

C2

3

OUT

100nF

1 2

C1

2

7805

K375A

10

3

VCC

SW1A P-B170H

R5

Kit je vnitřně napájen napětím 5V, které vytváří stabilizátor U5 (7805) ve standardním zapojení. Vstup napájení je řešen obvyklým souosým konektorem J1 a je chráněn diodou D1 proti přepólování. Výstup 5V ze stabilizátoru je veden přes momentové tlačítko SW1 (tlačítko bez aretace), které umožňuje krátkodobě vypnout napájení pro funkci resetu a 1 POR mikrokontroleru. Rezistor R5 slouží pro úplné vybití blokovacích kondenzátorů na kitu, stisknutím SW1 se odpojí napájení kitu a přes R5 se zkratuje Vcc a GND. Na desce kitu je zdroj umístěn v levém horním rohu. Jedná se o součástky: napájecí konektor U4, ochranná dioda proti přepólování D6, blokovací kondenzátory C9, C10 a C11, stabilizátor U5, vybíjecí odpor R14 a signalizační dioda napájení D3 s R6.

1.2

Oscilátor 10M R3

U2A 1

74HC04 2

22pF

9.8304MHz

3 R4 100R

Y1 C10

U2B

C9 22pF

74HC04 4

EXT_CLK

VCC 100nF C4

Generování kmitočtu 9,8304MHz je z důvodu ceny řešeno krystalovým oscilátorem s 74HC04 (U2) v klasickém zapojení s invertorem U2A (Y1, R3 , R4, C9 a C10). Hodinový 1

POR – Power On Reset – start mikrokontroleru po zapnutí napájení. Některé vnitřní funkce mikrokontroleru (např. nový pokus zadání hesla) se nulují pouze při POR, „běžný“ RESET nestačí.



signál je z oscilátoru veden na druhý invertor (U2B), kde se dotvaruje, a dále přes zkratovací propojku JP2 (pin1) na odpovídající vstup mikrokontroleru. Propojka JP2 umožňuje v případě potřeby hodinový signál od mikrokontroleru odpojit. Hodinový signál je z výstupu U2B veden rovněž na vývod CLK konektoru MINIMON. Na kitu se oscilátor nacházi v horní části desky vpravo od zdroje.

1.3

Rozhraní RS232 VCC

8

13 8

4 9

5 DUSB9F

VCC

16

3 C8 100nF

4 5

VC2+ C2-

TX1IN TX2IN

RX1OUT RX2OUT V+

15

C6 100nF

6

RX1IN RX2IN

GND

2

7

VCC

HIN232CP 14 7 TX1OUT TX2OUT

1 6

R1 1k

TO_PC

J2

C1+ C1U3

11 10 12 9 2

FROM_PC

BAT42 D2

JP3 JP1

\DTR +10V

1k

R2

PTA0 (COMM-DBG) RST-DRIVE

1 3 VTST

1

C5

C7

100nF

100nF

3

2

SW2A P-B170G

Pro spojení s PC slouží rozhraní RS232 vycházející ze standardního zapojení obvodu MAX202 (U1) nebo obdobných (J1 – konektor DSUB9F pro připojení sériového kabelu, C2, C3, C4, C5 – kapacity pro napěťový měnič). Sériový datový signál (FROM_PC) je veden do obvodu drátového AND (R1 a D1), kde se vytváří poloduplexní sériový signál COMM_DBG. Ten je jednak připojen na vývod mikrokontroleru (obvykle PTA0) a zároveň je veden přes vysílač TX1 obvodu U3 zpět do PC. Toto zapojení umožní obsadit obousměrnou komunikací pouze jediný vývod mikrokontroleru. Vedlejším efektem je v podstatě generátor echa, neboť do PC se vrací veškerá data z COMM_DBG, ať už pochází z mikrokontroleru nebo z PC samotného. Ze spojení s PC se dále využívá signál DTR pro resetování mikrokontroleru z počítače. Aktivací DTR (otevřením kom. linky) se RESET mikrokontroleru uvolňuje, deaktivací DTR se mikrokontroler RESETuje. Signál je veden přes R2 a Q1 tvořící invertor s otevřeným kolektorem na RST mikrokontroleru a na vývod RST konektoru MINIMON. V době ladění je na signálu DTR log.0 (užívá se negativní logiky). Kromě napěťových uprav signálů TxD, RxD a DTR se obvodu U3 využívá i jako generátoru napětí 10V. Z tohoto napětí se pak vytváří Vtst (pomocí R13) – zvýšené napětí sloužící jako jeden ze signálů pro přepnutí MCU do MONITOR MODE (SW2, R13). S ohledem na to, že toto zvýšené napětí musí být k dispozici prakticky zároveň s napájením, je nezbytné, aby náběh zdvojovače v U3 byl co nejrychlejší. Prakticky vyhoví pouze verze RS232 budiče s 100nF kondenzátory. „Klasický“ typ s kondenzátory 1uF nabíhá příliš pomalu a napětí Vtst není na mikrokontroler přivedeno včas.



Patice pro mikrokontrolery VCC

1

100nF C12

1

2

PTA5

2

3

PTA4

3

4

PTA3

4

SOCKET_1X4

U5 VCC PTA5/O1

PTA0/T0

PTA4/O2

PTA1/T1

PTA3/RST PTA2/IRQ

8

1

7

PTA0

2

6

PTA1

3

5

PTA2

1

2

PTB7

2

3

PTB6

3

4

PTA5

4

5

PTA4

5

6

PTB5

6

7

PTB4

7

8

PTA3

8

U4 VCC

GND

PTB7

PTB0

PTB6

PTB1

PTA5/O1

PTA0/T0

PTA4/O2

PTA1/T1

PTB5 PTB4

PTB2 PTB3

PTA3/RST PTA2/IRQ

16

1

15

PTB0

2

14

PTB1

3

13

PTA0

4

12

PTA1

5

11

PTB2

6

10

PTB3

7

9

PTA2

8

MC68HC908QY4 PTA1

PTA4 R12

R13

100k

1k

EXT_CLK

J5

SOCKET_1X8

VTST

BC337-16 RST_DRIVE Q1

PTA5

SOCKET_1X8

SOCKET_1X4

100nF C11

(RESET) 1

J7

4

MC68HC908QT4

VCC

J4

GND

PTA2

J6

PTA3

1.4

R10 100k VCC

JP2 JUMP 3

Dvě patice pro mikrokontrolery NITRON na kitu nabízí možnost ladění jak v 8mi vývodové (U5 - 908QT), tak i v 16ti vývodové (U4 - 908QY) verzi. Signály však nejsou nijak odděleny, takže lze současně používat pouze jednu patici a jeden mikrokontroler. K paticím přísluší několik součástek, které zajišťují přepínání USER a MONITOR MODE a správné resetování. Jedná se o rezistory R10 a R12, které zajišťují správné log. hodnoty pro start mikrokontroleru v monitorovacím režimu, a dále o resetovací obvod R2 a Q1 zmíněný už v části rozhraní RS232. Signalizační LED D4 je využívána sdíleně buď jako signalizace RESET, nebo jako jednoduchá periferie.



Jednoduché periferie

2 3

VCC

R11

R8

R9

1k

1k

1k

PTA3

D4 LED-R

D5 LED-Y

PTA1

1 4

P-B1720 JP4

D6 LED-G

PTA4

JP2 JUMP 3

R7 22k

PTA2

PTA5

VCC

P-B1720 JP5

VCC

1 4

2 3

VCC

PTB0

1.5

Pro snazší pochopení problematiky HC08 nabízí kit několik jednoduchých periferií: tři 2 LED (D2, D3, D4), dvě tlačítka JP5 a JP6 a potenciometr R8. LED jsou zapojeny se společnou anodou a jejich buzení odpovídá negativní logice, LED tedy svítí při log.0 na příslušném výstupu mikrokontroleru. Tlačítka jsou zapojena „proti zemi“, stisknuté tlačítko se tedy projeví log.0 na příslušném vstupu. S ohledem na to, že jsou příslušné signály vybaveny vnitřními pull-up rezistory (viz registr PTAPUE), nejsou zde externí potřeba.

Připojení periferií Červená LED

PTB0 (pouze na 16ti vývodové verzi MCU)

Žlutá LED

PTA1

Zelená LED

PTA3/RESET

Tl. JP4 (levé)

PTA4

Tl. JP5 (pravé)

PTA2

Trimr R7

PTA5/ADC3 (Pokud je JP2 v poloze 2-3)

2

Všechny tři LED jsou přímo připojeny pouze k 16ti vývodové verzi mikrokontroleru (QY). Při použití osmivývodové verze (QT) lze červenou LED připojit na libovolný vývod mikrokontroleru zkratovacím drátkem zasunutým do pinu 15 patice U4 a do dutinky odpovídající požadovanému signálu.



MINIMON J3 S2G05

VCC

R16 1k VCC

PTA3

(+5V) (GND) (RST) (S/P) (DIV)

1 3 5 7 9

2 4 6 8 10

R15 1k

(CLK) (IRQ) (log.1) (log.0) (COMM)

EXT_CLK PTA2

(COMM-DBG)

1.6

VCC R14 1k

R17 1k

Pro použití kitu Janus jako ladicího/programovacího adaptéru je k dispozici konektor MINIMON (J3), který obsahuje všechny nezbytné signály pro ladění v cílové aplikaci. Skladba signálů na konektoru MINIMON je navržena tak, aby bylo konstrukční řešení aplikace ovlivněno minimálně (detailní popis signálů viz kapitola „Kit ve funkci externího ladicího adaptéru“). Jak je popsáno v uživatelském manuálu, přítomnost všech signálů je vyžadována pouze po dobu RESETu a většinu z nich lze krátce po uvolnění RESETu odpojit. Řešení adaptéru MINIMON v kitu Janus je část odpojování nepotřebných signálů vynechána, signály jsou na vývody přivedeny trvale.

2 Konstrukce Následující odstavce popisují doporučený postup konstrukce pro uživatele, který není vybaven „dražšími” laboratorními přístroji jako osciloskop, laboratorní zdroj, apod. Návod předpokládá vybavení alespoň v tomto rozsahu: -

osobní počítač PC kompatibilní (nezbytný pro práci s kitem)

-

mikropájka (při použití pistolové pájky hrozí poškození integrovaných obvodů CMOS)

-

multimetr (v případě problémů, pro základní proměření DPS)

-

logická sonda (není nezbytná, ale vhodná)

-

napájecí zdroj stejnosměrného napětí 9-25V, minimálně 50mA např. typu „kostka do zásuvky“ s výstupem na souosý konektor 2,1mm nebo 2,5mm (odpovídající typ pro konektor K375A v kitu)

-

propojovací sériový kabel (vhodná např. prodlužovačka k sériové myši)

-

nářadí typu kleště, ohýbačka odporů, apod.

Při pečlivé práci funguje deska na první pokus, nicméně následující postup je rozdělen do několika kroků, ve kterých se postupně osazují a oživují jednotlivé logické celky kitu tak, aby bylo možné případnou chybu snadno identifikovat. Zároveň jsou v této části diskutovány prakticky všechny součástky kitu co do nezbytnosti dodržení jejich hodnot, respektivenáhrady možným ekvivalentem.



2.1

Napájecí zdroj Součástky: U1, C1, C2, D1, C3, D3, SW1, R5, R6 a J1, drátové propojky Součástky napájecího zdroje se osadí všechny, je třeba dbát na správnou orientaci U1, D1, C3, D3. Kladná elektroda C3, resp. D3 (obvykle delší z obou vývodů) se pájí do obdélníhové plošky v DPS (polaritu lze identifikovat u kondenzátoru symbolem (-) u záporného vývodu a u LED „upilovanou“ hranou u katody). U D1 je katoda značena bílým proužkem. Po zapájení součastek je vhodné osadit drátové propojky vlevo od J6 a vlevo od J3. Lze použít např. zbytky vývodů rezistorů. Přesné dodržení hodnot součástek není nezbytné. Na místě stabilizátoru U1 (7805) lze 3 použít typ s nižším maximálním proudem 78L05, nebo jakýkoli jiný stabilizátor 5V s min. proudem alespoň 50mA (pozor na zapojení vývodů!). Blokovací kapacity C1, C2 lze měnit v závislosti na typu stabilizátoru, pokud budou v řádu doporučených, bude zdroj fungovat korektně. Diodu D1 lze opět vybrat i jinou než je v rozpisu součástek, postačí jakákoliv usměrňovací dioda s max. proudem alespoň 50mA. S ohledem na použitý zdroj lze upravit i hodnotu kondenzátoru C3. Pokud napětí zdroje neklesá pod 7V, lze kondenzátor zmenšit až na hodnoty v řádu 10uF. Úplné vypuštění kondenzátoru se nedoporučuje. Typy součástek je třeba uvážit i s ohledem na použitý napájecí zdroj, aby nebyla překročena některá z mezních hodnot (maximální vst. napětí stabilizátoru, max. napětí kondenzátoru C3, max. ztrátový výkon stabilizátoru, apod.). Po osazení je vhodné desku pro kontrolu zapnout, měla by se rozsvítit D3. Po stisknutí SW1 musí zhasnout. Pokud D3 svítí, na pravém vývodu R6 lze naměřit proti zemi (např. chladič U1) +5V ss. Pokud se D3 po zapnutí nerozsvítí, je třeba postupě zkontrolovat napětí na vývodech D1 (mělo by přibližně odpovídat napětí zdroje) a U3.

2.2

Generátor hodin (krystalový oscilátor) Součástky: U2, C4, Y1, R3, R4, C9, C10 Součástky generátoru lze osadit najednou, správná orientace je nutná pouze pro U2. Hodnoty součástek generátoru hodin se nedoporučuje měnit, pouze C4 lze vybrat keramický kondenzátor v řádu desítek až stovek nF. Na místě U2 lze též použít typ 74HCU04. Obvody typu S, LS, ALS, HCT apod. jsou pro toto zapojení nevhodné. Fungující generátor kmitá na kmitočtu krystalu, tedy 9,8304MHz. Pro ověření správné funkce je vhodný osciloskop nebo čítač, na vývodu 4 obvodu U2 by měl být signál přibližně obdélníkového tvaru nominální frekvence. Pokud není osciloskop k dispozici, je vhodné ověřit alespoň logickou sondou na vývodu 4 obvodu U2, že oscilátor kmitá. Pozn.: Obvod oscilátoru může být citlivý na přímý kontakt ruky, v době doteku nemusí kmitat správně.

3

Pokud uživatel předpokládá použití kitu i jako programovací adaptér a předpokládá napájení v době ladění/programování přes tento zdroj, musí uvážit proudové nároky aplikace a výkon zdroje tomu přizpůsobit (max. proud stabilizátoru, chlazení, apod.) Spotřeba aplikace by v žádném případě neměla překročit 1A, neboť tím by zároveň byl překročen maximální proud, na který je navrhována DPS kitu, konektory i propojovací kabel.



2.3

Rozhraní RS232 Součástky: J2, R1, D2, C5, C6, C7, C8, U3 Rozhraní RS232 využívá standardního zapojení obvodu MAX202/MAX232 (U3) nebo jeho ekvivalentů. Kondenzátory C5-C8 slouží pro integrovanou nábojovou pumpu obvodu, R1 spolu s D2 pak realizují funkci „drátového“ log. součinu mezi výstupem dat z U3 (vývod 12) a komunikačním signálem mikrokontrolerů (signál PTA0). Na místě U3 lze použít jakýkoliv ekvivalent MAX202 či MAX232 ve verzi pro kondenzátory maximálně 100nF. Verze pro kondenzátory větší (1uF, 10uF) nabíhá příliš pomalu a nedodá včas napětí na signál Vtst pro přepnutí mikrokontroleru do monitoru (viz popis obvodového řešení kitu). Kondenzátory C5-C8 je pak vhodné vybrat v souladu s doporučením v katalogovém listu daného obvodu, hodnota 100nF vyhoví nejčastěji. Rezistor R1 lze volit v rozsahu 470R až 10k, D2 pak jakýkoliv typ s co nejmenším přechodovým napětím v otevřeném směru. Vhodné jsou např. Shottky diody. U U3 a D2 je třeba dbát na správnou orientaci (Katoda D2 značená barevným proužkem na pouzdru se pájí do oválné plošky v DPS, anoda do obdélníkové) Po osazení je vhodné rozhraní RS232 vyzkoušet proti počítači. Kit se propojí s počítačem pomocí sériového kabelu a zapne (D3 se rozsvítí). V klidovém stavu lze naměřit na vývodu 16 obvodu U3 napájecí napětí, na vývodu 2 téhož obvodu napětí zdvojené (přibližně 10V) a na vývodu 6 napětí invertované (přibližně -10V). Pokud zde tato napětí nejsou, je třeba zkontrolovat napájení obvodu U3 (vývody 15 a 16) a dále součástky kolem nábojové pumpy (C5-C8). Na anodě D2 (pravý vývod) ma být v klidu 5V. Dalším krokem lze ověřit funkci komunikace s počítačem a poloduplexní linky COMM_DBG. Jak již bylo zmíněno výše, vedlejším efektem této poloduplexní linky je opakování všech přijatých znaků zpět do PC (echo). Na počítači se spustí terminálový program (Hyperterminal, Teraterm, apod.) s nastavením komunikace 9600bd, 8bit, no parity, 1 stop bit, no flow control, no local echo (sériový port, kam je kit připojen). Po nastavení a připojení terminálového programu k lince (on hook) by se měl kit začít chovat jako generátor echa. Jakýkoliv odeslaný znak z PC by se měl vrátit zpět.

2.4

Patice pro mikrokontrolery Součástky: C11, C12, R10, R12, JP2+JP3, U4, U5, J4, J5, J6, J7 Patice U4 a U5 jsou určené pro 16ti, resp. 8mi vývodovou verzi mikrokontroleru. Pokud se nepředpokládá použití verze QY (16 vývodů), resp. verze QT (8 vývodů), lze při osazování vynechat U4, J4, J5 a C11, resp. U5, J6, J7 a C12. Doporučuje se však osadit součástky pro obě verze. Kondenzátory C11 a C12 lze volit v řádové blízkosti doporučených, je třeba pouze dodržet keramický typ z důvodu malé sériové indukčnosti („rychlosti“ kondenzátoru). Na místech rezistorů R10 a R12 lze použít hodnoty cca 100k až 1M. Na místě R10 lze použít i rezistor menší (cca až do 1k), na místě R12 může menší rezistor než 100k způsobit, že tlačítko JP4 nebude fungovat. Před osazováním součástek je nezbytné osadit drátové propojky vlevo od J3, resp. vlevo od J6, po osazení patic se osazení propojek značně zkomplikuje.



2.5

Jednoduché periferie Součástky: JP4, JP5, D4, D5, D6, R7, R8, R9, R11 Jako typy tlačítek JP4 a JP5 lze volit jakákoliv momentová spínací tlačítka. S ohledem na umístění pájecích míst na DPS jsou vhodné typy P-B1720, na výšce tlačítka nezáleží. LED D4 až D6 lze rovněž použít téměř jakékoliv. S ohledem na odkazy v manuálech je vhodné zachovat jejich barvy. Tvarově vyhoví LED kruhové 3mm nebo menší, či obdélníkové s kratším rozměrem pod 3mm (např 5x2,5mm). Rezistory R8, R9 a R11 je třeba vybírat s ohledem na optimální/maximální proud zvolených LED. Pro běžně dostupné typy vyhoví hodnoty 1k, použití rezistorů menších než 330R se s ohledem na maximální proud vývodů mikrokontroleru nedoporučuje. Trimr R7 lze opět vybírat v širokém rozsahu. Mechanicky vyhoví trimr typu „10mm na ležato“ s rozestupy vývodů 5 a 10mm. Velikost odporu dráhy lze volit od 1k do 1M téměř libovolně. Menší hodnoty více zatíží zdroj, hodnoty větší pak umožní větší vnější rušení. 10-50k je optimální rozsah hodnot jak z pohledu zdroje, tak z pohledu rušení. Na osazení perferií nejsou žádné další nároky, pouze je třeba zachovat orientaci LED (delší vývod LED obvykle značí anodu – ta by měla být připájena do obdélníkové plošky DPS). Pokud je osazena patice U4, lze po zapnutí kitu otestovat jednoduché periferie např. takto (předpokládá se, že JP1 ještě není osazen, nebo je rozpojen): Po zapnutí kitu se pomocí krátkého vodiče propojí vývody 16-15 na patici U4. Po propojení by se měla rozsvítít červená LED D4. Obdobně lze propojením 16-12 vyzkoušet žlutou LED a propojením 16-8 LED zelenou. Pokud některá z LED nefunguje, je třeba zkontrolovat zda-li jsou všechny součástky dobře připájeny a zda-li jsou LED správně orientovány. Na levých vývodech R8, R10 a R11 by mělo být 5V. Pokud LED fungují, lze dále testovat tlačítka: propojením vývodů 5-8 by měla reagovat zelená LED na stisk JP4, propojením 9-8 pak na stisk JP5.

2.6

Pomocné resetovací obvody a obvod Vtst Součástky: R2, R13, JP1, SW2 a Q1 Součástky lze osadit najednou, je třeba dbát na správnou orientaci Q1. Při použití doporučeného typu (BC337) se tranzistor orientuje „oblou“ stranou ven z desky. Pro jiné typy je třeba zkontrolovat zapojení vývodů v katalogovém listu, může se od doporučené součástky lišit. DPS je navržen pro pořadí vývodů tranzistoru kolektor-báze-emitor zprava (od označeného otvoru). Pokud se předpokládá osazování součástek i pro MINIMON, doporučuje se spolu s R13 osadit i R14-R17, neboť Q1 znesnadní následný přístup na tato místa. Hodnoty součástek lze volit v okolí doporučených hodnot. Pro R2 je třeba zvolit takovou hodnotu, aby se při log.1 (5V) na 9 dosáhlo minimálního proudu pro otevření Q1 (nejlépe proudu saturačního), ale zároveň nebyl tranzistor zbytečně přetěžován. Doporučená hodnota vyhoví všem běžným typům použitelných tranzistorů. Rezistor R13 dodává signalizační napětí Vtst pro mikrokontrolery, hodnotra R13 by se měla pohybovat v rozsahu 470R až 1,5k. Tranzistor Q1 lze volit téměř jakýkoliv nízkovýkonový typ bipolárního NPN. Vyhoví např. BC337, BC546, BC547, apod. Funkční pomocné obvody by po přepnutí SW2 do polohy „vysunuté páčky“ měly dodat napětí kolem 10V na vývod 9 patice U4, resp 5 patice U5. Pokud se zde neobjeví toto napětí, je třeba zkontrolovat tlačítko SW2 a rezistor R13 (předpokládá se funkční rozhraní



RS232). Při zkratované JP1 by se měla odpojením kitu od počítače rozsvítit zelená D6. Pokud ne, je třeba zkontrolovat obvod tranzistoru Q1 (R2, JP1 a Q1). Na horním vývodu R2 by mělo být napětí 5V, na všech vývodech tranzistoru pak napětí menší než 1V.

2.7

MINIMON Součástky: J3, R14, R15, R16, R17 Rezistory R14-R17 slouží jako zdroje logických hodnot pro signály na MINIMON. Jejich hodnoty lze měnit závisle na obvodovém řešení aplikace, viz popis MINIMON. Ověření funkce MINIMON lze provést pouze ve spojení s aplikací. Před testováním MINIMON je vhodné vyzkoušet vývojové kroky na mikrokontroleru v kitu, čímž se ověří funkce většiny obvodů. Případné problémy s použitím MINIMON se pak z hlediska kitu mohou vyskytnout už jen v oblasti rezistorů R14-R17 a ve většině případů je pak třeba hledat problém na straně aplikace.

3 Možná využití kitu Jak již bylo zmíněno na začátku, kit Janus není jednoúčelové zařízení a lze jej využít kromě výuky práce s mikrokontrolerem NITRON i pro řadu dalších činností.

3.1

Výukový kit Pro případ výukového kitu se doporučuje osadit kit kompletní. Je tak možné volit mezi menší osmivývodovou, nebo větší šestnáctivývodovou verzí, uživatel má k dispozici jednoduché periferie a v případě zájmu může i konstruovat vlastní aplikaci a následně využít kit jako ladicí adaptér. Pokud se ladění externích aplikací nepředpokládá, lze část MINIMON při osazování vynechat a podle potřeby ji doosadit později.

3.2

Programátor mikrokontrolerů NITRON Pro případ, že má být kit využíván jako programovací adaptér, lze při konstrukci vypustit všechny součástky jednoduchých periferií (JP4, JP5, D4, D5, D6, R7, R8, R9, R11), pomocné dutinkové lišty (J4, J5, J6, J7) a místo JP1, JP2, JP3 a SW2 zapojit pevné drátové propojky (JP1 a JP3 zkratovány, JP2 zkratována v poloze 1-2 a SW2 zkratován v poloze 13). SW1 se doporučuje ponechat, nebo jej nahradit rozpojitelnou propojkou 1-3, neboť i během procesu programování je občas potřeba provést cyklování napájení (POR). Pokud se ladění externích aplikací nepředpokládá, lze část MINIMON při osazování vynechat a podle potřeby ji doosadit později.



3.3

Ladicí/programovací adaptér externích aplikací Pod pojmem „externí aplikace“ se zde míní aplikace založené na mikrokontroleru 68HC08 (ne pouze NITRON) s vyvedeným konektorem MINIMON, MON08, nebo jiným konektorem obsahujícím signály nezbytné pro ladění v aplikaci (ICD - in circuit development). Pro funkci ladicího adaptéru je nezbytné osadit tyto části: •.

Rozhraní RS232

•.

Pomocné resetovací obvody

•.

MINIMON

Podle konstrukce aplikace jsou obvykle nutné ještě celky: •.

Napájecí zdroj

•.

Generátor hodin

Napájecí zdroj lze vynechat v případě, že má aplikace vlastní napájení takové, aby po jeho zapnutí bylo možné spustit ladicí funkce (signály, které mikrokontroler produkuje během ladění nezpůsobí poškození jiných obvodů). Kit Janus je konstruován tak, aby mohl být napájen přes konektor MINIMON. Aplikace musí předpokládat další zátěž kolem 10mA 4 na 5V . Pokud má být zdroj v kitu využit jako napájení při ladění/programování cílové aplikace, musí uživatel uvážit proudové nároky aplikace v takové situaci a přizpůsobit tomu chlazení U1. Pokud má aplikace vlastní generátor hodin, lze i tuto část z konstrukce vypustit. Uživatel si ale musí být vědom toho, že většina mikrokontrolerů z řady 68HC08 vyžaduje při ladění externí generátor hodin. Externí krystal, R-C obvod využívající interního generátoru hodin (CGM), nebo kompletně interní generátor hodin (ICG) nelze při ladění použít. Při využití kitu Janus jako ladicí/programovací adaptér lze tedy vynechat celky „Patice pro mikrokontrolery“ a „Jednoduché periferie“, popřípadě ještě „Napájecí zdroj“ a „Generátor hodin“.

4 Za jistých okolností lze kit Janus použít jako ladicí adaptér i pro aplikace s napájecím napětím 3,3V. Je zde však nebezpečí, že obvod U3 (rozhraní RS232) nebude správně pracovat.



4 Přílohy 4.1

Rozpis součástek na desce a schéma kitu JANUS


A

B

C

D

K375A

J1

VCC

9

8

7

6

VCC

5

4

2

LED-G

D3

1k

R6

C10

VCC

5

5

4

6

9.8304MHz

+ C3

C2-

3

C2

1

R4 100R

C2+

V-

100nF

22pF

C9

74HC04 2

1N4007 D1 470M/35V

22pF

U2A

Y1

1

10M R3

C6 100nF

100nF

RX1IN RX2IN

13 8

1 3 5 7 9

3

(+5V) (GND) (RST) (S/P) (DIV)

U2D

J3 S2G05

9

HIN232CP 14 TX1OUT 7 TX2OUT

VCC

74HC04 10

IN

U1

U2B

3

C4

7805

3

4

100nF

OUT

VCC

C1

100nF

EXT_CLK

100nF

C5

R2

2

1

2

1

VCC

1

3 VTST

3

VCC

3

PTA5 PTA4 PTB5 PTB4 PTA3

5 6 7 8

PTB6

PTB7

BC337-16 Q1

EXT_CLK

100k

4

PTA3

1 JP2 JUMP 3

8

7

6

5

4

3

2

1

3

VCC

2

PTA4

1 PTA5

VCC

P-B1720 JP4

R12

D6 LED-G

1k

R11

4

3

2

1

SOCKET_1X8

J4

TP1 GND-PAD

RST-DRIVE

PTA0 (COMM-DBG)

SW2A P-B170G (s aretaci)

JP1

JP3

SW1A P-B170H (bez aretace)

100nF

C7

R5

1k

BAT42 D2

VCC

PTA3 SOCKET_1X4

4

3

1 2

J6

R17 1k

R1 1k

VCC

(COMM-DBG)

R14 1k

74HC04 6

10

+10V

2 1

\DTR

12 9

TO_PC

FROM_PC

74HC04 4

U3

C1-

C1+

V+

RX1OUT RX2OUT

TX1IN TX2IN

U2C

EXT_CLK PTA2

5

11 10

2 (CLK) 4 (IRQ) 6 (log.1) 8 (log.0) 10 (COMM)

74HC04 8

(RESET)

U2E

C8

PTA3

11

1

R15 1k

R16 1k

74HC04 12

DUSB9F

J2

U2F

16 VCC GND 15

U5

PTA1/T1

U4

PTB3

PTB2

PTA1/T1

PTA0/T0

PTB1

PTB0

GND

2

Date:

Size A4

Title

VCC R7 22k

9

10

11

12

13

14

15

16

5

6

7

8

100k

Monday, May 19, 2003

Document Number JANUS

VCC

VCC

Sheet

R10 1k

1k

R8

R13

PTA2

PTA1

PTA0

D4 LED-R

VCC

KIT - STAVEBNICE - NITRON - QT/QY

MC68HC908QY4 (patice)

PTA3/RST PTA2/IRQ

PTB4

PTB5

PTA4/O2

PTA5/O1

PTB6

PTB7

VCC

100nF C11

MC68HC908QT4 (patice)

PTA3/RST PTA2/IRQ

PTA4/O2

GND PTA0/T0

100nF C12

PTA5/O1

VCC

2

PTB0

2 3

PTA3

13

3

D5 LED-Y

1k

R9

1

4 1

1 4 PTA4 PTA4

4

PTA5

VCC

GND

2

PTA2 VTST

PTA1 PTA1

Konstrukční manuál 16 1

1

3 2

5

3 4 5 6 7 8

PTA0 PTA1 PTB2 PTB3 PTA2

J5

1

P-B1720

JP5

Rev 2.1

SOCKET_1X8

2 PTB1

1 PTB0

of

J7

SOCKET_1X4

4

3

2

1

A

B

C

D



4.2

Seznam součástek

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

ks 9 1 2 1 1 2 1 1 1 1 2 1 1 1 2 2 1 11

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

1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1

typ 100nF 470M/35V 22pF 1N4007 BAT42 LED zelená 3mm LED červená 3mm LED žlutá 3mm Kolíková lišta 2pin Kolíková lišta 5pin Tlačítko P-B1720 Souosý nap. kon. K375A DSUB9F Header 2x5pin Precizní dutinky 8pin Precizní dutinky 4pin BC337-16 1kΩ 10MΩ 100R ( = 100Ω) 10R ( = 10Ω) Trimr 22kΩ/N 100kΩ Tlačítko P-B170H Tlačítko P-B170G Kolíková lišta 1pin 7805 74HC04 HIN232CP Patice 16pin prec. Patice 8pin prec. Krystal 9.8304MHz

reference C1, C2, C4, C5, C6, C7, C8, C11, C12 C3 C10, C9 D1 D2 D6, D3 D4 D5 JP1 JP2+JP3 JP5, JP4 J1 J2 J3 J5, J4 J7, J6 Q1 R1, R2, R6, R8, R9, R11, R13, R14, R15, R16, R17 R3 R4 R5 R7 R12, R10 SW1 SW2 TP1 U1 U2 U3 U4 U5 Y1

Pozn: V distribučním balíčku stavebnice jsou kromě výše uvedených následující součástky: Rezervní kondenzátor 100nF, rezervní rezistor 1k a mikrokontroler MC68HC908QT4CP. Pozn: Dutinkové lišty (J4, J5, J6, J7) jsou v balení ve formě jednoho kusu a před použitím je třeba kus „rozlámat“ na potřebné délky.



4.3

Barevné značení rezistorů BARVA stříbrná zlatá černá hnědá červená oranžová žlutá zelená modrá fialová šedá bílá

číslice 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

4 7 0

exponent 0,01 0,1 1 10 100 1k 10k 100k 1M 10M 100M

*100

= 47000 = 47k


1%

přesnost 10% 5% 1% 2% 0,5% 0,25% 0,1%



Vývojový kit JANUS. konstrukční manuál

Recommend Documents