MMstr71xF. Instrukcja UŜytkownika. Minimoduł z mikrokontrolerem ARM REV 2. Many ideas one solution

Transkrypt

1 MMstr7xF REV Instrukcja UŜytkownika Minimoduł z mikrokontrolerem ARM Evalu ation Board s for 5, AVR, ST, PIC microcontrollers Sta- rter Kits Embedded Web Serve rs Prototyping Boards Minimodules for microcontrollers, etherdesigning Evaluation Boards net controllers, RFID High Spe- ed In System programmers for AVR, PIC, ST microcontrollers Microprocesor systems, PCB for 5, AVR, ST, PIC microcontrollers Starter Kits Embedded Web Servers Prototyping Boards mi- nimodules for microcontrollers, ethernet controllers, RFID High Speed In Systems programme- rs for AVR, PIC, ST microcontrlollers Microprocesor systems, PCB designing Evaluation Boards for `5, AVR, ST, PIC microcontrollers Starter Kits Embe- dded Web Serwers Prototyping Boards Minimodules for microcontrollercontrollers, ethernet controllers, High Speed In System program- mers for AVR, PIC, ST microco- Microprocesor R Many ideas one solution Systems, PCB Designing Evaluation Boards

2 Spis Treści WPROWADZENIE... CECHY... BUDOWA MODUŁU... 4 SCHEMAT BLOKOWY... 4 ROZMIESZCZENIE WYPROWADZEŃ... 5 MIKROKONTROLER STR7XF... 6 PAMIĘĆ DATAFLASH... 6 UKŁAD RESETU... 7 STABILIZATOR... 7 UKŁAD PODCIĄGAJĄCY LINIĘ D+ USB... 8 ZŁĄCZE JTAG... 8 PŁYTA EWALUACYJNA PARAMETRY TECHNICZNE POMOC TECHNICZNA GWARANCJA ROZMIESZCZENIE ELEMENTÓW... 8 WYMIARY... 9 SCHEMAT...

3 Wprowadzenie MMstr7xF jest uniwersalnym minimodułem dla mikrokontrolerów STR7xF firmy STMicroelectronics. Mikrokontroler ten jest dostępny w obudowie TQFP64, która ze względu na zagęszczony układ wyprowadzeń utrudnia stosowanie go w układach prototypowych i amatorskich. My podjęliśmy próbę umieszczenia go na płytce o wymiarach 6x6 mm z układem wyprowadzeń pasującym do ogólnie dostępnych druków prototypowych. Dodatkowo dodaliśmy stabilizator.v, pamięć szeregową DataFlash o pojemności do 4MB, układ monitorujący napięcie zasilania oraz generatory sygnałów zegarowych dla procesora oraz interfejsu USB. Wszystkie porty i sygnały mikrokontrolera wyprowadziliśmy przy pomocy dwurzędowych złącz szpilkowych o rastrze 0,. Minimoduł ten nie jest jedynie adapterem, ale kompletną płytą główną dla STR7xF. Wystarczy podłączyć napięcie zasilania, złącze JTAG i moŝemy zacząć ładować 56 kbajtów pamięci Flash mikrokontrolera. Dzięki zintegrowaniu peryferii z mikrokontrolerem na jednej płytce, zastosowanie modułu moŝe skrócić czas projektowania i ułatwić budowę systemów bazujących na mikrokontrolerach STR7, eliminując konieczność projektowania obwodu drukowanego. Do modułu dostarczone jest przykładowe oprogramowanie. Moduł MMstr7xF moŝe równieŝ znaleźć zastosowanie w pracowniach dydaktycznych uczelni informatycznych i elektronicznych, jak równieŝ posłuŝyć do budowy prac dyplomowych. Cechy Minimoduł MMstr7xF: Kompletny, gotowy do uŝycia system mikroprocesorowy Szybki mikrokontroler ARM STR7xF o wydajności do 66MIPS Szeregowa pamięć DataFlash o pojemności do Mbity (4MBajty) Niezawodny układ Resetu Wbudowany systemowy generator kwarcowy 6MHz Wbudowany generator kwarcowy 48MHz dla interfejsu USB Wbudowany rezonator.768khz dla zegara RTC Wbudowany stabilizator.v 400mA Napięcie zasilania modułu.v lub.8-6v x 6 wyprowadzenia z rastrem 0." (.54mm), pasujące do wszystkich druków prototypowych Małe wymiary:6mm x 6mm Dostępna płyta ewaluacyjna i przykładowe oprogramowanie

4 Budowa modułu Schemat blokowy Schemat blokowy minimodułu MMstr7xF przedstawiono na rysunku: USB PORT(5:0) STR7xF JTAG PORT0(5:0) RESET DataFlash 6MHz 48MHz khz +.V Voltage Regulator USB D+ pullup circuit Rysunek Schemat blokowy minimodułu MMstr7xF. Minimoduł moŝna zamówić w róŝnych konfiguracjach według następującego selektora: MMstr7xF f u d Rozmiar pamięci Flash: 0 64kB 8kB 56kB Generator 48MHz dla USB: 0 nie montowany montowany Rozmiar pamięci DataFlash: 0 brak pamięci DataFlash 6Mb Mb Np.: MMstr7F--0-0 minimoduł z mikrokontrolerem STR7FR (56kB Flash), bez generatora 48MHz, bez pamięci DataFlash. 4

5 Rozmieszczenie wyprowadzeń Rysunek Rozmieszczenie wyprowadzeń widok z góry. J Nazwa Nazwa Nazwa Nazwa P0.0/S0.MISO/U.TX P0./S0.MOSI/U.RX P.5/HTXD P.4/HRXD/I0.SDA P0./S0.SCLK/I.SCL 4 P0./S0.SSN/I.SDA P./HCLK/I0.SCL 4 P.0/USBCLK P0.4/S.MISO () 5 6 P0.5/S.MOSI () P USBDN P0.6/S.SCLK () 7 8 P0.7/S.SSN () USBDP 7 8 P.8 P0.8/U0.RX/U0.TX 9 0 P0.9/U0.TX/BOOT0 P.7/T.OCMPA 9 0 P.6/T.OCMPB P0.0/U.RX/U.TX/SCDATA P0./U.TX/BOOT P.5/T.ICAPB P.4/T.ICAPA P0./SCCLK 4 P0./U.RX/T.OCMPA P./T.ICAPB/AIN. 4 P./T.OCMPA/AIN P0.4/U.TX/T.ICAPA 5 6 BOOTEN P./T.ICAPA/AIN. 5 6 P.0/T.OCMPB/AIN.0 TDI 7 8 TMS #RESET 7 8 #STDBY TCK 9 0 TDO V8BKP 9 0 UDP_PUP TRST P0.5/WAKEUP NC DF_CS +.V 4 CLK NC 4 NC VCC 5 6 NC 5 6 NC J () końcówki uŝywane do podłączenia pamięci DataFlash na module. Szczegółowy opis portów moŝna znaleźć w dokumentacji mikrokontrolera STR7xF. 5

6 Mikrokontroler STR7xF -bitowy rdzeń ARM7TDMI od 64 do 56kB programowanej w systemie pamięci programu typu FLASH od 6 do 64kB pamięci RAM 6kB pamięci FLASH przeznaczonej na dane uŝytkownika 5 timerów z funkcjami input capture, output compare i z moŝliwością generowania PWM 4 interfejsy UART interfejsy IC interfejsy SPI Interfejs SmartCard Interfejs HDLC Interfejs USB (STR7) Interfejs CAN (STR7) 4-kanałowy -bitowy przetwornik A/C Do linii I/O Kontroler przerwań Tryby obniŝonego poboru mocy Zegar RTC Pojedyncze napięcie zasilania.v (wewnętrzny stabilizator.8v) Interfejs JTAG Pamięć DataFlash Minimoduł moŝe zostać wyposaŝony w pamięć DataFlash AT45DB6B lub AT45DBC o pojemności odpowiednio 6Mb lub Mb. Pamięć podłączona jest do szybkiej magistrali SPI o prędkości transmisji do 0Mb/s. Układ pamięci aktywowany jest po podaniu niskiego poziomu logicznego na wejście #CS. Wyprowadzenie #CS podłączone jest do portu P0.7 (S.SSN) mikrokontrolera. Poza P0.7 magistrala SPI zajmuje trzy końcówki procesora: P0.4, P0.5, P0.6. NaleŜy pamiętać, Ŝe jeŝeli zamontowana jest pamięć DataFlash, to wymienione końcówki portów nie mogą być uŝywane na zewnątrz modułu. Oczywiście magistrala SPI moŝe być wykorzystana do komunikacji z zewnętrznymi peryferiami, pod warunkiem, Ŝe będą one posiadały wejścia wyboru układu (CS). Po usunięciu rezystora R6 końcówka CS moŝe zostać podłączona do dowolnego wyprowadzenia mikrokontrolera (na zewnątrz modułu).poniŝszy schemat przedstawia połączenie pamięci DataFlash wewnątrz modułu. P.8 DF_CS R6 0R +.V R5 P0.5 P0.4 P0.6 4 U SI SO SCK CS DataFlash VCC 6 RDY/BSY RESET WP 7 C +.V AT45DBC Rysunek Połączenie pamięci DataFlash wewnątrz modułu. Szczegółowy opis układów DataFlash znajduję się na stronie firmy Atmel: 6

7 Układ RESETu MMstr7xF posiada wbudowany układ kontroli napięcia zasilania zbudowany na układzie DS88. Układ generuje sygnał #RESET w przypadku, gdy wartość napięcia zasilania jest mniejsza od V. Ma to miejsce podczas włączania lub wyłączania napięcia zasilania gdzie napięcie VCC zmienia wartość od 0 do.v. Układ nadzoru wykrywa równieŝ chwilowe spadki napięcia VCC. Krótkotrwały spadek napięcia VCC poniŝej V powoduję wygenerowanie sygnału zerującego o długości 00ms. Sygnał ten doprowadzony jest bezpośrednio do wejścia zerującego mikrokontrolera oraz wyprowadzony jest na złącze modułu i moŝe być uŝyty jako wyjcie do zerowania zewnętrznych układów jak i jako wejście do zerowania modułu, np. za pomocą przycisku RESET. W takim przypadku przycisk RESET moŝe zwierać linię #RESET bezpośrednio do masy. Implementacja układu resetu została przedstawiona na poniŝszym schemacie. +.V #RESET R9 U5 VCC RST +.V DS88 Rysunek 4 Implementacja układu resetu w module. Stabilizator Minimoduł posiada wbudowany stabilizator.v. Dzięki temu moŝe być on zasilany zarówno stabilizowanym napięciem.v, doprowadzonym do końcówki złącza J (+.V), jak i niestabilizowanym napięciem z zakresu.8 9V, doprowadzonym do końcówki 5 tego samego złącza (VCC). JeŜeli zasilanie dostarczane jest do końcówki VCC, to napięcie.v wytwarzane jest na module za pomocą stabilizatora U. Napięcie.V moŝe w takiej sytuacji być równieŝ uŝywane na zewnątrz modułu pod warunkiem, Ŝe pobór prądu nie przekroczy ok. 00mA. D LL448 VCC U SPX90M-. VIN VOUT +.V + C 0u/6V 4 TAB + C 0u/6V Rysunek 5 Stabilizator.V na module. 7

8 Układ podciągający linię D+ USB Host USB rozpoznaje obecność urządzenia full-speed na magistrali na podstawie podciągania linii D+ do wysokiego poziomu logicznego. W moduł MMstr7xF został wbudowany układ podciągający, jest on przedstawiony na rysunku poniŝej. +.V R Q BC 847 R k5 USBDP #RESET D LL448 UDP_PUP Rysunek 6 Układ podciągający linię D+ Podciąganie jest domyślnie włączone poprzez rezystor polaryzujący R. Aktywny sygnał resetu, lub niski poziom na linii UDP_PUP (jest ona wyprowadzona na złącze i moŝe zostać połączona z dowolnym portem mikrokontrolera) powoduje wyłączenie podciągania, co sygnalizuje hostowi odłączenie urządzenia USB. Złącze JTAG JTAG jest czteroprzewodowym interfejsem umoŝliwiającym przejęcie kontroli nad rdzeniem procesora. MoŜliwości oferowane przez ten interfejs to m.in.: praca krokowa, praca z pełną szybkością, pułapki sprzętowe oraz programowe, podgląd oraz modyfikacja zawartości rejestrów i pamięci. Sposób podłączenia złącza JTAG do minimodułu przedstawiono na rysunku: +.V M +.V Vsupply J Header 0X VTref ntrst TDI TMS TCK RTCK TDO nsrst DBGRQ DBGACK R5 +.V R4 C5 0n +.V R6 R7 R40 R9 R8 R6 Q4 BC 847 R4 +.V R Q BC 847 R5 +.V +5V J_ J_ J_ J_4 J_5 J_6 J_7 J_8 J_9 J_0 J_ J_ J_ J_4 J_5 J_6 J_7 J_8 J_9 J_0 J_ J_ J_ J_4 J_5 J_6 P0.0/S0.MISO/U.TX P0./S0.MOSI/U.RX P0./S0.SCLK/I.SCL P0./S0.SSN/I.SDA P0.4/S.MISO P0.5/S.MOSI P0.6/S.SCLK P0.7/S.SSN P0.8/U0.RX/U0.TX P0.9/U0.TX/BOOT.0 P0.0/U.RX/U.TX/SCDATA P0./U.TX/BOOT. P0./SCCLK P0./U.RX/T.OCMPA P0.4/U.TX/T.ICAPA BOOTEN JTDI JTMS JTCK JTDO JTRST P0.5/WAKEUP +.V CK VCC MMstr7xF P.5/HTXD P.4/HRXD/I0.SDA P./HCLK/I0.SCL P.0/USBCLK P.9 USBDN USBDP P.8 P.7/T.OCMPA P.6/T.OCMPB P.5/T.ICAPB P.4/T.ICAPA P./T.ICAPB/AIN. P./T.OCMPA/AIN. P./T.ICAPA/AIN. P.0/T.OCMPB/AIN.0 RSTIN STDBY V8BKP UDP_PUP NC NC NC NC NC NC J_ J_ J_ J_4 J_5 J_6 J_7 J_8 J_9 J_0 J_ J_ J_ J_4 J_5 J_6 J_7 J_8 J_9 J_0 J_ J_ J_ J_4 J_5 J_6 Rysunek 7 Połączenie modułu MMstr7xF ze złączem JTAG. 8

9 TCK TDI TDO TMS TRST SRST VCC Vref OPIS WYPROWADZEŃ JTAG sygnał zegarowy JTAG sygnał danych z układu docel. JTAG sygnał danych do układu docel. JTAG sygnał przełączający Reset interfejsu JTAG Sygnał RESET układu docelowego Zasilanie emulatora Wskaźnik zasilania układu docelowego Masa Rysunek 8 Złącze JTAG. Programator/emulator JTAG moŝna znaleźć na stronie: - ARMCable I: Płyta ewaluacyjna Aby ułatwić projektowanie urządzeń wykorzystujących minimoduł, przygotowana została płyta ewaluacyjna EVBstr7xF. W jej skład wchodzą elementy: gniazdo pod moduł MMstr7xF złącze ze wszystkimi końcówkami modułu MMstr7xF złącza wszystkich peryferii dostępnych na płycie stabilizator +5V włącznik zasilania port USB dwa porty RS wraz z diodami sygnalizującymi pracę złącze -Wire złącze programowania/debuggowania w systemie JTAG złącze pod wyświetlacz LCD x6 8 diod LED 4 klawisze potencjometry buzzer pole prototypowe 9

10 4 Parametry techniczne Mikrokontroler STR7xF Pamięć programu do 56kB Pamięć danych do 64kB Pamięć DataFlash do 4MB Ilość wejść/wyjść cyfrowych do Ilość wejść analogowych do 4 Zasilanie.V lub.8 9V Wymiary 6x6mm Waga ok. 80g Zakres temperatur pracy 0 70ºC Wilgotność 5 95% Złącza Dwa złącza szpilkowe x6 wyprowadzenia 5 Pomoc techniczna W celu uzyskania pomocy technicznej prosimy o kontakt support@propox.com. W pytaniu prosimy o umieszczenie następujących informacji: Numer wersji modułu (np. REV ) Ustawienia rezystorów Szczegółowy opis problemu 6 Gwarancja Minimoduł MMstr7xF objęty jest sześciomiesięczna gwarancją. Wszystkie wady i uszkodzenia nie spowodowanie przez uŝytkownika zostaną usunięte na koszt producenta. Koszt transportu ponoszony jest przez kupującego. Producent nie ponosi Ŝadnej odpowiedzialności za zniszczenia i uszkodzenia powstałe w wyniku uŝytkowania modułu MMstr7xF. 0

11 7 Rozmieszczenie elementów Rysunek 9 Rozmieszczenie elementów na górnej warstwie. Rysunek 0 Rozmieszczenie elementów na dolnej warstwie.

12 8 Wymiary Rysunek Wymiary - widok z góry. Rysunek Wymiary widok z boku. 9 Schemat

13 +.V mounted optionally U6 OE VCC 4 +.V C +.V C C C4 BLMAS +.V L V8BKP C5 P0.0 P0. P0. P0. P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P0.8 P0.9 P0.0 P0. P0. P0. P0.4 P0.5 C6 0u C9 n C0 u +.V +.V U 5 P0.0/S0.MISO/U.TX P.0/T.OCMPB/AIN.0 5 P0./S0.MOSI/U.RX P./T.ICAPA/AIN. 54 P0./S0.SCLK/I.SCL P./T.OCMPA/AIN P0./S0.SSN/I.SDA P./T.ICAPB/AIN. 56 P0.4/S.MISO P.4/T.ICAPA 5 60 P0.5/S.MOSI P.5/T.ICAPB 6 6 P0.6/S.SCLK P.6/T.OCMPB 7 6 P0.7/S.SSN P.7/T.OCMPA P0.8/U0.RX/U0.TX P P0.9/U0.TX/BOOT.0 P.9 P0.0/U.RX/U.TX/SCDATA P.0/USBCLK 46 P0./U.TX/BOOT. 47 P0./SCCLK P./HCLK/I0.SCL 5 P0./U.RX/T.OCMPA P.4/HRXD/I0.SDA 48 6 P0.4/U.TX/T.ICAPA P.5/HTXD 49 0 P0.5/WAKEUP 9 V 5 V 4 VSS 8 VSS 44 VSS 50 VSS 59 VSS 7 VIO-PLL 8 VIO-PLL 8 VSSIO-PLL 9 VSSIO-PLL 9 AVDD 0 AVSS 7 V8 8 VSS8 58 V8 57 VSS8 6 V8BKP 5 VSSBKP STR70F 0 JTDI JTMS JTCK JTDO 4 JTRST BOOTEN 7 CK 9 RTCXTI RTCXTO STDBY RSTIN 4 USBDP 4 USBDN 4 NU 5 6 TEST RR P.0 P. P. P. P.4 P.5 P.6 P.7 P.8 P.9 P.0 P. P.4 P.5 OUT HG-50 48MHz +.V R4 R5 R6 R7 R0 R C7 p TDI TMS TCK TDO TRST M R4 R not mounted X.768kHz C8 p +.V R R R8 0R +.V R +.V R9 BOOTEN CLK U4 OE U5 +.V VCC RST DS88 P0.0 P0. P0. 4 P0. P P0.5 P P0.7 P P0.9 P0.0 P0. P0. 4 P0. P BOOTEN TDI 7 8 TMS TCK 9 0 TDO TRST P0.5 +.V VCC CLK VCC 4 OUT HG-50 6MHz #STDBY #RESET J Header X +.V P.5 P. P.9 USBDP P.7 P.5 P. P. #RESET V8BKP J Header X P.4 P.0 USBDN P.8 P.6 P.4 P. P.0 #STDBY UDP_PUP DF_CS USBDP USBDN +.V R Q BC 847 R k5 USBDP D LL448 #RESET D LL448 VCC + C 0u/6V U SPX90M-. VIN VOUT TAB 4 +.V + C 0u/6V P.8 DF_CS R6 0R +.V R5 P0.5 P0.4 P0.6 U DataFlash VCC 6 SI 4 SO RDY/BSY SCK RESET CS WP 7 AT45DBC C +.V UDP_PUP Title: MMstr7xF support@propox.com Size: File: Rev: Sheet of Date: