ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY

Transkrypt

1 ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY ELEKTRONIKA I TELEKOMUNIKACJA Projekt z kursu Programowalne układy cyfrowe Temat: Implementacja interfejsu UART (nadajnik) z portem SPI Pawlicki Wojciech, Kos filip 2008/2009 rok 1, grupa 3, sem. 1, stacjonarne s 2 Elektronika i telekomunikacja Inżynieria komputerowa i multimedialna Projekt wykonywany pod kierownictwem: mgr inż. Tomasz Miłosławski SZCZECIN 2009

2 Zawartość Zawartość...2 Zawartość...2 Zawartość...2 Zawartość...2 I. Cel projektu:...3 II. Założenia projektowe:...3 a. Część opisowa:...3 b. Schemat blokowy:...4 c. Schemat ideowy:...5 d. Obliczenia, dobór elementów:...6 e. Rysunki mozaiki druku:...6 f. Wymiary płytki drukowanej...9 g. Lista elementów:...9 IV. Programowanie:...11 a. Opis funkcji programu...11 b. Listing programu z komentarzami...11 V. Kosztorys:...12 VI. Schemat ideowy programatora JTAG...13 VII. Schemat płytki PCB Programatora:...14 VIII. Bibliografia:

3 I. Cel projektu: Celem projektu jest nabycie umiejętności budowania urządzeń na bazie układów programowalnych FPGA. Językiem programowalnym wykorzystywanym w tych układach jest język VHDL. II. Założenia projektowe: Urządzenie nasze ma za zadanie zamian sygnału przez układ XC9536XL-5PC44C. podawanego równolegle po przez port RS232 na sygnał szeregowy na port SPI. Microcontroller firmy xilinx pełni role układu scalonego zwanego UART ma za zadanie programowo zamieniać sygnał równoległy na szeregowy. W celu uzyskania takiego efektu użyliśmy rejestru równoległo-szeregowego PISO napisanego programowo a jeżyku programowania VHDL. Port SPI natomiast jest to port transmisji szeregowej. Spi łączy dwa urządzenia: nadrzędne (np. mikrokontroler) oraz podrzędne (np. karta pamięci, eeprom itd.). Łączność odbywa się synchronicznie na trzech liniach + linia wybierająca urządzenie podrzędne (rys.1): MISO MOSI SCK SS-CS Sygnał zegarowy niezbędny do pracy urządzenia uzyskaliśmy z generatora kwarcowego który został zbudowany w oparciu o układ NE555CN wzbogacony o niezbędnie elementy elektryczne tj. oporniki, kondensatory. a. Część opisowa: Sygnał równoległy podawany jest z portu RS232 na kontroler XC9536XL-5PC44C. układ ten zamienia sygnał równoległy na szeregowy z prędkością zgodna z generatorem zbudowany na układzie ne555, częstotliwość generatora dobierana jest na podstawie rezystorów i kondensatorów. Sygnał szeregowy przesyłany jest na szeregowy port SPI który przesyła dane do urządzenia podłączonego z prędkością taka samą jak controller. układ XC9536XL-5PC44C zasilany jest napięciem 3.3V uzyskanym po przez stabilizatory LM1086IT-ADJ pierwszy stabilizuje napięcie 5V potrzebne do zasilania układu ne555 drugi zaś z napięcia 5V stabilizuje do napięcia 3.3V wymaganego zasilania do microcontrollera. 3

4 b. Schemat blokowy: Rysunek 1 Schemat blokowy interfejsu UART z portem SPI. 4

5 c. Schemat ideowy: Rysunek 2 Schemat ideowy 5

6 d. Obliczenia, dobór elementów: Dobór zegara: Ra=100 Rb=100 C1=47nF F=1.44/14100=102,127Khz e. Rysunki mozaiki druku: Rysunek 3 Góra skala 1:1 6

7 Rysunek 4 dół skala 1:1 7

8 Rysunek 5 Schemat płytki PCB skala 1:1 8

9 Rysunek 6 Schemat płytki PCB skala 1:1 f. Wymiary płytki drukowanej Płytka posiada wymiar 10 x 8 cm. g. Lista elementów: LP Nazwa Opis Ilość Wyróżnienia Dostawca elementu 1 NE555CN Stabilność temperaturowa 1 IC2 LARO 0.005%/C Moc 600 mw, Obudowa DIP-8, Typ -40C do 85C, Hong Kong Ssit Electronics Co., Limited 2 XC9536XL- Obudowa PLCC44, 1 IC5 Star electronics 9

10 5PC44C commercial, typ od 0 do 70C,czas propagacji 5ns, xilix 3 MX Listwa C-Grid raster 2,54mm 0124 męska pionowa na płytę 4pin MOLEX 4 LM1086IT- Układ scalony regulator ADJ napięcia Adj. Prąd wyjściowy 1.5A obudowa,typ -40 do 125C, TO220 NATIONAL SEMICONDUCTOR 5 LM1086IT- Układ scalony regulator 3.3 napięcia 3.3V prąd wyjściowy 1,5A, obudowa TO220, typ -40 do 125C, NATIONAL SEMICONDUCTOR 6 16PJ723 Oporność wejściowa 50mohm, electric al rating 30V, 0.3A, Kobiconn Złącze żeńskie D-SUB M3 01 level-2 9pin 8 CC 100N Kondensator ceramiczny 100nF 50V RM2,54mm, typ: od -25 C do +85 C, HITANO 9 CE 10/100P Kondensator elektrolityczny 10uF 100V 5x11 RM2mm, typ: od -25 C do +85 C, SAMWHA JAMICON 10 CC 47N Kondensator ceramiczny 47nF 50V RM2,54mm, typ: od -25 C do +85 C, SAMWHA JAMICON 11 CE 100/160PH T Kondensator elektrolityczny 100uF 160V 105 C 12x25mm, typ: od -25 C do +85 C, SAMWHA 12 1/4W100R Rezystor węglowy 1/4W 100R 2.5X7mm 5%, Maksymalne napięcie pracy : 250 V,ROYAL OHM 13 1/4W120R Rezystor węglowy 1/4W 120R 2.5X7mm 5%, Maksymalne napięcie pracy : 250 V,ROYAL OHM 14 M0.6W 360R Rezystor metalizowany 0.6W 360R 1%, Napięcie robocze max: 250 V ROYAL OHM Id:XC9536XL5PC44 C 2 IC6 TME Symbol oryginalny: U1 TME Symbol oryginalny: LM1086IT- ADJ/NOPB 1 U2 TME Symbol oryginalny: LM1086IT-3.3/NOP B 1 POWER JACK Mouser Electronics 1 X1 HARTING 6 C1,C6,C7,C8, C11,C12 TME 4 C2, C3,C4,C5 TME 1 C9 TME 1 C10 TME 2 R1,R17 TME Symbol oryginalny: CFR0W4J 100R 1 R18 TME Symbol oryginalny: CFR0W4J 120R 1 R19 TME Symbol oryginalny: MFR 0.6W 360E 1% 10

11 IV. Programowanie: a. Opis funkcji programu Program działa na zasadzie zliczania impulsów zegarowych podczas trwania stanu niskiego na czujniku. W momencie kiedy przychodzi stan wysoki na czujniku wartość licznika przepisywana jest do rejestru a następnie w celu pozbycia się wartości temperatury ujemnej odejmujemy ją od zmierzonego stanu. Następnie zerowany jest licznik, a wartość z rejestru prezentowane są za pomocą przedziałów odpowiadających świeceniu poszczególnych diod. b. Listing programu z komentarzami 11

12 V. Kosztorys: Płytka LP ELEMENT ILOSC CENA [zł] 1 NE555CN 1 1,17 2 XC9536XL-5PC44C ST-LP-4 2 1,46 4 LM1086IT-ADJ 1 3,89 5 LM1086IT ,8 6 16PJ LL-543PGC-G4-1A 15 0,49 8 1N ,10 9 Rezystory 19 0,15 10 Kondensatory 10 0,15 SUMA 45,57 Programator LP ELEMENT ILOSC CENA [zł] 1 Dioda 1N , HC , ,99 4 Rezystory 12 0,15 5 ST-LP-8 1 1,49 6 Kondensatory 5 0,15 SUMA 15,91 12

13 VI. Schemat ideowy programatora JTAG Rysunek 7 Schemat ideowy JTAG 13

14 VII. Schemat płytki PCB Programatora: Rysunek 8 Schemat płytki PCB Programatora 14

15 Rysunek 9 Schemat płytki PCB Programatora 15

16 Rysunek 10 Schemat płytki PCB Programatora 16

17 Rysunek 11 Schemat płytki PCB Programatora 17

18 VIII. Bibliografia: Język VHDL w praktyce, J. Kalisz, WKiŁ, Warszawa 18