REV. Minimoduł Ethernetowy Instrukcja Uytkownika Evalu ation Board s for, 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, 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 Bo- ards for `, 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
Spis Treci WPROWADZENIE... ZASTOSOWANIA... CECHY... BUDOWA MODUŁU... SCHEMAT BLOKOWY... ROZMIESZCZENIE WYPROWADZE... MIKROKONTROLER ATMEGA... 0 KONTROLER ETHERNETOWY RTL0AS... 0 KONTROLER PAMICI... PAMI RAM... PAMI DATAFLASH... UKŁAD RESETU... DIODY LED... POŁCZENIE MODUŁU ZE WIATEM ZEWNTRZNYM... PODŁCZENIE DO SIECI ETHERNET... INTERFEJS RS-... INTERFEJS RS-... INTERFEJS USB... ŁCZE RADIOWE... WYWIETLACZ LCD... PROGRAMOWANIE MODUŁU... ZŁCZE ISP... ZŁCZE JTAG... PRZYKŁAD UYCIA... 0 PŁYTA EWALUACYJNA... 0 PARAMETRY TECHNICZNE... POMOC TECHNICZNA... GWARANCJA... 0 ROZMIESZCZENIE ELEMENTÓW... WYMIARY... SCHEMATY...
Wprowadzenie Dzikujemy bardzo za zakup minimodułu MMnet0. Powstał on z myl o umo liwieniu systemom mikroprocesorowym komunikacji za porednictwem sieci Internet/Ethernet. Sercem modułu jest mikrokontroler RISC ATmega z kb pamici programu oraz kb (zewntrznej) pamici RAM, współpracujcy z kontrolerem Ethernetowym RTL0AS (0BaseT). Minimoduł posiada pami szeregow DataFlash o pojemnoci kb na przechowywanie stron WWW, oraz dowolnych plików np. z danymi pomiarowymi. Pami podłczona jest do szybkiej magistrali SPI o prdkoci transmisji do Mb/s. MMnet0 pracuje pod kontrol sytemu czasu rzeczywistego RTOS umo liwiajcego budow aplikacji z wykorzystaniem pseudo współbie noci, w której odrbne zadnia uruchamianie i wykonywane s w formie oddzielnych wtków. Pozwala to na łatw budow aplikacji, w których istnieje konieczno wykonywania kilku zada równolegle, np. obsługa stosu TCP/IP oraz realizacja algorytmu sterowania procesem przemysłowym. System RTOS posiada rozszerzony interfejs do obsługi urzdze peryferyjnych, dziki któremu komunikacja z nimi odbywa si za porednictwem sterowników rejestrowanych w systemie. System posiada sterowniki dla karty sieciowej, portów szeregowych, magistrali -WIRE, termometru DS0, wywietlacza LCD, zegara RTC, pamici DataFlash. Jdro systemu RTOS oraz stos TCP/IP wraz z zaimplementowanymi protokołami DHCP, UDP, ICMP, SMTP oraz HTTP z prostymi CGI skompilowano do bibliotek. W skład sytemu wchodzi szereg aplikacji demonstracyjnych (Serwer WWW, FTP, Telnet, klient TCP, serwer TCP, monitorowanie i regulacja temperatury, budowa aplikacji w systemie RTOS), które bazuj na gotowych funkcjach zawartych w bibliotekach stosu IP oraz systemu RTOS. Dołczone biblioteki pozwalaj na samodzielne eksperymenty (np. tworzenie stron wykorzystujcych technik CGI bez wnikania w ni sze warstwy stosu IP oraz systemu operacyjnego RTOS). MMnet0 dostarczany jest z załadowan aplikacja Serwera WWW, oraz demonstracyjn stron WWW z przykładami zastosowania CGI oraz Flash. Konfiguracja serwera (adres mac, IP, gateway, zmiana strony WWW) mo e si odbywa zdalnie poprzez łcze szeregowe RS lub FTP. Do systemu dołczone s ródła w jzyku C oraz gotowe biblioteki, które mog by u yte do realizacji własnych projektów. Do modyfikowania i kompilacji mo e by zastosowany darmowy kompilator C GCC lub kompilator C firmy ImageCraft. yczymy samych sukcesów i duo satysfakcji przy projektowaniu i konstruowaniu nowych urzdze elektronicznych opartych na minimodule MMnet0.
Zastosowania Minimoduł MMnet0 mo e słu y jako baza projektowa dla urzdze elektronicznych współpracujcych z sieci Ethernet/Internet, obejmujcych nastpujce obszary zastosowa: Przemysłowe systemy zdalnego sterowania i monitoringu Teleserwis, telemetria Inteligentne budynki, windy Systemy alarmowe Stacje pogodowe i monitoring rodowiska, Medycyna Systemy grzewcze i klimatyzacyjne Telekomunikacja Automaty biletowe, z napojami, z papierosami, bankomaty, itp Monitoring ruchu drogowego Automatyzacja gospodarstwa domowego itp. Moduł MMnet0 mo e równie znale zastosowanie w pracowniach dydaktycznych uczelni informatycznych i elektronicznych ilustrujc aspekty współpracy urzdze elektronicznych z sieci Ethernet/Internet, jak równie posłu y do budowy prac dyplomowych. Cechy Szybki mikrokontroler RISC ATmega o wydajnoci do MIPS Kontroler Ethernetu IEEE 0. 0Mb/s RTL0AS kb programowanej w systemie pamici programu typu FLASH KB pamici RAM kb pamici EEPROM Szeregowa pami DataFlash o pojemnoci Mbity (kb) Niezawodny układ Resetu Rezonator. lub MHz diody LED sygnalizujce: zasilanie, aktywno LAN, aktywno DataFlash W pełni SMD wykonany na obwodzie czterowarstwowym Złcza x 0 wyprowadze z rastrem 0." (.mm) pasujce do wszystkich obwodów prototypowych Dostpny darmowy system operacyjny ze stosem TCP/IP i obsług wielu protokołów Dostpna płyta ewaluacyjna i przykładowe oprogramowanie Małe wymiary: mm x 0.mm Budowa modułu Schemat blokowy Schemat blokowy minimodułu MMnet0 przedstawiono na rysunku:
BUS PORTE ATmega kb RAM RTL0AS PORTF EEPROM PORTB PORTD DataFlash MHz Rysunek Schemat blokowy minimodułu MMnet0. Minimoduł sprzedawany jest w dwóch podstawowych wersjach, oznaczonych literami A i B, lub według indywidualnego zamówienia. Moduł MMnet0- A zawiera: Mikrokontroler ATmega Pami RAM Kontroler Ethernetowy RTL0AS Moduł MMnet0- B zawiera: Mikrokontroler ATmega Pami RAM Kontroler Ethernetowy RTL0AS Pami DataFlash Mb (kb) Mo liwa jest równie własna konfiguracja według nastpujcego selektora: MMnet0 r f x e c 0 bez pamici RAM z pamici RAM. - Kwarc. Mhz - Kwarc Mhz - Kwarc Mhz - Kwarc Mhz.0 - Kwarc.0 Mhz. - Kwarc. Mhz - Kwarc Mhz 0 bez gniazda RJ (zamontowane złcze J) z gniazdem RG 0 bez pamici DataFlash pami DataFlash Mb 0 - bez układu RTL0AS - z układem RTL0AS
Rozmieszczenie wyprowadze Rysunek Rozmieszczenie wyprowadze widok z góry.
Funkcja w MMnet0 Nazwa J J Nazwa PB0/#SS PE/ INT DataFlash SCK PB/ SCK PE/ INT DataFlash - MOSI PB/MOSI PE/ INT DataFlash MISO PB/ MISO PE/ INT PB/OC0/PWM0 PE/ AC- DataFlash #CS PB/ OCA/PWMA PE/ AC+ PB/OCB/PWMB PE/ PDO/TxD Funkcja w MMnet0 Przerwanie z RTL0AS PB/ OC/PWM PE0/ PDI/RxD PD0/#INT0/SCL AREF PD/#INT/SDA 0 0 PF0/ ADC0 PD/#INT/RxD PF/ ADC PD/#INT/TxD PF/ ADC PD/ IC PF/ADC PD PF/ ADC/TCK PD/ T PF/ ADC/TMS PD/T PF/ ADC/TDO LEDACT PF/ ADC/TDI LEDLINK TOSC/PG TOSC/PG 0 0 #RESET J Nr Funkcja Alt. funkcja Opis PB0 #SS PB wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia #SS wejcie wyboru układu w trybie slave interfejsu SPI PB SCK PB wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia SCK linia zegarowa interfejsu SPI PB MOSI PB wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia MOSI linia danych MOSI interfejsu SPI PB MISO PB wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia MISO linia danych MISO interfejsu SPI PB OC0/PWM0 PB wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia OC0 - wyjcie komparatora przy Timerze/Liczniku0 (mo e działa jako wyjcie PWM) PB OCA/PWMA PB wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia OCA - wyjcie A komparatora przy Timerze/Liczniku (mo e działa jako wyjcie PWM)
PB OCB/PWMB PB wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia OCB - wyjcie B komparatora przy Timerze/Liczniku (mo e działa jako wyjcie PWM) PB OC/PWM PB wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia OC - wyjcie komparatora przy Timerze/Liczniku (mo e działa jako wyjcie PWM) PD0 #INT0/SCL PD0 wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia #INT0 zewntrzne ródło przerwa SCL linia zegarowa interfejsu TWI (kompatybilny z I C) 0 PD #INT/SDA PD wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia #INT zewntrzne ródło przerwa SDA linia danych interfejsu TWI (kompatybilny z I C) PD #INT/RxD PD wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia #INT zewntrzne ródło przerwa RxD wejcie odbiornika portu USART PD #INT/TxD PD wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia #INT zewntrzne ródło przerwa TxD wyjcie nadajnika portu USART0 PD IC PD wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia IC wejcie Capture Timera/Licznika PD PD wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia PD T PD wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia T wejcie zegarowe Timera/Licznika PD T PD wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia T wejcie zegarowe Timera/Licznika LEDACT Wyjcie sygnału sterujcego diod LEDACT (wskanik aktywnoci modułu w sieci ethernet). Mo e zosta wykorzystane do podłczenia dodatkowej diody, np. wyprowadzonej na LEDLINK Wejcie zasilania 0 Masa zewntrz obudowy urzdzenia. Wyjcie sygnału sterujcego diod LEDLINK (wskanik podłczenia do sieci ethernet). Mo e zosta wykorzystane do podłczenia dodatkowej diody, np. wyprowadzonej na zewntrz obudowy urzdzenia. J Nr Funkcja Alt. funkcja Opis PE INT PE wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia INT zewntrzne ródło przerwa IC wejcie Capture Timera/Licznika PE INT PE wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia INT zewntrzne ródło przerwa T wejcie zegarowe Licznika PE INT PE wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia INT zewntrzne ródło przerwa OCC wyjcie komparatora przy Timerze/Liczniku (mo e działa jako wyjcie PWM)
PE INT PE wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia INT zewntrzne ródło przerwa OCB wyjcie B komparatora przy Timerze/Liczniku (mo e działa jako wyjcie PWM) PE AC- PE wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia AC- wejcie odwracajce komparatora analogowego OCA wyjcie B komparatora przy Timerze/Liczniku (mo e działa jako wyjcie PWM) PE AC+ PE wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia AC+ wejcie nieodwracajce komparatora analogowego XCK0 zewntrzny zegar portu USART0 PE PDO/TPD PE wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia PDO szeregowe wyjcie danych ISP TxD0 wyjcie nadajnika portu USART0 PE0 PDI/RxD PE0 wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia PDI szeregowe wejcie danych ISP RxD0 wejcie odbiornika portu USART0 AREF Wejcie/ wyjcie napicia odniesienia dla przetwornika A/C 0 PF0 ADC0 PF wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia ADC wejcie przetwornika A/C, kanał PF ADC PF wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia ADC wejcie przetwornika A/C, kanał PF ADC PF wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia ADC wejcie przetwornika A/C, kanał PF ADC PF wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia ADC wejcie przetwornika A/C, kanał PF ADC/TCK PF wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia ADC wejcie przetwornika A/C, kanał TCK wejcie zegarowe JTAG PF ADC/TMS PF wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia ADC wejcie przetwornika A/C, kanał TMS wejcie trybu JTAG PF ADC/TDO PF wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia ADC wejcie przetwornika A/C, kanał TDO szeregowe wyjcie danych JTAG PF ADC/TDI PF wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia ADC wejcie przetwornika A/C, kanał TDI szeregowe wejcie danych JTAG PG TOSC PG wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia TOSC wejcie wzmacniacza oscylatora PG TOSC PG wejcie/wyjcie cyfrowe ogólnego przeznaczenia TOSC wyjcie wzmacniacza oscylatora 0 #RESET Wejcie/wyjcie sygnału RESET. Szczegółowy opis portów mo na znale w dokumentacji mikrokontrolera ATmega.
Mikrokontroler ATmega Wydajna architektura RISC, instrukcji (wikszo wykonywana w jednym cyklu), MIPS przy MHz KBajty pamici Flash KBajty SRAM KBajty EEPROM (obie wewntrz uc) Interfejs SPI Master/Slave Cztery wewntrzne liczniki/timery /bit Dwa interfejsy UART (do M Bodów) Interfejs szeregowy kompatybilny z IC Programowanie w systemie ISP Debuggowanie w systemie poprzez złcze JTAG Zegar czasu rzeczywistego (RTC) z oscylatorem khz kanałowy przetwornik A/D o rozdzielczoci 0 Bitów portów ( I/O) Wyjcia PWM Rozszerzony zakres temperaturowy, wewntrzne i zewntrzne ródła przerwa Wewntrzny watchdog Wicej informacji na stronie firmy Atmel Kontroler Ethernetowy RTL0AS Jednoukładowy kontroler Ethernetowy z magistral ISA IEEE 0. 0Mb/s Wewntrzna pami SRAM o pojemnoci kbajtów Programowane funkcj transmisyjne i odbiorcze redukujce obci enie CPU Pełen duplex Obsługa diod LED sygnalizujcych prac Po wystpieniu sprztowego lub programowego resetu kontroler musi zosta skonfigurowany. Jest to mo liwe na trzy sposoby: Konfiguracja ładowana jest z zewntrznej pamici EEPROM. Moduł MMnet0 nie ma mo liwoci zamontowania tej pamici Emulacja zewntrznej pamici EEPROM. System Nut/OS od wersji.. posiada mo liwo emulowania pamici EEPROM za pomoc dwóch linii magistrali adresowej (A i A). Funkcja ta nie przeszkadza w normalnej pracy modułu. Aby umo liwi emulacj nale y zamontowa rezystory R i R (domylnie nie s one montowane). Standardowym sposobem konfiguracji układu RTL0AS jest podciganie wejcia danych z pamici EEPROM do plusa zasilania za pomoc rezystora R. Zapewnia to poprawn prac diod LED (jako wskaników LINK i ACT), oraz ustawia kontroler w tryb full duplex. Reszta parametrów (np. adres MAC) musi zosta ustawiona programowo. Je eli wymagana jest praca w trybie half duplex, nale y skorzysta z jednej z pozostałych metod. Moduł przystosowany jest do pracy z kontrolerem sieciowym przy u yciu przerwa. Sygnał przerwania doprowadzony jest do wejcia INT (PE) mikrokontrolera za porednictwem rezystora R (domylnie zamontowany). Stan kontrolera Ethernetowego sygnalizuj dwie diody LED: LNK połczenie z sieci; oraz ACT aktywno (nadawanie/odbiór). 0
Kontroler pamici MMnet0 posiada prosty kontroler pamici, który rozdziela przestrze adresow mikrokontrolera na dwa obszary: obszar pamici RAM i obszar kontrolera ethernetowego. Implementacja kontrolera przedstawiona jest na rysunku: A A A0 A A A A A U HC0 0 UC #SEL_LAN #SEL_RAM HC00 Map pamici przedstawiono na poni szym rysunku: FFFF FF00 FEFF RTL0AS RAM zewntrzny oraz wewntrzny RAM uc 0B 0000
Pami RAM Moduł wyposa ony jest w pami RAM o pojemnoci kb, jednak jest to wicej ni mikrokontroler ATmega potrafi zaadresowa, dlatego pami została podzielona na dwa banki po kb ka dy. W danej chwili dostpny jest tylko jeden bank, a ich przełczanie mo e odbywa si za pomoc portu PB. Przełczanie banków jest mo liwe po zamontowaniu rezystora R (w standardowym wykonaniu nie jest on montowany dostpne s wtedy tylko kb pamici RAM). PB not mounted R 0R R 0k A A A0 A A A A A #SEL_RAM #RD #WR 0 0 A A A A0 A A A A A A A CS CS OE WE KT00 Pami DataFlash Minimoduł mo e zosta wyposa ony w pami DataFlash ATDB0B o pojemnoci Mb, daje to kb pamici na przechowywanie plików ze stronami www, czy gromadzonymi danymi pomiarowymi. Pami podłczona jest do szybkiej magistrali SPI o prdkoci transmisji do Mb/s. Układ pamici aktywowany jest po podaniu niskiego poziomu logicznego na wejcie #CS. Wyprowadzenie #CS podłczone jest do portu PB mikrokontrolera. Magistrala SPI zajmuje trzy kocówki procesora: PB, PB, PB. Nale y pamita, e je eli zamontowana jest pami DataFlash, to wymienione kocówki portów nie mog by u ywane na zewntrz modułu. Oczywicie magistrala SPI mo e by wykorzystana do komunikacji z zewntrznymi peryferiami, pod warunkiem, e bd one posiadały wejcia wyboru układu (CS). Poni szy schemat przedstawia połczenie pamici DataFlash wewntrz modułu. D DF U R 0k C 00n WP# RST# SI SO SCK CS# PB PB PB PB ATDB0B Rysunek Połczenie pamici DataFlash wewntrz modułu. Szczegółowy opis układów DataFlash znajduj si na stronie firmy Atmel: www.atmel.com.
Układ RESETu MMnet0 posiada wbudowany układ kontroli napicia zasilania zbudowany na układzie DS. Układ generuje sygnał #RESET w przypadku, gdy warto napicia zasilania jest mniejsza od, V. Ma to miejsce podczas włczania lub wyłczania napicia zasilania gdzie napicie zmienia warto od 0 do V. Układ nadzoru wykrywa równie chwilowe spadki napicia. Krótkotrwały spadek napicia poni ej,v powoduj wygenerowanie sygnału zerujcego o długoci 00ms. Sygnał ten doprowadzony jest bezporednio do wejcia zerujcego mikrokontrolera oraz za pomoc inwertera do układu RTL0AS. Sygnał #RESET wyprowadzony jest na złcze modułu i mo e by u yty jako wyjcie do zerowania zewntrznych układów jak i jako wejcie do zerowania modułu, np. za pomoc przycisku RESET. W takim przypadku przycisk RESET mo e zwiera lini #RESET bezporednio do masy. Implementacja układu resetu została przedstawiona na poni szym schemacie. U RST DS R 0k UD #RESET RESET HC00 Diody LED Rysunek Implementacja układu resetu w module. Minimoduł wyposa ony jest w cztery diody LED, słu ce do sygnalizacji: zasilania pracy kontrolera ethernetowego: o podłczenie do sieci o aktywno (nadawanie/odbiór) pracy pamici DataFlash (analogicznie jak dioda HDD w komputerach PC) Sygnały diod (z wyjtkiem diody DataFlash) wyprowadzone s równie na zewntrz modułu, co umo liwia zdublowanie sygnalizacji np. na zewntrz obudowy urzdzenia. Przykład implementacji takiego rozwizania został przedstawiony na rysunku: J_ J_ J_ J_ ACT LINK k k J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_0 J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_0 PB0/SS PE/INT PB/SCK PE/INT PB/MOSI PE/INT PB/MISO PE/INT PB/OC0/PWM0 PE/AC- PB/OCA/PWMA PE/AC+ PB/OCB/PWMB PE/PDO/TxD0 PB/OC/PWM PE0/PDI/RxD0 PD0/INT0/SCL AREF PD/INT/SDA PF0/ADC0 PD/INT/RxD PF/ADC PD/INT/TxD PF/ADC PD/IC PF/ADC PD PF/ADC PD/T PF/ADC PD/T PF/ADC LED_ACTIV PF/ADC LED_LINK TOSC TOSC #RESET TPIN- TPIN+ TPOUT- TPOUT+ MMnet0 J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_0 J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_0 RESET Rysunek Podłczenie zewntrznych diod sygnalizacyjnych oraz przycisk RESET.
Połczenie modułu ze wiatem zewntrznym Podłczenie do sieci Ethernet Moduł MMnet0 posiada gniazdo RJ zintegrowane z transformatorem separujcym oraz diodami LED. Zwalnia to u ytkownika z koniecznoci zakupu odpowiednich elementów i montowania ich na płycie bazowej. Diody LED sygnalizuj status połczenia ethernetowego: zielona podłczenie do sieci, pomaraczowa aktywno. Diody zdublowane s na module. LED_ACTIV LED_LINK TPIN+ TPIN- TPOUT+ TPOUT- 00n 0R 0R 00n 0 0 0 RJ Int. Mag. A K A K RX- RX+ TX- TX+ TPIN+ TX_CT TPIN- TPOUT+ RX_CT TPOUT- SHIELD SHIELD SHIELD Y G JFM0-00T LAN_ Rysunek Podłczenie gniazda ethernetowego wewntrz modułu. Moduł mo na naby równie bez zamontowanego gniazda ethernetowego. W takim przypadku sygnały wyprowadzone s z modułu za pomoc złcza J. Umo liwia to umieszczenie transformatora separujcego na płycie bazowej i wykorzystanie technologii Power-Over-Ethernet, czyli zasilanie urzdzenia przez kabel Ethernetowy. AC AC 0F00N XMIT RCV 0 RJ RX+ TX- TX+ SH SH RX- TPIN- TPIN+ TPOUT- TPOUT+ LAN 0n 0n 0n 0n/kV 0n/kV LAN_ LAN_ LAN_ Rysunek Podłczenie do Ethernetu z wykorzystaniem transformatora i zasilanie urzdzenia z kabla ethernetowego.
Interfejs RS- Mikrokontroler ATmega posiada dwa porty USART, które mog by wykorzystane do połczenia minimodułu z komputerem PC lub innymi urzdzeniami wyposa onymi w port RS-. W celu wykonania takiego połczenia nale y do linii TxD i RxD dołczy konwerter poziomów oparty na układzie MAX lub podobnym. 00n V+ C+ 00n DBF 00n V- C- C+ 00n RS- T OUT T OUT R IN R IN C- T IN T IN R OUT R OUT ST 0 PE(TxD0) lub PD(TxD) PE0(RxD0) lub PD(RxD) Rysunek Podłczenie portu RS- do MMnet0. Interfejs RS- Interfejs RS- umo liwia szybk transmisj na du e odległoci w trudnym rodowisku. Implementacja tego interfejsu jest równie prosta jak RS- i wymaga jedynie układu sterownika linii, np. MAX. Cech odró niajc ten interfejs od RS- jest konieczno sterowania kierunkiem działania układu sterownika (nadawanie/odbiór). Sterowanie to wykonuje si programowo przy u yciu dowolnej kocówki I/O mikrokontrolera. Widoczne na schemacie rezystory 0R słu do wstpnej polaryzacji wej, co zwiksza odporno na zakłócenia. Załczany za pomoc zworki rezystor 0R słu y do dopasowania interfejsu do impedancji przewodu. JP PE0(RxD0) lub PD(RxD) Pxx PE(TxD0) lub PD(TxD) U RO RE DE DI B A 0R 0R B A MAX 0R Rysunek Podłczenie portu RS- do MMnet0.
Interfejs USB Stanowicy obecnie standard w połczeniach z komputerem PC interfejs USB, umo liwia wykonywanie szybkich transferów i pobieranie zasilania z komputera. Dziki istnieniu układów konwertujcych interfejs USB na RS, jego implementacja we własnych urzdzeniach jest bardzo prosta i tania. Na rysunku poni ej przedstawiono sposób wyposa enia modułu MMnet0 w interfejs USB z wykorzystaniem minimodułu MMusb. Po zainstalowaniu sterowników VCP interfejs taki widziany jest w systemie jako wirtualny port COM, wic równie jego oprogramowanie na PC nie powinno sprawia problemów. USB Connector RX k k TX PE(TxD0) lub PD(TxD) PE0(RxD0) lub PD(RxD) 0 TXLED PWRCTL PWREN TxDEN RI DCD DSR DTR CTS RTS RxD TxD MMusb PORT EXT IO RXLED SLEEP VOUT RESETO RESET NC 0 _USB Rysunek Podłczenie portu USB do MMnet0. Dodatkowe informacje o minimodule MMusb mo na znale na stronie: http://www.propox.com/products/t_.html Łcze radiowe Wyposa enie systemu w mo liwo komunikacji drog radiow daje mo liwo łatwego sterowania i zbierania danych pomiarowych z elementów systemu rozproszonych w obiekcie, bez koniecznoci instalowania okablowania. Dziki istnieniu zintegrowanych transceiverów budowa takich łcz jest do prosta. Na rysunku przedstawiono sposób połczenia MMnet0 z minimodułem radiowym MMcc000. Do wykonania takiego połczenia potrzebne jest pi linii I/O mikrokontrolera, w tym jedno wejcie przerwania. Opcjonalne połczenie wyjcia RSSI z wejciem przetwornika A/C umo liwi pomiar siły odbieranego sygnału. ADCx Pxx INTx Pxx Pxx Pxx k k k k k J_ J_ J_ J_ J_ J_ CHP DIO DCLK PCLK PDATA PALE J MMcc000 RSSI ANT J J_ J_ J_ J_ J_ J_ +.V Antena Dodatkowe informacje o minimodule MMcc000 mo na znale na stronie: http://www.propox.com/products/t_.html
Wywietlacz LCD Moduł MMnet0 nie posiada wyprowadzonej na zewntrz magistrali systemowej, wic wywietlacz LCD mo e zosta podłczony jedynie do linii I/O mikrokontrolera. Takie rozwizanie przedstawione jest na poni szym rysunku. k 0R 00n PE PE PE PE0 PE PE PE CONT RS RW E D0 D D D D D D D 0 LCD x HD0 Rysunek Podłczenie wywietlacza LCD do portów mikrokontrolera. Linia RW mo e zosta na stałe podłczona do masy, co zmniejsza ilo potrzebnych kocówek mikrokontrolera do szeciu. Programowanie modułu Mikrokontroler ATmega posiada kb programowanej w systemie pamici Flash na kod programu i kb pamici EEPROM na dane u ytkownika. Programowanie tych pamici odbywa si mo e na dwa sposoby: za pomoc interfejsu ISP lub JTAG. Oba interfejsy posiadaj standard wykorzystanych złcz oraz rozmieszczenia sygnałów w złczu. Złcze ISP Programator w standardzie ISP komunikuje łcze si z mikrokontrolerem za porednictwem trzyprzewodowego interfejsu SPI (plus sygnał RESETu i zasilanie). Interfejs wykorzystuje kocówki I/O mikrokontrolera (PE0, PE i PB), które po zakoczeniu programowania mog pełni zwykłe funkcje. Podłczajc do tych kocówek peryferia nale y pamita, e programator powinien mie mo liwo wymuszenia na nich odpowiednich poziomów logicznych. Na poni szych rysunkach przedstawiono sposób podłczenia do modułu złcza ISP. Na rys. do oddzielenia programatora od peryferii podłczanych do portów mikrokontrolera wykorzystano multiplekser analogowy 0.
0 ISP MISO SCK RST LED MOSI ISP k PE/INT J_ PE/INT J_ PE/INT J_ PE/INT J_ PE/AC- J_ PE/AC+ J_ PE/PDO/TxD0 J_ PE0/PDI/RxD0 J_ PF/ADC J_ PF/ADC J_ PF/ADC J_ PF/ADC J_ PF/ADC J_ PF/ADC J_ PF/ADC J_ PF0/ADC0 J_0 AREF J_ J_ J_0 LED_LINK J_ LED_ACTIV J_ #RESET J_0 TOSC J_ TOSC J_ PD/T J_ PD/T J_ PD J_ PD/IC J_ PD/INT/TxD J_ PD/INT/RxD J_ PD/INT/SDA J_0 PD0/INT0/SCL J_ PB/OC/PWM J_ PB/OCB/PWMB J_ PB/OCA/PWMA J_ PB/OC0/PWM0 J_ PB/MISO J_ PB/MOSI J_ PB/SCK J_ PB0/SS J_ TPIN- J_ TPIN+ J_ TPOUT- J_ TPOUT+ J_ MMnet0 Rysunek 0 Połczenie modułu MMnet0 ze złczem ISP. 0 ISP #RESET X0 X Y0 Y Z0 Z INH A B 0 C X Y Z VDD VSS VEE 0 PE PB PE0 ISP k MISO SCK RST LED MOSI #RESET PE/INT J_ PE/INT J_ PE/INT J_ PE/INT J_ PE/AC- J_ PE/AC+ J_ PE/PDO/TxD0 J_ PE0/PDI/RxD0 J_ PF/ADC J_ PF/ADC J_ PF/ADC J_ PF/ADC J_ PF/ADC J_ PF/ADC J_ PF/ADC J_ PF0/ADC0 J_0 AREF J_ J_ J_0 LED_LINK J_ LED_ACTIV J_ #RESET J_0 TOSC J_ TOSC J_ PD/T J_ PD/T J_ PD J_ PD/IC J_ PD/INT/TxD J_ PD/INT/RxD J_ PD/INT/SDA J_0 PD0/INT0/SCL J_ PB/OC/PWM J_ PB/OCB/PWMB J_ PB/OCA/PWMA J_ PB/OC0/PWM0 J_ PB/MISO J_ PB/MOSI J_ PB/SCK J_ PB0/SS J_ TPIN- J_ TPIN+ J_ TPOUT- J_ TPOUT+ J_ MMnet0 Rysunek Połczenie modułu MMnet0 ze złczem ISP z wykorzystaniem multipleksera.
MOSI LED RST SCK MISO 0 Rysunek Złcze ISP. OPIS WYPROWADZE MOSI SPI - sygnał danych Master wy / Slave we LED Sygnał sterowania diod LED i multiplekserem RST Sygnał RESET układu docelowego SCK SPI - sygnał zegarowy MISO SPI - sygnał danych Master we / Slave wy Napicie zasilania programatora Masa Uwaga: interfejs SPI u ywany do programowania procesora nie jest tym samym interfejsem, który jest dostpny dla u ytkownika do komunikacji z peryferiami, i korzysta z innych wyprowadze. Programatory, które mog zosta u yte do programowania MMnet0 mo na znale na stronach: - ISPCable I: http://www.propox.com/products/t_.html - ISPCable II: http://www.propox.com/products/t_.html Złcze JTAG JTAG jest czteroprzewodowym interfejsem umo liwiajcym przejcie kontroli nad rdzeniem procesora oraz jego wewntrznymi peryferiami. Mo liwoci oferowane przez ten interfejs to m.in.: praca krokowa, praca z pełn szybkoci, pułapki sprztowe oraz programowe, podgld oraz modyfikacja zawartoci rejestrów i pamici danych. Oprócz tego dostpne s funkcje oferowane przez programatory ISP: programowanie i odczyt pamici Flash, EEPROM, fuse i lock bitów. Sposób podłczenia złcza JTAG do minimodułu przedstawiono na rysunku: J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_0 J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_0 PB0/SS PE/INT PB/SCK PE/INT PB/MOSI PE/INT PB/MISO PE/INT PB/OC0/PWM0 PE/AC- PB/OCA/PWMA PE/AC+ PB/OCB/PWMB PE/PDO/TxD0 PB/OC/PWM PE0/PDI/RxD0 PD0/INT0/SCL AREF PD/INT/SDA PF0/ADC0 PD/INT/RxD PF/ADC PD/INT/TxD PF/ADC PD/IC PF/ADC PD PF/ADC PD/T PF/ADC PD/T PF/ADC LED_ACTIV PF/ADC LED_LINK TOSC TOSC #RESET TPIN- TPIN+ TPOUT- TPOUT+ MMnet0 J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_0 J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_0 TCK TDO TMS TDI J 0 JTAG Vref RST Rysunek Połczenie modułu MMnet0 ze złczem JTAG.
TCK TDO TMS TDI 0 Vref NSRST NTRST Rysunek Złcze JTAG. TCK TDO TMS TDI Vref RST OPIS WYPROWADZE JTAG sygnał zegarowy JTAG sygnał danych do układu docel. JTAG sygnał przełczajcy Zasilanie emulatora JTAG sygnał danych z układu docel. Wskanik zasilania układu docelowego Sygnał RESET układu docelowego Masa Je eli w fuse bitach mikrokontrolera włczony jest interfejs JTAG, to kocówki PF..PF (ADC..ADC) mog pełni tylko funkcje interfejsu i nie mog pracowa jako kocówki I/O, czy wejcia analogowe. Programator/emulator JTAG mo na znale na stronie: - JTAGCable I: http://www.propox.com/products/t_.html Przykład uycia Poni szy schemat przedstawia moduł MMnet0 w prostej aplikacji sterujcej przekanikami za porednictwem sieci Ethernet (np. przegldarki WWW). Schemat nie uwzgldnia zasilania. LAN J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_0 J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_0 J_ J_ J_ J_ PB0/SS PE/INT PB/SCK PE/INT PB/MOSI PE/INT PB/MISO PE/INT PB/OC0/PWM0 PE/AC- PB/OCA/PWMA PE/AC+ PB/OCB/PWMB PE/PDO/TxD0 PB/OC/PWM PE0/PDI/RxD0 PD0/INT0/SCL AREF PD/INT/SDA PF0/ADC0 PD/INT/RxD PF/ADC PD/INT/TxD PF/ADC PD/IC PF/ADC PD PF/ADC PD/T PF/ADC PD/T PF/ADC LED_ACTIV PF/ADC LED_LINK TOSC TOSC #RESET TPIN- TPIN+ TPOUT- TPOUT+ MMnet0 J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_0 J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_ J_0 k k +V k BC k BC BC N k k BC N k k ARK ARK RREL RREL Rysunek MMnet0 w prostej aplikacji sterujcej przekanikami za porednictwem sieci Ethernet. Płyta ewaluacyjna Aby ułatwi projektowanie urzdze wykorzystujcych minimoduł, przygotowana została płyta ewaluacyjna EVBnet0. W jej skład wchodz podstawowe elementy: 0
zasilacz port RS port USB (z wykorzystaniem minimodułu MMusb złcze programowania w systemie ISP złcze programowania/debuggowania w systemie JTAG Wywietlacz LCD x diod LED klawisze potencjometry pole prototypowe Parametry techniczne Mikrokontroler ATmega MHz Kontroler Ethernetu RTL0AS IEEE 0. 0Mb/s Pami programu kb Pami danych kb lub kb Pami EEPROM kb Pami DataFlash do kbb Ilo wej /wyj cyfrowych do Ilo wej analogowych do Zasilanie V % Pobór prdu 0mA max Wymiary x0.mm Waga ok. 00g Zakres temperatur pracy 0 0ºC Wilgotno % Złcza Dwa złcza szpilkowe x0 wyprowadzenia Pomoc techniczna W celu uzyskania pomocy technicznej prosimy o kontakt support@propox.com. W pytaniu prosimy o umieszczenie nastpujcych informacji: Numer wersji modułu (np. REV ) Ustawienia rezystorów Szczegółowy opis problemu Gwarancja Minimoduł MMnet0 objty jest szeciomiesiczna gwarancj. Wszystkie wady i uszkodzenia nie spowodowanie przez u ytkownika zostan usunite na koszt producenta. Koszt transportu ponoszony jest przez kupujcego. Producent nie ponosi adnej odpowiedzialnoci za zniszczeni i uszkodzenia powstałe w wyniku u ytkowania modułu MMnet0.
0 Rozmieszczenie elementów Rysunek Rozmieszczenie elementów na górnej warstwie. Rysunek Rozmieszczenie elementów na dolnej warstwie.
Wymiary Rysunek Wymiary - widok z góry. Rysunek Wymiary widok z boku. Schematy
ADC ADC ADC ADC ADC ADC ADC0 ADC PD PD PD PD0 PD PD PD PD #RD ALE #WR PE PE PE PE PB0 PB PB PB PE PB PB PE #RESET PB RESET 0 XTAL XTAL A A AREF PC0/A PC/A PC/A0 PC/A PC/A PC/A 0 PC/A PC/A PD0(/INT0/SCL) PD(/INT/SDA) PD(/INTRxD) PD(/INT/TxD) PD/IC PD 0 PD/T PD/T PB0/SS 0 PB/SCK PB/MOSI PB/MISO PB/OC0/PWM0 PB/OCA/PWMA PB/OCB/PWMB PB/OC/PWM PA0/AD0 PA/AD 0 PA/AD PA/AD PA/AD PA/AD PA/AD PA/AD PF/ADC PF/ADC PF/ADC PF/ADC PF/ADC PF/ADC PF/ADC 0 PF0/ADC0 ALE RD WR TOSC TOSC PEN PE0/PDI/RxD PE/PDO/TxD PE/AC+ PE/AC- PE/INT PE/INT PE/INT PE/INT U ATMEGA C p C p X MHz AD0 AD AD AD AD AD AD AD A A A0 A A A A A PE PB PE0 C 00n D D D D D D D D C OC Q Q Q Q Q Q Q Q U HC ALE A0 A A A A A A A AD AD0 AD AD AD AD AD AD C 00n C 00n C 00n C 00n C 00n C0 00n C 00n Sheet of. http://www.propox.com email: support@propox.com Size: File: Rev: Date: -0-00 Title: MMnet0 #RESET RESET RST U DS 0 0 J Header 0 0 0 J Header 0 AREF ADC ADC ADC ADC ADC ADC ADC0 ADC AREF PE PE PE PE PE PE PE PE0 PB0 PB PB PB PB PB PB PB PD PD PD PD0 PD PD PD PD #RESET TOSC TOSC TOSC TOSC SCK SO SI CS# WP# RST# U ATDB0B C 00n #RD #WR AD AD0 AD AD AD AD AD AD A A0 A A A A KT00 A0 0 A A A A A A A A A A0 A A A A CS 0 OE WE D0 D D D D D D D A A 0 CS A U A A R 0k R 0R D PWR R 0R D DF U HC0 UB HC00 #SEL_LAN #SEL_RAM A A0 A A A A A A #SEL_RAM PB PB PB PB C 00n C 00n C 00n C 00n + C 0u/0V UD HC00 LED_ACTIV LED_LINK PB not mounted R 0k 0 UC HC00 R 0k 00n optional
A R 0R R 0k Stuffed R and R - EEPROM emulation enabled Stuffed R - no EEPROM emulation A R k R k PE (INT) R 0R UA HC00 A0 A A A A #RD #WR RESET #SEL_LAN AD0 AD AD AD AD AD AD AD 0 0 0 INT INT INT INT0 SA0 VDD SA SA SA SA SA SA SA SA SA VDD SA0 SA SA SA SA SA SA SA SA SA IORB IOWB 00 INT INT INT INT IOCSB SD SD SD0 SD SD 0 SD VDD SD SD BD0 BD BD BD 0 0 U 0 BD BD/EESK BD/EEDI BD/EEDO EECS BCSB BA BA BA BA VDD 0 BA BA BA0 BA JP RTL0AS X C 0MHz p C p R 00R % D LINK R 0R D ACT R0 0R LED_ACTIV LED_LINK R 0R LED_ACTIV LED_LINK R 0R C 00n C0 00n J Header J A 0 K A K SMEMRB SMEMWB RSTDRV AEN IOCHRDY SD0 SD SD SD SD SD SD SD TPOUT+ TPOUT- VDD TX- TX+ X AUI LED/TX LED/RX LED0/COL LEDBNC 0 TPIN+ TPIN- VDD RX+ RX- CD+ CD- X TXD+ TXD_CT TXD- RXD+ RXD_CT RXD- SH 0 SH 0 SH JFM0-00T LAN http://www.propox.com email: support@propox.com Title: MMnet0 Size: File: Rev: Date: -0-00 Sheet of.