Minimoduł AVR MB-128 z interfejsem USB/CAN

MikloBit ul. Matejki 20/29 43-600 Jaworzno www.miklobit.pl support@miklobit.pl Minimoduł AVR MB-128 z interfejsem USB/CAN rev. B 2005.12.20

Spis treści 1.Informacje ogólne...4 1.Wstęp...4 2.Charakterystyka modułu...4 3.Wersje modułu...5 2.Elementy składowe...6 1.Wstęp...6 2.Podzespoły...6 1.Mikrokontroler (CPU)...6 2.Zewnętrzny RAM...6 3.Dekoder adresów...6 4.Zegar RTC...6 5.Bateria podtrzymująca...7 6.Układ resetu oraz watchdog...7 7. Transceiver CAN...7 8.Kontroler USB...7 3.Złącza...8 1.Wstęp...8 2.Opis wyprowadzeń...9 1.EXT1 magistrala adresowa i porty CPU, interfrejs USB, interfejs CAN...9 2.EXT2 magistrala adresowa i porty CPU, RS232C...10 3.JP7 przetwornik A/C...11 4.JTAG...12 5.ISP...13 6.J6 złącze USB...13 7. JP12 sygnały power fail...14 8.CAN BUS połączenia zewnętrzne...14...14 4.Zworki...15 1.Wstęp...15 2.Opis zworek...15 1.JP1,JP2,JP6 zasilanie USB/modułu...15 2.S2 reset...16 3.JP10 CAN bus slope control narastanie zbocza sygnału...16 4.JP14 CAN bus split...16 5.JP15 CAN bus zakończenie magistrali...16 5.Kontrolki LED...17 1.Wstęp...17 2.Opis kontrolek LED...17 1.D1 USB RXD (zielona)...17 2.D2 USB TXD (czerwona)...17 3.D3 ISP (żółta)...17 4.D5 POWER (czerwona)...17 6.Bity konfiguracyjne i zabezpieczające...18 7.Programowanie dekodera adresów...19 8.Sterownik wirtualnego portu COM (VCP)...20 9.Programowanie modułu MB-128-USBCAN przy użyciu bootloader'a...23 10.Schemat modułu...25 11.Rysunek płytki modułu...26 1.Strona górna...26 2.Strona dolna...26 12.Wymiary mechaniczne...27

3 13.Schemat montażowy...28 1.Strona górna...28 2.Strona dolna...28 14.Wykaz elementów...29 15.Zawartość płyty CD ROM...30 [MB-128-USBCAN-XXX]...30 [PC-software]...31 [Avr-software]...31 16.Zastrzeżenia...32 17.Kontakt...32

4 1. Informacje ogólne 1.1. Wstęp Minimoduł MB-128-USBCAN jest uniwersalnym systemem opartym na mikrokontrolerze jednoukładowym z rodziny Atmel AVR. Zewnętrzne wymiary modułu MB-128-USBCAN są zbliżone do wymiarów karty kredytowej. Moduł MB-128-USBCAN może być używany jako niezależny kontroler lub jako hybrydowy układ wbudowany w wiekszy system kontrolno-pomiarowy. Moduł MB-128-USBCAN pozwala projektantom układów elektronicznych szybko zbudować i przetestować prototyp urządzenia bez konieczności sporządzania płyty drukowanej (PCB) lub montażu układu od podstaw. Gotowy i przetestowany moduł skraca czas montażu i produkcji całego urządzenia. Gwarantowana powtarzalność parametrów ogranicza uruchomienie/testowanie tylko do zewnętrznych układów. Moduł MB-128-USBCAN jest polecany dla działów rozwoju firm elektronicznych, uczelni wyższych a także dla elektroników-amatorów jako. Jeśli jesteś producentem systemów do kontroli lub pomiarów, zastosowanie modułu MB-128-USBCAN pozwoli skrócić czas od pomysłu do realizacji oraz obnizyć koszty przygotowania produkcji. 1.2. Charakterystyka modułu W wersji maksymalnej (MB-128-USBCAN) moduł składa się z: mikrokontrolera jednoukładowego AVR AT90CAN128 z kontrolerem CAN 2.0B 128kB pamięci Flash (wewnętrznej) 4kb pamięci RAM (wewnętrznej) 32kB pamięci RAM (zewnętrznej) 4kb pamięci EEPROM (wewnętrzna) programowany dekoder adresów na układzie PLD zegar czasu rzeczywistego (RTC) interfejsy szeregowe: 2xRS232(C),1xSPI,1xI2C 1 x USB (zgodny z wersją 1.1/2.0 specyfikacji) 1 x CAN (zgodny z wersją 2.0B specyfikacji) układ nadzoru zasilania/resetu, układ watchdog ( zewnętrzny ), podtrzymanie zasilania (RAM+RTC), interfejs ISP do programowania interfejs JTAG do programowania/debugowania Moduł posiada system reset'u, który generuje sygnał zerowania w momencie włączenia zasilania oraz podczas spadku napięcia zasilającego. Wszystkie linie procesora oraz układów peryferyjnych są wyprowadzone na złącza krawedziowe z rastrem 2.54mm. W ten sposób jest możliwe wlutowanie modułu MB-128-USBCAN na płytkę urządzenia, jako hybrydowego układu. Moduł MB-128-USBCAN jest zasilany pojedynczym napięciem 5 V ± 200 ma DC (stabilizowane). Pobór prądu przez moduł nie przekracza 120 ma.

5 Moduł MB-128-USBCAN jest wyposażony w interfejsy ISP oraz JTAG, które umożliwiają programowanie i uruchamianie programu w systemie docelowym. Narzędzia do programowania/uruchamiania oferowane są przez MikloBit oraz innych producentów. Możliwe jest również programowanie pamięci Flash/eeprom bez zewnętrznego programatora - przy pomocy bootloader'a ( zainstalowany fabrycznie ) oraz interfejsu USB. Moduł MB-128-USBCAN jest wykonany na dwustronnej płycie PCB w technologii montażu powierzchniowego. 1.3. Wersje modułu Moduł jest oferowany w wersjach: MB-128-USBCAN MB-128-USB - pełny zestaw elementów, zmontowany, - bez transceiver'a CAN, pamięci RAM, RTC,, zmontowany MB-128-CAN - bez transciver'a USB, pamięci RAM, RTC, zmontowany MB-128-USB-KIT - płytka PCB, zestaw elementów, dokumentacja MB-128-CAN-KIT - płytka PCB, zestaw elementów, dokumentacja MB-128-USBCAN-PCB - płytka PCB, dokumentacja

6 2. Elementy składowe 2.1. Wstęp Moduł MB-128-USBCAN zawiera elementy typowe dla systemu opartego na mikrokontrolerze AVR z zewnętrzną pamięcią danych. Oprócz tego, zawiera dodatkowe elementy: kontroler USB oraz CAN, zegar czasu rzeczywistego, układ nadzoru zasilania, watch-dog, dekoder adresowy. Komunikacja modułu MB-128-USBCAN z układami zewnętrzymi jest konfigurowalna poprzez dekoder adresowy oparty na programowalnym układzie typu GAL. Dzięki temu nie ma potrzeby stosowania jumperów do konfiguracji adresów. 2.2. 2.2.1. Podzespoły Mikrokontroler (CPU) AT90CAN128 ( ATmega128 w wersji MB-128-USB ) (www.atmel.com) CPU może pracować z dowolną częstotliwością zegara pomiędzy 0 a 16Mhz. Standardowo, na płytce zamontowany jest kwarc 11.059 Mhz. Inne częstotliwości są dostępne na zamówienie. Kontroler AT90CAN128 jest nóżkowo zgodny z Atmega128 ale zawiera dodatkowo układ kontrolera sieci CAN ( Controller Area Network ) zgodny z wersją 2.0A i 2.0B specyfikacji CAN. Również rejestry wewnętrzne w stosunku do AT mega128 są zmodyfikowane, tak więc programy przygotowane na Atmega128 wymagają ponownej kompilacji. Nota aplikacyjna AVR096 objaśnia szczegóły migracji programu z Atmega128 do AT90CAN128. 2.2.2. Zewnętrzny RAM 32k x 8 (www.st.com) Pamięć RAM jest podłączona do zewnętrznej magistrali adresowej kontrolera i służy jako pamięć danych. Podczas zaniku/wyłączenia zasilania, zawartość RAM jest podtrzymywana poprzez układ kontroli zasilania i baterię litową. Dostęp do pamięci RAM jest realizowany poprzez sygnały generowane przez programowalny dekoder adresowy. Sygnały dostępu są generowane z lini adresowych A8-A15 oraz /RD i /WR. 2.2.3. Dekoder adresów 74AHC573 (www.semiconductors.philips.com), GAL16V8 (www.atmel.com) Linie adresowe i linie danych są przez kontroler multiplexowane i układ zatrzasku 74HC573 służy do rozdzielenia adresu oraz danych. Dekoder adresów jest zrealizowany na układzie GAL16V8. Dekoder generuje sygnały wyboru dla pamięci RAM, zegara RTC oraz 5-ciu dowolnych układów podłączonych do magistrali adresowej. Konfiguracja dekodera adresów i przykładowy program dla GAL jest opisany w rozdziale 7. 2.2.4. Zegar RTC RTC72423 (www.epsondevice.com)

7 2.2.5. Bateria podtrzymująca CR2032 Napięcie Pojemność 2.2.6. 3V 220 mah Układ resetu oraz watchdog ADM693 (www.analog.com), 74HC32 (www.ti.com) Układ ADM693 monitoruje napięcie zasilania, wykrywa spadki napięcia, w razie potrzeby przełącza zasilanie RAM i RTC na zapasową baterię litową, generuje sygnał resetu i pełni rolę zewnętrznego układu watchdog. Z układu dostępny jest sygnał PDOWN, gererowany w czasie kiedy napięcie zasilania spada poniżej 4.5 V. Wykorzystując ten sygnał można zabezpieczyć układy podłaczone do magistrali adresowej przez przypadkowym zapisem. Wbudowany układ watchdog generuje sygnał RESET jeśli na wejściu WDI napięcie nie zmienia poziomu dłużej niż 1.8 s. Układ watchdog jest nieaktywny jeśli wejście WDI jest pozostawione niepodłączone. 2.2.7. Transceiver CAN PCA82C250 (www.semiconductors.philips.com) /ATA6660 (www.atmel.com) Układ PCA82C250 (ATA6660) jest interfejsem pomiędzy kontrolerem CAN a liniami magistrali. Układ koduje i dekoduje sygnał różnicowy wymagany przez magistralę CAN na magistrali. Parametry pracy układu są konfigurowalne poprzez zworki. 2.2.8. Kontroler USB FT232BM (www.ftdichip.com), 93C46 (www.atmel.com) Układ FT232BM jest konwerterem USB-UART, zdolnym do transmisji danych z prędkością do 1M Baud, zgodnym ze specyfikacją USB 1.0 oraz USB 2.0. Po zainstalowaniu sterowników VCP (Virtual Com Port ) w systemach Windows/Mac/Linux, moduł jest widoczny jako dodatkowy port szeregowy. Dostępne są również bezpośrednie sterowniki ( biblioteka DLL ). Pamięć eeprom 93C46 służy do zapamiętania parametrów USB takich jak VID, PID, Serial Number, Product Description Strings and Power Descriptor Value. Modyfikacja parametrów jest możliwa przy użyciu programu Mprog dostępnego na stronie internetowej FTDI.

8 3. 3.1. Złącza Wstęp Sygnały są wyprowadzone na złącza o gęstości 2.54mm (0.1 ). Sygnał z numerem 1 jest dla każdego złącza oznaczony na płycie. Na płycie wyprowadzonych jest siedem złączy: EXT1: EXT2: JP7: JTAG: ISP: JP12: J6: CPU magistrala adresowa i porty, magistrala USB, magistrala CAN CPU magistrala adresowa i porty, RS232C Przetwornik A/C, napięcia referencyjne Złącze do programowania i uruchamiania ( ang. debugging ) Programowanie w układzie Sygnał PowerFail złącze USB Złącza EXT1,EXT2,JP7 sa odległe od siebie o wielokrotność wymiaru 2.54mm/0.1 co pozwala na łatwe przylutowanie modułu do uniwersalnej płyty. EXT2 JTAG JP12 JP7 - A/D ISP J6 - USB EXT1

9 3.2. Opis wyprowadzeń 3.2.1. EXT1 magistrala adresowa i porty CPU, interfrejs USB, interfejs CAN pin oznaczenie opis 1 PWR GND 2 USBDM USB dane (-) sygnał również dostępny na złączu J6 3 USBDP USB dane (+) sygnał również dostępny na złączu J6 4 PB0 (SS) CPU Port B.0 5 PB1 (SCK) CPU Port B.1 6 PB2 (MOSI) CPU Port B.2 7 PB3 (MISO) CPU Port B.3 8 PB4 (OC0) CPU Port B.4 9 PB5 (OC1A) CPU Port B.5 10 PB6 (OC1B) CPU Port B.6 11 PB7 (OC2) CPU Port B.7 12 CANH magistrala CAN we/wy poziom H ( sygnał różnicowy ) 13 CANL magistrala CAN we/wy poziom L ( sygnał różnicowy ) 14 - - Nie podłączone 15 - - Nie podłączone 16 I WDI 17 PWR VCCBAT Napięcie z bateri podtrzymującej ( max 20 ma ) 18 O PDOWN Poziom niski jeśłi VCC < 4.5 V 19 RESET 20 RD Magistrala adresowa żądanie odczytu 21 WR Magistrala adresowa żądanie zapisu 22 S4 23 S3 Sygnał chipselect z dekodera adresów 24 S2 Sygnał chipselect z dekodera adresów 25 S1 Sygnał chipselect z dekodera adresów 26 S0 Sygnał chipselect z dekodera adresów 27 PC0 (A8) CPU Port C.0 / zewnętrzna magistrala adresowa 28 PC1 (A9) CPU Port C.1 / zewnętrzna magistrala adresowa 29 PC2 (A10) CPU Port C.2 / zewnętrzna magistrala adresowa 30 PC3 (A11) CPU Port C.3 / zewnętrzna magistrala adresowa 31 PC4 (A12) CPU Port C.4 / zewnętrzna magistrala adresowa 32 PC5 (A13) CPU Port C.5 / zewnętrzna magistrala adresowa 33 PC6 (A14) CPU Port C.6 / zewnętrzna magistrala adresowa 34 PC7 (A15) CPU Port C.7 / zewnętrzna magistrala adresowa Masa zasilania Watchdog we (szczegóły w dokumentacji ADM693 ) Reset modułu Sygnał chipselect z dekodera adresów

10 3.2.2. EXT2 magistrala adresowa i porty CPU, RS232C pin oznaczenie opis 35 PWR VCC 36 O A7 zewnętrzna magistrala adresowa 37 O A6 zewnętrzna magistrala adresowa 38 O A5 zewnętrzna magistrala adresowa 39 O A4 zewnętrzna magistrala adresowa 40 O A3 zewnętrzna magistrala adresowa 41 O A2 zewnętrzna magistrala adresowa 42 O A1 zewnętrzna magistrala adresowa 43 O A0 zewnętrzna zewnętrzna magistrala adresowa 44 PG2 (ALE) CPU Port G.2 / magistrala adresowa sygnał zatrzasku 45 PA0 (AD0) CPU Port A.0 / magistrala adresowa/dane 46 PA1 (AD1) CPU Port A.1 / magistrala adresowa/dane 47 PA2 (AD2) CPU Port A.2 / magistrala adresowa/dane 48 PA3 (AD3) CPU Port A.3 / magistrala adresowa/dane 49 PA4 (AD4) CPU Port A.4 / magistrala adresowa/dane 50 PA5 (AD5) CPU Port A.5 / magistrala adresowa/dane 51 PA6 (AD6) CPU Port A.6 / magistrala adresowa/dane 52 PA7 (AD7) CPU Port A.7 / magistrala adresowa/dane 53 PD7 (T2) CPU Port D.7 54 PD6 (T1) CPU Port D.6 / RXCAN 55 PD5 (XCK1) CPU Port D.5 / TXCAN 56 PD4 (IC1) 57 PD3 (INT3) CPU Port D.3 / TX data USART1 ( poziom TTL ) 58 PD2 (INT2) CPU Port D.2 / RX data USART1 ( poziom TTL ) 59 PD1 (INT1) CPU Port D.1 / I2C dane 60 PD0 (INT0) CPU Port D.0 / I2C zegar 61 PE7 (INT7) CPU Port E.7 62 PE6 (INT6) CPU Port E.6 63 PE5 (INT5) CPU Port E.5 64 PE4 (INT4) CPU Port E.4 65 PE3 (AC-) CPU Port E.3 66 PE2 (AC+) CPU Port E.2 67 PE1 (PDO) CPU Port E.1 / TX data USART0 ( poziom TTL ) 68 PE0 (PDI) CPU Port E.0 / RX data USART0 ( poziom TTL ) Napięcie zasilania modułu ( zobacz rozdział 4.2.1 ) CPU Port D.4

11 3.2.3. JP7 przetwornik A/C 1 2 VCC AREF ADC6 ADC4 ADC2 ADC0 NC AGND AVCC AREF ADC7 ADC5 ADC3 ADC1 NC GND 15 16 pin oznaczenie opis 1 PWR VCC 2 PWR AVCC Napięcie zasilania ( port F oraz przetornik A/C ) 3 I AREF Napięcie referencyjne przetwornika A/C 4 I AREF Napięcie referencyjne przetwornika A/C 5 I ADC6 CPU Port F.6 / przetwornik A/C wejście 6 6 I ADC7 CPU Port F.7 / przetwornik A/C wejście 7 7 I ADC4 CPU Port F.4 / przetwornik A/C wejście 4 8 I ADC5 CPU Port F.5 / przetwornik A/C wejście 5 9 I ADC2 CPU Port F.2 / przetwornik A/C wejście 2 10 I ADC3 CPU Port F.3 / przetwornik A/C wejście 3 11 I ADC0 CPU Port F.0 / przetwornik A/C wejście 0 12 I ADC1 CPU Port F.1 / przetwornik A/C wejście 1 13 - NC Nie podłączone 14 - NC Nie podłączone 15 PWR AGND 16 PWR GND Napięcie zasilania ( digital ) Ground ( przetwornik A/C ) Ground ( digital )

12 3.2.4. JTAG 1 2 TCK TDO TMS VTG TDI GND VTG RST NC GND 9 10 pin oznaczenie opis 1 I TCK 2 PWR GND 3 O TDO Dane nadawane do JTAG ICE 4 PWR VTG Napięcie referencyjne dla JTAG ICE 5 I TMS Sygnał TMS z JTAG ICE 6 RST Reset 7 PWR VTG napięcie zasilanie dla JTAG ICE 8 - NC Nie podłączone 9 I TDI Dane odbierane z JTAG ICE 10 PWR GND Sygnał zegara z JTAG ICE Złącze JTAG umożliwia dostęp ( zapis / odczyt ) do wszystkich wewnętrznych i zewnętrznych zasobów mikrokontrolera ( rejestrów, portów ) oraz możliwość programowania pamięci Flash,EEPROM i ustawiania bitów konfiguracyjnych i zabezpieczających. Złącze JTAG służy również również do uruchamiania ( ang. debugging ) programu w układzie: ustawianie pułapek ( ang. breakpoints ) oraz wykonywanie programu krok po kroku. Rekomendujemy użycie jako debuggera MB-JTAG-TWICE produkcji MikloBit. Złącze JTAG dzieli 4 linie z przetwornikiem A/C, i wykorzystanie JTAG do programowania/uruchamiania wyłącza z użycia linie ADC4 ADC7 przetwornika.

13 3.2.5. ISP 1 2 MOSI PROG RST SCK MISO VTG GND GND GND GND 9 10 pin oznaczenie opis 1 MOSI 2 PWR VTG Napięcie zasilania dla programatora 3 I PROG W czasie programowania stan niski ( sterowanie LED na płycie) 4 PWR GND masa 5 RST Reset 6 PWR GND masa 7 SCK Zegar 8 PWR GND masa 9 MISO Dane nadawane do programatora 10 PWR GND masa Dane odebrane z programatora Złącze ISP służy do programowania pamięci Flash,EEPROM mikrokontrolera oraz zmiany stanu bitów konfiguracyjnych ( ang.fuses ) oraz zabezpieczających (ang. lock bits). Podczas programowania świeci LED obok złącza ISP ( D3 ). Rekomendujemy użycie jako programatora MB-JTAG-TWICE produkcji MikloBit. 3.2.6. J6 złącze USB Złącze USB jest przewidziane do komunikacji pomiędzy minimodułem i komputerem PC. Port USB minimodułu ( złącze typu mini B5 ) należy połączyć z PC przy użyciu dołączonego kabla. Jeśli złącze USB na płytce drukowanej nie może być wykorzystane ( np. moduł jest umieszczony wewnątrz obudowy ), sygnały ze złącza USB są również wyprowadzone na złącze EXT1 ( linie USBDP/USBDM ).

14 3.2.7. JP12 sygnały power fail pin oznaczenie opis 1 I PFI Power fail wejście 2 O PFO Power fail wyjście Informacje n.t. wykorzystania sygnałów power fail znajdują się w dokumentacji układu ADM695 ( patrz dokumentacja w pdf na dołączonym CDROM ). 3.2.8. CAN BUS połączenia zewnętrzne Wg standardu CAN, do połączeń zewnętrznych magistrali wykorzystuje się złącze DSUB-9 męskie. Poniżej podane są oznaczenia sygnałów wg specyfikacji CAN ( CiA Draft Standard 102 version 2.0 ). pin oznaczenie Sygnał na złączu modułu MB-128-USBCAN 1 zarezerowane 2 CAN_L 3 CAN_GND 4 zarezerowane 5 CAN_SHLD EXT1-1 6 CAN_GND EXT1-1 7 CAN_H 8 zarezerowane 9 CAN_V+ EXT1-13 EXT1-1 EXT1-12

15 4. Zworki 4.1. Wstęp Na płytce minimodułu znajduje się siedem zworek : JP1: JP2: JP6: S2: JP10: JP14: JP15: USB VCC bus/external USB VCCIO bus/external USB power control bus/external RESET CAN bus slope control ( narastanie zbocza sygnału ) CAN bus - split CAN bus - terminator JP6 S2 JP10 JP14 JR15 JP1 JP2 Zworki otwarte opisane są dalej jako OFF. Zworki zamknięte opisane są dalej jako ON 4.2. 4.2.1. Opis zworek JP1,JP2,JP6 zasilanie USB/modułu Moduł MB-128-USBCAN może być zasilany zarówno z magistrali USB ( BUS powered ) jak i z zewnętrznego źródła (self powered). W tabeli podane są ustawienia zworek dla możliwych konfiguracji zasilania poszczególnych bloków modułu : JP1 JP2 JP6 USB transceiver USB IO, board logic ON ON OFF BUS powered* BUS powered* ON OFF ON BUS powered SELF powered OFF ON ON SELF powered SELF powered OFF OFF ON Off SELF powered * W tej konfiguracji płytka zasilania jest wyłącznie przez złącze USB. Nie wolno podłączać zewnętrznego zasilania ( na złącze EXT2 )

16 4.2.2. S2 reset Zworka S2 jest jest podłączona do linii RESET i GND. Kiedy zworka jest zamknięta, linia RESET ( CPU i układów peryferyjnych ) jest w stanie aktywnym. 4.2.3. JP10 CAN bus slope control narastanie zbocza sygnału Transceiver ATA6660 umożliwia ograniczenie nachylenia ( stromości ) zboczy sygnału poprzez rezystor podłączony pomiędzy masę a pin RS (pin 8 układu). Zmniejszenie nachylenia zboczy ogranicza emisję zakłóceń ale jednocześnie ogranicza maksymalną prędkość transmisji. Pin 8 układuata6660 jest połączony z pinem 2 ( środkowym ) zworki JP10. Zwarcie pinów zworki 2-3, łączy linię RS ATA6660 z masą poprzez rezystor R8 ( ustawienie dla mały prędkości transmisji ). Zwarcie pinów zworki 1-2, łączy linię RS ATA6660 bezpośrednio z masą ( ustawienie dla dużych prędkości transmisji ). Pozostawienie zworki otwartej ( 1-2 oraz 2-3 ) wprowadzania układ ATA6660 w stan czuwania ( ang. standby ) - aktywna pozostaje tylko część odbiorcza układu. 4.2.4. JP14 CAN bus split Jeśli zworka JP15 ( zakończenie magistrali ) jest zwarta, zwarcie zworki JP14 włącza w rezystancję zakończenia pojemność 10nF. Umożliwia to dodatkową redukcję zakłóceń na magistrali. 4.2.5. JP15 CAN bus zakończenie magistrali Magistrala CAN wymaga zakończenia na obu końcach rezystancją. Jeśli moduł MB-128USBCAN ma być węzłem końcowym magistrali, należy zewrzeć zworkę JP15.

17 5. Kontrolki LED 5.1. Wstęp Na płytce zlokalizowane są cztery kontrolki LED: D1: D2: D3: D5: USB RXD USB TXD ISP POWER D5 - POWER D1 - RXD D2 - TXD D3 -ISP 5.2. 5.2.1. Opis kontrolek LED D1 USB RXD (zielona) Led świeci kiedy komputer PC odbiera dane z minimodułu. 5.2.2. D2 USB TXD (czerwona) Led świeci kiedy komputer PC wysyła dane do minimodułu. 5.2.3. D3 ISP (żółta) Led świeci kiedy trwa operacja programowania przez złącze ISP. 5.2.4. D5 POWER (czerwona) Led świeci kiedy moduł jest zasilany (przez złącze USB lub zewnętrzne zasilanie).

18 6. Bity konfiguracyjne i zabezpieczające Bity zabezpieczające mikrokontrolera nie są zaprogramowane. Bity konfiguracyjne są ustawione wg listy poniżej:

19 7. Programowanie dekodera adresów Mikrokontroler AT90USBCAN może komunikować się przez zewnętrzną szynę adresową z pamięcią RAM, zegarem RTC and 5-cioma dodatkowymi układami perferyjnymi, których sygnały sterujące i wyboru generowane są przez układ programowalny GAL (gal16v8). Układ dekodera adresów zaprogramowany w GAL generuje sygnały wyboru /CSRAM, /CSRTC oraz S0-S4 ( do wykorzystania przez użytkownika ) Poniżej opisana jest przykładowa realizacja dekodera zaprogramowana fabrycznie w układzie GAL minimodułu. Na dołączonej płycie CDROM ( folder MB-128-USBCANXXX\pld ) znajdują się pliki MB0005A.PLD ( plik źródłowy ) oraz MB0005A.JED ( plik skompilowany ) z konfiguracją opisaną w języku CUPL. Do kompilacji można wykorzystać bezpłatny program Atmel-WinCUPL ( dostępny na na stronie www.atmel.com ) W przykładowej konfiguracji, sygnały wyboru /CSRAM, /CSRTC, /S1, /S2 są aktywne w stanie niskim, natomiast sygnały S0, S3, S4 są aktywne w stanie wysokim. Układ GAL używa linii adresowych A8 A15, co umożliwia zdekodowanie adresów w blokach po 256 bajtów (lub większych). Poniżej opisane są równania logiczne sygnałów wyboru dla poszczególnych zakresów adresów : Blok adresów 8000H - FFFFH: /CSRAM = A15 Blok adresów 7000H - 7FFFH: S0 = (!A15) & A14 & A13 & A12 & (!A11) & (!A10) & (!A9) & (!A8) & (WR # RD) Blok adresów 6000H - 6FFFH: /CSRTC = (!A15) & A14 & A13 & A12 & (!A11) & (!A10) & (!A9) & (!A8) & (WR # RD) Blok adresów 5000H - 5FFFH: /S1 = (!A15) & A14 & (!A13) & A12 & (!A11) & (!A10) & (!A9) & (!A8) & (WR # RD) Blok adresów 4000H - 4FFFH: /S2 = (!A15) & A14 & (!A13) & (!A12) & (!A11) & (!A10) & (!A9) & (!A8) & (WR # RD) Blok adresów 3000H - 3FFFH: S3 = (!A15) & A14 & (!A13) & (!A12) & (!A11) & (!A10) & (!A9) & (!A8) & (WR # RD) Blok adresów 2000H - 2FFFH: S4 = (!A15) & (!A14) & A13 & (!A12) & (!A11) & (!A10) & (!A9) & (!A8) & (WR # RD)

20 8. Sterownik wirtualnego portu COM (VCP) Aby możliwa była komunikacja minimodułu z komputerem PC przez złącze USB należy zainstalować sterowniki wirtualnego portu szeregowego ( VCP ). Poniżej procedura instalacji sterowników w systemie Windows 2000/XP: Umieścić płytę MikloBit CD-ROM w napędzie. Podłączyć moduł MB-128-USBCAN do wolnego portu USB w komputerze PC ( używając dołączonego kabla ). Pojawi się komunikat o znalezieniu nowego sprzętu - urządzenia MB-128-USBCAN Minimodule. Wybrać opcję Wyszukaj odpowiedni sterownik dla tego urządzenia, i na kolejnym ekranie wybrać Stacje CD-ROM lub Określona lokalizacja ( jeżeli zawartość CD-ROM została skopiowana w inne miejsce ) :

21 Pliki sterownika znajdują się na płycie CD w folderze: ( [CDROM]:\MB-128-USBCANXXX\Drivers\VCP folder ). Po zakończeniu instalacji sterownika USB system poprosi o instalacje ( wg tej samej procedury ) sterownika dla emulacji wirtualnego portu COM.

22 Po pomyślnej instalacji, minimoduł będzie widoczny w Menedżerze urządzeń, w zakładce Porty COM i LPT. Obok nazwy urządzenia będzie widoczny numer portu COM przypisany przez system.

23 9. Programowanie modułu MB-128-USBCAN przy użyciu bootloader'a Minimoduł MB-128-USBCAN jest dostarczony z zaprogramowanym w pamięci flash bootloaderem/monitorem. Bootloader umożliwia programowanie pamięci flash oraz eeprom w AT90CAN128 bez użycia zewnętrznego programatora, przy wykorzystaniu połaczenia USB oraz programu AvrStudio. Program bootladera zawiera również opcje monitora pamięci umożliwia m.in. odczyt/zmianę zawartości pamięci RAM, ustawianie daty/czasu zegara RTC, zmianę stanu wyprowadzeń portow. Bootloader używa protokołu STK500 v2 i jest obsługiwany z AvrStudio tak jak starterkit STK500. W celu użycia programu bootloadera, należy połączyć moduł MB-128-USBCAN z komputerem PC przy użyciu dołączonego kabla USB and zainstalować sterowniki VCP ( patrz rozdział 8 ). Następnie należy uruchomić AvrStudio i przejść do menu Tools -> Program AVR -> Connect. W oknie dialogowym wybrać STK500 i numer portu COM przydzielony przez driver VCP ( numer portu COM można odczytać w menedżerze urządzeń ). Jeśli bootlader w minimodule jest aktywny, po nawiązaniu połączenia pojawi się dialog STK500. Szczegóły obsługi dialogu STK500 znajdują się w pomocy programu AvrStudio. Program bootloadera jest aktywowany po resecie mikrokontrolera przy spełnieniu dodatkowych warunków ( przynajmniej jednego z dwóch ): 1. Pod adresem $0000 nie znajduje się żaden program ( pamięć flash na wartość FFh ) 2. Lina ADC7 ( PORT F.7 ) jest w stanie niskim. Aby wymusić aktywacje bootloadera, ustaw zworkę pomiędzy pinami 9-10 złącza JTAG. Program bootloadera realizuje jedynie część funkcji STK500 : 1. Zapis/odczyt/weryfikacja pamięci flash 2. Zapis/odczyt/weryfikacja pamięci eeprom 3. Kasowanie pamięci flash ( tylko pierwsze 256 bajtów pamięci ) 4. Odczyt bitów konfiguracyjnych i zabezpieczających 5. Odczyt sygnatury procesora.

24 Bootloader posiada również funkcje monitora. W celu użycia monitora należy uruchomić program emulatora terminala ( np. bezpłatny program RS232Terminal.exe który znajduje się na dołączonej płycie CD-ROM w folderze ). Po otwarciu połączenia na porcie COM przydzielonym przez sterownik VCP, aktywacja monitora nastąpi po wysłaniu sekwencji znaków!!!<enter> ( trzy znaki wykrzyknika i klawisz enter ). Lista i składnia dostępnych funkcji wyświetlana jest jest po wysłaniu znaku?. Kod źródłowy programu bootloader'a/monitora w języku C ( Avr GCC ) znajduje się na płycie CD, w folderze avr_software. Najbardziej aktualna wersja kodu źródłowego dostępna jest na stronie www.miklobit.pl ( z menu: Produkcja->Elektronika->Do pobrania ).

10. Schemat modułu

26 11. Rysunek płytki modułu 11.1. Strona górna 11.2. Strona dolna

27 12. Wymiary mechaniczne

28 13. Schemat montażowy 13.1. Strona górna 13.2. Strona dolna

29 14. # Wykaz elementów Part Type 13 Capacitor 0805 1 Capacitor 1210 4 Capacitor 0805 1 Cap. Tantal B 2 Capacitor 0805 1 Inductor 1210 1 Ferr.bead 1210 1 Resistor 0805 2 Resistor 0805 1 Resistor 0805 1 Resistor 0805 3 Resistor 0805 3 Resistor 0805 2 Resistor 0805 2 Resistor 0805 1 1N4148 MMELF 2 LED 0805 1 Crystal HC49S 1 Crystal HC49S 1 Crystal watch 1 FT232BM QFP32 1 AT90CAN128-16AI 1 93C46 SO08 1 74HC573 SO20 1 ATA6660 SO08 1 ADM693 SO16 1 GAL16V8 DIL20 1 62C256 SO28 1 74HC32 SO14 1 RTC72423 SO24 1 BC856 SOT23 1 Socket CR2032 2 Header 2x5 7 Header 1x2 1 Header 1x3 1 USB mini B5 smd Value Designators 100n 4u7 22p 10u 10n 10u 1k5 27 2k2 10k 20k 470 62 1k 11,059Mhz 6,0000Mhz 32,768khz 3v - C5,C6,C7,C10,C11,C12,C13,C14,C16,C17,C18,C19,C20 C24 C8,C9,C21,C22 C23 C4,C15 L1 L2 R17 R15,R16 R14 R13 R3,R6,R8 R11,R12,R18 R9,R10 R4,R5 D4 D1,D2,D3,D5 Y4 Y2 Y3 (optional) U1 U2 U3 U4 U5 U8 U11 U12 U13 U16 Q2 BAT2 ISP,JTAG S2,JP1,JP2,JP6,JP12,JP14,JP15 JP10 J6 -

30 15. Zawartość płyty CD ROM [MB-128-USBCAN-XXX] [Datasheet] At90CAN128.pdf ATA6660.pdf ATF16V8B.pdf ADM690_5.pdf FT232BM AT93C46 BS62LV256pdf RTC72421.pdf RTC72421-3_manual.pdf 74HC32.pdf application_note_avr096.pdf Refer to manufacturer website to get actual version of datasheet [PLD] mb0005a.pld mb0005a.jed [Doc] mb128usbcan_rev.a_user_guide.pdf mb128usbcan_rev.b_instrukcja.pdf [Drivers] [D2XX] [VCP] [Source] [lib_mcu] [can] [eeprom] [flash] [spi] [twi] [uart] AT90CAN128_demo1.zip AT90CAN128_demo2.zip

31 [PC-software] [AVR Studio 4.11] ICC AVR 6.30d trial.exe Pony Prog 2.06c.zip Win AVR v2005.02.14-install.exe RS232Terminal.exe [Avr-software] [STK500_v2_bootloader]

32 16. Zastrzeżenia Produkt opisany w niniejszej instrukcji został zaprojektowany i zmontowany z należytą starannością, a jego działanie zostało przetestowane przed wysyłką. Jednakże produkt ten nie jest certyfikowany do użycia w aparaturze medycznej, urządzeniach do ratowania życia lub systemach których awaria może spowodować obrażenia lub utratę życia. Firma MikloBit nie gwarantuje przydatności produktu w żadnym konkretnym zastosowaniu. MikloBit nie ponosi również odpowiedzialności za żadne bezpośrednie lub pośrednie konsekwencje lub straty wynikłe z użycia produktu. 17. Kontakt MikloBit ul. Matejki 20/29 43-600 Jaworzno www.miklobit.pl support@miklobit.pl tel. +48 603 196 171