REV 0.8 Minimoduł z mikrokontrolerem ARM Instrukcja Uytkownika Evalu ation Board s for 51, 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 51, 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 `51, 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 1 WPROWADZENIE... 3 CECHY... 3 2 BUDOWA MODUŁU... 4 SCHEMAT BLOKOWY... 4 ROZMIESZCZENIE WYPROWADZE... 5 MIKROKONTROLER AT91SAM7S... 6 PAMI DATAFLASH... 6 STABILIZATOR... 7 UKŁAD PODCIGAJCY LINI D+ USB... 7 ZŁCZE JTAG... 7 3 PŁYTA EWALUACYJNA... 8 4 PARAMETRY TECHNICZNE... 9 5 POMOC TECHNICZNA... 9 6 GWARANCJA... 9 7 ROZMIESZCZENIE ELEMENTÓW... 10 8 WYMIARY... 11 9 SCHEMAT... 11
1 Wprowadzenie MMsam7s jest uniwersalnym minimodułem dla mikrokontrolerów AT91SAM7S firmy Atmel. Mikrokontroler ten jest dostpny w obudowie TQFP64, która ze wzgldu na zagszczony układ wyprowadze utrudnia stosowanie go w układach prototypowych i amatorskich. My podjlimy prób umieszczenia go na płytce o wymiarach 36x36 mm z układem wyprowadze pasujcym do ogólnie dostpnych druków prototypowych. Dodatkowo dodalimy stabilizator 3.3V oraz pami szeregow DataFlash o pojemnoci do 4MB. Wszystkie porty i sygnały mikrokontrolera wyprowadzilimy przy pomocy dwurzdowych złcz szpilkowych o rastrze 0,1. Minimoduł ten nie jest jedynie adapterem, ale kompletn płyt główn dla AT91SAM7S. Wystarczy podłczy napicie zasilania, złcze JTAG i moemy zacz ładowa 256 kbajtów pamici Flash mikrokontrolera. Dziki zintegrowaniu peryferii z mikrokontrolerem na jednej płytce, zastosowanie modułu moe skróci czas projektowania i ułatwi budow systemów bazujcych na mikrokontrolerach AT91SAM7S, eliminujc konieczno projektowania obwodu drukowanego. Do modułu dostarczone jest przykładowe oprogramowanie. Moduł MMsam7s moe równie znale zastosowanie w pracowniach dydaktycznych uczelni informatycznych i elektronicznych, jak równie posłuy do budowy prac dyplomowych. Cechy Minimoduł MMsam7s: Kompletny, gotowy do uycia system mikroprocesorowy Szybki mikrokontroler ARM AT91SAM7S o wydajnoci do 55MIPS Szeregowa pami DataFlash o pojemnoci do 32Mbity (4MBajty) Wbudowany rezonator kwarcowy 18.432MHz Wbudowany stabilizator 3.3V 400mA Napicie zasilania modułu: 3.3V lub 3.8-16V 2 x 26 wyprowadzenia z rastrem 0.1" (2.54mm), pasujce do wszystkich druków prototypowych Małe wymiary:36mm x 36mm Dostpna płyta ewaluacyjna i przykładowe oprogramowanie 3
2 Budowa modułu Schemat blokowy Schemat blokowy minimodułu MMsam7s przedstawiono na rysunku: USB ADC AT91SAM7S JTAG PORTA(31:0) DataFlash 18.432MHz Voltage Regulator USB D+ pullup circuit Rysunek 1 Schemat blokowy minimodułu MMsam7s. Minimoduł mona zamówi w rónych konfiguracjach według nastpujcego selektora: MMsam7sx d Rozmiar pamici Flash: 64 64kB 128 128kB 256 256kB Rozmiar pamici DataFlash: 0 brak pamici DataFlash 1 16Mb 2 32Mb Np.: MMAT91SAM64-0 minimoduł z mikrokontrolerem AT91SAM7S256 (256kB Flash), z pamici DataFlash 32MB. 4
Rozmieszczenie wyprowadze Rysunek 2 Rozmieszczenie wyprowadze widok z góry. Nazwa J1 Nazwa Nazwa J2 Nazwa ADVREF 1 2 AD4 USBDP 1 2 USBDN AD5 3 4 AD6 TCK 3 4 PA31 AD7 5 6 PA17 TMS 5 6 JTAGSEL PA18/PGMD6/AD1 7 8 PA21/PGMD9 TDO 7 8 PA0/PMEN0 PA19/PGMD7/AD2 9 10 PA22/PGMD10 PA1/PGMEN1 9 10 PA2 PA23/PGMD11 11 12 PA20/PGMD8/AD3 PA3/ 11 12 PA30 PA16/PGMD4 13 14 PA15/PGMD3 PA29 13 14 #RESET PA14/PGMD2 15 16 PA13/PGMD1 PA28 15 16 PA27/PGMD15 PA24/PGMD12 17 18 PA25/PGMD13 PA4/PGMNCMD 17 18 PA5/PGMRDY PA26/PGMD14 19 20 PA12/PGMD0 PA6/PGMNOE 19 20 TDI PA11/PGMM3 21 22 PA10/PGMM2 PA7/PGMNVALID 21 22 PA8/PHMM0 23 24 PA9/PGMM1 UDP_PUP 23 24 NC 25 26 NC 25 26 NC (1) kocówki uywane do podłczenia pamici DataFlash na module. Szczegółowy opis portów mona znale w dokumentacji mikrokontrolera AT91SAM7S. 5
Mikrokontroler AT91SAM7S 32-bitowy rdze ARM7TDMI od 32 do 256kB programowanej w systemie pamici programu typu FLASH od 8 do 64kB pamici RAM 3 timery z funkcjami input capture, output compare i z moliwoci generowania PWM Timer do generowania okresowych przerwa Licznik czasu rzeczywistego 4-kanałowy 16-bitowy kontroler PWM 2 interfejsy UART dodatkowy kanał USART do debuggowania Interfejs I2C Interfejs SPI Interfejs USB 8-kanałowy 10-bitowy przetwornik A/C Do 32 linii I/O z tolerancj 5V Kontroler przerwa Układ Resetu Tryby obnionego poboru mocy Watchdog okienkowy Pojedyncze napicie zasilania 3.3V (wewntrzny stabilizator 1.8V) Interfejs JTAG Pami DataFlash Minimoduł moe zosta wyposaony w pami DataFlash AT45DB161B lub AT45DB321C o pojemnoci odpowiednio 16Mb lub 32Mb. Pami podłczona jest do szybkiej magistrali SPI o prdkoci transmisji do 10Mb/s. Układ pamici aktywowany jest po podaniu niskiego poziomu logicznego na wejcie #CS. Wyprowadzenie #CS podłczone jest do portu PA31 (S1.SSN) mikrokontrolera. Poza PA31 magistrala SPI zajmuje trzy kocówki procesora: PA12, PA13, PA14. Naley pamita, e jeeli zamontowana jest pami DataFlash, to wymienione kocówki portów nie mog by uywane na zewntrz modułu. Oczywicie magistrala SPI moe by wykorzystana do komunikacji z zewntrznymi peryferiami, pod warunkiem, e bd one posiadały wejcia wyboru układu (CS). Poniszy schemat przedstawia połczenie pamici DataFlash wewntrz modułu. PA13 PA12 PA14 PA31 13 14 12 11 U3 SI SO SCK CS DataFlash RDY/BSY RESET WP 6 1 2 3 7 C14 AT45DB321C Rysunek 3 Połczenie pamici DataFlash wewntrz modułu. Szczegółowy opis układów DataFlash znajduj si na stronie firmy Atmel: www.atmel.com. 6
Stabilizator Minimoduł posiada wbudowany stabilizator 3.3V. Dziki temu moe by on zasilany zarówno stabilizowanym napiciem 3.3V, doprowadzonym do kocówki 23 złcza J1 (), jak i niestabilizowanym napiciem z zakresu 3.8 16V, doprowadzonym do kocówki 25 tego samego złcza (). Jeeli zasilanie dostarczane jest do kocówki, to napicie 3.3V wytwarzane jest na module za pomoc stabilizatora U2. Napicie 3.3V moe w takiej sytuacji by równie uywane na zewntrz modułu pod warunkiem, e pobór prdu nie przekroczy ok. 300mA. D2 LL4148 1 U2 SPX2920M3-3.3 VIN VOUT 3 + C12 10u/16V 2 4 TAB + C13 10u/16V Rysunek 4 Stabilizator 3.3V na module. Układ podcigajcy lini D+ USB Host USB rozpoznaje obecno urzdzenia full-speed na magistrali na podstawie podcigania linii D+ do wysokiego poziomu logicznego. W moduł MMsam7s został wbudowany układ podcigajcy, jest on przedstawiony na rysunku poniej. R9 Q1 BC 847 R8 1k5 USBDP #RESET D1 LL4148 UDP_PUP Rysunek 5 Układ podcigajcy lini D+ Podciganie jest domylnie włczone poprzez rezystor polaryzujcy R13. Aktywny sygnał resetu, lub niski poziom na linii UDP_PUP (jest ona wyprowadzona na złcze i moe zosta połczona z dowolnym portem mikrokontrolera) powoduje wyłczenie podcigania, co sygnalizuje hostowi odłczenie urzdzenia USB. Złcze JTAG JTAG jest czteroprzewodowym interfejsem umoliwiajcym przejcie kontroli nad rdzeniem procesora. Moliwoci oferowane przez ten interfejs to m.in.: praca krokowa, praca z pełn szybkoci, pułapki sprztowe oraz programowe, podgld oraz modyfikacja zawartoci rejestrów i pamici. Sposób podłczenia złcza JTAG do minimodułu przedstawiono na rysunku: 7
M1 +5V J1_1 J1_2 J1_3 J1_4 J1_5 J1_6 J1_7 J1_8 J1_9 J1_10 J1_11 J1_12 J1_13 J1_14 J1_15 J1_16 J1_17 J1_18 J1_19 J1_20 J1_21 J1_22 J1_23 J1_24 J1_25 J1_26 ADVREF AD4 AD5 AD6 AD7 PA17/TD/PCK1/AD0 PA18/RD/PCK2/AD1 PA21/RXD1/PCK1 PA19/RK/FIQ/AD2 PA22/TXD1/NPCS3 PA23/SCK1/PWM0 PA20/RF/IRQ0/AD3 PA16/TK/TIOB1 PA15/TF/TIOA1 PA14/SPCK/PWM3 PA13/MOSI/PWM2 PA24/RTS1/PWM1 PA25/CTS1/PWM2 PA26/DCD1/TIOA2 PA12/MISO/PWM1 PA11/NPCS0/PWM0 PA10/DTXD/NPCS2 PA9/DRXD/NPCS1 DDP DDM TCK PA31/NPCS1/PCK2 TMS JTAGSEL TDO PA0/PWM0/TIOA0 PA1/PWM1/TIOB0 PA2/PWM2/SCK0 PA3/TWD/NPCS3 PA30/IRQ1/NPCS2 PA29/RI1/TCLK2 NRST PA28/DSR1/TCLK1 PA27/DTR1/TIOB2 PA4/TWCK/TLCK0 PA5/RXD0/NPCS3 PA6/TXD0/PCK0 TDI PA7/RTS0/PWM3 PA8/CTS0/ADTRG UDP_PUP NC NC NC J2_1 J2_2 J2_3 J2_4 J2_5 J2_6 J2_7 J2_8 J2_9 J2_10 J2_11 J2_12 J2_13 J2_14 J2_15 J2_16 J2_17 J2_18 J2_19 J2_20 J2_21 J2_22 J2_23 J2_24 J2_25 J2_26 R37 R38 R39 R25 R40 R41 VTref ntrst TDI TMS TCK RTCK TDO nsrst DBGRQ DBGACK R34 R35 J9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Header 10X2 Vsupply MMsam7s Rysunek 6 Połczenie modułu MMsam7s ze złczem JTAG. TCK TDI TDO TMS TRST SRST Vref OPIS WYPROWADZE JTAG sygnał zegarowy JTAG sygnał danych z układu docel. JTAG sygnał danych do układu docel. JTAG sygnał przełczajcy Reset interfejsu JTAG Sygnał RESET układu docelowego Zasilanie emulatora Wskanik zasilania układu docelowego Masa Rysunek 7 Złcze JTAG. Programator/emulator JTAG mona znale na stronie: - ARMCable I: http://www.propox.com/products/t_122.html 3 Płyta ewaluacyjna Aby ułatwi projektowanie urzdze wykorzystujcych minimoduł, przygotowana została płyta ewaluacyjna EVBAT91SAM7S. W jej skład wchodz elementy: 8
gniazdo pod moduł MMsam7sF złcze ze wszystkimi kocówkami modułu MMsam7s złcza wszystkich peryferiów dostpnych na płycie stabilizator +5V włcznik zasilania port USB dwa porty RS232 wraz z diodami sygnalizujcymi prac złcze 1-Wire złcze programowania/debuggowania w systemie JTAG złcze pod wywietlacz LCD 2x16 8 diod LED 4 klawisze 2 potencjometry buzzer pole prototypowe 4 Parametry techniczne Mikrokontroler AT91SAM7S Pami programu do 256kB Pami danych do 64kB Pami DataFlash do 4MB Ilo wej/wyj cyfrowych do 32 Ilo wej analogowych do 8 Zasilanie 3.3V lub 3.8 16V Wymiary 36x36mm Waga ok. 80g Zakres temperatur pracy 0 70ºC Wilgotno 5 95% Złcza Dwa złcza szpilkowe 2x26 wyprowadzenia 5 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 1) Ustawienia rezystorów Szczegółowy opis problemu 6 Gwarancja Minimoduł MMsam7s objty jest szeciomiesiczna gwarancj. Wszystkie wady i uszkodzenia nie spowodowanie przez uytkownika zostan usunite na koszt producenta. Koszt transportu ponoszony jest przez kupujcego. Producent nie ponosi adnej odpowiedzialnoci za zniszczenia i uszkodzenia powstałe w wyniku uytkowania modułu MMsam7s. 9
7 Rozmieszczenie elementów Rysunek 8 Rozmieszczenie elementów na górnej warstwie. Rysunek 9 Rozmieszczenie elementów na dolnej warstwie. 10
8 Wymiary Rysunek 10 Wymiary - widok z góry. Rysunek 11 Wymiary widok z boku. 9 Schemat 11
AD4 AD5 AD6 AD7 ADVREF TDI TDO TMS TCK JTAGSEL USBDN USBDP #RESET not mounted R7 100R + C6 10u/10V C1 C2 C3 R3 R4 R5 R6 C7 C15 C8 1n C16 R1 1k5 C9 10n C5 C4 C17 U1 3 AD4 4 AD5 5 AD6 6 AD7 1 ADVREF 33 TDI 49 TDO 51 TMS 53 TCK 50 JTAGSEL 56 DDM 57 DDP 39 NRST 59 VDDFLASH 18 VDDIO 45 VDDIO 58 VDDIO 7 VDDIN 8 VDDOUT 12 VDDCORE 24 VDDCORE 54 VDDCORE 64 VDDPLL 63 PLLRC 2 17 46 60 40 TST 55 ERASE AT91SAM7S PA0/PWM0/TIOA0 PA1/PWM1/TIOB0 PA2/PWM2/SCK0 PA3/TWD/NPCS3 PA4/TWCK/TLCK0 PA5/RXD0/NPCS3 PA6/TXD0/PCK0 PA7/RTS0/PWM3 PA8/CTS0/ADTRG PA9/DRXD/NPCS1 PA10/DTXD/NPCS2 PA11/NPCS0/PWM0 PA12/MISO/PWM1 PA13/MOSI/PWM2 PA14/SPCK/PWM3 PA15/TF/TIOA1 PA16/TK/TIOB1 PA17/TD/PCK1/AD0 PA18/RD/PCK2/AD1 PA19/RK/FIQ/AD2 PA20/RF/IRQ0/AD3 PA21/RXD1/PCK1 PA22/TXD1/NPCS3 PA23/SCK1/PWM0 PA24/RTS1/PWM1 PA25/CTS1/PWM2 PA26/DCD1/TIOA2 PA27/DTR1/TIOB2 PA28/DSR1/TCLK1 PA29/RI1/TCLK2 PA30/IRQ1/NPCS2 PA31/NPCS1/PCK2 XOUT XIN 48 47 44 43 36 35 34 32 31 30 29 28 27 22 21 20 19 9 10 13 16 11 14 15 23 25 26 37 38 41 42 52 61 62 PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 PA8 PA9 PA10 PA11 PA12 PA13 PA14 PA15 PA16 PA17 PA18 PA19 PA20 PA21 PA22 PA23 PA24 PA25 PA26 PA27 PA28 PA29 PA30 PA31 R2 1M X1 18.432MHz ADVREF AD5 AD7 PA18 PA19 PA23 PA16 PA14 PA24 PA26 PA11 J1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Header 13X2 AD4 AD6 PA17 PA21 PA22 PA20 PA15 PA13 PA25 PA12 PA10 PA9 USBDP TCK TMS TDO PA1 PA3 PA29 PA28 PA4 PA6 PA7 UDP_PUP J2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Header 13X2 USBDN PA31 JTAGSEL PA0 PA2 PA30 #RESET PA27 PA5 TDI PA8 R9 Q1 BC 847 R8 1k5 USBDP C10 22p C11 22p #RESET D1 LL4148 UDP_PUP D2 LL4148 U2 SPX2920M3-3.3 1 VIN VOUT 3 + C12 10u/16V 2 TAB 4 + C13 10u/16V 13 PA13 14 PA12 12 PA14 11 PA31 U3 DataFlash SI SO RDY/BSY SCK RESET CS WP AT45DB321C 6 1 2 3 7 C14 Title: MMsam7s http://www.propox.com email: support@propox.com Size: File: Rev: Date: 27-04-2005 Sheet 1 of 1 1.00 12