Отладочные платы – Общие принципы создания отладочной платы для ПЛИС / ПЛИС / Сообщество EasyElectronics.ru

Содержание

особенности, схема. Отладочная плата своими руками

Плата отладочная является достаточно полезным инструментом при разработке различных электронных устройств. Но можно ли создать её своими руками? Или же следует рассчитывать только на промышленные аналоги? Какие особенности есть у этого устройства? Об этом мы сегодня и поговорим.

Общая информация

Когда говорят об этой теме, то чаще всего понимается отладочная плата для Atmega8 или иного подобного микроконтроллера, в основе которого лежит 8-ми или 16-битный принцип работы. Но мир идёт вперёд. Наступает пора 32-битных микроконтроллеров. В связи с этим мы рассмотрим то, что может быть доступно нам уже сейчас. Особое внимание следует уделить отладочной плате STM32, хотя в рамках статьи рассматриваются всё же AVR. Но сначала представим общую картину.

Появление 32-битных микроконтроллеров позволило значительно расширить объем задач, которые они могли выполнить. Но необходимо оптимизировать принимаемые решения и создаваемую технику. Хотя и старым образцам будет уделено внимание, ведь не отметить их универсальность и добротность просто нельзя.

Что же собой представляет STM32?

Конечно, наибольший интерес в рамках статьи представляет плата отладочная. Но чтобы разобраться в дополнительном моменте, давайте рассмотрим основной. Допустим, у нас есть STM32F103C8T6. Отладочная плата представляет собой конструкцию с микроконтроллером, что строится на ядре ARM Cortex-M3. Оно обладает значительным количеством преимуществ, главное из которых – универсальность. Кстати, сейчас Cortex-M3 является полноценным индустриальным стандартом. Плата отладочная представляет собой поверхность, на которой могут взаимодействовать все ножки STM32, обеспечивая выполнение имеющихся задач.

Приступаем к подготовке

Итак, нам нужна плата отладочная. Какие у неё должны быть параметры? Купить её или сделать самостоятельно? Каков у неё должен быть размер? Вот с последнего вопроса мы и начнём. Первоначально необходимо подобрать такое устройство, чтобы все механизмы и составляющие элементы могли успешно разместиться на нем. В большинстве случаев достаточно, чтобы отладочная плата для AVR имела стороны в пятнадцать сантиметров. Такой размер подходит благодаря компактности и возможностям прибора.

Прежде чем приступать к изготовлению или покупке платы, необходимо первоначально составить её схему. Для этого можно разложить элементы на бумаге и провести линии соединения между ними. Если всё получилось без проблем – отлично, значит, можно приступать к практическим действиям. Тогда нужно просто разместить и припаять все требуемые элементы, и всё – плата готова. Так это выглядит вкратце. А сейчас давайте рассмотрим все более детально.

Планирование

Необходимость применения отладочных плат рано или поздно настигает каждого радиолюбителя. Это своеобразная отладка на уровне железа. При желании можно купить готовую плату на любой вкус. Но ведь нас интересует подробный разбор данной темы? Поэтому мы рассмотрим, как создаётся отладочная плата своими руками.

Первоначально необходимо определиться – разрабатываем мы плату под конкретные потребности или же делаем универсальную. Поскольку первый вариант является довольно специфическим, в рамках статьи будет рассмотрен второй. Необходимо задуматься об основании. Если посмотреть на большинство случайных любительских плат, то следует отметить, что они выглядят очень неряшливо. Провода торчат как угодно, и рассмотреть, что с чем соединено, может быть несколько проблематично. Поэтому необходимо предусмотреть возможность для их закрепления, чтобы они не пересекались.

Если создавать под конкретный случай и разрабатывать схему, то можно протравить дорожки. Этот вариант является наиболее интересным. Кстати, довольно популярной является ситуация, когда используется универсальная схема, а дорожки то наносятся, то удаляются. Чтобы лучше разобраться, давайте рассмотрим несколько примеров.

Плата питания

Допустим, мы строим что-то значительное по размеру, и наше устройство складывается из нескольких модулей. В данном случае схема отладочной платы должна предусматривать возможность получения на входе постоянного или переменного напряжения. Чтобы добиться нескольких способов подключения, нужно подумать о разъемах и клеммниках. Для обеспечения работы нужно предусмотреть не только батареи, но и стабилизатор. А на случай легких перегрузок и сопутствующих перегревов можно использовать и небольшой радиатор.

Плата микроконтроллера

А вот и самое интересное. Вполне возможно, что отладочные платы для микроконтроллеров и вспомогательных элементов – это сложнейшие составляющие. Ведь они являются «мозгами» технических устройств. Для успешного старта в сфере отладочных плат начинать со сложных 32-битных контроллеров нежелательно. Можно начать с чего-то попроще. Например, с ветерана мехатронных разработок ATmega8. Чтобы не усложнять ситуацию дополнительно, можно обойтись построением односторонней печати.

А что делать, если требования выходят за эти рамки? Использовать двухстороннюю печать? Как вариант – да. Но если превышение возможностей незначительно, то часто можно обойтись без монтажных перемычек. Лучше вынести разъемы портов и цепи подтяжки на отдельных миниатюрных платочках. Такой подход позволит облегчить разводку платы микроконтроллера. Но это только общая теория. Давайте же поговорим о реализации на практике.

Ручное изготовление печатной платы

Первоначально нам необходима бумага, на которой будет нарисована разводка для печатной платы. Желательно, чтобы она была тонкой. Это важно для достижения точного сверления отверстий. Чтобы не возникло никаких неожиданностей, бумагу можно приклеить к картону с помощью клея. Далее следует вырезать приклеенный рисунок. Что ж, шаблон для сверления уже готов. Подбираем заготовку фольгированного стеклотекстолита необходимого размера. Прикладываем бумажно-картонный шаблон и обрисовываем его по периметру карандашом или маркером. Затем стеклотекстолит режем по нанесённым нами линиям, используя ножницы по металлу, или же пилим ножовкой. Склеиваем части с помощью клея.

Кстати, небольшой совет: не нужно мазать всю поверхность, достаточно оставить по капле клея в каждом из четырех углов. Если нет желания ждать – используйте «Момент». Он позволит продолжить работу через несколько секунд.

Сверлим отверстия

Для этой цели наилучшим образом подойдёт специальный мини-станок. Но можно воспользоваться и ручным инструментарием. Для подавляющего большинства целей с лихвой хватает сверла с диаметром 0,8 мм. Следует отметить, что качественная плата может не получиться с первого раза из-за сложности работы и необходимости иметь твердую руку. Если подобные действия будут осуществляться впервые (а так, вероятнее всего, и будет), то можно только посоветовать морально подготовиться к тому, что будут поломаны сверла. После выполнения всего спектра работ, чтобы убедится в их качестве, посмотрите на просвет. Если будут заметны определённые дефекты, их необходимо оперативно устранить.

Наносим топографический рисунок

Места, где будут проходить токопроводящие дорожки, нужно защитить от разрушения во время травления. Для этого их покрывают специальной маской. Перед нанесением необходимо удалить все сторонние субстанции. В особенности это относится к клею, который случайно мог вытечь на поверхность.

После того как дорожки размечены, мы можем приступать к процессу нанесения рисунка. Для этой цели подойдёт водостойкая эмаль (любая).

Переносим рисунок с бумаги на стеклотекстолит

Это самый ответственный этап. Необходимо бумагу (той стороной, где рисунок) приложить к стеклотекстолиту и прижать с большим усилием. Затем разогреваем полученный «бутерброд» в духовой печи до температуры в 200 градусов. Ждём, пока плата охладится до комнатного значения. После этого остаётся отодрать бумагу — и рисунок останется на печатной плате. Это может показаться довольно сложным, особенно с температурой. Специально для таких сомневающихся людей некоторые умельцы предлагают использовать электроутюг. Но здесь следует сделать одно важное предупреждение: результат получается нестабильный. Конечно, можно попробовать попрактиковаться день-второй, и, возможно, будет не хуже, чем в случае с печью. Но всё же существует проблема сложности обеспечения одновременного нагрева поверхности по всей печатной плате до одной температуры. Поэтому рисунок таким способом переносится не полностью.

Наиболее значительные проблемы доставляют пробелы, которые возникают при таком создании. Для безопасности во время «приготовления» печатной платы в духовке её можно дополнительно с разных сторон укрыть листами из металла толщиной в пять-шесть миллиметров. Это делается во избежание негативной деформации во время термической обработки платы.

Заключение

Вот, в общем-то, плата для AVR и готова. Конечно, здесь описан универсальный способ, и доделывать под конкретные условия каждому придётся самостоятельно, ориентируясь по своим потребностям. Можно и поэкспериментировать с созданием универсальных плат. Каждый умелец их постоянно в чем-то дорабатывает, чтобы они были лучше и качественнее. К тому же их освоение позволяет обеспечить надёжность создаваемых схем.

fb.ru

ОТЛАДОЧНАЯ ПЛАТА

   Не так давно я начал интересоваться микроконтроллерами. Сперва сделал простой программатор для AVR от LPT порта. Потом начал собирать всякие устройства с их применением. Все бы хорошо, но не покидал вопрос «а как это работает?». Имея немного свободного времени, скачал с интернета пару книг по программированию микроконтроллеров AVR. Сел и начал изучать. Сперва ничего не мог понять. Мозг кипел, и хотел вырваться наружу. Через несколько недель вроде стал понимать суть вопроса. Начал с ассемблера. Попрактиковался в AVR Studio мигать светодиодами. Позже перешел на C. На нем писать легче. Но все же надо начинать с ассемблера — так легче понять, как работает микроконтроллер и что это вообще такое. Тестировал свои прошивки в Proteus. Было интересно, но не то… Хотелось попробовать в железе. Не хочу сказать, что я крутой программист – просто начинающий кодер.

   Схемы, как таковой, нет. Все подключения стандартные из даташита. Кто захочет писать программы — тот разберется. Да и резисторы могут отличаться от указанных на плате в довольно широких пределах. Все выходы тоже подписаны. Так что схему отдельно не составлял, но архив с печатной платой имеется.

   В сети начал подыскивать готовый вариант отладочной платы. Подходящую для себя не нашел. Были или слишком маленькие, или большие. Натыкать на плату дохрена чего, а после некогда не подключать. Развел свой вариант отладочной платы под Atmega8. Поставил пару кнопок, светодиодов и бузер. Предусмотрел разем для подключения внешнего кварца.

   Еще приделал два дисплея. Один символьный ЖК дисплей, а другой семисегментный индикатор. Подвел к ним питание. 

   Так же на отдельной плате установил дисплей от мобильного телефона Nokia-1202.

   Библиотеки для работы с этим дисплеем нашел в интернете. Все ножки контролера, дисплеев, кнопок и светодиодов выведены на соединительные штырьки. Соединение проводиться проводами с напаяними на них контактами. 

   Теперь кодить стало интереснее — cразу виден результат работы.

   Вот пробовал выводить картинки на дисплей Nokia-1202. Даже снял небольшое видео о результате.

Видеоролик работы отладочной платы

   Всем спасибо за внимание, сделал отладочную плату и подготовил материал: Бухарь.

   Форум по МК

   Обсудить статью ОТЛАДОЧНАЯ ПЛАТА

radioskot.ru

Отладочная плата Pinboard II | Электроника для всех

Собрав многолетний экспериментаторский опыт, а также два года непрерывной эксплуатации платы Pinboard 1.1, я разработал новую демоплату, куда более совершенную и функциональную — Pinboard II.

Во главу угла была поставлена расширяемость и модульность, а главным принципом ее стал максимум использования каждой детали. Если на плате есть какой-либо узел или элемент, то его он должен использоваться в хвост и в гриву, а не просто выполнять какую-либо определенную функцию. Ведь это же полигон для экспериментов, а инструментарий никогда не бывает слишком обширным. А теперь пункты подробней:

Мультиплатформенность
Если еще несколько лет назад, в хобби сегменте семейство Atmel AVR было фактически главенствующим, то последнее время, как грибы после дождя, появились и начали активно внедряться в этот рынок контроллеры от других монстров электроники, раньше используемые лишь профессионалами.

Появились такие интересные, дешевые и удобные семейства на базе ядра Cortex как STM32, LPC1xxx. Появились отличнейшие контроллеры семейства STM8. А, главное, они пошли в народ и стали применяться в домашних поделках. Стоять в стороне от прогресса я не мог, так что в Pinboard II процессорный блок является полностью сьемным. Т.е. теперь можно сделать переходник под совершенно любой контроллер или ПЛИС и использовать все ресурсы демоплаты для разработки под эту платформу. А еще удобно портировать программы с одной архитектуры на другую, ведь для этого достаточно будет воспроизвести кусок отлаживаемой схемы и просто переставлять платки с процами, сравнивя их работу.

На данный момент доступно два базовых комплекта:

Комплект AVR с ATmega16
Популярный 8-ми разрядный микроконтроллер на ядре Atmel AVR8. 16кБ памяти и вся периферия семейства Mega делают этот микроконтроллер практически идеальным для домашних поделок. А крупный DIP корпус позволяет изготовить печатную плату даже неискушенному в ЛУТ или ФР технологиях новичку. Поистинне огромное количество обучающей и справочной литературы по этому семейству микроконтроллеров делают его очень легким в изучении. Весь мой учебный курс построен на базе этого контроллера.
Модуль позволяет подключать сменные кварцы, выводы удобно сгруппированы и выведены так, чтобы соединять джамперами с периферией платы. Также в комплекте идет переходник для JTAG отладчика на FTDI (на базе программной эмуляции JTAG ICE II — проект Happy JTAG 2).

Комплект STM32 с STM32F103C8T6
Мощный 32х разрядный микроконтроллер на ядре ARM Cortex M3. 64кб Флеш памяти и 20КБ ОЗУ. Плюс море мощной периферии. Активно используется профессионалами и вызывает интерес новичков. Правда пока есть некоторый недостаток литературы и информации на русском языке. Но ее становится все больше и больше. Также в комплекте идет адаптер Colink, младший брат адаптера ColinkEX, поддерживающий только JTAG внутрисхемную отладку (без SWD). Совместим с IAR, KEIL и CoIDE.

В перспективе, если будет спрос, то будут добавлены еще и другие архитектуры. В ближайших планах сделать поддержку MSP430 и, возможно, ПЛИС.

Под поддержкой я понимаю не просто установку модуля с процессором в слот, а полноценную прошивку и внутрисхемную отладку. А если есть сторонний программатор-отладчик, то ничто не помешает сделать собственную плату расширения и воткнуть туда любой контроллер и изучать его используя средства демоплаты Pinboard II. Можно будет собрать коллекцию любительских плат расширения для обмена печатками и схемами.

Интерфейсы
Связь с компьютером
В качестве интерфейса для связи с компом используется FT2232. Эта микросхема реализует два виртуальных COM порта, что гораздо удобней в работе. Но немаловажен тот факт, что на базе этой микросхемы можно реализовать множество инструментов для внутрисхемной отладки разных контроллеров и ПЛИС. Это все возможно благодаря режиму Bitbang и MSPSE реализующем на аппаратном уровне различные протоколы.
Было бы глупо просто впаять эту микросхему в плату и просто развести выводы под COM порты, поэтому я постарался выжать из нее максимум.

FT2232D была разведена таким образом, чтобы служить самостоятельной демоплатой для работы с этой микросхемой. Подобно FT2232HQ-MINI-MODULE, но в виде встроенного в основную плату решения . Все ее порты выведены на штыри, а внизу присутствует микросхема памяти, для прошивки в нее разных конфигураций VID-PID. Так что если вы увидите где то схему на базе этой микросхемы, то ничего не стоит изготовить небольшой модуль для демоплаты и на нем все обкатать. Во многих случаях, когда используется связь с компьютером, на одной только микросхеме серии FTxxxx можно реализовать весь функционал, не используюя микроконтроллеров вообще, управляя выводами микросхемы с помощью программы на компе. Также посредством FT2232D реализована внутрисхемная отладка микроконтроллеров их прошивка.

Также я весьма вдумчиво подошел к разводке линий RX-TX. Теперь можно, посредством хитрой установки обычных джамперов, легко и быстро коммутировать линии связи между FTDI, процессорным модулем и портом расширения практически в произвольном порядке.

Раз — и соединил процессорный модуль на канал А, а порт на канал В. Или наоборот. А можно и модуль соединить с портом, любой канал с любым каналом. Бросить оба UART процесорного модуля бросить в сторону FTDI или порта расширения.

В общем, я несколько часов ломал голову над этой, казалось бы, мелочью и нашел отличное, компактное, простое а, главное, абсолютно халявное решение. Вам понравится, гарантирую 🙂

USB
На плате смонтирован разьем USB с дополнительной обвзякой и выключаемой подтяжкой (данная подтяжка обеспечивает обнаружение устройства на USB шине) который может использоваться в ваших самопальных USB проектах, например для микроконтроллеров с аппаратным USB, вроде STM32Fxxxx.

PS/2
Также я добавил стандартный разьем PS/2, просто как удобный разьем для разной самопальной периферии, а также для подключения всяких мышек-клавиатур. Питание его можно отключить джампером.

Интерфейсный разъем
Еще одним отличием от прошлой платы стал разьем расширения на который выведены все основные интерфейсы, свое питание, некоторые линии GPIO с главного контроллера. В него можно включать платы расширения. Такие, например, как Ethernet адаптер или какой-нибудь хитрый RS232 с опторазвязками для промышленного применения. Или GSM модуль. Или сопроцессор для отладки межпроцессорной коммуникации. Да мало ли что я или энтузиасты пользователи захотят разработать и туда воткнуть.
А если кто-либо спроектирует и изготовит какой-нибудь особо интересный блок расширения для демоплаты, то мы, наверняка, сможем договориться о сотрудничестве и серийном выпуске сего девайса. Кроме линий шин данных в интерфейсный модуль также идет парочка светодиодов и переключателей, для удобства.

Все примеры для статей учебного курса с использованем доп оборудования я буду теперь оформлять в виде модулей для PB II.

Индикация

LCD дисплей
Текстовый. 16х2, cтандартный HD44780. C подсветкой, управляемой транзистором. Т.е. можно менять яркость и всяко ее регулировать ШИМом.

Цифровой индикатор
Под дисплеем прячется трехразрядный семисегментный индикатор. Выведен он на ту же колодку, что и дисплей. Все выводы тщательно подписаны и прям на плату нанесена табличка-напоминалочка, что какой вывод означает.

Матрица диодов
Уже знакомый по PinBoard 1.1 светодиодный индикатор-столбик. На десять сегментов. Удобен в отладке и для индикации разных аналоговых величин.

Перекочевавший, также из PinBoard 1.1, блок светодиодов, совмещенный с RC фильтрами, для сглаживания ШИМ. Т.к. тут нет привязки к конкретному контроллеру я разместил их все в рядок. Положение джампера может подключить светодиод, а может и фильтр, для получения аналогового напряжения из ШИМ. На процессорных модулях выводы ШИМ разведены так, чтобы их можно было нацепить на эти линии обычным джампером. Без лапши.

Звук
Небольшой динамик-пищалка с усиливающим транзистором. Теперь, дрыгая вывод Buzzer, можно что-нибудь пропищать.

Информационные инидкаторы
Индикация питания, перегрузки по току и включенного первичного и вторичного питания. Позволят на глазок оценить уровень напряжения в системе главного контура питания, чтобы ничего не пожечь. Один начинает тлеть от 3 вольт, а выше 3.3 уже горит от души, второй же в диапазоне от 4.8 и до >5 вольт.

Устройства ввода
Аналоговые
Переменный резистор, который можно одним движением джампера завернуть на вход АЦП. Включен потенциометром между шиной питания и землей. В качестве питания позволяет выбирать либо Main Power либо CPU Power. Также, на линию его выхода можно повесить RC фильтр с перестраиваемой частотой среза.

Цифровые/импульсные
Квадратурный механический энкодер. Недорогое, но очень эффективное и удобное средство управления. Подтяжка энкодера сделана переключаемой — шины питания процессора на шину главного питания. Или отключаемая вовсе. Что добавляет универсальности.

Кнопки
Классическая кнопочная матрица 3х4 с одним лишь отличием — если снять джамперы, то она рассыпается в набор отдельных кнопочек которые можно использовать как угодно, для любых целей. А если одеть джамперы по другому, то получаем ряд кнопок с прижатием к земле и еще 8 кнопок в свободном использовании.

Универсальные выводы с подтяжкой
Блок переключателей, как в Pinboard 1.1, позволяющий задать логический уровень одним движением. Выбирая между GND, HI-Z, и Pull Up. Удобен для конфигурирования разных модулей. Подтяжку можно выбирать как Main Power, так и CPU Power.

Полезные примочки
SD CARD
Разьем для SD карточки. Установлен с обратной стороны платы. Разведены все сигналы, в том числе сигналы наличия карты и защиты от записи. Не все выведены на колодку контроллера, часть есть в виде штырей снизу платы. Но при желании можно дотянуться до них шлейфом и подключить куда угодно. Карточка питается от отдельного стабилизатора на 3.3 вольта, либо от шины питания процессора, выбирается питание джампером.

Микросхема EEPROM памяти
Стандартная микросхема памяти 24C64 работающая по шине i2c. Часто применяется в разных проектах.

Все конфигурационные выводы микросхемы выведены на переключатель, позволяющий задать адрес и режим Write Protected.

R2R ЦАП с буфферизирующим ОУ
Небольшой цифро аналоговый преобразователь на базе четырех разрядной R2R сети. Позволяет получать 16 градаций напряжения. Выход проходит через операционный усилитель, включенный повторителем и работающий в выходном диапазоне Rail-2-Rail.

Незаменимая вещь при реалтаймовой отладке сложных программ. Позволяет вывести на осциллограф ступенчатый сигнал, где каждый уровень будет означать выполняющуюся задачу. И в реальном времени посмотреть на конфликты прерываний, наложение задач друг на друга и прочую кухню. Подробней в статье про отладку.

Блок сопряжения логических уровней
Первый, простейший, на резистивных делителях. Подходит для тех случаев, когда пяти вольтовый вывод легко воспринимает 3.3 вольта за единицу (подавляющее большинство), а делитель сбросит 5 вольт до 3.3, не позволя сжечь низковольтную микросхему.
Второй элемент сопряжения — активный, на транзисторах, для сопряжения линий с подтяжкой, включенных по схеме монтажного И (шина i2с, например). Что позволяет сопрягать между собой 3.3 и 5ти вольтовые устройства по шине i2c, TWI, 1-Wire или подобной.

Шинный, трехрежимный (1, 0 и Hi-Z), восьмиразрядный буфер на микросхеме 74HC244, пригодится для построения по быстрому всяких программаторов, например. Или чтобы можно было быстро разьединять логические сигналы. Питание на микросхему сделано независимым и подается на отдельный вывод с любого необходимого источника.

Силовые ключи
Дарлингтоновская сборка на ULN2003, позволяющая подключать более мощные потребители. Как то электромагнитные реле, небольшие электродвигатели или шаговые двигатели.

Поле для макетирования
Три переменных многооборотных резистора, три транзистора (PNP, NPN и N канальный MOSFET) и небольшая монтажная панель 12х20 на цанговых линейках. Позволит по быстрому собрать недостающий кусок схемы из микросхем и выводных деталей. А цанговые гнезда обеспечивают очень надежный контакт и не разбалтываются. Кроме того, не требуют специальных соединительных штырьков, а прекрасно захватывают жесткие проводочки, например из витой пары.

Блок питания
Также в очередной раз был тщательно продуман источник питания. Т.к. это экспериментальный полигон, то источник питания не должен быть типовой схемой запитки микросхем по даташиту, а должен позволять максимум универсальности и гибкости использования. Тем более раз он все равное есть, так почему бы не использовать его на все сто?

Итак, чем порадую я вас в этот раз. Блок схема разводки питания выглядит следующим образом:

Питание поступает аналогично плате Pinboard 1.1 с нескольких разных источников:

  • USB, от компьютера. Для повышения безопасности использования этот ввод защищен самовосстанавливающимся предохранителем, который превращается в мощный высокоомный резистор при токе выше 500мА. Ограничивая ток и защищая порт. После снятия КЗ и остывания предохранителя он вновь становится перемычкой. Перегрузка сигнализируется индикатором OVERLOAD.
  • Стандартное гнездо питания. В которое можно воткнуть штеккер подавляющего большинства сетевых адаптеров. Способно переварить напряжение до 20 вольт, но лучше не превышать 12 вольт. Чтобы стабилизатор не перегревался.
  • Винтовой терминал, куда можно просто загнать плюс и минус проводки с любого удобного источника.

Все входы питания защищены от переполюсовки диодом Шоттки, а также снабжены индикацией по которой можно сразу определить на какой ввод приходит напряжение, а на какой нет. Входное напряжение собирается на селекторе, где мы можем задать джампером требуемый источник питания.

С селектора напруга подается на стабилизатор напряжения, выполненный на MC34063 и позволяющий выставлять напряжение с точностью 0.1 вольт от 1,24 до Vin-2 вольта (около двух вольт падает на диоде Шоттки и силовом ключе MC34063). Со стабилизатора уже отрегулированное напряжение подается на шину главного питания Main Power.
Также можно, переставив джамперы в режим ByPass, пустить напряжение со ввода напрямую на шину MainPower, а со стабилизатора снимать какое-либо другое напряжение для своих нужд.

Шина MainPower запитывает разные подтяжки, может питать подсветку дисплея или служить в качестве питания для модулей расширения или каких-либо других подключенных девайсов.

От шины MainPower запитываются стабилизаторы выдающие напряжение для микроконтроллеров и микросхем — шина CPU Power.
Напряжение шины CPU Power определяется соотношением резисторов и жестко задано на плате адаптере конкретного микроконтроллера. Таким образом, резко снижается шанс спалить низковольтный 3.3 вольтовых контроллер повышенным напряжением по неосторожности — контроллер сам выбирает на каком напряжении ему работать, задавая это напряжение и для остальных элементов схемы. Таких как EEPROM, порты FTDI, подтяжки энкодеров и т.д.

У модуля расширения есть аналогичный стабилизатор и он также задается резисторами, но уже на плате расширения, образуя, таким образом, локальную шину CPU Power 2.

Плюс на плате есть фиксированный источник напряжения на 3.3 вольта, служащий питанием для SD карточки, вне зависимости от капризов Main и CPU Power. Также его напряжение можно снять со штыря и использовать для своих нужд.

Для пущей безопасности, сделаны два индикаторных светодиода, показывающие примерный уровень напряжения на шине MainPower — выше 3.3 и выше 5 вольт. Чтобы случайно чего не пожечь.

Также остался выключатель вторичного питания. Который сейчас заведен напрямую с ввода и позволяет одним нажатием кнопки запитать какое-нибудь силовое или периферийное устройство.

Цена, комплектность, доставка
В комплекте, помимо платы с дисплеем, идут еще шлейф, наборные контакты на него, несколько кварцев разных номиналов, стоечки всякие…

Цена зависит от комплектов модулей. Также обратите внимание, что покупка комплекта выгодней, чем сборка помодульно. Цены, а также доступные модули и комплекты в нашем магазине

Доставка — 300р за первый класс Почты России. Ходит от 5 до 12 дней обычно. Последние пол года в работе ПР «Первый класс» наблюдаются рекорды. Такие как от Челябинска до Москвы за 3 дня. Или такая приколы как доставка на дом с вручением под роспись. В общем, почта похоже действительно меняется. Также есть доставка Курьерской службой (2-3 дня до двери) и транспортной компанией Автотрейдинг, но это надо индивидуально обсуждать при заказе.

А что с версией Pinboard 1.1?
Она с 2013 года снята с производства, но продолжает поддерживаться, если вы купите ее где-то с рук, то я также буду осуществлять гарантийный ремонт и консультации по конкретным вопросам.

easyelectronics.ru

Общие принципы создания отладочной платы для ПЛИС / ПЛИС / Сообщество EasyElectronics.ru

Для работы с ПЛИС нужна отладочная плата, конечно, как и все, ее можно купить, но они очень дороги и их проблематично найти. Остается делать самому.

Выбор чипа я оставлю на вас, можете руководствоваться ценой, доступностью, начинкой. Я бы посоветовал для начала, из фирмы Altera, MAX II (epm240 или epm570) это CPLD, или Cyclone I (EP1C3), Cyclone II (EP2C5) это FPGA, из Xilinx советуют семейство Spartan-3 (xc3s50) – FPGA. Разница между CPLD и FPGA в том, что первые с постоянной памятью, а в последних прошивка стирается при отключении питания. Как правило FPGA более вместительные и дороже.

Что должно быть на плате

Разведен разъем для конфигурирования (скорее это JTAG), стабилизатор питания (если используете FPGA тогда 2 стабилизатора – для питания ядра и портов ввода-вывода), кварцевый генератор мегагерц на 50 (хотя можно любой другой), кучка светодиодов, несколько кнопок с подтяжкой, остальные свободные выводы на пины. Желательно добавить какую-нибудь SRAM и EEPROM можно и FLASH память (в зависимости от выбранного чипа это может быть и внутри, в FPGA скорее есть SRAM на несколько килобайт, а в MAX II целый килобайт флэша), АЦП по схеме R-2R, возможно даже VGA выход.

Дальше буду считать что человек решивший сделать отладочную плату уже разводил и делал платы.

Буду показывать на примере MAX II, я для нее делал.

Для начала питание. Тут ничего сложного смотрим в даташит (Device Handbook) и делаем как написано. Вместо даташита можете полезть в хелп IDE, там все будет.


Vccint — питание ядра

Vccio — питание портов ввода-вывода

Для простоты выберем питание ядра и портов 3.3 вольта

Важная штука – фильтрующие конденсаторы, должны быть на каждой паре GND и VCC (треугольниками обозначены) по 0.1мкФ.

Квадратики – это входы тактовых импульсов, хотя могут быть и обычными портами, к одному из такого входа надо подключить генератор (хотя в MAX II есть встроенные, примерно на 5 МГц).

Пятиугольники это выводы JTAG

Кружечки это обычные порты ввода-вывода, все они равноправны, могут быть входом, выходом, выходом с открытым стоком, двунаправленными, с входом триггера Шмита, с программируемой нагрузочной способностью, также к ним можно подключить встроенные подтягивающие резисторы (в старших микросхемах EPM1270 и EPM2210 есть еще защитные диоды для толерантности к 5 В только подключать пин через резистор, их тоже можно подключать и отключать). Все это относится к семейству MAX II.

Подключать светодиоды и кнопки, а может микросхемки какие-то, к тем выводам (кружеки которые) так, как легче плату разводить. Штыревые разъемы иногда удобнее ставить перпендикулярно чипу, а не параллельно.

Вот пример, здесь видна разводка питания, фильтрующих конденсаторов и пошли дорожки дальше на плату. Это часть еще недоделанного проекта, и разводка тоже не доделанная, стабилизатор питания на передней части платы.

Вот моя отладочная плата на которой я учился

Описание семейства MAX II

Вот готовый пример, без ничего, но рабочая
Простейшая макетная плата для ПЛМ EPM7064S фирмы Altera

P.S. Надеюсь вам не будет трудно выбрать первый чип 🙂

UPD Пару слов про генератор

Самой ПЛИС генератор не нужен. Выбор генератора обусловлен только вашими требованиями. Это может быть кварцевый генератор (лучше всего), генератор на ЛА3, на 555 таймере или мультивибратор на транзисторах. Частоту лучше выбирать по-больше (к примеру MAX II может работать до 304 МГц, это не значит что если вы напишете ядро какого-то процессора он будет работать на 300МГц, в логических ячейках существуют задержки и чем больше последовательность этих ячеек тем меньше максимальная частота). Так как частоту всегда можно поделить, стоит выбирать генератор с большей частотой. Не стоит забывать что частоту делить можно только целочисленно (если думаете поковырять USB, то лучше ген. на 48МГц, если VGA — 40МГц). Более важна такая характеристика как стабильность частоты, если частота будет плавать, или вы не будете знать ее точного значения — ничего хорошего не получится.

we.easyelectronics.ru

Отладочная плата для Atmega32 своими руками / Хабр

1. Введение

Прочитав много постов и комментариев из DIY, мне показалось что тут много народа, кто интересуется микроконтроллерами и их программированием. Еще больше людей, которые хотели бы начать, но не знают с чего.
Я считаю что нужно начинать с практики, потому рассматривать эмуляторы я не буду.

Для начала нужен программатор, но информации об этом в интернете тонны, потому остановлюсь лишь поверхностно. Самый простой из них — это так называемые «5 проводов», сделать его легко — берем LPT кабель и через резисторы соединяем с МК, как показанно на рисунке:

Делать все нужно предельно аккуратно, спалить LPT таким — на раз.

Гораздо лучше сделать что то приличнее — например USBasp он безопаснее, и работает через USB.

Как вариант — купить программатор в том же Voltmaster или Чип-и-Дип.

Параметры для начала не так важны, кроме цены и поддерживаемых микросхем.

По сути все. Кристалл + программатор + желание и стремление, этого достаточно для того чтобы заняться программированием МК. Но еще очень большую роль играет организация самой схемы и периферии (обвязки) МК.

Можно конечно изготавливать печатную плату для каждого случая, когда хочется поиграться, но я за более универсальные и быстрые решения.

Конечно есть макетные платы, но по мне так паутина из проводов и перемычек выглядит ужасно, да и ненадежно и, что самое главное не наглядно (а при разработке и обучении это важно).

Существуют отладочные платы для различных микроконтроллеров. И все в них хорошо, кроме цены (самая простенькая от 2-3 тыс.р — оно конечно того стоит, но на то оно и радиолюбительство, чтобы по возможности обойтись своими руками). Потому я принял решение создать свою простую отладочную плату, которая будет отвечать моим требованиям.

Какие требования были к данной плате:

  • Простота исполнения
  • Наглядность
  • Универсальность
  • Дешевизна
  • Простота создания тестового устройства
  • Наличие LCD дисплея
  • Встроенная клавиатура
  • 2 свободных порта (с возможностью их использовать по своему усмотрению)
  • COM порт у платы для интеграции с компьютером

Что было использованно при изготовлении:

  1. Стеклотекстолит односторонний ~70р
  2. Колодки для подключения периферии и коммутации (штырьки как на материнках, на которые вешаются джамперы) ~50р
  3. Кнопки тактовые — ~ 50р
  4. Панелька для микросхемы 30р
  5. Разьем для COM порта 20р
  6. Микросхема MAX232a 50р
  7. LCD индикатор — от 250р
  8. Сама микросхема ATmega32 от 200р

итого 720р по московским безумным ценам на радиодетали (А точнее по прайсу Вольтмастера).
вот что в итоге у меня получилось:

2. Разводка

Теперь по порядку. Начнем с разводки платы в Sprint-Layout. По сути, это самый ответственный момент в создании устройства, нужно учесть все ньюансы, а также на этом моменте нужно понять — что конкретно требуется от платы, как это должно выглядеть, как удобнее. Потому не советую повторять в слепую, стоит сесть и просмотреть аналоги, вычленить для себя интересные решения или узлы. У меня получилось вот так:

подробнее о периферии, для этого стоит взглянуть на распиновку кристалла:

  • На PORTA будет висеть клавиатура — 7 кнопок, расположенных так, чтобы с помощью них можно было при надобности осуществить навигацию, например, по меню (крестовина), и пара кнопок для доп ф-й.
  • на PORTB я разместил LCD дисплей, таким образом, как это предусмотренно в codevision avr стандартными средствами (используются три командных регистра дисплея и 4 регистра данных)
  • PORTC и PORTD вывел колодками для подключения периферии. еще я предусмотрел рядом с колодками еще цанговые панельки, но в моем хозяйстве их неоказалось и их установка отложена до лучших времен
  • Также я разместил max232 c обвязкой из конденсаторов и разъем COM порта.
    подробнее о подключении max232
  • Для универсальности каждый пин контроллера выведен на колодки, параллельные панельке для микросхемы.
  • пины программирования SCK, MISO, MOSI и RESET продублированны еще одним рядом колодок
3. Изготовление печатки

Как только плата была разведена, методом лазерного утюга была изготовленна печатка. на методе останавливаться нет смысла, так как он сотни раз описан в интернете, и как минимум подробнейшее описание есть на Хабре. Результат:

4. Завершающий этап

далее сверлим, лудим, паяем нашу плату.

5. Заключение

И вот, наша отладочная плата для упрощения разработки на МК готова. Теперь для того, чтобы научиться работать с функционалом МК AVR нам не придется ваять клубок проводов. просто подключаем к свободным портам нужную периферию (будь то светодиоды, датчики, драйверы приводов и сервомашинок, а так же многое другое), и спокойно пишем программу.

В заключение хочу сказать, что вид и функциональность данной платы формировались на субьективных требованиях и желаниях, и каждый желающий сделать такое устройство должен сам сесть и обдумать постановку задачи и требования.

На все работы ушел один вечер.

Статья написана nortonix.

habr.com

Отладочные средства, предлагаемые Mikroelektronika.

Отладочные средства, предлагаемые Mikroelektronika.

Сербская фирма Mikroelektronika известна своими универсальными отладочными платами для микроконтроллеров. Большое число поддерживаемых процессоров и хороший набор встроенных периферийных устройств, придают этим платам свойства отличных инструментов для начинающих и любителей. Опыт использования EasyPIC5 подтвердил высокое качество оборудования, большие возможности и удобство разработки микроконтроллерных проектов. Но техника не стоит на месте и в линейке производителя появились новые, еще более интересные изделия.

Универсальные отладочные платы

Сегодняшнее поколение универсальных плат для процессоров PIC имеет индекс V7. Состав интегрированного оборудования мало изменился по сравнению с V5, зато его расположение, на первый взгляд, стало более удобным. Например, все элементы портов ввода вывода сгруппированы в одном месте. Сейчас, нажимая кнопку, можно тут же контролировать состояние соответствующего светодиода, расположенного рядом. В EasyPIC5 его первоначально требовалось отыскать глазами в отдельном поле. Кроме компоновки портов изменилось количество разъемов, к которым можно подключать внешние устройства. Сейчас на плате доступны отдельные штыревые колодки для входов и выходов, а также предусмотрено место для распайки однорядных гребенок или отдельных проводов.

Среди новых периферийных элементов следует отметить колодку для аналогового термодатчика, микросхему памяти с интерфейсом I2C и пъезоэлектрическую «пищалку». Также присутствуют разъемы фирменного интерфейса под названием microbus.

Кроме платы для младшей серии PIC, предлагается единая плата EasyPIC Fusion v7, для 16- и 32-разрядных микроконтроллеров MicroChip. Данная плата имеет несколько отличную планировку, что связано с большим количеством портов ввода вывода. Схожие платы предлагается и для микроконтроллеров ARM STM32 и Stellaris.

Подробнее о платформе EasyPIC…

Фирменный интерфейс microBUS. 

Многие производители отладочных плат стремятся реализовывать собственные интерфейсы, представляющие собой набор стандартных портов микроконтроллера, объединенные в специфический разъем.  Примером может служить UEXT, широко используемый в продукции Olimex. Mikroelektronika также не осталась в стороне, и разработала свой microBUS. Данный интерфейс включает SPI, I2C и UART, а также снабжен линиями прерывания, сброса и ШИМ, шинами питания 3,3В и 5В. Монтажная часть выполнена в виде двух однорядных колодок. Подобное решение, очевидно, пришло от плат типа Arduino.

Для microBUS производитель предлагает свыше  40 плат расширения. Пользователь может выбрать устройства с различными датчиками, RTC, ЦАП и АЦП, памятью и иными элементами. Но наибольший выбор можно найти при поиске проводных или беспроводных интерфейсов. Доступны такие стандарты, как USB, RS485, CAN, Ethernet, Wi-Fi, GPS, GSM, Zig-Bee и некоторые другие. Использование подобных плат может оказаться очень удобным при изучении отдельных устройств микропроцессорных систем. Тем не менее, дальнейшее их применение затруднительно, ввиду не самого удобного расположения разъемов. Стандартная двухрядная гребенка могла бы оказаться более востребованной, хотя это и субъективное мнение.

Mikromedia board. 

Самой интересной и перспективной новинкой Mikroelektronika стала серия плат mikromedia. Также как и универсальные платы, данная серия поддерживает процессоры нескольких производителей. По своей сути плата mikromedia представляет  собой законченное микропроцессорное устройство, содержащее цветной графический TFT дисплей с сенсорной панелью. Пользователю достаточно написать управляющую программу и получить готовый проект с серьезным интерфейсом человек-машина. В дополнение к дисплею на платы устанавливаются датчик ускорения, разъем карты памяти и аудио-кодек, что еще больше расширяет возможности устройства. Все неиспользуемые выводы микроконтроллера выведены на разъемы, установленные по краям платы. Производитель сразу же предлагает несколько плат расширения, для данной серии. Единственное, что пока не хватает – корпуса для готовых устройств.

Платы, подобные mikromedia пока встречаются редко. Китайские производители выпускают несколько похожих вариантов, но оснащенных относительно слабыми процессорами. Крупные производители микроконтроллеров зациклились на наборах разработчика, которые сложно превратить в законченное устройство, а миниатюрность современных деталей создает проблему самостоятельного изготовления необходимых конструкций. В этом отношении плата mikromedia оказалась как нельзя кстати. Среди ее  недостатков пока можно выделить только один – дорогой фирменный компилятор, без которого программировать плату весьма трудоемко.

Производитель не остановился только на разработке самой платы mikromedia, а создал в дополнение к ней плату-носитель mikromedia WorkStation. Формат и основные идеи, заложенные в эту разработку, повторяют универсальные отладочные платы. Дополнительно в данной модели применено поле для беспаечного макетирования. Для полного раскрытия возможностей mikromedia предусмотрены джойстик и динамики.

Подробнее о плате mikromedia…

Использование mikromedia…

ARM в DIP-корпусе.

Еще одна серия устройств Mikroelektronika носит название miniBoard. В ней разработчики попытались упростить жизнь любителям, реализовав аналог корпуса DIP40 для современных микросхем. Не секрет, что изготовить плату и распаять микроконтроллер, например, в варианте LQFP, не самая простая задача. Производители микросхем, не смотря на обещания, не стремятся выпускать процессоры в более крупных корпусах. Поэтому решение, подобное miniboard может оказаться весьма актуальным.

В настоящее время предлагаются платы, содержащие контроллеры серии PIC32, Stellaris и STM32. При этом Mikroelektronika не стесняется устанавливать в свои устройства одни из самых мощных процессоров. Кроме них, на платах содержатся светодиоды индикации, кварцевые резонаторы процессора и RTC, кнопка сброса и разъем USB. В память процессора зашивается Bootloader, избавляющий пользователя от приобретения программатора. По назначению выводов, платы miniboard повторяют процессоры PIC16F887 или PIC18F45K20, что позволяет модернизировать некоторые готовые изделия.

Кроме описанных, в каталоге фирмы имеется еще много других устройств, позволяющих разработчикам быстро и просто создавать свои устройства. Большим плюсом является возможность покупки всех комплектующих непосредственно на сайте производителя, с доставкой в Россию. 

You have no rights to post comments

mcucpu.ru

Первое знакомство с AVR. Отладочная плата AVR Debug board v1.0 / AVR / Сообщество EasyElectronics.ru

Листая странички easyelectronics.ru и в особенности учебный курс по AVR возникло стойкое желание осваивать микроконтроллеры AVR. И, разумеется, ограничиваться написанием программ в AVR Studio и просмотром того, как они работают в протеусе, не хотелось. Было решено сделать отладочную плату (благо, есть замечательный источник вдохновения: Pinboard 1.1, за что огромное спасибо DIHALT’у). Делать маленькие платки и потом соединять их проводочками мне не хотелось (как говорится, гулять, так гулять). Плату непременно хотелось изготовить самому, т.к. совсем недавно был куплен лазерный принтер и начато освоение ЛУТ.

Отладочная плата местами напоминает (а где-то и копирует) таковую у DIHALT’а. Скажу честно, пытался сделать что-то индивидуальное, просмотрел с десяток подобных плат, но они либо мне не нравились, либо были очень похожи реализацией отдельных модулей на Pinboard. Посему, было решено не изобретать велосипед и использовать наработки из Pinboard. Ещё раз трижды респект DIHALT’у!

Итак, о плате. Получилась она размерами 150 x 150 мм, односторонняя. Сразу, ещё при рисовании платы в Sprint Layout, была поставлена цель нанести на лицевую сторону подписи к компонентам, штырькам и т.д. До этого ни разу этого не делал (впрочем, это 4 или 5 плата, изготовленная мною методом ЛУТ). Для переноса рисунка на плату была использована подложка от самоклеющейся плёнки (до этого пользовался глянцевыми страничками из журнала, но такой чистый результат, как подложка от самоклейки она не давала). Минимальная ширина дорожек – 0,5 мм, ширина зазора местами достигала 0,1-0,2 мм и после переноса потребовалось процарапать всего одно место на плате. Слои совмещались по 7 отверстиям в разных частях платы с помощью булавок, одолженных у сестры)

Для максимально полезного использования рабочего пространства платы было решено освободить лицевую часть от всех резисторов и конденсаторов и использовать только SMD компоненты (кстати, тоже в первый раз – до этого вполне обходился обычными). Программатор USBAsp и мост USB-UART выполнены на ATMega 8 в корпусе TQFP-32. Но, даже не смотря на это, в плате получилось 786 отверстий))).

Что удалось впихнуть в плату:
1. Цанговая панель DIP-40 с установленной ATMega16 и PLS штырьками на все 40 выводов.
2. Кнопка сброса и подтяжка RESET основного МК до VCC.
3. Отключаемая подтяжка для SDA и SDL (IIC).
4. 2 цанговых панельки с конденсаторной обвязкой для установки кварцев (основного и часового).
5. 4 интегрирующие цепочки, подключаемые к выводам ШИМ МК.
6. 4 светодиода, подключаемые к тем же выводам.
7. USB разъём с необходимой обвязкой из резисторов и стабилитронов.
8. Внутрисхемный программатор USBAsp, подключаемый по USB с помощью DIP-выключателей. К МК для программирования подключается перемычками.
9. Преобразователь USB-UART на ATMega8, подключаемый по USB с помощью DIP-выключателей. К МК подключается перемычками.
10. Контроллер внутрисхемной отладки JTAG, подключаемый к мосту USB-UART с помощью DIP-выключателей. К МК подключается шлейфом.
11. LCD-экран Wh2602B. Необходимая обвязка (регулировка контрастности, управление подсветкой). Выводы подключены к 16-контактной PLS-линейке.
12. 4 тактовых кнопки с замыканием на землю и ограничительными резисторами на 100 Ом
13. 4 тактовых кнопки со свободными выводами.
14. 12 светодиодов (4 красные, жёлтые и зелёные) с токоограничительными резисторами. Включаются лог. 1.
15. Светодиодная линейка на 10 светодиодов с токоограничительными резисторами. Управляется перемычками. Включается лог. 1 или лог. 0.
16. 8 PLS-штырей с 3-мя состояниями (PULL-UP 10k, GND, Hi-Z). Управляется DIP-выключателями.
17. Вход для нестабилизированного ИП (через клеммник) с защитой от переполюсовки и линейным стабилизатором LM7805 (5В). После испытания платы на него было решено установить небольшой алюминиевый радиатор, ибо при включённой подсветке ЖКИ и десятка светодиодов (суммарный ток выше 200 мА) он начинал ощутимо греться.
18. Выход стабилизированного напряжения 5В с вышеупомянутого стабилизатора.
19. Вход для стабилизированного ИП (через клеммник) (3,3/5В) с защитой от переполюсовки.
20. Селектор питания (нестаб. ИП, стаб. ИП, 5В USB).
21. Дополнительный стабилизатор LM1117-3.3 (3,3В).
22. Магистраль питания (VCC и GND) — по 8 PLS-штырей на каждую + ещё по 9 разбросаны по плате.
23. 4 индикаторных светодиода по режимам питания.
24. 4 силовых транзисторный ключа с обвязкой из резисторов и диодов. Нагрузка подключается через клеммники. Питание для нагрузки заводится отдельно через клеммник. Земли платы и нагрузки объединены.
25. Дроссель для фильтрации питания АЦП МК.
26. Выключатель питания всей платы. Пришлось допиливать самому найденный в закромах, ибо найти на радиорынке по вменяемой цене не удалось(
27. 1 переменный резистор, включённый потенциометром и подключаемый перемычкой к входу ADC0. 1 переменный резистор со свободными выводами.
28. ФНЧ с регулируемой постоянной времени.
29. 2 подстроечных резистора со свободными выводами.
30. Счетверённый 7-сегментный индикатор с обвязкой для динамической индикации.
31. 28-выводная цанговая панель с PLS-штырями.
32. Зуммер с собственным генератором.
33. Тактовый генератор на 1,3 МГц

Все модули платы были проверены (за исключением ЖКИ – его пока не освоил) и оказались вполне работоспособными.

Если кому будет интересно — фотографии истории изготовления платы:



На просвет видно, что слои платы не соответствуют друг другу. Так оно и есть. Просто лицевая сторона платы переводилась на тот момент чисто для проверки. Окончательный вариант был нанесён после травления.



Ошибка в написании фразы LCD Contrast была обнаружена уже после перенесения рисунка((


На шестигранных стойках, что прикручены к плате, будет установлен квадрат из миллиметровго нефольгированного стеклотекстолита для защиты от случайного КЗ. Пока руки не доходят.

Схема с Splan, плата в Sprint Layout, прошивки и драйверы — в прикреплённом архиве.

PS Это мой первый пост тут, так что прошу сильно не бить, если что не так))

we.easyelectronics.ru