Taka płytka pozwala łatwo sterować silnika krokowe z portu LPT lub wyjść cyfrowych mikrokontrolera. Dodatkowo jest dla nas dobrym punktem odniesienia dla przyszłych projektów wykorzystujących ten układ.

Silniki krokowe - aplikacja scalonego sterownika A3977 - artykuł

Silniki krokowe - aplikacja scalonego sterownika A3977 - schemat

Link: Integracja Eclipse CDT z CodeSourcery dla ARM Cortex-M3

Kilka zdjęć gotowego układu:

Główne zalety takiego układu:

• Jasny wyświetlacz - prąd pojedynczego segmentu to 60mA i czas świecenia 1/4 długości cyklu.
• Standardowy interfejs - 8 pinów do wybierania segmentu (aktywne stanem wysokim)  i 4 piny do wybierania wyświetlacza (aktywne stanem niskim).
• Odrębne zasilenie (zmniejsza zakłócenia na płytce z uC).

Poniżej zamieszczam schemat tego układu:

Wyświetlacz LED 7 segmentowy - schemat

Kiedy próbujemy stworzyć oprogramowanie na uC stajemy często przed problemem wymiany danych z naszym komputerem PC.  Sposobów na połączenie własnego układu z komputerem PC jest przynajmniej kilka:

• Port LPT
  Możliwość niezależnego manipulowania bitami sprawia że to jedno z najprostszych rozwiązań. Poza zwykłym równoległym przekazywaniem informacji można również emulować interfejsy szeregowe. Obecnie laptopy bardzo rzadko posiadają taki interfejs, a nawet jeśli, są to często modele droższe od powszechnie spotykanych.
• Port COM
• Powszechny interfejs szeregowy. Poza podstawowymi liniami służącymi do transmisji i odbioru danych zawiera też linie sterujące przepływem danych. Pod względem sposobu transmisji do komunikacji wystarczy połączenie naprzemiennie sygnałów Tx<->Rx portu COM i mikrokontrolera. Niestety, w warstwie fizycznej całkiem inne poziomy napięć nie pozwalają na takie połączenie. Powstało wiele układów służących do konwersji napięć między poziomem uC a portu COM. Często więc na płytce montowało/montuje się po prostu MAX232 do konwersji napięć podpięty pod odpowiednie nóżki mikroprocesora, i łączony z portem COM komputera. Stety/niestety porty COM też należą już do laptopowej rzadkości. Rozwiązanie polegające na używaniu przejściówek USB<->COM wraz z takimi układami jest często spotykane, pomimo wiążącego się z tym narzutu - dwukrotna konwersja napięć nie ma sensu.
  
• Port USB
  Jeśli odrzucimy to czego w laptopie nie ma, i zrezygnujemy z przejściówek pozostaje nam po prostu użycie portu  USB, który zadomowił się w komputerach już na dobre.  Tutaj też mamy kilka możliwości:
  • Emulacja interfejsu USB za pomocą uC.
    Niestety programowa realizacja interfejsu USB utrudnia wykonywanie innych zadań, dlatego maksymalna wydajność takiego rozwiązania nie jest oszałamiająca. Mikro kontroler musiałby zajmować się wyłącznie obsługą USB, lub zrezygnować z wykonywanych przez siebie czynności. Urządzenia tak działające często komunikują się programowo z USB i np. przesyłają dane dalej przez wspierane sprzętowo interfejsy (np. UART, SPI)
  • Wykorzystanie specjalizowanego układu
    Sama firma FTDI produkuje kilka układów umożliwiających komunikacje za pomocą UART, użytym rozwiązaniem jest najprostszy z nich FT232RL. Umożliwia on w pełni sprzętowe przejście USB<->UART, wraz z dodatkowymi liniami (sterującymi przepływem, pochodzącymi z portu COM) oraz dodatkowymi 4 portami, które można zastosować jako dowolne wejścia wyjścia. Układ posiada również bardzo dobre wsparcie producenta: sterowniki pod większość systemów operacyjnych, biblioteki ułatwiające programowanie komunikacji czy też przykłady zastosować w nocie katalogowej (możliwe aplikacje układu). Poza przedstawionym tutaj zastosowaniem istnieje wiele wiele innych - wystarczy przejrzeć dokumentacje: na http://www.ftdichip.com/Documents/DataSheets/DS_FT232R.pdf

Wykonany układ

Opierając się właśnie na wspomnianych notach aplikacyjnych, i materiałach samemu przejrzanych jak i konsultacjach z bardziej doświadczonymi kolegami, zaprojektowałam układ będący interfejsem Komputer PC <-> mikrokontroler. Główne zalety wykonanego urządzenia:

• Sprzętowy, niezawodny i wydajny interfejs.
• Współpraca z urządzeniami zasilanymi praktycznie dowolnym napięciem - za pomocą zworki do wyboru 3.3 jak i 5 volt, ewentualnie możliwość podpięcia własnego napięcia VCCIO do układu.
• Dodatkowe 4 porty GPIO, które można kontrolować z poziomu aplikacji pisanych z wykorzystaniem bibliotek dostarczonych przez FTDI.
• Dodatkowe wyprowadzenia zasilania, poza wspólną masą dodatkowo 2 linie 3.3V o łącznej wydajności prądowej 50mA i 6 linii 5V pochodzących z portu USB o wydajności ograniczonej komputerem/standardem USB - w moim przypadku komputer jest w stanie dostarczyć tyle prądu, limitem jest więc standardowe 500mA.
• Sygnalizacja transmisji jak i poprawnego zasilania za pomocą diod LED.

Poniżej kilka zdjęć wykonanego układu:

Oraz schemat urządzenia:

usb2uart-schemat

Układ przynajmniej pod względem poprawności połączeń i transmisji UART przetestowany wraz z prezentowanym poprzednio mikrokontrolerem.

Jako, że tematyka tych małych i tanich procesorów wciąż jest dla mnie interesująca zamieszczam schemat i wzór płytki PCB oraz opisu dla małego urządzenia, które wykonałem w ostatnim czasie.

Na początek kilka zdjęć finalnej wersji płytki:

Płytka umożliwia proste budowanie układów dzięki wyprowadzeniu wszystkich złącz na goldpiny. W przeciwieństwie jednak to prostych modułów rozprowadzających wszystkie nóżki na pary goldpinów, tutaj zintegrowano również podstawowe, przydatne funkcjonalności:

• Zintegrowany kwarc 16 MHz, pozwalający korzystać z największej teoretycznie możliwej prędkości tego mikro kontrolera.
  Za pomocą fusebitów możemy ten zegar podzielić przez 8 lub też z niego zrezygnować na rzecz wewnętrznego generatora RC.
• Zintegrowany kwarc 32768Hz, wpięty do pinów przeznaczonych na taki kwarc/służących jako zwykłe IO.
  Podwójny Dipswitch umożliwia jego odcięcie w przypadku chęci skorzystania raczej z portu IO.
• Wyprowadzone złącze do ISP, 10 pinowa zgodne z standardem KANDA. Zamiast zwykłych goldpinów zastosowano Gniazdo, co ułatwia poprawne wpięcie programatora.
• Wyprowadzono 10 pinowe złącze JTAG, zgodne z JTAG ICE.
• Przycisk umożliwiający ręczne zresetowanie procesora.
• I oczywiście zasilanie wraz z kondensatorami.

Do wpisu załączam schemat, w razie potrzeby proszę o kontakt mailowy- podeślę  pozostałe pliki.

Schemat płytki prototypowej

Schemat migacza diodowego.

Według tego schematu stworzonego w programie KiCAD wygenerowano netliste, dobrano odpowiednie footprinty a następnie zaprojektowano PCB.

Rozkład elementów na płytce drukowanej.

Widok ścieżek.

Ścieżki zostały wydrukowane w postaci prostej (gotowe są więc do wykonania metodą żelazkową :)). Pliki PDF (dla chcących wykonać migacz bez KiCADa), jak i źródła projektów w KiCAD znajdują się na końcu wpisu.

Po zmontowaniu powstał mały układ z migającymi naprzemiennie diodami.

Gotowy układ migacza.

I na koniec załączam pliki potrzebne do wykonania:

Migacz - pliki KiCAD

Migacz - elementy na płytce

Migacz - widok ścieżek (PDF w skali 1:1 gotowy do druku)