PDF verze

Komentáře

Transkript

PDF verze
S3AN01B_HW_Reference
MLAB
Vývojová deska s obvodem FPGA XILINX
Spartan 3AN
Milan Horkel
Před časem mne kluci na kroužku ukecali, abych udělal
jednoduchou vývojovou desku s nějakým programovatelným
obvodem. Nakonec jsem zvolil obvod FPGA od firmy XILINX z řady
Spartan3AN, protože poskytuje rozumné možnosti za rozumnou
cenu. Deska je osazena obvodem XC3S50AN v pouzdru TQFP 144.
Tento dokument popisuje hardware desky, její testování a použití
naleznete v dalších dokumentech.
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
1 / 20
S3AN01B_HW_Reference
MLAB
1. Technické parametry
Parametr
Hodnota
Poznámka
Použitý obvod
XC3S50AN, TQFP144
XILINX FPGA Spartan 3AN
Napájení desky
+5V
Cca. 250mA (závisí na funkci)
Vnitřní napájení
+3.3V (napájení logiky)
Vlastní stabilizátor
+1.2V (napájení jádra FPGA)
Vlastní stabilizátor
LED displej 8 míst
Zapojený multiplexně
LED indikátory 8 bitů
Zapojené na samostatné výstupy
DIP spínače 8 bitů
Zapojené na samostatné vstupy
Tlačítka 4 bity
Zapojené na samostatné vstupy
VGA výstup
2 bity na barvu
PS/2 rozhraní 2 kusy
5V tolerantní
I2C rozhraní
5V tolerantní
Obvod 5V tolerantních vstupů
Celkem 32 vstupů
Jednoduchý A/D a D/A
Pomocí PWM
Interní paměť obvodu FPGA
Platí pro obvody řady AN
Volitelně paměť SPI FLASH
Pro obvody řady A i AN
Cca 112x122x20mm
Výška nad základnou
Periferie na desce
Konfigurace
Rozměry
Důrazně připomínám hned na začátku, že obvod FPGA není 5V tolerantní!
Znamená to, že se na jeho vstupy smí připojit pouze signály do velikosti +3.3V
(absolutní maximum je +4.6V).
Stejně důrazně musím upozornit na to, že na vstupech obvodu nejsou ochranné diody
mezi vstupem a kladným napájecím napětím! To je zásadní rozdíl od většiny
jednočipových mikroprocesorů. Nelze se tedy spoléhat na to, že když budeme vstupy
budit přes velký sériový odpor, že se nic nestane. Stane! Při zvýšeném napětí na
vstupech může být životnost vstupních tranzistorů v řádu minut nebo hodin.
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
2 / 20
MLAB
S3AN01B_HW_Reference
2. Popis konstrukce
2.1. Úvodem
Školní deska pro práci s obvody FPGA XILINX řady Spartan 3AN vznikla na popud kluků v
kroužku radiotechniky. Protože s obvody FPGA firmy XILINX pracuji, ujal jsem se tohoto úkolu.
Nejdřív jsem uvažoval, že bychom začali s deskou s některým obvodem CPLD, ale po prozkoumání
ceníku, jsem se přiklonil k obvodu FPGA řady Spartan3AN.
Obvody FPGA mají mnohem propracovanější vnitřní architekturu a obsahují mnohem víc logiky
než obvody CPLD. Obvod samotný stojí pouhých 210Kč včetně DPH (podzim 2010).
Je to vlastně nejpokročilejší obvod FPGA v pouzdru TQFP, tedy v pouzdru, které si dokážeme sami
připájet a v nouzi si dokonce dokážeme sami vyrobit i plošný spoj. Viz dokumentace od první verze
této desky na adrese http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01A
Snad by měl existovat i obvod z řady Spartan6 v pouzdru TQFP, ale nikde jsem ho neviděl na
skladě. Až ho uvidím, tak z něj možná taky něco udělám, pokud čas dovolí.
2.2. Zapojení modulu
Zapojení desky odpovídá účelu desky. Jako vývojová a školní deska je vybavena obvody pro
snadnou práci s obvodem FPGA. Na desce nalezneme LED displej, skupinu LED diod, několik
tlačítek a DIP přepínačů. Vstupy a výstupy jsou vyvedeny na propojovací hřebínky.
2.2.1. Napájení
Celá deska se napájí napětím +5V přivedeným na konektor J1. Opět důrazně připomínám, že
použitý obvod FPGA vydrží na vývodech napětí 3.3V, ale ne 5V!
VDD_3V3
+5V IN
+3.3V OUT
VDD_5V
3
4
2
OUT
3
D10
LED3mm_RED
A
ADJ
U3
TS1117BCP12R0
TO252
C3
22uF/6.3V
ELYTB
C
C
C2
22uF/6.3V
ELY TB
A 1
A
R14
390
C
U2
AP1086K33G-13
TO263
C
1
A
C
C1
22uF/6.3V
ELY TB
A
D9
1N5820
IN
1
OUT
OUT
IN
ADJ
2
VDD_1V2
2
J1
JUMP2X3
1
3
5
J2
JUMP2X3
1
3
5
3.3V / 1500mA
1.2V / 800mA
POWER SUPPLY
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
3 / 20
MLAB
S3AN01B_HW_Reference
Z napětí +5V se lineárním stabilizátorem U2 vytváří napětí +3.3V pro napájení vstupů a výstupů
obvodu FPGA. Přítomnost napětí +3.3V indikuje dioda D10 umístěná v rohu desky. Napětí +3.3V
je vyvedeno na konektor J2 k dalšímu použití. Pozor, nezapojit sem napájení +5V, došlo by ke
zničení obvodu FPGA! Abych na tento konektor omylem nepřipojil +5V, dávám si ta prostřední
vývody zkratovací propojku. Dioda D9 slouží jako ochrana před přepólováním napájení.
Z napětí +3.3V se lineárním stabilizátorem vytváří napětí +1.2V pro napájení jádra obvodu FPGA.
2.2.2. Konfigurace obvodu FPGA
Po zapnutí napájení je obvod FPGA potřeba naplnit obsahem, tedy definovat, jak bude uvnitř
zapojen. Toto vnitřní zapojení se nahrává do vnitřní konfigurační paměti RAM a lze to udělat
několika způsoby:
•
Prostřednictvím JTAG rozhraní přímo z návrhového systému
•
Z interní paměti obvodu FPGA
•
Z vnější SPI paměti FLASH (obvod U5/U6/U7 nebo U8) – volitelná možnost
•
Z nadřazeného procesoru (paralelně nebo sériově) – zde se tento způsob neužívá
Při úspěšném nahrání konfigurace obvodu FPGA se rozsvítí LED D8 s nápisem DONE. Při vypnutí
napájení se samozřejmě obsah vnitřní konfigurační paměti RAM ztratí.
Pro JTAG programování slouží konektor J3, který je zapojen obvyklým způsobem (jako například
na programátoru XILINX Parallel Cable III). Jeho prostřednictví lze nahrát obsah do konfigurační
paměti RAM obvodu FPGA, naprogramovat vnitřní paměť FLASH obvodu FPGA (jen obvod AN),
nebo provádět další činnosti, které tento port umožňuje (pokud k tomu máte příslušné nástroje).
JTAG rozhraní lze použít vždy.
VDD_3V3
VCC
GND
TCK
TDO
TDI
TMS
1
2
4
6
7
9
1
1
1
1
R1
2 100
R2
2 100
R3
2 100
R4
2 100
TCK
TDO
TDI
TMS
J3
JUMP9_X3_X5_X8
JTAG
Další způsoby načítání konfigurace se volí prostřednictvím signálů M0 M1 a M2 dle tabulky na
schématu. Pro defaultní způsob konfigurace z interní FLASH paměti FPGA musí být zkratován
signál M0 na zem prostřednictvím propojky mezi vývody J4.1 a J4.2. V takovém případě, pokud je
nahraný platný obsah interní FLASH paměti obvodu FPGA dojde k automatické konfiguraci
součástky při každém zapnutí napájení (konfigurace trvá řádově milisekundy).
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
4 / 20
MLAB
S3AN01B_HW_Reference
1
1
M0
M1
1
M2
1
2
4
6
1
R5
2 100
R6
2 100
R7
2 100
J4
JUMP2X3
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
Master Serial
Master SPI
BPI
Internal Master SPI
Reserved
JTAG
Slave Parallel
Slave Serial
VS0
VS1
VS2
2
4
6
Mode
1
3
5
1
3
5
M2 M1 M0
1
R8
2 100
R9
2 100
R10
2 100
VS2 VS1 VS0
Mode
1
1
1
Fast Read 0x0B (66MHz)
Read 0x03 (33MHz)
Read Array 0xE8
1
0
1
1
1
0
J5
JUMP2X3
CONFIGURATION MODE
Mode pins have internall pull-up
SPI VARIANT SELECT
Mode pins have internall pull-up
Při načítání konfigurace z vnější SPI paměti FLASH je třeba podle použitého typu paměti nastavit
propojky na konektoru J5 aby se použil správný příkaz pro čtení dat. Externí paměť SPI osazujeme
samozřejmě jen jednu podle zapojení osazované paměti a velikosti jejího pouzdra. Tuto možnost
využijeme zejména pokud osadíme obvod Spartan3A (nemá interní FLASH paměť) místo obvodu
Spartan3AN (má interní FLASH paměť).
V případě potřeby lze konfigurovat obvod FPGA i z nadřazeného systému, ale jen v režimu
sériového přenosu (režim slave serial). K tomu slouží konektory J33 až J38.
2.2.3. Oscilátor
Jako zdroj hodinového signálu je na desce osazen obvod U4, oscilátor s kmitočtem 100MHz. Pokud
potřebuje aplikace jiný kmitočet, lze osadit oscilátor s odlišným kmitočtem, nebo využít vnitřních
programovatelných obvodů (blok DCM) pro generování potřebného kmitočtu. Vnitřními obvody
lze generovat kmitočty odvozené od externích hodin v dosti širokém rozmezí.
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
5 / 20
MLAB
S3AN01B_HW_Reference
2.2.4. Řada LED indikátorů
Asi první školní aplikací je blikání LED indikátory. Proto tu je osazeno 8 LED diod s příslušnými
rezistory. Výstupy jsou dále vyvedeny na konektor J26.
J26
JUMP2X8
1
3
5
7
9
11
13
15
2
2
2
2
A 1
A 1
C
C
R49
390
A 1
R50
390
C
A 1
C
R51
390
A 1
A 1
C
R52
390
C
A 1
R53
390
C
R54
390
A 1
R55
390
C
R56
390
2
2
2
2
LED0
LED1
LED2
LED3
LED4
LED5
LED6
LED7
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
LED3mm_RED LED3mm_RED LED3mm_RED LED3mm_RED LED3mm_RED LED3mm_RED LED3mm_RED LED3mm_RED
LED BAR
2.2.5. Display LED
Pro sofistikovanější výpisy je zde umístěn osmimístný LED displej, který je zapojený
v multiplexním režimu, abychom nespotřebovali zbytečně mnoho vývodů.
G
D
B
C
A
B
C
F
D
E
F
G E
DP
E
G
D
A
C
C
E
LD0
FT-M514RD
6
Q3
BC856
CA1
11
7
4
2
1
10
5
3
Q2
BC856
8
8
B
CA2
LD_SEG0#r
LD_SEG1#r
LD_SEG2#r
LD_SEG3#r
LD_SEG4#r
LD_SEG5#r
LD_SEG6#r
LD_SEG7#r
Q1
BC856
E
820
1 B
6
CA1
A
CA2
9
CA3
A
B
C
D F
E
F
G E
DP
R44
2
LD1
FT-M514RD
12
11
7
4
2
1
10
5
3
CA4
LD_SEG0#r
LD_SEG1#r
LD_SEG2#r
LD_SEG3#r
LD_SEG4#r
LD_SEG5#r
LD_SEG6#r
LD_SEG7#r
820
1
Q0
BC856
C
LD_CA3#
R43
2
B
9
Q7
BC856
LD_CA2#
820
1
CA3
Q6
BC856
R42
2
B
E
B
LD_CA1#
820
1
12 C
820
1 B
Q5
BC856
R41
2
CA4
R48
2
B
LD_CA0#
C
820
1
E
R47
2
E
820
1
Q4
BC856
C
LD_CA7#
R46
2
B
C
LD_CA6#
820
1
C
LD_CA5#
R45
2
E
LD_CA4#
E
VDD_3V3
B
C
LED DISPLAY
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
6 / 20
MLAB
S3AN01B_HW_Reference
2.2.6. Vstupní tlačítka a přepínače
Pro jednoduché vstupy jsou na desce umístěna 4 tlačítka a jeden osminásobný DIP přepínač. Vstupy
jsou dále opatřeny hřebínky pro další využití vývodů. Protože se jedná o školní desku, jsou zde
osazeny ochranné sériové rezistory. Použití tlačítek a přepínačů předpokládá, že jsou vstupy
nakonfigurovány s pull-down odpory.
2
2 1
SW0
PUSH050x050
R29
390
1
R30
390
1
1
R31
390
1
R32
390
SW1
PUSH050x050
2 1
SW2
PUSH050x050
2 1
2 1
SW3
PUSH050x050
2
2
2
VDD_3V3
PB0
PB1
PB2
PB3
PUSH BUTTONS
16
15
14
13
12
11
10
9
VDD_3V3
SW4
DIPSW8
1
2
3
4
5
6
7
8
Switch 1 corespond
with MSB (bit 7)
R33 390
2
1
R34 390
2
1
R35 390
2
1
R36 390
2
1
R37 390
2
1
R38 390
2
1
R39 390
2
1
R40 390
2
1
J25
JUMP2X8
1
3
5
7
9
11
13
15
DIPSW0
DIPSW1
DIPSW2
DIPSW3
DIPSW4
DIPSW5
DIPSW6
DIPSW7
DIP SWITCHES
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
7 / 20
MLAB
S3AN01B_HW_Reference
2.2.7. Rozhraní PS/2 a I²C
Deska je osazena dvěma porty PS/2 a jedním portem I²C.
Rozhraní PS/2 se používá pro připojení klávesnice a/nebo myši. Obě tyto periferie se liší pouze
protokolem. Rozhraní I²C je určeno pro připojení periferií pro toto rozhraní.
Obě rozhraní jsou po hardwarové stránce triviální, neboť se jedná vždy o dva vodiče (hodiny a data)
buzené výstupy s otevřeným kolektorem. Komunikace je obousměrná. Protože signalizační napětí
těchto rozhraní může být větší, než je +3.3V, je zde osazen omezovací obvod s tranzistorem FET,
který zajistí, že napětí na vstupu FPGA nikdy nepřekročí napájecí napětí.
2
VDD_5V
2
VDD_3V3
D
1
2
3
4
5
6
1
S
1
PS2_DATA1
R73
4k7
G
R72
4k7
Q10
BS170SMD
2
VDD_5V
2
VDD_3V3
D
1
S
1
PS2_CLK1
DATA
2
GND
+5V
CLK
6
PS/2
MINIDIN6_PS2
R75
4k7
G
R74
4k7
J31
Q11
BS170SMD
PS/2 PORTS (5V TOLERANT)
2
VDD_5V
2
VDD_3V3
G
R69
#4k7
S
D
1
I2C_SCL
1
R68
4k7
Q8
BS170SMD
2
VDD_5V
2
VDD_3V3
S
G
R71
#4k7
D
1
1
R70
4k7
I2C_SDA
1
2
3
4
J30
JUMP4
Q9
BS170SMD
I2C INTERFACE (5V TOLERANT)
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
8 / 20
MLAB
S3AN01B_HW_Reference
2.2.8. VGA port
Pro připojení VGA monitoru k desce je zde realizováno triviální VGA rozhraní. Využívá se jen 4
úrovní (2 bity) pro každou základní barvu (tedy celkem 64 barev). Převod na analogové úrovně je
realizován pomocí rezistorové sítě. Deska je osazena standardním VGA konektorem DB15.
VGA_R0
2
R58
270
VGA_RED
1
VGA_GREEN
1
2
VGA_R1
2
R57
510
VGA_BLUE
1
R59
120
VGA_G0
2
R60
510
R61
270
1
J27
17
16
DB15F_3L_90
1
2
VGA_G1
2
6
1
11
7
2
12
8
3
13
9
4
14
10
5
15
1
R62
120
VGA_B0
2
R64
270
0.7 Vpp double
terminated 75 Ohm
1
TTL Level Sync
1
2
VGA_B1
2
R63
510
1
R65
120
VGA_HS
VGA_VS
2
2
R66
100
R67
100
1
1
VGA VIDEO OUT
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
9 / 20
MLAB
S3AN01B_HW_Reference
2.2.9. Diferenciální signály
Protože obvod FPGA řady Spartan3A/3AN podporuje diferenciální signály, je několik těchto
signálů vyvedeno na konektor. Hledal jsem vhodný konektor a na konec jsem použil konektor
SATA, protože jej lze snadno získat ze šrotu. Standardně se tyto konektory neosazují. Signály
z těchto konektorů jsou připojeny na vývody obvodu FPGA, které mohou sloužit i jako hodinové
vstupy.
J28
GND
A+
AGND
BB+
GND
M
M
1
2
3
4
5
6
7
J29
SD1AP
SD1AN
SD1BN
SD1BP
8
9
GND
A+
AGND
BB+
GND
M
M
#SATA_DATA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
SD2AP
SD2AN
SD2BN
SD2BP
DIF OUTPUTS
#SATA_DATA
DIFERENCIAL IN/OUT
DIF1P
DIF1N
DIF2P
DIF2N
1
3
5
7
J7
JUMP2X4
2
4
6
8
Další diferenciální signály jsou vyvedeny na hřebínek J7 k volnému použití.
Protože jsou pro diferenciální signály využity banky 0 a 2, mohou být použity jako vstupní i
výstupní. Banky 1 a 3 mají naproti tomu silnější výstupní budiče ale nepodporují diferenciální
výstupy. Něco za něco.
2.2.10. 5V tolerantní vstupy
Protože obvod FPGA samotný (stejně jako všechny novější a rychlejší obvody) nesnese na svých
vstupech 5V signály, použili jsme na desce vstupní budiče SN74LVC16244, které poskytují 2x16
vstupů. Jsou to obvody U11 a U12 a prvních 22 signálů je připojeno rovnou na vstupy FPGA
(zbývajících 10 signálů je vyvedeno na hřebínky). Kdo nepotřebuje 5V tolerantní vstupy, nemusí
tyto obvody vůbec osazovat.
Vstupní budiče je možné po čtveřicích (nibble) aktivovat propojkami J13 až J20. Zkratovací
propojka povoluje příslušnou čtveřici budičů (otevírá třístavový výstup obvodu SN74LVC16244)..
Použité budiče nemají na vstupu ochranné diody do plusu! Nesmějí se tedy budit signály většími než
5V a to ani přes velký sériová rezistor.
Aby byla definována logická úroveň na vstupu budičů, jsou na všech vstupech rezistory 100KΩ do
země.
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
10 / 20
MLAB
S3AN01B_HW_Reference
N2
R22
4k7
2
1
N3
J16
JUMP2
1
2
N3
R23
4k7
2
1
NIBBLE
ENABLE
J10
JUMP22
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
J9
JUMP2X22
IP0
1
IP1
3
IP2
5
IP3
7
IP4
9
IP5
11
IP6
13
IP7
15
IP8
17
IP9
19
IP10
21
IP11
23
IP12
25
IP13
27
IP14
29
IP15
31
IP16
33
IP17
35
IP18
37
IP19
39
41
IP20
43
IP21
OE#
48
41
40
38
37
OE#
25
36
35
33
32
OE#
24
30
29
27
26
OE#
4
10
15
21
28
34
39
45
2
3
5
6
8
9
11
12
13
14
16
17
19
20
22
23
GND
VCC
GND
VCC
GND
VCC
GND
VCC
7
18
31
42
P15
P14
P13
P12
N3
P11
P10
P9
P8
N2
P7
P6
P5
P4
N1
P3
P2
P1
P0
N0
VDD_3V3
GND
GND
C24
100nF
GND
GND
U11
SN74LVC16244ADL
C25
100nF
2
N2
J15
JUMP2
1
2
C26
100nF
C27
100nF
1
1
2
R21
4k7
2
1
N1
2
N1
J14
JUMP2
1
2
1
1
1
47
46
44
43
VDD_3V3
2
N0
R20
4k7
2
1
N0
J13
JUMP2
1
2
5V TOLERANT INPUTS (BANK 1)
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
11 / 20
MLAB
S3AN01B_HW_Reference
N5
R25
4k7
2
1
N6
J19
JUMP2
1
2
N6
R26
4k7
2
1
N7
J20
JUMP2
1
2
N7
R27
4k7
2
1
J11
JUMP2X10
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
IX22
IX23
IX24
IX25
IX26
IX27
IX28
IX29
IX30
IX31
25
36
35
33
32
OE#
24
30
29
27
26
OE#
8
9
11
12
N6
13
14
16
17
19
20
22
23
VCC
GND
VCC
GND
VCC
GND
VCC
7
18
31
42
N5
P19
P18
P17
P16
N4
VDD_3V3
GND
GND
C28
100nF
GND
GND
U12
SN74LVC16244ADL
2
GND
P21
P20
2
4
10
15
21
28
34
39
45
N7
C29
100nF
1
J12
JUMP10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
48
41
40
38
37
OE#
2
3
5
6
1
IP16
IP17
IP18
IP19
IP20
IP21
OE#
J21
JUMP10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
X22
X23
X24
X25
X26
X27
X28
X29
X30
X31
2
N5
J18
JUMP2
1
2
C30
100nF
C31
100nF
1
1
1
47
46
44
43
VDD_3V3
2
N4
R24
4k7
2
1
N4
J17
JUMP2
1
2
5V TOLERANT INPUTS
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
12 / 20
MLAB
S3AN01B_HW_Reference
2.2.11. Analogové obvody
Pro pokusy s analogovými obvody je na desce osazen zesilovač s dolní propustí a komparátor. Lze
tak realizovat jednoduchý D/A i A/D převodník. Viz aplikační poznámky XILINX XAPP154 a
XAPP155. Nicméně neočekávejte zázraky, poctivý převodník tím nenhradíte.
R16
3k3
1
3
4
ANA_OUT 1
3
5
J8
JUMP2X3
2
4
6
2
2
C20
4n7
OA
1
1
ANA_IN
ANA_REF
VDD_3V3
1
4
COMP
2
C22
4n7
A/D D/A CONVERTER
1
ANA_IND
U10
MCP6546T-E/OT
1
1
C21
4n7
R19
3k3
3
2
1
1
U9
MCP6001T-I/OT
2
ANA_REFD
2
R17
3k3
2
R18
3k3
C23
100nF
1
2
2
1
5
R80
1k2
1
2
ANA_OUTD
2
VDD_3V3
5
2
C34
10nF
See XAPP154 and XAPP155
Low Pass 10KHz
2.3. Mechanická konstrukce
Vývojová deska má standardní rozměry a upevňovací šrouby v rozích jako ostatní desky stavebnice
MLAB.
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
13 / 20
S3AN01B_HW_Reference
MLAB
3. Osazení a oživení
3.1. Osazení
Pro osazování je vhodné použít mikropáječku a postupovat obezřetně z hlediska elektrostatického
náboje. Dále je potřeba jemná pinzeta a další obvyklé nářadí.
Při osazování je vhodné nejprve osadit obvody napájecích zdrojů U2 a U3 a SMD součástky okolo
nich. Poté je vhodné připojit +5V na vstup a zkontrolovat výstupní napětí +3.3V a +1.2V dokud
nemáme osazeny další obvody.
Poté osadíme obvod FPGA U1 a obvody budičů U11 a U12. Tyto obvody osazujeme s velkou
pečlivostí, protože mají hodně vývodů s malou roztečí. Používáme minimální množství pájky a
vhodné pastovité tavidlo. Obvod vždy nejprve připájíme za 2 protilehlé nožičky a teprve poté, co se
ujistíme, že jsou obvody umístěny na všech stranách správně postupně zapájíme všechny vývody.
Po osazení zkontrolujeme pod lupou kvalitu pájení a zda nejsou zkraty mezi vývody.
Pak osadíme zbývající SMD součástky podle schématu a osazovacího plánu. Pak následují klasické
součástky. Začínáme LED displejem, všemi hřebínky a nakonec konektory pro PS/2 a VGA port.
Na závěr desku opticky zkontrolujeme (orientace součástek, zkraty, zapomenuté spoje a podobně) a
přišroubujeme rohové šrouby se sloupky. Poslední operací je umytí zbytků tavidla, vysušení a
finální optická kontrola.
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
14 / 20
S3AN01B_HW_Reference
MLAB
3.1.1. Osazovací plán, horní strana
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
15 / 20
S3AN01B_HW_Reference
MLAB
3.1.2. Osazovací plán, spodní strana
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
16 / 20
S3AN01B_HW_Reference
MLAB
3.1.3. Seznam součástek
Ks
Reference
Hodnota
Pouzdro
Poznámka
Rezistory
1
R28
0R
20
R1-R10, R66, R67,
R81-R88
100
R0805
3
R59, R62, R65
120
R0805
3
R58, R61, R64
270
R0805
22
R12, R14, R29,
R30-R40, R49-R56
390
R0805
3
R57, R60, R63
510
R0805
9
R11, R41-R48
820
R0805
1
R80
1k2
R0805
4
R16, R17, R18, R19
3k3
R0805
21
R13, R15, R20-R27,
R68, R70, R72-R79, R89
4k7
R0805
2
R69, R71
#4k7
R0805
32
R100-R131
100k
R0603
Neosazuje se
Kondenzátory keramické
3
C20-C22
4n7
C0805
1
C34
10nF
C0805
27
C4-C19, C23-C33
100nF
C0805
C1, C2, C3
22uF/6.3V
ELYTB
D9
1N5820
DO201
Kondenzátory tantalové
3
Diody
1
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
17 / 20
S3AN01B_HW_Reference
Ks
Reference
MLAB
Hodnota
Pouzdro
Poznámka
Diody LED a displeje LED
10
D0-D8, D10
LED3mm_RED
LED3
2
LD0, LD1
FT-M514RD
4LED7_12PIN_14_2
Tranzistory
8
Q0-Q7
BC856
SOT23
6
Q8-Q13
BS170SMD
SOT23
Integrované obvody
1
U1
XC3S50AN-4TQG144C
TQFP144
1
U2
AP1086K33G-13
TO263
1
U3
TS1117BCP12R0
TO252
1
U4
CFPS-73-100M
SG8002
1
U5
AT45DB011D-SSH-B
SO8_150
Volitelné
1
U6
AT45DB011D-SH-B
SO8_210
Volitelné
1
U7
AT25DF0xxA-SSH
SO8_150
Volitelné
1
U8
SST24LF040A-33-4C-S2AE
SO8_210
Volitelné
1
U9
MCP6001T-I/OT
SOT23-5
1
U10
MCP6546T-E/OT
SOT23-5
2
U11, U12
SN74LVC16244ADL
SSOIII_48_300
Mechanické součástky
4
SW0-SW3
PUSH050x050
PUSH050x050
1
SW4
DIPSW8
DIPSW8
12
Propojka
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
18 / 20
S3AN01B_HW_Reference
Ks
Reference
MLAB
Hodnota
Pouzdro
Poznámka
Konektory
1
J27
DB15F_3L_90
DB15F_3L_90
2
J31, J32
MINIDIN6_PS2
MINIDIN6
2
J28, J29
#SATA_DATA
SATA_DATA
Neosazuje se
Jednořadé hřebínky
1
J33+J34+J35+
J36+J37+J38
JUMP9
JUMP9
Nalámat
1
J22
#JUMP1
JUMP1
Neosazuje se
9
J6, J13, J14, J15, J16,
J17, J18, J19, J20
JUMP2
JUMP2
Nalámat
1
J30
JUMP4
JUMP4
Nalámat
3
J12, J21, J100
JUMP10
JUMP10
Nalámat
1
J10
JUMP22
JUMP22
Nalámat
1
J3
JUMP9_X3_X5_X8
JUMP9_X3_X5_X8
Nalámat
Douřadé hřebínky
1
J24
JUMP2X2
JUMP2X2
Nalámat
5
J1, J2, J4, J5, J8
JUMP2X3
JUMP2X3
Nalámat
1
J7
JUMP2X4
JUMP2X4
Nalámat
2
J25, J26
JUMP2X8
JUMP2X8
Nalámat
1
J11
JUMP2X10
JUMP2X10
Nalámat
2
J9, J23
JUMP2X22
JUMP2X22
Nalámat
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
19 / 20
S3AN01B_HW_Reference
Ks
Reference
Hodnota
MLAB
Pouzdro
Poznámka
Konstrukční součástky
1
Plošný spoj
4
Šroub M3x12mm
křížový, válcová hlava,
pozinkovaný
4
Matice M3, pozinkovaná
4
Podložka M3,
pozinkovaná
PCB S3AN01B
3.2. Oživení
3.2.1. První zapnutí
Prvním krokem je připojení k laboratornímu zdroji a kontrola funkčnosti napájecích zdrojů.
Postupně zvyšujeme napájecí napětí až k hranici +5V a měříme spotřebu (orientačně) a napětí na
vnitřních stabilizátorech U2 a U3. Vnitřní napájecí napětí jsou +3.3V a +1.2V (mohou se lišit
řekněme o desítky milivoltů). Spotřeba desky bez nahrané konfigurace je cca 50-60mA.
Nyní je třeba ověřit, zda pracují ochranné obvody na PS/2 portech. Měříme napětí na Q10.D, které
má být cca +5V a Q10.S, které má být o něco menší, než +3.3V. Toto měření opakujeme pro
všechny 4 tranzistory, tedy pro Q10 až Q13.
Podobně zkontrolujeme i ochranné obvody I²C portu. Jen je třeba z vnějšku připojit +4V na
hřebínek J30.2 a J30.3 a měřit na tranzistorech Q8 a Q9. Opět se nesmí směrem k FPGA dostávat
napětí větší, než je napájení +3.3V.
3.2.2. Testovací obsah
Protože samotný obvod FPGA bez nahrané konfigurace je „mrtvým broukem“ je pro další
oživování a testování potřeba použít nějaký vhodný obsah, aby bylo možno otestovat celou
funkčnost desky. Testování desky je popsáno v dokumentu S3AN01B_HW_Test.
S3AN01B_HW_Reference.cs.doc / 2011-12-20 / miho / http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01B
20 / 20

Podobné dokumenty

S3AN01A Školní deska s FPGA XILINX Spartan 3AN 1. Technické

S3AN01A Školní deska s FPGA XILINX Spartan 3AN 1. Technické radiotechnickém kroužku, že by je zajímalo jak fungují obvody FPGA a že by si rádi zkusili něco s nimi udělat. Tento dokument ale nepopisuje desku, spíše ukazuje, že i taková deska se dá vyrobit po...

Více

Operační zesilovače, komparátory

Operační zesilovače, komparátory SOIC8 SOIC8, 2x3TDFN8 SOIC8, 2x3TDFN8 SOIC8, 2x3TDFN8 SOIC8, MSOP8,2x3TDFN8 SOIC8, MSOP8,2x3TDFN8 DIP8, DIP14 SOIC8, 4x4DFN8 SOIC8, 4x4DFN8 DIP8 DIP8 SOIC8, MSOP8,2x3TDFN8

Více

Programátor pro procesory PIC 1. Technické parametry

Programátor pro procesory PIC 1. Technické parametry PICPROGUSB02A.doc / / Jakub Kákona / http://www.mlab.cz

Více

HBRIDGE01B HBRIDGE01B – budič motorů 1. Technické parametry

HBRIDGE01B HBRIDGE01B – budič motorů 1. Technické parametry (tranzistory, kondenzátory). U tranzistorů je třeba dát pozor na správnou polaritu. Na straně spojů jsou osazeny pouze odbuzovací SMD odpory (všechny jsou stejné). Místo uvedených BD135/BD136 je mo...

Více

LM38601A NF zesilovač s LM386 1. Technické parametry

LM38601A NF zesilovač s LM386 1. Technické parametry kondenzátorem C4, nevadí pak ani záporné napětí na vstupu což je u univerzálního modulu užitečné. Při použití zesilovače do konkrétní konstrukce je možné samozřejmě použít i elektrolytický kondenzá...

Více

PDF verze

PDF verze Firma MICROCHIP dodává ucelený programový balík MPLAB pro práci s procesory PIC. Jedná se o integrované prostředí, překladač assembleru, simulátor procesorů PIC a ovládání několika druhů programáto...

Více

blikající poutač SMAJLÍK

blikající poutač SMAJLÍK určitě rádi postaví i začínající elektronici, protože její využití je mnohem širší.

Více

PICPGR3_WindowsXP Programátor PICPGR3 pod Windows XP 1

PICPGR3_WindowsXP Programátor PICPGR3 pod Windows XP 1 Současně s typem procesoru je možné nastavit přepínače (konfigurační slovo) procesoru, pokud není nastavení součástí programu (v HEX souboru).

Více

hf tramp cw qrp trx hf tramp

hf tramp cw qrp trx hf tramp které mají dostatečnou strmost a potlačení v nepropustném pásmu. Přesné naladění eliptických sekcí není potřebné a vzhledem k velmi malým kapacitám C40, C42 a C44 ani možné. Mírné rozladění způsobí...

Více