Instrukcja UŜytkownika

,
lu ard ST Sta rve
a
,
e
o
Ev B VR ers b S l
d
n
io 1, A trol We mo
t
a ‘5
n d
ni ri
o
e
r
c
fo cro dd s M the
e
s
d e
i
m mb oar rs, peC E B
e S
PI its ng roll gh r
K pi nt Hi fo
r
y
o
rte tot roc FID ers s
o c
r
Pr mi s, R mm lle
rs or ler gra tro
f ol
n
o
s
pr oco CB
e ntr
l
u o
m icr s, P for
c
e
t
t
m m ds
s
ne Sy T
te ar s
S
l
n
I
,
sy Bo tro
C
d
e PI or ion on b
,
es at roc We
R
c
u
AV pro val mic ed iro E
dd
ic ng PIC be ds m
M ni T, m
r
g S E oa rs,
i
s
, ts
e
B
de VR Ki ng roll
h
t
A ter pi
g
n
i
,
y
o
t
1 r
H
‘5 Sta oto roc ID c
r
e
rs P mi RF m
e
s
l
,
r
er fo ers ram trlv
g n
r
s
ll
Se ule tro pro oco
od con ms icr s,
m
ni net ste T m stem
er Sy , S sy Bo
h
n C r
t
Minimoduł e ed I PI eso tion ce R, oc ua mi
z mikrokontrolerem
p
S AV opr val IC e
ARM
r r
fo ic g E T, P mb
E g
rs s M nin , S
s
r
t
g
R
i
i
in
le
ol des , AV er K typ
B `51 tart roto roInstrukcja
S s P mic ,
PC for
s
UŜytkownika
s ller
er for llers
d
ar tro erw les tro on b S du con ram
c
ro We imo et rog o
n
p
n
ed Mi her m roc
d
d ds et ste ic
ar rs, Sy T m r
o
B olle In , S so
tr ed IC oce ign
P
s
co Spe R, opr De
V cr
h
B Rtion
ig r A Mi
C
a
H f o rs
, Pone asolution
lu
Many ideas
s
e
s
l
v s
m
er ol
m ntr ste g E ard
co Sy nin Bo
MMsam7s
MMsam7s
REV 2
Spis Treści
1 WPROWADZENIE .................................................................................................................................... 3
CECHY .......................................................................................................................................................... 3
2
BUDOWA MODUŁU ............................................................................................................................ 4
SCHEMAT BLOKOWY..................................................................................................................................... 4
ROZMIESZCZENIE WYPROWADZEŃ .............................................................................................................. 5
MIKROKONTROLER AT91SAM7S............................................................................................................... 6
PAMIĘĆ DATAFLASH .................................................................................................................................... 6
STABILIZATOR .............................................................................................................................................. 7
UKŁAD PODCIĄGAJĄCY LINIĘ D+ USB......................................................................................................... 7
ZŁĄCZE 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 dostępny w obudowie TQFP64, która ze względu na zagęszczony układ
wyprowadzeń utrudnia stosowanie go w układach prototypowych i amatorskich. My podjęliśmy
próbę umieszczenia go na płytce o wymiarach 36x36 mm z układem wyprowadzeń pasującym do
ogólnie dostępnych druków prototypowych. Dodatkowo dodaliśmy stabilizator 3.3V oraz pamięć
szeregową DataFlash o pojemności do 4MB. Wszystkie porty i sygnały mikrokontrolera
wyprowadziliśmy przy pomocy dwurzędowych złącz szpilkowych o rastrze 0,1’. Minimoduł ten nie
jest jedynie adapterem, ale kompletną płytą główną dla AT91SAM7S. Wystarczy podłączyć
napięcie zasilania, złącze JTAG i moŜemy zacząć ładować 256 kBajtów pamięci Flash
mikrokontrolera. Dzięki zintegrowaniu peryferii z mikrokontrolerem na jednej płytce, zastosowanie
modułu moŜe skrócić czas projektowania i ułatwić budowę systemów bazujących na
mikrokontrolerach AT91SAM7S, eliminując konieczność projektowania obwodu drukowanego. Do
modułu dostarczone jest przykładowe oprogramowanie.
Moduł MMsam7s moŜe równieŜ znaleźć zastosowanie w pracowniach dydaktycznych uczelni
informatycznych i elektronicznych, jak równieŜ posłuŜyć do budowy prac dyplomowych.
Cechy
Minimoduł MMsam7s:
• Kompletny, gotowy do uŜycia system mikroprocesorowy
• Szybki mikrokontroler ARM AT91SAM7S o wydajności do 55MIPS
• Szeregowa pamięć DataFlash o pojemności do 32Mbity (4MBajty)
• Wbudowany rezonator kwarcowy 18.432MHz
• Wbudowany stabilizator 3.3V 400mA
• Napięcie zasilania modułu: 3.3V lub 3.8 - 16V
• 2 x 26 wyprowadzenia z rastrem 0.1" (2.54mm), pasujące do wszystkich druków prototypowych
• Małe wymiary:36mm x 36mm
• Dostępna płyta ewaluacyjna i przykładowe oprogramowanie
3
2 Budowa modułu
Schemat blokowy
Schemat blokowy minimodułu MMsam7s przedstawiono na rysunku:
ADC
USB
AT91SAM7S
JTAG
PORTA(31:0)
DataFlash
18.432MHz
+3.3V Voltage
Regulator
USB D+
pullup circuit
Rysunek 1 Schemat blokowy minimodułu MMsam7s.
Minimoduł moŜna zamówić w róŜnych konfiguracjach według następującego selektora:
MMsam7sx – d
Rozmiar pamięci Flash:
64 – 64kB
128 – 128kB
256 – 256kB
Rozmiar pamięci DataFlash:
0 – brak pamięci DataFlash
1 – 16Mb
2 – 32Mb
Np.: MMAT91SAM64-0 – minimoduł z mikrokontrolerem AT91SAM7S256 (256kB Flash), z pamięcią
DataFlash 32MB.
4
Rozmieszczenie wyprowadzeń
Rysunek 2 Rozmieszczenie wyprowadzeń – widok z góry.
J1
Nazwa
Nazwa
J2
Nazwa
Nazwa
ADVREF
1
2
AD4
USBDP
1
2
USBDN
AD5
3
4
AD6
TCK
3
4
PA31(1)
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
PA28
15
16
PA27/PGMD15
PA4/PGMNCMD
17
18
PA5/PGMRDY
PA14/PGMD2(1)
15
16
PA13/PGMD1(1)
PA24/PGMD12
17
18
PA25/PGMD13
(1)
PA26/PGMD14
19
20
PA12/PGMD0
PA6/PGMNOE
19
20
TDI
PA11/PGMM3
21
22
PA10/PGMM2
PA7/PGMNVALID
21
22
PA8/PHMM0
+3.3V
23
24
PA9/PGMM1
UDP_PUP
23
24
TST
VCC
25
26
GND
DF_CS
25
26
ERASE
(1) – końcówki uŜywane do podłączenia pamięci DataFlash na module.
Szczegółowy opis portów moŜna znaleźć w dokumentacji mikrokontrolera AT91SAM7S.
5
Mikrokontroler AT91SAM7S
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
32-bitowy rdzeń ARM7TDMI
od 32 do 256kB programowanej w systemie pamięci programu typu FLASH
od 8 do 64kB pamięci RAM
3 timery z funkcjami input capture, output compare i z moŜliwością generowania PWM
Timer do generowania okresowych przerwań
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 tolerancją 5V
Kontroler przerwań
Układ Resetu
Tryby obniŜonego poboru mocy
Watchdog okienkowy
Pojedyncze napięcie zasilania 3.3V (wewnętrzny stabilizator 1.8V)
Interfejs JTAG
Pamięć DataFlash
Minimoduł moŜe zostać wyposaŜony w pamięć DataFlash AT45DB161B lub AT45DB321C o pojemności
odpowiednio 16Mb lub 32Mb. Pamięć podłączona jest do szybkiej magistrali SPI o prędkości transmisji do
10Mb/s.
Układ pamięci aktywowany jest po podaniu niskiego poziomu logicznego na wejście #CS. Wyprowadzenie
#CS podłączone jest do portu PA31 (S1.SSN) mikrokontrolera poprzez rezystor R31. Poza PA31 magistrala
SPI zajmuje trzy końcówki procesora: PA12, PA13, PA14. NaleŜy pamiętać, Ŝe jeŜeli zamontowana jest
pamięć DataFlash, to wymienione końcówki portów nie mogą być uŜywane na zewnątrz modułu. Oczywiście
magistrala SPI moŜe być wykorzystana do komunikacji z zewnętrznymi peryferiami, pod warunkiem, Ŝe będą
one posiadały wejścia wyboru układu (CS). Po usunięciu rezystora R11 końcówka CS moŜe zostać
podłączona do dowolnego wyprowadzenia mikrokontrolera (na zewnątrz modułu). PoniŜszy schemat
przedstawia połączenie pamięci DataFlash wewnątrz modułu.
+3.3V
PA31
R11
0R
R10
10k
U3
PA13
PA12
PA14
13
14
12
11
DataFlash
VCC
SI
SO
SCK
CS
RDY/BSY
RESET
WP
DF_CS
GND
AT45DB321C
6
+3.3V
C14
100n
1
2
3
GND
7
GND
Rysunek 3 Połączenie pamięci DataFlash wewnątrz modułu.
Szczegółowy opis układów DataFlash znajduję się na stronie firmy Atmel: www.atmel.com.
6
Stabilizator
Minimoduł posiada wbudowany stabilizator 3.3V. Dzięki temu moŜe być on zasilany zarówno stabilizowanym
napięciem 3.3V, doprowadzonym do końcówki 23 złącza J1 (+3.3V), jak i niestabilizowanym napięciem z
zakresu 3.8 – 9V, doprowadzonym do końcówki 25 tego samego złącza (VCC). JeŜeli zasilanie dostarczane
jest do końcówki VCC, to napięcie 3.3V wytwarzane jest na module za pomocą stabilizatora U2. Napięcie
3.3V moŜe w takiej sytuacji być równieŜ uŜywane na zewnątrz modułu pod warunkiem, Ŝe pobór prądu nie
przekroczy ok. 300mA.
D2
LL4148
SPX2920M3-3.3
C12
10u/16V
2
+
+3.3V
+
C13
10u/16V
GND GND
GND
3
TAB
VOUT
GND
VIN
4
U2
1
VCC
GND
Rysunek 4 Stabilizator 3.3V na module.
Układ podciągający linię D+ USB
Host USB rozpoznaje obecność urządzenia full-speed na magistrali na podstawie podciągania linii D+ do
wysokiego poziomu logicznego. W moduł MMsam7s został wbudowany układ podciągający, jest on
przedstawiony na rysunku poniŜej.
Q1
BC 857
+3.3V
1k5
R9
10k
not mounted
R13 4k7
R8
USBDP
R16
4k7
UDP_PUP
R12
R14 0R
10k
Q2
BC 847
R15
10k
#RESET
D1
LL4148
GND
GND
Rysunek 5 Układ podciągający linię D+
Podciąganie jest domyślnie wyłączone poprzez rezystor polaryzujący R15. RównieŜ aktywny sygnał resetu,
lub niski poziom na linii UDP_PUP (jest ona wyprowadzona na złącze i moŜe zostać połączona z dowolnym
portem mikrokontrolera) powoduje wyłączenie podciągania, co sygnalizuje hostowi odłączenie urządzenia
USB. Domyślnie podciąganie włączane jest wysokim poziomem logicznym na linii UDP_PUP, jednak po
usunięciu rezystora R14 i zamontowaniu R13 moŜna uzyskać sterowanie w logice ujemnej.
Złącze JTAG
JTAG jest czteroprzewodowym interfejsem umoŜliwiającym przejęcie kontroli nad rdzeniem procesora.
MoŜliwości oferowane przez ten interfejs to m.in.: praca krokowa, praca z pełną szybkością, pułapki
sprzętowe oraz programowe, podgląd oraz modyfikacja zawartości rejestrów i pamięci. Sposób podłączenia
złącza JTAG do minimodułu przedstawiono na rysunku:
7
M1
+3.3V
+5V
GND
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
+3.3V
PA9/DRXD/NPCS1
VCC
GND
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
TST
DF_CS
ERASE
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
+3.3V
R37 R38 R39 R25 R40
10k 10k 10k 10k 10k
J9
+3.3V
VTref
nTRST
TDI
TMS
TCK
RTCK
TDO
nSRST
DBGRQ
DBGACK
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Vsupply
GND
GND
GND
GND
GND
GND
GND
GND
GND
+3.3V
Header 10X2
R41 R34 R35
10k 10k 10k
GND
GND GND GND
MMsam7s
Rysunek 6 Połączenie modułu MMsam7s ze złączem JTAG.
TCK
TDI
TDO
TMS
TRST
SRST
VCC
Vref
GND
OPIS WYPROWADZEŃ
JTAG – sygnał zegarowy
JTAG – sygnał danych z układu docel.
JTAG – sygnał danych do układu docel.
JTAG – sygnał przełączający
Reset interfejsu JTAG
Sygnał RESET układu docelowego
Zasilanie emulatora
Wskaźnik zasilania układu docelowego
Masa
Rysunek 7 Złącze JTAG.
Programator/emulator JTAG moŜna znaleźć na stronie:
- ARMCable I: http://www.propox.com/products/t_122.html
3 Płyta ewaluacyjna
Aby ułatwić projektowanie urządzeń wykorzystujących minimoduł, przygotowana została płyta ewaluacyjna
EVBAT91SAM7S. W jej skład wchodzą elementy:
8
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
gniazdo pod moduł MMsam7sF
złącze ze wszystkimi końcówkami modułu MMsam7s
złącza wszystkich peryferiów dostępnych na płycie
stabilizator +5V
włącznik zasilania
port USB
dwa porty RS232 wraz z diodami sygnalizującymi pracę
złącze 1-Wire
złącze programowania/debuggowania w systemie JTAG
złącze pod wyświetlacz LCD 2x16
8 diod LED
4 klawisze
2 potencjometry
buzzer
pole prototypowe
4 Parametry techniczne
Mikrokontroler
AT91SAM7S
Pamięć programu
Pamięć danych
do 256kB
do 64kB
Pamięć DataFlash
do 4MB
Ilość wejść/wyjść cyfrowych
Ilość wejść analogowych
do 32
do 8
Zasilanie
3.3V lub 3.8 – 9V
Wymiary
Waga
36x36mm
ok. 80g
Zakres temperatur pracy
0 – 70ºC
Wilgotność
5 – 95%
Złącza
Dwa złącza szpilkowe 2x26 wyprowadzenia
5 Pomoc techniczna
W celu uzyskania pomocy technicznej prosimy o kontakt [email protected] . W pytaniu prosimy o
umieszczenie następujących informacji:
•
•
•
Numer wersji modułu (np. REV 1)
Ustawienia rezystorów
Szczegółowy opis problemu
6 Gwarancja
Minimoduł MMsam7s objęty jest sześciomiesięczna gwarancją. Wszystkie wady i uszkodzenia nie
spowodowanie przez uŜytkownika zostaną usunięte na koszt producenta. Koszt transportu ponoszony jest
przez kupującego.
Producent nie ponosi Ŝadnej odpowiedzialności za zniszczenia i uszkodzenia powstałe w wyniku uŜytkowania
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
+3.3V
not mounted
+3.3V
GND
R7
100R
R3 R4 R5 R6
10k 10k 10k 10k
C5
100n
U1
3
4
5
6
1
AD4
AD5
AD6
AD7
ADVREF
33
49
51
53
50
TDI
TDO
TMS
TCK
JTAGSEL
56
57
USBDN
USBDP
39
#RESET
+3.3V
C1
100n
GND
C2
100n
GND
C3
100n
GND
C4
100n
GND
7
8
+
C6
10u/10V
C7
100n
C15
100n
C16
100n
59
18
45
58
C17
100n
12
24
54
64
GND
GND
GND
GND
GND
63
R1
1k5
C8
1n
GND
C9
10n
GND
TST
ERASE
2
17
46
60
40
55
J1
AD4
AD5
AD6
AD7
ADVREF
PA0/PWM0/TIOA0
PA1/PWM1/TIOB0
PA2/PWM2/SCK0
PA3/TWD/NPCS3
PA4/TWCK/TLCK0
PA5/RXD0/NPCS3
PA6/TXD0/PCK0
PA7/RTS0/PWM3
TDI
TDO
TMS
TCK
JTAGSEL
PA8/CTS0/ADTRG
PA9/DRXD/NPCS1
PA10/DTXD/NPCS2
PA11/NPCS0/PWM0
PA12/MISO/PWM1
PA13/MOSI/PWM2
PA14/SPCK/PWM3
PA15/TF/TIOA1
DDM
DDP
NRST
VDDFLASH
VDDIO
VDDIO
VDDIO
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
VDDIN
VDDOUT
VDDCORE
VDDCORE
VDDCORE
PA24/RTS1/PWM1
PA25/CTS1/PWM2
PA26/DCD1/TIOA2
PA27/DTR1/TIOB2
PA28/DSR1/TCLK1
PA29/RI1/TCLK2
PA30/IRQ1/NPCS2
PA31/NPCS1/PCK2
VDDPLL
PLLRC
GND
GND
GND
GND
XOUT
TST
ERASE
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
ADVREF
AD5
AD7
PA18
PA19
PA23
PA16
PA14
PA24
PA26
PA11
+3.3V
VCC
PA0
PA1
PA2
PA3
PA4
PA5
PA6
PA7
PA8
PA9
PA10
PA11
PA12
PA13
PA14
PA15
R14 0R
10k
1M
D2
1
VCC
SPX2920M3-3.3
3
VIN
VOUT
+
C12
10u/16V
TAB
U2
GND
Q2
BC 847
+3.3V
U3
+3.3V
+
C13
10u/16V
PA31
R11
0R
R10
10k
PA13
PA12
PA14
13
14
12
11
DataFlash
VCC
SI
SO
SCK
CS
RDY/BSY
RESET
WP
DF_CS
GND
LL4148
GND
C11
22p
USBDP
R15
10k
#RESET
D1
Header 13X2
GND
4
R12
USBDN
PA31
JTAGSEL
PA0
PA2
PA30
#RESET
PA27
PA5
TDI
PA8
TST
ERASE
LL4148
R16
4k7
UDP_PUP
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
X1
18.432MHz
62
R2
2
R13 4k7
R8
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
61
GND
1k5
R9
10k
USBDP
TCK
TMS
TDO
PA1
PA3
PA29
PA28
PA4
PA6
PA7
UDP_PUP
DF_CS
PA24
PA25
PA26
PA27
PA28
PA29
PA30
PA31
C10
22p
not mounted
AD4
AD6
PA17
PA21
PA22
PA20
PA15
PA13
PA25
PA12
PA10
PA9
GND
Header 13X2
GND
Q1
BC 857
J2
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
PA16
PA17
PA18
PA19
PA20
PA21
PA22
PA23
AT91SAM7S
+3.3V
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
GND GND
GND
GND
AT45DB321C
6
+3.3V
C14
100n
1
2
3
GND
7
GND
GND
http://www.propox.com
email: [email protected]
Title: MMsam7s
Size:
File:
Date: 09-01-2006
12
Sheet 1 of 1
Rev:
2