Akai Kaba - LiveLights
Transkrypt
Akai Kaba - LiveLights
Akai Kaba あかいかば mikroprocesorowa makieta dydaktyczna Makieta Akai Kaba (czyt. akaj kaba) czyli Czerwony Hipopotam jest uniwersalnym narzędziem zaprojektowanym w celu wspomagania zarówno procesu dydaktycznego w nauce programowania róŜnych rodzin mikrokontrolerów i układów programowalnych jak i jako platforma pomocna we wczesnej fazie opracowywania prostych jak i zaawansowanych projektów opartych o wspomniane układy. Makieta jest bogato wyposaŜona w rozmaite analogowe i cyfrowe peryferia tak aby moŜliwie maksymalnie wykorzystać potencjał układu sterującego (mikrokontrolera lub układu logicznego). Wszystkie układy integrują się w jedną całość z wymiennymi modułami a przy tym mogą stanowić odrębną całość przez odłączenie ich od układu sterującego. Przez zastosowanie dodatkowych połączeń przewodowych lub w postaci zworek istnieje moŜliwość połączenia poszczególnych bloków a nawet wykorzystania ich z innymi urządzeniami. Wymienne moduły sterujące pozwalają na dostosowanie projektu do potrzeb oraz na podąŜanie za postępującą techniką (np. wymiana na nowo opracowany mikrokontroler) przy zachowaniu minimalnych kosztów, gdyŜ większość platformy pozostaje bez zmian. Moduły zostały zaprojektowane w taki sposób aby przy ich wymianie nie zachodziła potrzeba jakichkolwiek zmian w płytce bazowej w postaci innej konfiguracji zworek itp. Wymiana modułu niezaleŜnie czy na taki z mikrokontrolerem lub układem programowalnym z tej samej lub zupełnie innej rodziny nie pociąga za sobą konieczności zmian jakichkolwiek ustawień sprzętowych, a wszystkie peryferia są od razu połączone w sposób optymalny do układu sterującego. Złącza: - Port X/X – 2x5pin. Wyprowadzenie 6 portów zgrupowanych po 8 bitów i dodatkowo masy i zasilania 3V3. - 1wire –3pin. Wyprowadzenie interfejsu 1-wire, masy i zasilania. - I2C –4pin. Wyprowadzenie interfejsu I2C, masy i zasilania. - SPI – 6pin. Wyprowadzenie interfejsu SPI, masy i zasilania. Pin SS nie jest połączony z linią CS w złączu karty SD/MMC. - Vout – 4pin. Wyprowadzenie napięcia 5V i 3V3 oraz masy. - external power – pwr jack 2.5mm . Złącze zasilacza zewnętrznego 7-12V. - LCD – 16pin. Gniazdo alfanumerycznego wyświetlacza LCD 2x16 znaków. - USB – USB B. Złącze interfejsu USB w trybie device. Doprowadzenie zasilania z PC. - RS232 – DB9. Złącze Ŝeńskie interfejsu RS232 z liniami RX, TX, RTS, CTS i GND. - Card – SD/MMC. Złącze kart SD lub MMC z wyrzutnikiem. - audio in – jack 3.5mm. Wejście liniowe audio. Wpięcie wtyku odłącza przedwzmacniacz mikrofonowy. - audio out – jack 3.5mm. Wyjście mocy audio do 1W. Wpięcie wtyku odłącza głośniczek. - Bat – CR2032. Koszyk na baterię litową 3V typu CR2032. Podtrzymuje RTC i moŜe dostarczać napięcia odniesienia lub napięcia zasilania do wybranych modułów. - md1 – 2x 2x20pin. Złącze modułu z mikroprocesorem lub innym układem sterującym. Zworki: - LCD_backlight – 2pin. WłoŜenie zworki włącza podświetlenie wyświetlacza LCD . - DT1_ON – 2pin. WłoŜenie zworki włącza kropkę na wyświetlaczu LED Dis1. - DT2_ON – 2pin. WłoŜenie zworki włącza kropkę na wyświetlaczu LED Dis2. - DIS_ON – 2pin. WłoŜenie zworki włącza wyświetlacza LED. - amp_DAC_max_gain – 2pin. WłoŜenie zworki zwiększa maksymalne wzmocnienie wyjściowego wzmacniacza mocy audio z 1x do 20x. - DAC->amp – 2pin. WłoŜenie zworki dołącza wyjściowy wzmacniacz audio do wyjścia DAC modułu. - amp->ADC – 2pin. WłoŜenie zworki dołącza przedwzmacniacz wejściowy audio do wejścia ADC0 modułu. - LED_ON – 2pin. WłoŜenie zworki pozwala na uŜycie diod LED. - SW_ON – 2x8pin. Zworki na poszczególnych parach pinów od 1-2 do 15-16 dołączają linie portu 6/F modułu do diod LED, wyświetlaczy LED i przycisków s1-12. Złącze umoŜliwia takŜe połączenie kablowe wymienionych elementów do innego portu w wypadku zarezerwowania portu 6/F do innych zadań (np. JTAG). - IRED_ON – 2pin. WłoŜenie zworki dołącza odbiornik podczerwieni do modułu. - RTC_int/RTC_Ckout – 3pin. ZaleŜnie od połoŜenia zworki (1-2 lub 2-3) do wejścia przerwania modułu dołączania jest jedna ze specjalnych nóŜek układu RTC tj. wyjście przerwania lub sygnału zegarowego. - RTC_ON – 2x2pin. WłoŜenie zworek na piny 1-2 i 3-4 (jak na opisie graficznym) dołącza RTC do magistrali I2C modułu. - DS1820_ON – 2pin. WłoŜenie zworki dołącza cyfrowy czujnik temperatury do magistrali 1wire modułu. - LM35_ON – 2pin. WłoŜenie zworki dołącza analogowy czujnik temperatury do wejścia ADC1 modułu. - RST_ON – 2pin. WłoŜenie zworki powoduje zresetowanie modułu. - RS9-V – 3pin. ZaleŜnie od połoŜenia zworki (1-2 lub 2-3) na pinie nr 9 złącza RS232 pojawi się napięcie 3V3 lub 5V. Funkcja jest przydatna przy dołączaniu urządzeń typu moduł bluetooth itp. Z moŜliwością zasilania przez złącze DB9. - RX-TX – 2x4pin. ZaleŜnie od połoŜenia zworek uzyskuje się róŜną konfigurację podłączenia złącza RS232 i USB. Łącząc pary 1-2 i 5-6 dołączamy interfejs USB poprzez konwerter do interfejsu UART modułu. Łącząc pary 3-4 i 7-8 dołączamy interfejs RS232 poprzez konwerter napięć do interfejsu UART modułu. Łącząc pary 2-4 i 6-8 uzyskujemy mostek pomiędzy interfejsami USB i RS232. Zworki konfigurują podstawowe linie tj. RX i TX. - RTS-CTS – 2x4pin. Zworki konfigurowane są identycznie jak RX-TX z tą róŜnicą, Ŝe dotyczą linii kontroli przepływu RTS i CTS. Wszystkie zworki mogą słuŜyć takŜe jako punkty podłączenia kablowego do róŜnych miejsc układu. Inne elementy: - s1-s12 – przycisk. Dwanaście przycisków współdzielących linie 0-3 portu 6/F z wyświetlaczem Dis1 i diodami LED1-4. Przyciski dołączone są przez specjalną matrycę logiczną dzięki czemu na 4 liniach portu pojawia się w postaci 4ro bitowej numer naciśnietego przycisku od 1 do 12. JeŜeli uruchomione są wyświetlacze LED numer przycisku od 0 do 9 pojawi się takŜe na wyświetlaczu Dis1 a wspomniana liczba na diodach LED1-4 (o ile są one uruchomione). Ze względu na współdzielone linie z układami wyjścia chcąc korzystać jednocześnie z przycisków i np. diod LED naleŜy przełączać kierunek portu urządzenia sterującego (mikrokontrolera). UWAGA !! Ze względów bezpieczeństwa aby nie przeciąŜyć układu sterującego zbyt duŜym prądem nie naleŜy doprowadzać do sytuacji, w której port układu ustawiony jest na wyjście i jest w stanie niskim w czasie gdy naciskamy przycisk. Sytuacja taka mogłaby zajść np. w przypadku chęci zapalenia wybranych diod LED a zgaszenia innych. W takim przypadku o wiele korzystniejszym jest sterowanie rejestrem zmiany kierunku zamiast samym rejestrem wyjściowym portu. W momencie ustawienia pinu na wyjście powinna pojawiać się na nim logiczna jedynka (VCC) tym samym - - zapalając diodę LED. Kiedy pin zostanie przestawiony na wejście, rezystor pull-down wymuszą stan niski i dioda pozostanie zgaszona a naciśnięcie przycisku spowoduje przepływ jedynie niewielkiego prądu przez wspomniany rezystor. W tym momencie moŜna takŜe odczytać stan przycisku. Przez szybkie przełączanie kierunku dzięki bezwładności oka ludzkiego moŜna skorzystać zarówno z przycisków jak i diod LED czy teŜ wyświetlaczy siedmiosegmentowych. Dis1 – wyświetlacz LED. Wyświetlacz siedmiosegmentowy LED sterowany z linii 0-3 portu 6/F za pośrednictwem dekodera. Dzięki dekoderowi liczba 4ro bitowa pojawiająca się na 4 liniach portu jest zamieniana na sygnały dla odpowiednich segmentów wyświetlacza. Linie współdzielone są z przyciskami s1-12 i diodami 1-4. Dis2 – wyświetlacz LED. Sterowany identycznie do Dis1 z tym, Ŝe z linii 4-7 portu. Linie te są współdzielone z diodami LED4-8. LED1-8 – dioda LED. Diody LED dołączone do linii 0-7 portu 6/F. U4 – odbiornik podczerwieni. Odbiornik modulowanego 36kHz sygnału w paśmie podczerwieni. MoŜe słuŜyć np. do odbierania sygnałów z pilota. U5 – układ RTC. Zegar czasu rzeczywistego z dedykowanym kwarcem i podtrzymywaniem bateryjnym komunikujący się z modułem po magistrali I2C. U9 – LM35. Analogowy czujnik temperatury, na którego wyjściu napięcie zmienia się o 10mV na kaŜdy 1ºC. W temperaturze 0ºC napięcie na jego wyjściu wynosi 0V. U10 – DS1820. Cyfrowy czujnik temperatury komunikujący się z modułem po magistrali 1wire. LED11 i 12 – LED. Diody sygnalizujące transmisję po interfejsie USB (dla określonego działania wymagane jest zaprogramowanie układu FT232). LED9 i 10 – LED. Diody sygnalizujące transmisję po interfejsie UART. LED13 – LED. Dioda sygnalizująca obecność napięcia zasilania. mic – mikrofon. Mikrofon elektretowy dołączony do trójstopniowego przedwzmacniacza. Speaker – głośniczek. Głośnik mylarowy o mocy 0.5W dołączony do wyjścia wzmacniacza mocy. PR1 – potencjometr. Potencjometr regulacji kontrastu wyświetlacza LCD. PR2 – potencjometr. Potencjometr regulujący wzmocnienie wyjściowego wzmacniacza audio. PR3 – potencjometr. Potencjometr regulujący wzmocnienie wejściowego przedwzmacniacza audio. reset – przycisk. Przycisk resetujący moduł. Zasilanie zewnêtrzne LCD 2x16 znaków 12x przycisk Audio I/O Wyprowadzenie napiêæ 3V3 i 5V USB / zasilanie RS232 8x LED Wyœwietlacz 7mio segmentowy Modu³ uC 8bit GPIO 1-4 SPI G³oœniczek 0.5W Mikrofon Analogowy i cyfrowy czujnik temperatury 8bit GPIO 6 SD/MMC Odbiornik podczerwieni I2C 1wire RTC 8bit GPIO 5 1 2 3 4 max gain amp_D 20x 1-2 D5 Vin D4 STPS2L40U 1 2 U6 R28 DAC LM386M-1 180k GND3 DAC->amp 1-2 => amp connected to DAC 4 GND GND GND 5 7 1 8 BYP GAIN GAIN GND LM35_ON +5V U9 LM35DZ 1 +VS VOUT GND C27 100n 6 VS 2 PR2 10k Vbus STPS2L40U C18 10u C17 100n 1 2 DAC->amp ---- audio out C14 220u R26 4 3 5 2 1 LS1 C13 47n C12 33n 10k Gain = 20x Bass boost = 6dB R27 10R GND 2 LM35_ON 1-2 => temp sensor connected to ADC1 GND Card C38 C16 SCK C25 100p 4k7 7 2 5 100k GND Gain = 20x PR3 C24 10k U7B LM358D R36 470n GND C23 R35 330R 100n 4k7 3 GND C22 U8A LM358D 2 220u MMC 1 1 amp->ADC 1-2 => audio input connected to ADC0 R38 ADC0 DS1820_ON VCC 10R D8 3V3 GND 1wire GND C PACK GND amp->ADC B +5V 1 2 6 8 R32 4 3 5 2 1 100k Gain = 20x 4 C26 100n GND 1 2 R34 510R GND MISO CS CMD GND VCC CLK GND DAT 8 8 U7A 470n LM358D GND +5V C20 1 1 3 GND VCC R37 Gain = 20x 2 Akai Kaba 1 2 3 4 5 6 7 R33 4 mic 100n C21 100p 470n +5V CS MOSI VCC 10u +5V ADC1 8R audio in R31 100k A GND B R29 10k C19 R30 4k7 2 AKAI KABA GND +5V 6 U8B LM358D 7 1 2 A ~1x 3 amp_DAC_max_gain 5 GND GND DS1820_ON 1-2 => DS1820 connected to 1wire bus GND R42 4k7 U10 2 DQ 1 DS1820 VCC GND VCC 3 C GND VCC VCC Bat 3V 1 X1 32k 2 1 2 4 GND PCF8563 Vdd SCL SDA OSCI OSCO Vss INT CLKO 10k 10k 10k RTC_ON 6 5 1 3 C28 RTC_int 3 7 1 2 3 GND 1Hz D 2 4 SCL SDA 100n C29 10u RTC_int 1Hz-INT 1-2 1Hz-CLKO 2-3 +5V R40 10k ired 100R 3 U5 8 C10 22p R41 RTC_ON 1-2 & 3-4 => RTC I2C bus connected GNDVs C15 100n OUT 1 2 R23 R24 R25 D7 Vbat 1N4148 C11 10u IRED_ON VCC GND 2 D6 1N4148 U4 1 T1 2N7002 IRED_ON 1-2 => ired receiver connected to MCU TSOP4836 GND GND Title Size D Number Revision A4 Date: File: 1 2 3 2010-03-03 Sheet of E:\Elektronika\..\Akai Kaba peryferia v1.3 2009.10.03.SCHDOC Drawn By: 4 1 2 3 4 A A VCC C2 100n Vbus C5 100n U2 1 3 4 5 K1 C8 19 10n B 27 28 17 GND +5V GND C6 RESET OSCI OSCO 3V3OUT C3 100n C4 100n GND J1 CTS11 14 RXD 10 7 RTS12 13 TXD9 8 1 6 2 7 3 8 4 9 5 C1 15 GND V- 6 GND 100n 100n RX-TX RTS-CTS GND 100n RX-TX MCU-RS232 3-4 7-8 MCU-USB GND RXD TXD GND R21 1k CTS RTS RTS-CTS 11 10 GND VCC DB9 Ŝeńskie GND PC (męskie) 1 DCD 2 RD 3 TD 4 DTR 5 GND 6 DSR 7 RTS 8 CTS 9 RI B +5V 3-4 7-8 1-2 5-6 1-2 5-6 Pin9 RS9-V USB-RS232 2-4 6-8 2-4 6-8 RS9-V +5V 1-2 +3V3 2-3 R22 1k LED10 R19 LED11 LED12 1k C MAX3232CSE 16 VCC 2 V+ 3 2 1 C9 10u C7 USBDM USBDP TXD RXD RTS CTS DTR DSR DCD RI CBUS0 CBUS1 CBUS2 CBUS3 CBUS4 2 4 6 8 16 15 VCCIO VCC 25 7 18 24 26 VBUS DD+ GND 1 2 3 4 1 3 5 7 USB 1 5 3 11 2 9 10 6 23 22 13 14 12 2 4 6 8 4 20 FT232RL 1 3 5 7 U1 AGND GND GND GND TEST +5V C1+ C1C2+ C2- VCC LED9 R18 1k C VCC Title D Size D Number Revision A4 Date: File: 1 2 3 2010-03-03 Sheet of E:\Elektronika\..\Akai Kaba USB_RS232 v1.3 Drawn 2009.10.03.SCHDOC By: 4 1 2 GND 2 x 16 Liquid Crystal Display LED3 4 5 6 GND LCD_backlight RS RW EN 2 1 LED2 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A 5V kntr VL VL GND R9 1k 10k R2 R10 1k 10k U3 R3 D4 D5 D6 D7 GND LED4 1k 1k 11 12 13 14 15 16 17 18 R6 VCC 20 R4 LED5 VCC 1k R5 s1 1 s1 s2 2 w5 4 w6 8 w6 w10 LED6 s2 s3 w3 s4 D9 BAT54C s2 s1 D12 BAT54C s3 D15 BAT54C s4 D17 BAT54C LED7 s3 s5 w3 w10 w3 w9 w5 w7 w9 w11 LED8 w6 D13 BAT54C D16 BAT54C D18 BAT54C GND s4 s9 R13 10k OE2 OE1 R14 10k B R15 1k 10k LED_ON R16 1k R17 w7 w11 w12 GND 10k GND w7 w11 10k VCC w12 w11 D11 BAT54C w12 D14 BAT54C s5 s6 s7 s8 VCC C 1 2 DIS_ON 1-2 => 7seg LED Displays enable VCC 5 3 2 4 8 BI LD PH HC4543 VDD D19 1N4148 VCC 16 U15 VCC Dis1 Red-CA a b c d e f g A B C D GND GND 9 10 10 9 11 8 12 5 13 4 15 2 14 3 7 a b c d e f g DP A A 1 6 s5 s6 s7 s8 DT1_ON 7 1 6 5 3 2 4 8 R43 510R GND BI LD PH A B C D GND HC4543 VDD D20 1N4148 VCC 16 sw8 sw7 sw6 sw5 Dis2 Red-CA a b c d e f g 9 10 10 9 11 8 12 5 13 4 15 2 14 3 7 a b c d e f g DP A A 1 6 sw1 sw2 sw3 sw4 DT1(2)_ON 1-2 => Dot ON Title R44 510R GND SW_ON Header 8X2 DT2_ON 1 2 s1 s2 s3 s4 7 1 6 SW_ON 1-2(...) => LED/Switch enable VCC 1 2 U14 VCC C DIS_ON 2 4 6 8 10 12 14 16 GND R45 10k s4 s3 s2 s1 1 3 5 7 9 11 13 15 s12 D 10k 19 1 LCD_ON 1-2 => LEDs enable w10 s11 R12 MC74HCT541DW w9 s10 10k s1 s2 s3 s4 s5 s6 s7 s8 R8 D10 BAT54C w7 s8 VDD 9 8 7 6 5 4 3 2 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 1 2 s7 1k Y8 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 A R11 R7 w5 s6 GND 10 GND LCD_backlight 1-2 => LCD backlight ON B R1 7 8 9 10 11 12 13 14 PR1 10k 4 LED1 LCD +5V 2 3 15 16 1 RS RW EN +5V 3 Size GND D Number Revision A4 Date: File: 1 2 3 2010-03-03 Sheet of E:\Elektronika\..\Akai Kaba led_lcd_switch v1.3 Drawn 2009.10.03 By: .SCHDOC 4 1 2 3 4 md1 A I2C VCC 4 3 2 1 SDA SCL GND VCC SPI 6 5 4 3 2 1 1wire B GND CS SCK SS CTS TXD ired SDA Vbat GND ADC1 GND D7 D5 EN RS PF.0 PF.2 PF.4 PF.6 SS SCK MOSI MISO GND VCC 3 2 1 VCC reset MOSI MISO RTS RXD 1wire SCL 1Hz GND ADC0 DAC GND D6 D4 RW PF.1 PF.3 PF.5 PF.7 40b39b 38b37b 36b35b 34b33b 32b31b 30b29b 28b27b 26b25b 24b23b 22b21b 20b19b 18b17b 16b15b 14b13b 12b11b 10b 9b 8b 7b 6b 5b 4b 3b 2b 1b 1wire PA.0 PA.2 PA.4 PA.6 PB.0 PB.2 PB.4 PB.6 PC.0 PC.2 PC.4 PC.6 PD.0 PD.2 PD.4 PD.6 PE.0 PE.2 PE.4 PE.6 PA.1 PA.3 PA.5 PA.7 PB.1 PB.3 PB.5 PB.7 PC.1 PC.3 PC.5 PC.7 PD.1 PD.3 PD.5 PD.7 PE.1 PE.3 PE.5 PE.7 40a 39a 38a 37a 36a 35a 34a 33a 32a 31a 30a 29a 28a 27a 26a 25a 24a 23a 22a 21a 20a 19a 18a 17a 16a 15a 14a 13a 12a 11a 10a 9a 8a 7a 6a 5a 4a 3a 2a 1a PA PA.0 PA.2 PA.4 PA.6 GND PB.0 PB.2 PB.4 PB.6 GND PC.0 PC.2 PC.4 PC.6 PD.0 PD.2 PD.4 PD.6 GND RST Vout Header 4 RST_ON 1-2 => MCU reset RST_ON 1 reset 1 2 DS1818R sw1 sw2 sw3 sw4 sw5 sw6 sw7 sw8 reset GND wk1 wk2 wk3 C GND VCC 1 3 5 7 9 2 4 6 8 10 PB.1 PB.3 PB.5 PB.7 VCC 1 3 5 7 9 2 4 6 8 10 PC.1 PC.3 PC.5 PC.7 VCC B PF.0 PF.1 PF.2 PF.3 PF.4 PF.5 PF.6 PF.7 +5V PE.0 PE.2 PE.4 PE.6 VCC GND GND R39 GND 2 4 6 8 10 VCC 1 3 5 7 9 2 4 6 8 10 PE.1 PE.3 PE.5 PE.7 VCC PF LED13 M3 M3 M3 1 3 5 7 9 PD.1 PD.3 PD.5 PD.7 PE 1 2 3 4 3 GND A PD GND VCC 2 PA.1 PA.3 PA.5 PA.7 PC GND VCC 2 4 6 8 10 PB Akai Kaba module U13 1 3 5 7 9 PF.0 PF.2 PF.4 PF.6 VCC 1k GND 1 3 5 7 9 2 4 6 8 10 PF.1 PF.3 PF.5 PF.7 C VCC znacznik1 znacznik3 znacznik2 PWR2.5 1 3 2 RUEF090 F1 D21 BZW06-13V Vin U12 1 C35 100n IN C34 L7805ACD2T 3 OUT GND 4 external power 220u D1 STPS2L40U D2 C36 10u C37 100n STPS2L40U C33 100n +5V U11 1 C32 10u IN LF33ACDT 3 OUT GND 4 Vbus VCC C30 10u C31 100n GND D3 STPS2L40U Title D D GND Size Number Revision A4 Date: File: 1 2 3 2010-03-03 Sheet of E:\Elektronika\..\Akai Kaba zasilanie_złącza Drawn v1.3 2009.10.03.SCHDOC By: 4