1954 |
miho |
1 |
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd"> |
|
|
2 |
<html> |
|
|
3 |
<head> |
|
|
4 |
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> |
|
|
5 |
<title> S3AN01A </title> |
|
|
6 |
<meta name="keywords" content="stavebnice MLAB univerzální moduly FPGA XILINX Spartan3"> |
|
|
7 |
<meta name="description" content="Projekt MLAB, školní vývojová deska pro práci s obvody FPGA XILINX Spartan3"> |
|
|
8 |
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Head.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
|
|
9 |
<link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl"> |
|
|
10 |
<link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB_Print.css" type="text/css" media="print"> |
|
|
11 |
<link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../Web/PIC/MLAB.ico"> |
|
|
12 |
<script type="text/javascript" src="../../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script> |
|
|
13 |
<!-- AUTOINCLUDE END --> |
|
|
14 |
</head> |
|
|
15 |
|
|
|
16 |
<body lang="cs"> |
|
|
17 |
|
|
|
18 |
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
|
|
19 |
<!-- ============== HLAVICKA ============== --> |
|
|
20 |
<div class="Header"> |
|
|
21 |
<script type="text/javascript"> |
|
|
22 |
<!-- |
|
|
23 |
SetRelativePath("../../../../../"); |
|
|
24 |
DrawHeader(); |
|
|
25 |
// --> |
|
|
26 |
</script> |
|
|
27 |
<noscript> |
|
|
28 |
<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p> |
|
|
29 |
</noscript> |
|
|
30 |
</div> |
|
|
31 |
<!-- AUTOINCLUDE END --> |
|
|
32 |
|
|
|
33 |
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
|
|
34 |
<!-- ============== MENU ============== --> |
|
|
35 |
<div class="Menu"> |
|
|
36 |
<script type="text/javascript"> |
|
|
37 |
<!-- |
|
|
38 |
SetRelativePath("../../../../../"); |
|
|
39 |
DrawMenu(); |
|
|
40 |
// --> |
|
|
41 |
</script> |
|
|
42 |
<noscript> |
|
|
43 |
<p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p> |
|
|
44 |
</noscript> |
|
|
45 |
</div> |
|
|
46 |
<!-- AUTOINCLUDE END --> |
|
|
47 |
|
|
|
48 |
<!-- ============== TEXT ============== --> |
|
|
49 |
<div class="Text"> |
|
|
50 |
<p class="Title"> |
|
|
51 |
Školní deska s FPGA XILINX Spartan 3AN |
|
|
52 |
</p> |
|
|
53 |
<p class=Autor> |
|
|
54 |
Milan Horkel |
|
|
55 |
</p> |
|
|
56 |
<p class="Subtitle"> |
|
|
57 |
Školní deska vznikla protože jsem se nechal přesvědčit kluky na radiotechnickém kroužku, že |
|
|
58 |
by je zajímalo jak fungují obvody FPGA a že by si rádi zkusili něco s nimi udělat. Tento |
|
|
59 |
dokument ale nepopisuje desku, spíše ukazuje, že i taková deska se dá vyrobit podomácku. |
|
|
60 |
Skutečnou dokumentaci naleznete u verze S3AN01B, která se od této liší jen minimálně. |
|
|
61 |
</p> |
|
|
62 |
|
|
|
63 |
<p class="Subtitle"> |
|
|
64 |
<img width="401" height="441" src="S3AN01A_files/image001.jpg" alt="Image"> |
|
|
65 |
</p> |
|
|
66 |
|
|
|
67 |
<p> |
|
|
68 |
<a href="../S3AN01A.cs.pdf"><img class="NoBorder" |
2338 |
miho |
69 |
src="../../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico" |
1954 |
miho |
70 |
alt="Acrobat"> PDF verze</a> |
|
|
71 |
</p> |
|
|
72 |
|
|
|
73 |
<h1> Technické parametry </h1> |
|
|
74 |
<table> |
|
|
75 |
<tr> |
|
|
76 |
<td> Parametr </td> |
|
|
77 |
<td> Hodnota </td> |
|
|
78 |
<td> Poznámka </td> |
|
|
79 |
</tr> |
|
|
80 |
<tr> |
|
|
81 |
<td> Použitý obvod FPGA </td> |
|
|
82 |
<td> XILINX Spartan3 XC3S50AN </td> |
|
|
83 |
<td> </td> |
|
|
84 |
</tr> |
|
|
85 |
<tr> |
|
|
86 |
<td> Náhrada </td> |
|
|
87 |
<td> Deska S3AN01B </td> |
|
|
88 |
<td> </td> |
|
|
89 |
</tr> |
|
|
90 |
</table> |
|
|
91 |
|
|
|
92 |
<h1> Popis konstrukce </h1> |
|
|
93 |
|
|
|
94 |
<h2> Úvodem </h2> |
|
|
95 |
|
|
|
96 |
<p> |
|
|
97 |
Jak jsem psal v úvodu, motivace byla jednoznačná. Postavit dostatečně |
|
|
98 |
jednoduchou školní vývojovou desku s obvodem programovatelné logiky. |
|
|
99 |
Původně jsem uvažoval o obvodu CPLD, ale ukázalo se, že obvod FPGA se dá |
|
|
100 |
koupit za velmi podobnou cenu a přitom přináší nesrovnatelně bohatší |
|
|
101 |
možnosti. |
|
|
102 |
</p> |
|
|
103 |
|
|
|
104 |
<p> |
|
|
105 |
Protože jsem od přírody skeptik, rozhodl jsem se nejdříve realizovat |
|
|
106 |
prototyp podomácku. Jen tak pro případ, že bych udělal nějakou chybu |
|
|
107 |
v návrhu. Přeci jenom objednání plošných spojů není úplně zdarma. |
|
|
108 |
A ukázalo se, že se to vyplatilo. Jak člověk dělá konstrukci po kouskách |
|
|
109 |
po večerech, skoro jako televizní seriál, přehlédne snadno spoustu |
|
|
110 |
drobností. Až se sám diví. |
|
|
111 |
</p> |
|
|
112 |
|
|
|
113 |
<p> |
|
|
114 |
Takže jaké chyby se objevily? Tyhle: |
|
|
115 |
</p> |
|
|
116 |
|
|
|
117 |
<ul> |
|
|
118 |
<li> Chyběly odpory v sérii s LED displejem, né že by displej nesvítil… </li> |
|
|
119 |
<li> Přehlédl jsem, že některé nožičky jsou jen vstupní, ty pak neumí budit LED… </li> |
|
|
120 |
</ul> |
|
|
121 |
|
|
|
122 |
<p> |
|
|
123 |
První chyba, je skoro nepochopitelná. Normálně bych jí neudělal, ale |
|
|
124 |
protože jsem schéma kreslil na pokračování, snadno jsem zapomněl, že |
|
|
125 |
odpory nejsou ani stránce schématu s obvodem FPGA, ani na stránce |
|
|
126 |
schématu s LED displejem. |
|
|
127 |
</p> |
|
|
128 |
|
|
|
129 |
<p> |
|
|
130 |
Druhá chyba je taková hloupá. Je trochu nepochopitelné, proč u tak |
|
|
131 |
komplexní součástky je několik nožiček (asi 6) jen vstupních. |
|
|
132 |
</p> |
|
|
133 |
|
|
|
134 |
<h2> Návrh desky </h2> |
|
|
135 |
|
|
|
136 |
<p> |
|
|
137 |
Základem je chytrý návrh desky. Součástka je dost rychlá (stovky MHz) a |
|
|
138 |
tomu musí odpovídat kvalita zemní plochy a rozvod napájení. Protože |
|
|
139 |
design je dost složitý, nelze vystačit s jednou stranou spojů a jednou |
|
|
140 |
stranou zemní plochy. Snahou bylo navrhnout desku tak, aby zemní plocha |
|
|
141 |
byla nezbytnými spoji narušena co nejméně. I na straně zemní plochy musí |
|
|
142 |
být pár spojů. |
|
|
143 |
</p> |
|
|
144 |
|
|
|
145 |
<p> |
|
|
146 |
Profesionální deska bude tedy klasická dvoustranná se spoji na jedné |
|
|
147 |
straně a se zemní plochou a několika spoji na straně druhé. |
|
|
148 |
</p> |
|
|
149 |
|
|
|
150 |
<p> |
|
|
151 |
<img width="286" height="227" src="S3AN01A_files/image002.jpg" |
|
|
152 |
alt="Image"> |
|
|
153 |
<img width="283" height="227" src="S3AN01A_files/image003.jpg" |
|
|
154 |
alt="Image"> |
|
|
155 |
</p> |
|
|
156 |
|
|
|
157 |
<p> |
|
|
158 |
Obrázek vlevo ukazuje detail rozvodu napájení pro obvod FPGA. Jsou tam |
|
|
159 |
pěkně vidět prokovy a propojky. Velká plocha uprostřed je plocha |
|
|
160 |
napájecího napětí +1.2V pro jádro obvodu a tlustý vodič okolo plochy je |
|
|
161 |
+3.3V pro napájení IO vývodů. Blokování zajišťují kondenzátory vně |
|
|
162 |
obvodu FPGA zapojené do zemní ploch pomocí prokovů. Obrázek vpravo |
|
|
163 |
ukazuje celý motiv zemní strany včetně rozlité zemní plochy. |
|
|
164 |
</p> |
|
|
165 |
|
|
|
166 |
<h2> Amatérská výroba desky </h2> |
|
|
167 |
|
|
|
168 |
<p> |
|
|
169 |
Pro amatérskou výrobu si život usnadníme tím, že strana součástek bude |
|
|
170 |
celá měděná (zemní plocha přes celou desku) a chybějící spoje |
|
|
171 |
realizujeme propojkami. Prokovy realizujeme drátovými spoji pájenými z |
|
|
172 |
obou stran desky. To je běžné. |
|
|
173 |
</p> |
|
|
174 |
|
|
|
175 |
<p> |
|
|
176 |
Chybějící spoje nahradíme drátovými propojkami. Pokud na desku nalepíme |
|
|
177 |
na samolepce vytištěný „potisk“, zabijeme tím dvě mouchy najednou. |
|
|
178 |
Nebudeme muset při používání desky koukat do dokumentace a propojky |
|
|
179 |
můžeme udělat z pocínovaného drátu. <i>Jen nesmíme zapomenou vrtákem |
|
|
180 |
odvrtat okraje zemní plochy kolem otvorů, které nemají být uzemněné.</i> |
|
|
181 |
Spoje od prokovů na straně součástí děláme co nejplacatější aby nevadily |
|
|
182 |
pod samolepkou. |
|
|
183 |
</p> |
|
|
184 |
|
|
|
185 |
<p> |
|
|
186 |
<img width="197" height="201" src="S3AN01A_files/image004.jpg" |
|
|
187 |
alt="Image"> |
|
|
188 |
</p> |
|
|
189 |
|
|
|
190 |
<p> |
|
|
191 |
Problém je co se spoji pod obvodem FPGA? Obvod je velmi placatý a pod |
|
|
192 |
břichem má opravdu velmi málo místa. Tak asi 50um. |
|
|
193 |
</p> |
|
|
194 |
|
|
|
195 |
<p> |
|
|
196 |
<img width="192" height="69" src="S3AN01A_files/image005.jpg" |
|
|
197 |
alt="Image"> |
|
|
198 |
</p> |
|
|
199 |
|
|
|
200 |
<h2> 50um, co s tím? </h2> |
|
|
201 |
|
|
|
202 |
<p> |
|
|
203 |
Jde to kupodivu snadno. Vezmeme dobrou vrtačku a upneme do ní malou |
|
|
204 |
frézu o průměru 2-3mm. Naštelujeme si doraz tak, abychom neodfrézovali |
|
|
205 |
měď, ale jen nadbytečný cín. |
|
|
206 |
</p> |
|
|
207 |
|
|
|
208 |
<p> |
|
|
209 |
<img width="166" height="227" src="S3AN01A_files/image006.jpg" |
|
|
210 |
alt="Image"> |
|
|
211 |
<img width="256" height="227" src="S3AN01A_files/image007.jpg" |
|
|
212 |
alt="Image"> |
|
|
213 |
</p> |
|
|
214 |
|
|
|
215 |
<p> |
|
|
216 |
Po dokončení ozkoušíme, jestli přeci jen spoje pod obvodem FPGA |
|
|
217 |
nepřečuhují a jestli se obvod neviklá a když je vše v pořádku pustíme se |
|
|
218 |
do osazování. |
|
|
219 |
</p> |
|
|
220 |
|
|
|
221 |
<h1> Osazení a oživení </h1> |
|
|
222 |
|
|
|
223 |
<p> |
|
|
224 |
Aby deska mohla fungovat, je třeba udělat tyto opravy. |
|
|
225 |
</p> |
|
|
226 |
|
|
|
227 |
<h2> Oprava chyb </h2> |
|
|
228 |
|
|
|
229 |
<p> |
|
|
230 |
Doplníme 2 drátové spoje dle obrázku. Tím se připojí LED displej chybně |
|
|
231 |
připojený na vývody FPGA, které jsou jen vstupní na vývody, které jsou i |
|
|
232 |
výstupní. |
|
|
233 |
</p> |
|
|
234 |
|
|
|
235 |
<p> |
|
|
236 |
<img width="256" height="173" src="S3AN01A_files/image008.jpg" |
|
|
237 |
alt="Image"> |
|
|
238 |
</p> |
|
|
239 |
|
|
|
240 |
<p> |
|
|
241 |
Tyto použité vývody patřily rozhraní PS/2 a proto je třeba jejich |
|
|
242 |
spojení s PS/2 rozraním přerušit. Přiškrábneme dva spoje na obrázku |
|
|
243 |
vpravo od odporů 4k7. Aby mohlo PS/2 rozhraní fungovat doplníme 2 nové |
|
|
244 |
spoje směrem dolu na dosud nevyužité vývody (testovací body). |
|
|
245 |
</p> |
|
|
246 |
|
|
|
247 |
<p> |
|
|
248 |
<img width="255" height="302" src="S3AN01A_files/image009.jpg" |
|
|
249 |
alt="Image"> |
|
|
250 |
<img width="243" height="302" src="S3AN01A_files/image010.jpg" |
|
|
251 |
alt="Image"> |
|
|
252 |
</p> |
|
|
253 |
|
|
|
254 |
<p> |
|
|
255 |
Po dokončení těchto úprav získáme desku, která je kompatibilní s |
|
|
256 |
aktualizovanou deskou S3AN01B. |
|
|
257 |
</p> |
|
|
258 |
|
|
|
259 |
</div> |
|
|
260 |
|
|
|
261 |
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
|
|
262 |
<!-- ============== PATIČKA ============== --> |
|
|
263 |
<div class="Footer"> |
|
|
264 |
<script type="text/javascript"> |
|
|
265 |
<!-- |
|
|
266 |
SetRelativePath("../../../../../"); |
|
|
267 |
DrawFooter(); |
|
|
268 |
// --> |
|
|
269 |
</script> |
|
|
270 |
<noscript> |
|
|
271 |
<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p> |
|
|
272 |
</noscript> |
|
|
273 |
</div> |
|
|
274 |
<!-- AUTOINCLUDE END --> |
|
|
275 |
|
|
|
276 |
</body> |
|
|
277 |
</html> |