Rev Author Line No. Line
2337 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> S3AN01B HW Reference </title>
6 <meta name="keywords" content="stavebnice MLAB univerzální moduly FPGA XILINX Spartan3AN development board LED VGA">
7 <meta name="description" content="Projekt MLAB, vývojová deska pro obvod FPGA XILINX Spartan3AN s LED displejem a VGA výstupem">
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 <style type="text/css">
15 .Big {
16 font-size: 200%;
17 }
18 </style>
19 </head>
20  
21 <body lang="cs">
22  
23 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
24 <!-- ============== HLAVICKA ============== -->
25 <div class="Header">
26 <script type="text/javascript">
27 <!--
28 SetRelativePath("../../../../../");
29 DrawHeader();
30 // -->
31 </script>
32 <noscript>
33 <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
34 </noscript>
35 </div>
36 <!-- AUTOINCLUDE END -->
37  
38 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
39 <!-- ============== MENU ============== -->
40 <div class="Menu">
41 <script type="text/javascript">
42 <!--
43 SetRelativePath("../../../../../");
44 DrawMenu();
45 // -->
46 </script>
47 <noscript>
48 <p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p>
49 </noscript>
50 </div>
51 <!-- AUTOINCLUDE END -->
52  
53 <!-- ============== TEXT ============== -->
54 <div class="Text">
55  
56 <p class="Title">
57 Vývojová deska s&nbsp;obvodem FPGA XILINX Spartan&nbsp;3AN
58 </p>
59  
60 <p class="Autor">
61 Milan Horkel
62 </p>
63  
64 <p class="Subtitle">
65 Před časem mne kluci na kroužku ukecali, abych udělal jednoduchou
66 vývojovou desku s&nbsp;nějakým programovatelným obvodem. Nakonec jsem
67 zvolil obvod FPGA od firmy XILINX z&nbsp;řady Spartan3AN, protože
68 poskytuje rozumné možnosti za rozumnou cenu. Deska je osazena obvodem
69 XC3S50AN v&nbsp;pouzdru TQFP&nbsp;144.
70 </p>
71  
72 <p class="Subtitle">
73 Tento dokument popisuje hardware desky, její testování a použití
74 naleznete v&nbsp;dalších dokumentech.
75 </p>
76  
77 <p class="Subtitle">
78 <img width="453" height="517"
79 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image001.jpg"
80 alt="Deska S3AN01B, pohled shora">
81 </p>
82  
83 <h1> Technické parametry </h1>
84  
85 <table>
86 <tr>
87 <th> Parametr </th>
88 <th> Hodnota </th>
89 <th> Poznámka </th>
90 </tr>
91 <tr>
92 <td> Použitý obvod </td>
93 <td> XC3S50AN, TQFP144 </td>
94 <td> XILINX FPGA Spartan 3AN </td>
95 </tr>
96 <tr>
97 <td> Napájení desky </td>
98 <td> +5V </td>
99 <td> Cca. 250mA (závisí na funkci) </td>
100 </tr>
101 <tr>
102 <td> Vnitřní napájení </td>
103 <td> +3.3V (napájení logiky) </td>
104 <td> Vlastní stabilizátor </td>
105 </tr>
106 <tr>
107 <td> &nbsp; </td>
108 <td> +1.2V (napájení jádra FPGA) </td>
109 <td> Vlastní stabilizátor </td>
110 </tr>
111 <tr>
112 <td> Periferie na desce </td>
113 <td> LED displej 8 míst </td>
114 <td> Zapojený multiplexně </td>
115 </tr>
116 <tr>
117 <td> &nbsp; </td>
118 <td> LED indikátory 8 bitů </td>
119 <td> Zapojené na samostatné výstupy </td>
120 </tr>
121 <tr>
122 <td> &nbsp; </td>
123 <td> DIP spínače 8 bitů </td>
124 <td> Zapojené na samostatné vstupy </td>
125 </tr>
126 <tr>
127 <td> &nbsp; </td>
128 <td> Tlačítka 4 bity </td>
129 <td> Zapojené na samostatné vstupy </td>
130 </tr>
131 <tr>
132 <td> &nbsp; </td>
133 <td> VGA výstup </td>
134 <td> 2 bity na barvu </td>
135 </tr>
136 <tr>
137 <td> &nbsp; </td>
138 <td> PS/2 rozhraní 2 kusy </td>
139 <td> 5V tolerantní </td>
140 </tr>
141 <tr>
142 <td> &nbsp; </td>
143 <td> I2C rozhraní </td>
144 <td> 5V tolerantní </td>
145 </tr>
146 <tr>
147 <td> &nbsp; </td>
148 <td> Obvod 5V tolerantních vstupů </td>
149 <td> Celkem 32 vstupů </td>
150 </tr>
151 <tr>
152 <td> &nbsp; </td>
153 <td> Jednoduchý A/D a D/A </td>
154 <td> Pomocí PWM </td>
155 </tr>
156 <tr>
157 <td> Konfigurace </td>
158 <td> Interní paměť obvodu FPGA </td>
159 <td> Platí pro obvody řady AN </td>
160 </tr>
161 <tr>
162 <td> &nbsp; </td>
163 <td> Volitelně paměť SPI FLASH </td>
164 <td> Pro obvody řady A i AN </td>
165 </tr>
166 <tr>
167 <td> Rozměry </td>
168 <td> Cca 112x122x20mm </td>
169 <td> Výška nad základnou </td>
170 </tr>
171 </table>
172  
173 <p>
174 <i class="Big">Důrazně</i> <i>připomínám hned na začátku, že obvod FPGA
175 není 5V tolerantní! Znamená to, že se na jeho vstupy smí připojit pouze
176 signály do velikosti +3.3V (absolutní maximum je +4.6V).</i>
177 </p>
178  
179 <p>
180 <i>Stejně důrazně musím upozornit na to, že na vstupech obvodu nejsou
181 ochranné diody mezi vstupem a kladným napájecím napětím! To je zásadní
182 rozdíl od většiny jednočipových mikroprocesorů. Nelze se tedy spoléhat
183 na to, že když budeme vstupy budit přes velký sériový odpor, že se nic
184 nestane. Stane! Při zvýšeném napětí na vstupech může být životnost
185 vstupních tranzistorů v&nbsp;řádu minut nebo hodin.</i>
186 </p>
187  
188 <h1> Popis konstrukce </h1>
189  
190 <h2> Úvodem </h2>
191  
192 <p>
193 Školní deska pro práci s obvody FPGA XILINX řady Spartan 3AN vznikla na
194 popud kluků v kroužku radiotechniky. Protože s obvody FPGA firmy XILINX
195 pracuji, ujal jsem se tohoto úkolu. Nejdřív jsem uvažoval, že bychom
196 začali s&nbsp;deskou s&nbsp;některým obvodem CPLD, ale po prozkoumání
197 ceníku, jsem se přiklonil k&nbsp;obvodu FPGA řady Spartan3AN.
198 </p>
199  
200 <p>
201 Obvody FPGA mají mnohem propracovanější vnitřní architekturu a obsahují
202 mnohem víc logiky než obvody CPLD. Obvod samotný stojí pouhých 210Kč
203 včetně DPH (podzim 2010).
204 </p>
205  
206 <p>
207 Je to vlastně nejpokročilejší obvod FPGA v&nbsp;pouzdru TQFP, tedy
208 v&nbsp;pouzdru, které si dokážeme sami připájet a v&nbsp;nouzi si
209 dokonce dokážeme sami vyrobit i plošný spoj. Viz dokumentace od první
210 verze této desky na adrese
211 <a href="http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01A">http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01A</a>
212 </p>
213  
214 <p>
215 Snad by měl existovat i obvod z&nbsp;řady Spartan6 v&nbsp;pouzdru TQFP,
216 ale nikde jsem ho neviděl na skladě. Až ho uvidím, tak z&nbsp;něj možná
217 taky něco udělám, pokud čas dovolí.
218 </p>
219  
220 <h2> Zapojení modulu </h2>
221  
222 <p>
223 Zapojení desky odpovídá účelu desky. Jako vývojová a školní deska je
224 vybavena obvody pro snadnou práci s&nbsp;obvodem FPGA. Na desce
225 nalezneme LED displej, skupinu LED diod, několik tlačítek a DIP
226 přepínačů. Vstupy a výstupy jsou vyvedeny na propojovací hřebínky.
227 </p>
228  
229 <h3> Napájení </h3>
230  
231 <p>
232 Celá deska se napájí napětím +5V přivedeným na konektor J1. Opět
233 důrazně připomínám, že použitý obvod FPGA vydrží na vývodech napětí
234 3.3V, ale ne 5V!
235 </p>
236  
237 <p>
238 <img width="697" height="308"
239 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image002.png"
240 alt="Schéma napájecí části">
241 </p>
242  
243 <p>
244 Z&nbsp;napětí +5V se lineárním stabilizátorem U2 vytváří napětí +3.3V
245 pro napájení vstupů a výstupů obvodu FPGA. Přítomnost napětí +3.3V
246 indikuje dioda D10 umístěná v&nbsp;rohu desky. Napětí +3.3V je vyvedeno
247 na konektor J2 k&nbsp;dalšímu použití. <i>Pozor, nezapojit sem napájení
248 +5V, došlo by ke zničení obvodu FPGA!</i> Abych na tento konektor
249 omylem nepřipojil +5V, dávám si ta prostřední vývody zkratovací
250 propojku. Dioda D9 slouží jako ochrana před přepólováním napájení.
251 </p>
252  
253 <p>
254 Z&nbsp;napětí +3.3V se&nbsp;lineárním stabilizátorem vytváří napětí
255 +1.2V pro napájení jádra obvodu FPGA.
256 </p>
257  
258 <h3> Konfigurace obvodu FPGA </h3>
259  
260 <p>
261 Po zapnutí napájení je obvod FPGA potřeba naplnit obsahem, tedy
262 definovat, jak bude uvnitř zapojen. Toto vnitřní zapojení se nahrává do
263 vnitřní konfigurační paměti RAM a lze to udělat několika způsoby:
264 </p>
265  
266 <ul>
267 <li> Prostřednictvím JTAG rozhraní přímo z&nbsp;návrhového systému </li>
268 <li> Z&nbsp;interní paměti obvodu FPGA </li>
269 <li> Z&nbsp;vnější SPI paměti FLASH (obvod U5/U6/U7 nebo U8) – volitelná možnost </li>
270 <li> Z&nbsp;nadřazeného procesoru (paralelně nebo sériově) – zde se tento způsob neužívá </li>
271 </ul>
272  
273 <p>
274 Při úspěšném nahrání konfigurace obvodu FPGA se rozsvítí LED D8
275 s&nbsp;nápisem DONE. Při vypnutí napájení se samozřejmě obsah vnitřní
276 konfigurační paměti RAM ztratí.
277 </p>
278  
279 <p>
280 Pro JTAG programování slouží konektor J3, který je zapojen obvyklým
281 způsobem (jako například na programátoru XILINX Parallel Cable III).
282 Jeho prostřednictví lze nahrát obsah do konfigurační paměti RAM obvodu
283 FPGA, naprogramovat vnitřní paměť FLASH obvodu FPGA (jen obvod AN),
284 nebo provádět další činnosti, které tento port umožňuje (pokud
285 k&nbsp;tomu máte příslušné nástroje). JTAG rozhraní lze použít vždy.
286 </p>
287  
288 <p>
289 <img width="240" height="176"
290 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image003.png"
291 alt="JTAG programovací konektor">
292 </p>
293  
294 <p>
295 Další způsoby načítání konfigurace se volí prostřednictvím signálů M0
296 M1 a M2 dle tabulky na schématu. Pro defaultní způsob konfigurace
297 z&nbsp;interní FLASH paměti FPGA musí být zkratován signál M0 na zem
298 prostřednictvím propojky mezi vývody J4.1 a J4.2. V&nbsp;takovém
299 případě, pokud je nahraný platný obsah interní FLASH paměti obvodu FPGA
300 dojde k&nbsp;automatické konfiguraci součástky při každém zapnutí
301 napájení (konfigurace trvá řádově milisekundy).
302 </p>
303  
304 <p>
305 <img width="250" height="260"
306 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image004.png"
307 alt="Konfigurace (mode)">
308 <img width="258" height="230"
309 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image005.png"
310 alt="Konfigurace (SPI režim)">
311 </p>
312  
313 <p>
314 Při načítání konfigurace z&nbsp;vnější SPI paměti FLASH je třeba podle
315 použitého typu paměti nastavit propojky na konektoru J5 aby se použil
316 správný příkaz pro čtení dat. Externí paměť SPI osazujeme samozřejmě
317 jen jednu podle zapojení osazované paměti a velikosti jejího pouzdra.
318 Tuto možnost využijeme zejména pokud osadíme obvod Spartan3A (nemá
319 interní FLASH paměť) místo obvodu Spartan3AN (má interní FLASH paměť).
320 </p>
321  
322 <p>
323 V&nbsp;případě potřeby lze konfigurovat obvod FPGA i z&nbsp;nadřazeného
324 systému, ale jen v&nbsp;režimu sériového přenosu (režim slave serial).
325 K&nbsp;tomu slouží konektory J33 až J38.
326 </p>
327  
328 <h3> Oscilátor </h3>
329  
330 <p>
331 Jako zdroj hodinového signálu je na desce osazen obvod U4, oscilátor
332 s&nbsp;kmitočtem 100MHz. Pokud potřebuje aplikace jiný kmitočet, lze
333 osadit oscilátor s&nbsp;odlišným kmitočtem, nebo využít vnitřních
334 programovatelných obvodů (blok DCM) pro generování potřebného kmitočtu.
335 Vnitřními obvody lze generovat kmitočty odvozené od externích hodin
336 v&nbsp;dosti širokém rozmezí.
337 </p>
338  
339 <h3> Řada LED indikátorů </h3>
340  
341 <p>
342 Asi první školní aplikací je blikání LED indikátory. Proto tu je
343 osazeno 8 LED diod s&nbsp;příslušnými rezistory. Výstupy jsou dále
344 vyvedeny na konektor J26.
345 </p>
346  
347 <p>
348 <img width="640" height="306"
349 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image006.png"
350 alt="Schéma LED indikátorů">
351 </p>
352  
353 <h3> Display LED </h3>
354  
355 <p>
356 Pro sofistikovanější výpisy je zde umístěn osmimístný LED displej,
357 který je zapojený v&nbsp;multiplexním režimu, abychom nespotřebovali
358 zbytečně mnoho vývodů.
359 </p>
360  
361 <p>
362 <img width="714" height="368"
363 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image007.png"
364 alt="Schéma LED displeje">
365 </p>
366  
367 <h3> Vstupní tlačítka a přepínače </h3>
368  
369 <p>
370 Pro jednoduché vstupy jsou na desce umístěna 4 tlačítka a jeden
371 osminásobný DIP přepínač. Vstupy jsou dále opatřeny hřebínky pro další
372 využití vývodů. Protože se jedná o školní desku, jsou zde osazeny
373 ochranné sériové rezistory. Použití tlačítek a přepínačů předpokládá,
374 že jsou vstupy nakonfigurovány s pull-down odpory.
375 </p>
376  
377 <p>
378 <img width="359" height="216"
379 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image008.png"
380 alt="Schéma tlačítek">
381 <img width="366" height="406"
382 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image009.png"
383 alt="Schéma DIP přepínačů">
384 </p>
385  
386 <h3> Rozhraní PS/2 a I²C </h3>
387  
388 <p>
389 Deska je osazena dvěma porty PS/2 a jedním portem I²C.
390 </p>
391  
392 <p>
393 Rozhraní PS/2 se používá pro připojení klávesnice a/nebo myši. Obě tyto
394 periferie se liší pouze protokolem. Rozhraní I²C je určeno pro
395 připojení periferií pro toto rozhraní.
396 </p>
397  
398 <p>
399 Obě rozhraní jsou po hardwarové stránce triviální, neboť se jedná vždy
400 o dva vodiče (hodiny a data) buzené výstupy s&nbsp;otevřeným
401 kolektorem. Komunikace je obousměrná. Protože signalizační napětí
402 těchto rozhraní může být větší, než je +3.3V, je zde osazen omezovací
403 obvod s&nbsp;tranzistorem FET, který zajistí, že napětí na vstupu FPGA
404 nikdy nepřekročí napájecí napětí.
405 </p>
406  
407 <p>
408 <img width="334" height="296"
409 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image010.png"
410 alt="Schéma ochrannýcj obvodů pro PS/2 port">
411 <img width="318" height="296"
412 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image011.png"
413 alt="Schéma ochranných obvodů pro I2C port">
414 </p>
415  
416 <h3> VGA port </h3>
417  
418 <p>
419 Pro připojení VGA monitoru k&nbsp;desce je zde realizováno triviální
420 VGA rozhraní. Využívá se jen 4 úrovní (2 bity) pro každou základní
421 barvu (tedy celkem 64 barev). Převod na analogové úrovně je realizován
422 pomocí rezistorové sítě. Deska je osazena standardním VGA konektorem
423 DB15.
424 </p>
425  
426 <p>
427 <img width="348" height="516"
428 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image012.png"
429 alt="Schéma VGA portu">
430 </p>
431  
432 <h3> Diferenciální signály </h3>
433  
434 <p>
435 Protože obvod FPGA řady Spartan3A/3AN podporuje diferenciální signály,
436 je několik těchto signálů vyvedeno na konektor. Hledal jsem vhodný
437 konektor a na konec jsem použil konektor SATA, protože jej lze snadno
438 získat ze šrotu. Standardně se tyto konektory neosazují. Signály
439 z&nbsp;těchto konektorů jsou připojeny na vývody obvodu FPGA, které
440 mohou sloužit i jako hodinové vstupy.
441 </p>
442  
443 <p>
444 <img width="332" height="196"
445 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image013.png"
446 alt="Konektory pro diferenciální signály">
447 <img width="158" height="110"
448 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image014.png"
449 alt="Hřebínek pro diferenciální signály">
450 </p>
451  
452 <p>
453 Další diferenciální signály jsou vyvedeny na hřebínek J7 k&nbsp;volnému
454 použití.
455 </p>
456  
457 <p>
458 Protože jsou pro diferenciální signály využity banky 0 a 2, mohou být
459 použity jako vstupní i výstupní. Banky 1 a 3 mají naproti tomu silnější
460 výstupní budiče ale nepodporují diferenciální výstupy. Něco za něco.
461 </p>
462  
463 <h3> 5V tolerantní vstupy </h3>
464  
465 <p>
466 Protože obvod FPGA samotný (stejně jako všechny novější a rychlejší
467 obvody) nesnese na svých vstupech 5V signály, použili jsme na desce
468 vstupní budiče SN74LVC16244, které poskytují 2x16 vstupů. Jsou to
469 obvody U11 a U12 a prvních 22 signálů je připojeno rovnou na vstupy
470 FPGA (zbývajících 10 signálů je vyvedeno na hřebínky). Kdo nepotřebuje
471 5V tolerantní vstupy, nemusí tyto obvody vůbec osazovat.
472 </p>
473  
474 <p>
475 Vstupní budiče je možné po čtveřicích (nibble) aktivovat propojkami J13
476 až J20. Zkratovací propojka povoluje příslušnou čtveřici budičů
477 (otevírá třístavový výstup obvodu SN74LVC16244).
478 </p>
479  
480 <p>
481 <i>Použité budiče nemají na vstupu ochranné diody do
482 plusu! Nesmějí se tedy budit signály většími než 5V a to ani přes velký
483 sériová rezistor.</i>
484 </p>
485  
486 <p>
487 Aby byla definována logická úroveň na vstupu budičů, jsou na všech
488 vstupech rezistory 100KΩ do země.
489 </p>
490  
491 <p>
492 <img width="642" height="690"
493 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image015.png"
494 alt="Schéma převodníku 5V signálů - první část">
495 </p>
496  
497 <p>
498 <img width="642" height="672"
499 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image016.png"
500 alt="Schéma převodníku 5V signálů - druhá část">
501 </p>
502  
503 <h3> Analogové obvody </h3>
504  
505 <p>
506 Pro pokusy s&nbsp;analogovými obvody je na desce osazen zesilovač
507 s&nbsp;dolní propustí a komparátor. Lze tak realizovat jednoduchý D/A i
508 A/D převodník. Viz aplikační poznámky XILINX XAPP154 a XAPP155. Nicméně
509 neočekávejte zázraky, poctivý převodník tím nenhradíte.
510 </p>
511  
512 <p>
513 <img width="669" height="279"
514 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image017.png"
515 alt="Schéma A/D a D/A analogových obvodů">
516 </p>
517  
518 <h2> Mechanická konstrukce </h2>
519  
520 <p>
521 Vývojová deska má standardní rozměry a upevňovací šrouby v&nbsp;rozích
522 jako ostatní desky stavebnice MLAB.
523 </p>
524  
525 <h1> Osazení a oživení </h1>
526  
527 <h2> Osazení </h2>
528  
529 <p>
530 Pro osazování je vhodné použít mikropáječku a postupovat obezřetně
531 z&nbsp;hlediska elektrostatického náboje. Dále je potřeba jemná pinzeta
532 a další obvyklé nářadí.
533 </p>
534  
535 <p>
536 Při osazování je vhodné nejprve osadit obvody napájecích zdrojů U2 a U3
537 a SMD součástky okolo nich. Poté je vhodné připojit +5V na vstup a
538 zkontrolovat výstupní napětí +3.3V a +1.2V dokud nemáme osazeny další
539 obvody.
540 </p>
541  
542 <p>
543 Poté osadíme obvod FPGA U1 a obvody budičů U11 a U12. Tyto obvody
544 osazujeme s&nbsp;velkou pečlivostí, protože mají hodně vývodů
545 s&nbsp;malou roztečí. Používáme minimální množství pájky a vhodné
546 pastovité tavidlo. Obvod vždy nejprve připájíme za 2 protilehlé nožičky
547 a teprve poté, co se ujistíme, že jsou obvody umístěny na všech
548 stranách správně postupně zapájíme všechny vývody. Po osazení
549 zkontrolujeme pod lupou kvalitu pájení a zda nejsou zkraty mezi vývody.
550 </p>
551  
552 <p>
553 Pak osadíme zbývající SMD součástky podle schématu a osazovacího plánu.
554 Pak následují klasické součástky. Začínáme LED displejem, všemi
555 hřebínky a nakonec konektory pro PS/2 a VGA port.
556 </p>
557  
558 <p>
559 Na závěr desku opticky zkontrolujeme (orientace součástek, zkraty,
560 zapomenuté spoje a podobně) a přišroubujeme rohové šrouby se sloupky.
561 Poslední operací je umytí zbytků tavidla, vysušení a finální optická
562 kontrola.
563 </p>
564  
565 <h3> Osazovací plán, horní strana </h3>
566  
567 <p>
568 <img width="676" height="737"
569 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image018.jpg"
570 alt="Osazení - strana součástek">
571 </p>
572  
573 <h3> Osazovací plán, spodní strana </h3>
574  
575 <p>
576 <img width="677" height="737"
577 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image019.jpg"
578 alt="Osazení - strana spojů">
579 </p>
580  
581 <h3> Seznam součástek </h3>
582  
583 <table class="Soupiska">
584 <tr>
585 <th> Počet </th>
586 <th> Reference </th>
587 <th> Hodnota </th>
588 <th> Pouzdro </th>
589 <th> Poznámka </th>
590 </tr>
591 <tr>
592 <th colspan="5"> Rezistory </th>
593 </tr>
594 <tr>
595 <td> 1 </td>
596 <td> R28 </td>
597 <td> 0R </td>
598 <td> &nbsp; </td>
599 <td> &nbsp; </td>
600 </tr>
601 <tr>
602 <td> 20 </td>
603 <td> R1-R10, R66, R67, R81-R88 </td>
604 <td> 100 </td>
605 <td> R0805 </td>
606 <td> &nbsp; </td>
607 </tr>
608 <tr>
609 <td> 3 </td>
610 <td> R59, R62, R65 </td>
611 <td> 120 </td>
612 <td> R0805 </td>
613 <td> &nbsp; </td>
614 </tr>
615 <tr>
616 <td> 3 </td>
617 <td> R58, R61, R64 </td>
618 <td> 270 </td>
619 <td> R0805 </td>
620 <td> &nbsp; </td>
621 </tr>
622 <tr>
623 <td> 22 </td>
624 <td> R12, R14, R29, R30-R40, R49-R56 </td>
625 <td> 390 </td>
626 <td> R0805 </td>
627 <td> &nbsp; </td>
628 </tr>
629 <tr>
630 <td> 3 </td>
631 <td> R57, R60, R63 </td>
632 <td> 510 </td>
633 <td> R0805 </td>
634 <td> &nbsp; </td>
635 </tr>
636 <tr>
637 <td> 9 </td>
638 <td> R11, R41-R48 </td>
639 <td> 820 </td>
640 <td> R0805 </td>
641 <td> &nbsp; </td>
642 </tr>
643 <tr>
644 <td> 1 </td>
645 <td> R80 </td>
646 <td> 1k2 </td>
647 <td> R0805 </td>
648 <td> &nbsp; </td>
649 </tr>
650 <tr>
651 <td> 4 </td>
652 <td> R16, R17, R18, R19 </td>
653 <td> 3k3 </td>
654 <td> R0805 </td>
655 <td> &nbsp; </td>
656 </tr>
657 <tr>
658 <td> 21 </td>
659 <td> R13, R15, R20-R27, R68, R70, R72-R79, R89 </td>
660 <td> 4k7 </td>
661 <td> R0805 </td>
662 <td> &nbsp; </td>
663 </tr>
664 <tr>
665 <td> 2 </td>
666 <td> R69, R71 </td>
667 <td> #4k7 </td>
668 <td> R0805 </td>
669 <td> Neosazuje se </td>
670 </tr>
671 <tr>
672 <td> 32 </td>
673 <td> R100-R131 </td>
674 <td> 100k </td>
675 <td> R0603 </td>
676 <td> &nbsp; </td>
677 </tr>
678 <tr>
679 <th colspan="5"> Kondenzátory keramické </th>
680 </tr>
681 <tr>
682 <td> 3 </td>
683 <td> C20-C22 </td>
684 <td> 4n7 </td>
685 <td> C0805 </td>
686 <td> &nbsp; </td>
687 </tr>
688 <tr>
689 <td> 1 </td>
690 <td> C34 </td>
691 <td> 10nF </td>
692 <td> C0805 </td>
693 <td> &nbsp; </td>
694 </tr>
695 <tr>
696 <td> 27 </td>
697 <td> C4-C19, C23-C33 </td>
698 <td> 100nF </td>
699 <td> C0805 </td>
700 <td> &nbsp; </td>
701 </tr>
702 <tr>
703 <th colspan="5"> Kondenzátory tantalové </th>
704 </tr>
705 <tr>
706 <td> 3 </td>
707 <td> C1, C2, C3 </td>
708 <td> 22uF/6.3V </td>
709 <td> ELYTB </td>
710 <td> &nbsp; </td>
711 </tr>
712 <tr>
713 <th colspan="5"> Diody </th>
714 </tr>
715 <tr>
716 <td> 1 </td>
717 <td> D9 </td>
718 <td> 1N5820 </td>
719 <td> DO201 </td>
720 <td> &nbsp; </td>
721 </tr>
722 <tr>
723 <th colspan="5"> Diody LED a displeje LED </th>
724 </tr>
725 <tr>
726 <td> 10 </td>
727 <td> D0-D8, D10 </td>
728 <td> LED3mm_RED </td>
729 <td> LED3 </td>
730 <td> &nbsp; </td>
731 </tr>
732 <tr>
733 <td> 2 </td>
734 <td> LD0, LD1 </td>
735 <td> FT-M514RD </td>
736 <td> 4LED7_12PIN_14_2 </td>
737 <td> &nbsp; </td>
738 </tr>
739 <tr>
740 <th colspan="5"> Tranzistory </th>
741 </tr>
742 <tr>
743 <td> 8 </td>
744 <td> Q0-Q7 </td>
745 <td> BC856 </td>
746 <td> SOT23 </td>
747 <td> &nbsp; </td>
748 </tr>
749 <tr>
750 <td> 6 </td>
751 <td> Q8-Q13 </td>
752 <td> BS170SMD </td>
753 <td> SOT23 </td>
754 <td> &nbsp; </td>
755 </tr>
756 <tr>
757 <th colspan="5"> Integrované obvody </th>
758 </tr>
759 <tr>
760 <td> 1 </td>
761 <td> U1 </td>
762 <td> XC3S50AN-4TQG144C </td>
763 <td> TQFP144 </td>
764 <td> &nbsp; </td>
765 </tr>
766 <tr>
767 <td> 1 </td>
768 <td> U2 </td>
769 <td> AP1086K33G-13 </td>
770 <td> TO263 </td>
771 <td> &nbsp; </td>
772 </tr>
773 <tr>
774 <td> 1 </td>
775 <td> U3 </td>
776 <td> TS1117BCP12R0 </td>
777 <td> TO252 </td>
778 <td> &nbsp; </td>
779 </tr>
780 <tr>
781 <td> 1 </td>
782 <td> U4 </td>
783 <td> CFPS-73-100M </td>
784 <td> SG8002 </td>
785 <td> &nbsp; </td>
786 </tr>
787 <tr>
788 <td> 1 </td>
789 <td> U5 </td>
790 <td> AT45DB011D-SSH-B </td>
791 <td> SO8_150 </td>
792 <td> Volitelné </td>
793 </tr>
794 <tr>
795 <td> 1 </td>
796 <td> U6 </td>
797 <td> AT45DB011D-SH-B </td>
798 <td> SO8_210 </td>
799 <td> Volitelné </td>
800 </tr>
801 <tr>
802 <td> 1 </td>
803 <td> U7 </td>
804 <td> AT25DF0xxA-SSH </td>
805 <td> SO8_150 </td>
806 <td> Volitelné </td>
807 </tr>
808 <tr>
809 <td> 1 </td>
810 <td> U8 </td>
811 <td> SST24LF040A-33-4C-S2AE </td>
812 <td> SO8_210 </td>
813 <td> Volitelné </td>
814 </tr>
815 <tr>
816 <td> 1 </td>
817 <td> U9 </td>
818 <td> MCP6001T-I/OT </td>
819 <td> SOT23-5 </td>
820 <td> &nbsp; </td>
821 </tr>
822 <tr>
823 <td> 1 </td>
824 <td> U10 </td>
825 <td> MCP6546T-E/OT </td>
826 <td> SOT23-5 </td>
827 <td> &nbsp; </td>
828 </tr>
829 <tr>
830 <td> 2 </td>
831 <td> U11, U12 </td>
832 <td> SN74LVC16244ADL </td>
833 <td> SSOIII_48_300 </td>
834 <td> &nbsp; </td>
835 </tr>
836 <tr>
837 <th colspan="5"> Mechanické součástky </th>
838 </tr>
839 <tr>
840 <td> 4 </td>
841 <td> SW0-SW3 </td>
842 <td> PUSH050x050 </td>
843 <td> PUSH050x050 </td>
844 <td> &nbsp; </td>
845 </tr>
846 <tr>
847 <td> 1 </td>
848 <td> SW4 </td>
849 <td> DIPSW8 </td>
850 <td> DIPSW8 </td>
851 <td> &nbsp; </td>
852 </tr>
853 <tr>
854 <td> 12 </td>
855 <td> Propojka </td>
856 <td> &nbsp; </td>
857 <td> &nbsp; </td>
858 <td> &nbsp; </td>
859 </tr>
860 <tr>
861 <th colspan="5"> Konektory </th>
862 </tr>
863 <tr>
864 <td> 1 </td>
865 <td> J27 </td>
866 <td> DB15F_3L_90 </td>
867 <td> DB15F_3L_90 </td>
868 <td> &nbsp; </td>
869 </tr>
870 <tr>
871 <td> 2 </td>
872 <td> J31, J32 </td>
873 <td> MINIDIN6_PS2 </td>
874 <td> MINIDIN6 </td>
875 <td> &nbsp; </td>
876 </tr>
877 <tr>
878 <td> 2 </td>
879 <td> J28, J29 </td>
880 <td> #SATA_DATA </td>
881 <td> SATA_DATA </td>
882 <td> Neosazuje se </td>
883 </tr>
884 <tr>
885 <th colspan="5"> Jednořadé hřebínky </th>
886 </tr>
887 <tr>
888 <td> 1 </td>
889 <td> J33+J34+J35+J36+J37+J38 </td>
890 <td> JUMP9 </td>
891 <td> JUMP9 </td>
892 <td> Nalámat </td>
893 </tr>
894 <tr>
895 <td> 1 </td>
896 <td> J22 </td>
897 <td> #JUMP1 </td>
898 <td> JUMP1 </td>
899 <td> Neosazuje se </td>
900 </tr>
901 <tr>
902 <td> 9 </td>
903 <td> J6, J13, J14, J15, J16, J17, J18, J19, J20 </td>
904 <td> JUMP2 </td>
905 <td> JUMP2 </td>
906 <td> Nalámat </td>
907 </tr>
908 <tr>
909 <td> 1 </td>
910 <td> J30 </td>
911 <td> JUMP4 </td>
912 <td> JUMP4 </td>
913 <td> Nalámat </td>
914 </tr>
915 <tr>
916 <td> 3 </td>
917 <td> J12, J21, J100 </td>
918 <td> JUMP10 </td>
919 <td> JUMP10 </td>
920 <td> Nalámat </td>
921 </tr>
922 <tr>
923 <td> 1 </td>
924 <td> J10 </td>
925 <td> JUMP22 </td>
926 <td> JUMP22 </td>
927 <td> Nalámat </td>
928 </tr>
929 <tr>
930 <td> 1 </td>
931 <td> J3 </td>
932 <td> JUMP9_X3_X5_X8</td>
933 <td> JUMP9_X3_X5_X8</td>
934 <td> Nalámat </td>
935 </tr>
936 <tr>
937 <th colspan="5"> Douřadé hřebínky </th>
938 </tr>
939 <tr>
940 <td> 1 </td>
941 <td> J24 </td>
942 <td> JUMP2X2 </td>
943 <td> JUMP2X2 </td>
944 <td> Nalámat </td>
945 </tr>
946 <tr>
947 <td> 5 </td>
948 <td> J1, J2, J4, J5, J8 </td>
949 <td> JUMP2X3 </td>
950 <td> JUMP2X3 </td>
951 <td> Nalámat </td>
952 </tr>
953 <tr>
954 <td> 1 </td>
955 <td> J7 </td>
956 <td> JUMP2X4 </td>
957 <td> JUMP2X4 </td>
958 <td> Nalámat </td>
959 </tr>
960 <tr>
961 <td> 2 </td>
962 <td> J25, J26 </td>
963 <td> JUMP2X8 </td>
964 <td> JUMP2X8 </td>
965 <td> Nalámat </td>
966 </tr>
967 <tr>
968 <td> 1 </td>
969 <td> J11 </td>
970 <td> JUMP2X10 </td>
971 <td> JUMP2X10 </td>
972 <td> Nalámat </td>
973 </tr>
974 <tr>
975 <td> 2 </td>
976 <td> J9, J23 </td>
977 <td> JUMP2X22 </td>
978 <td> JUMP2X22 </td>
979 <td> Nalámat </td>
980 </tr>
981 <tr>
982 <th colspan="5"> Konstrukční součástky </th>
983 </tr>
984 <tr>
985 <td> 1 </td>
986 <td> Plošný spoj </td>
987 <td> PCB S3AN01B </td>
988 <td> &nbsp; </td>
989 <td> &nbsp; </td>
990 </tr>
991 <tr>
992 <td> 4 </td>
993 <td> Šroub M3x12mm křížový, válcová hlava, pozinkovaný </td>
994 <td> &nbsp; </td>
995 <td> &nbsp; </td>
996 <td> &nbsp; </td>
997 </tr>
998 <tr>
999 <td> 4 </td>
1000 <td> Matice M3, pozinkovaná </td>
1001 <td> &nbsp; /td>
1002 <td> &nbsp; </td>
1003 <td> &nbsp; </td>
1004 </tr>
1005 <tr>
1006 <td> 4 </td>
1007 <td> Podložka M3, pozinkovaná </td>
1008 <td> &nbsp; </td>
1009 <td> &nbsp; </td>
1010 <td> &nbsp; </td>
1011 </tr>
1012 </table>
1013  
1014 <h2> Oživení </h2>
1015  
1016 <h3> První zapnutí </h3>
1017  
1018 <p>
1019 Prvním krokem je připojení k&nbsp;laboratornímu zdroji a kontrola
1020 funkčnosti napájecích zdrojů. Postupně zvyšujeme napájecí napětí až
1021 k&nbsp;hranici +5V a měříme spotřebu (orientačně) a napětí na vnitřních
1022 stabilizátorech U2 a U3. Vnitřní napájecí napětí jsou +3.3V a +1.2V
1023 (mohou se lišit řekněme o desítky milivoltů). Spotřeba desky bez
1024 nahrané konfigurace je cca 50-60mA.
1025 </p>
1026  
1027 <p>
1028 Nyní je třeba ověřit, zda pracují ochranné obvody na PS/2 portech.
1029 Měříme napětí na Q10.D, které má být cca +5V a Q10.S, které má být o
1030 něco menší, než +3.3V. Toto měření opakujeme pro všechny 4 tranzistory,
1031 tedy pro Q10 až Q13.
1032 </p>
1033  
1034 <p>
1035 Podobně zkontrolujeme i ochranné obvody I²C portu. Jen je třeba
1036 z&nbsp;vnějšku připojit +4V na hřebínek J30.2 a J30.3 a měřit na
1037 tranzistorech Q8 a Q9. Opět se nesmí směrem k&nbsp;FPGA dostávat napětí
1038 větší, než je napájení +3.3V.
1039 </p>
1040  
1041 <h3> Testovací obsah </h3>
1042  
1043 <p>
1044 Protože samotný obvod FPGA bez nahrané konfigurace je „mrtvým broukem“
1045 je pro další oživování a testování potřeba použít nějaký vhodný obsah,
1046 aby bylo možno otestovat celou funkčnost desky. Testování desky je
1047 popsáno v&nbsp;dokumentu S3AN01B_HW_Test.
1048 </p>
1049  
1050 </div>
1051  
1052 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
1053 <!-- ============== PATIČKA ============== -->
1054 <div class="Footer">
1055 <script type="text/javascript">
1056 <!--
1057 SetRelativePath("../../../../../");
1058 DrawFooter();
1059 // -->
1060 </script>
1061 <noscript>
1062 <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
1063 </noscript>
1064 </div>
1065 <!-- AUTOINCLUDE END -->
1066  
1067 </body>
1068 </html>