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  
2338 miho 83 <p>
84 <a href="../S3AN01B_HW_Reference.cs.pdf"><img class="NoBorder"
85 src="../../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico"
86 alt="Acrobat">&nbsp;PDF verze</a>
87 </p>
88  
2337 miho 89 <h1> Technické parametry </h1>
90  
91 <table>
92 <tr>
93 <th> Parametr </th>
94 <th> Hodnota </th>
95 <th> Poznámka </th>
96 </tr>
97 <tr>
98 <td> Použitý obvod </td>
99 <td> XC3S50AN, TQFP144 </td>
100 <td> XILINX FPGA Spartan 3AN </td>
101 </tr>
102 <tr>
103 <td> Napájení desky </td>
104 <td> +5V </td>
105 <td> Cca. 250mA (závisí na funkci) </td>
106 </tr>
107 <tr>
108 <td> Vnitřní napájení </td>
109 <td> +3.3V (napájení logiky) </td>
110 <td> Vlastní stabilizátor </td>
111 </tr>
112 <tr>
113 <td> &nbsp; </td>
114 <td> +1.2V (napájení jádra FPGA) </td>
115 <td> Vlastní stabilizátor </td>
116 </tr>
117 <tr>
118 <td> Periferie na desce </td>
119 <td> LED displej 8 míst </td>
120 <td> Zapojený multiplexně </td>
121 </tr>
122 <tr>
123 <td> &nbsp; </td>
124 <td> LED indikátory 8 bitů </td>
125 <td> Zapojené na samostatné výstupy </td>
126 </tr>
127 <tr>
128 <td> &nbsp; </td>
129 <td> DIP spínače 8 bitů </td>
130 <td> Zapojené na samostatné vstupy </td>
131 </tr>
132 <tr>
133 <td> &nbsp; </td>
134 <td> Tlačítka 4 bity </td>
135 <td> Zapojené na samostatné vstupy </td>
136 </tr>
137 <tr>
138 <td> &nbsp; </td>
139 <td> VGA výstup </td>
140 <td> 2 bity na barvu </td>
141 </tr>
142 <tr>
143 <td> &nbsp; </td>
144 <td> PS/2 rozhraní 2 kusy </td>
145 <td> 5V tolerantní </td>
146 </tr>
147 <tr>
148 <td> &nbsp; </td>
149 <td> I2C rozhraní </td>
150 <td> 5V tolerantní </td>
151 </tr>
152 <tr>
153 <td> &nbsp; </td>
154 <td> Obvod 5V tolerantních vstupů </td>
155 <td> Celkem 32 vstupů </td>
156 </tr>
157 <tr>
158 <td> &nbsp; </td>
159 <td> Jednoduchý A/D a D/A </td>
160 <td> Pomocí PWM </td>
161 </tr>
162 <tr>
163 <td> Konfigurace </td>
164 <td> Interní paměť obvodu FPGA </td>
165 <td> Platí pro obvody řady AN </td>
166 </tr>
167 <tr>
168 <td> &nbsp; </td>
169 <td> Volitelně paměť SPI FLASH </td>
170 <td> Pro obvody řady A i AN </td>
171 </tr>
172 <tr>
173 <td> Rozměry </td>
174 <td> Cca 112x122x20mm </td>
175 <td> Výška nad základnou </td>
176 </tr>
177 </table>
178  
179 <p>
180 <i class="Big">Důrazně</i> <i>připomínám hned na začátku, že obvod FPGA
181 není 5V tolerantní! Znamená to, že se na jeho vstupy smí připojit pouze
182 signály do velikosti +3.3V (absolutní maximum je +4.6V).</i>
183 </p>
184  
185 <p>
186 <i>Stejně důrazně musím upozornit na to, že na vstupech obvodu nejsou
187 ochranné diody mezi vstupem a kladným napájecím napětím! To je zásadní
188 rozdíl od většiny jednočipových mikroprocesorů. Nelze se tedy spoléhat
189 na to, že když budeme vstupy budit přes velký sériový odpor, že se nic
190 nestane. Stane! Při zvýšeném napětí na vstupech může být životnost
191 vstupních tranzistorů v&nbsp;řádu minut nebo hodin.</i>
192 </p>
193  
194 <h1> Popis konstrukce </h1>
195  
196 <h2> Úvodem </h2>
197  
198 <p>
199 Školní deska pro práci s obvody FPGA XILINX řady Spartan 3AN vznikla na
200 popud kluků v kroužku radiotechniky. Protože s obvody FPGA firmy XILINX
201 pracuji, ujal jsem se tohoto úkolu. Nejdřív jsem uvažoval, že bychom
202 začali s&nbsp;deskou s&nbsp;některým obvodem CPLD, ale po prozkoumání
203 ceníku, jsem se přiklonil k&nbsp;obvodu FPGA řady Spartan3AN.
204 </p>
205  
206 <p>
207 Obvody FPGA mají mnohem propracovanější vnitřní architekturu a obsahují
208 mnohem víc logiky než obvody CPLD. Obvod samotný stojí pouhých 210Kč
209 včetně DPH (podzim 2010).
210 </p>
211  
212 <p>
213 Je to vlastně nejpokročilejší obvod FPGA v&nbsp;pouzdru TQFP, tedy
214 v&nbsp;pouzdru, které si dokážeme sami připájet a v&nbsp;nouzi si
215 dokonce dokážeme sami vyrobit i plošný spoj. Viz dokumentace od první
216 verze této desky na adrese
217 <a href="http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01A">http://www.mlab.cz/PermaLink/S3AN01A</a>
218 </p>
219  
220 <p>
221 Snad by měl existovat i obvod z&nbsp;řady Spartan6 v&nbsp;pouzdru TQFP,
222 ale nikde jsem ho neviděl na skladě. Až ho uvidím, tak z&nbsp;něj možná
223 taky něco udělám, pokud čas dovolí.
224 </p>
225  
226 <h2> Zapojení modulu </h2>
227  
228 <p>
229 Zapojení desky odpovídá účelu desky. Jako vývojová a školní deska je
230 vybavena obvody pro snadnou práci s&nbsp;obvodem FPGA. Na desce
231 nalezneme LED displej, skupinu LED diod, několik tlačítek a DIP
232 přepínačů. Vstupy a výstupy jsou vyvedeny na propojovací hřebínky.
233 </p>
234  
235 <h3> Napájení </h3>
236  
237 <p>
238 Celá deska se napájí napětím +5V přivedeným na konektor J1. Opět
239 důrazně připomínám, že použitý obvod FPGA vydrží na vývodech napětí
240 3.3V, ale ne 5V!
241 </p>
242  
243 <p>
244 <img width="697" height="308"
245 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image002.png"
246 alt="Schéma napájecí části">
247 </p>
248  
249 <p>
250 Z&nbsp;napětí +5V se lineárním stabilizátorem U2 vytváří napětí +3.3V
251 pro napájení vstupů a výstupů obvodu FPGA. Přítomnost napětí +3.3V
252 indikuje dioda D10 umístěná v&nbsp;rohu desky. Napětí +3.3V je vyvedeno
253 na konektor J2 k&nbsp;dalšímu použití. <i>Pozor, nezapojit sem napájení
254 +5V, došlo by ke zničení obvodu FPGA!</i> Abych na tento konektor
255 omylem nepřipojil +5V, dávám si ta prostřední vývody zkratovací
256 propojku. Dioda D9 slouží jako ochrana před přepólováním napájení.
257 </p>
258  
259 <p>
260 Z&nbsp;napětí +3.3V se&nbsp;lineárním stabilizátorem vytváří napětí
261 +1.2V pro napájení jádra obvodu FPGA.
262 </p>
263  
264 <h3> Konfigurace obvodu FPGA </h3>
265  
266 <p>
267 Po zapnutí napájení je obvod FPGA potřeba naplnit obsahem, tedy
268 definovat, jak bude uvnitř zapojen. Toto vnitřní zapojení se nahrává do
269 vnitřní konfigurační paměti RAM a lze to udělat několika způsoby:
270 </p>
271  
272 <ul>
273 <li> Prostřednictvím JTAG rozhraní přímo z&nbsp;návrhového systému </li>
274 <li> Z&nbsp;interní paměti obvodu FPGA </li>
275 <li> Z&nbsp;vnější SPI paměti FLASH (obvod U5/U6/U7 nebo U8) – volitelná možnost </li>
276 <li> Z&nbsp;nadřazeného procesoru (paralelně nebo sériově) – zde se tento způsob neužívá </li>
277 </ul>
278  
279 <p>
280 Při úspěšném nahrání konfigurace obvodu FPGA se rozsvítí LED D8
281 s&nbsp;nápisem DONE. Při vypnutí napájení se samozřejmě obsah vnitřní
282 konfigurační paměti RAM ztratí.
283 </p>
284  
285 <p>
286 Pro JTAG programování slouží konektor J3, který je zapojen obvyklým
287 způsobem (jako například na programátoru XILINX Parallel Cable III).
288 Jeho prostřednictví lze nahrát obsah do konfigurační paměti RAM obvodu
289 FPGA, naprogramovat vnitřní paměť FLASH obvodu FPGA (jen obvod AN),
290 nebo provádět další činnosti, které tento port umožňuje (pokud
291 k&nbsp;tomu máte příslušné nástroje). JTAG rozhraní lze použít vždy.
292 </p>
293  
294 <p>
295 <img width="240" height="176"
296 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image003.png"
297 alt="JTAG programovací konektor">
298 </p>
299  
300 <p>
301 Další způsoby načítání konfigurace se volí prostřednictvím signálů M0
302 M1 a M2 dle tabulky na schématu. Pro defaultní způsob konfigurace
303 z&nbsp;interní FLASH paměti FPGA musí být zkratován signál M0 na zem
304 prostřednictvím propojky mezi vývody J4.1 a J4.2. V&nbsp;takovém
305 případě, pokud je nahraný platný obsah interní FLASH paměti obvodu FPGA
306 dojde k&nbsp;automatické konfiguraci součástky při každém zapnutí
307 napájení (konfigurace trvá řádově milisekundy).
308 </p>
309  
310 <p>
311 <img width="250" height="260"
312 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image004.png"
313 alt="Konfigurace (mode)">
314 <img width="258" height="230"
315 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image005.png"
316 alt="Konfigurace (SPI režim)">
317 </p>
318  
319 <p>
320 Při načítání konfigurace z&nbsp;vnější SPI paměti FLASH je třeba podle
321 použitého typu paměti nastavit propojky na konektoru J5 aby se použil
322 správný příkaz pro čtení dat. Externí paměť SPI osazujeme samozřejmě
323 jen jednu podle zapojení osazované paměti a velikosti jejího pouzdra.
324 Tuto možnost využijeme zejména pokud osadíme obvod Spartan3A (nemá
325 interní FLASH paměť) místo obvodu Spartan3AN (má interní FLASH paměť).
326 </p>
327  
328 <p>
329 V&nbsp;případě potřeby lze konfigurovat obvod FPGA i z&nbsp;nadřazeného
330 systému, ale jen v&nbsp;režimu sériového přenosu (režim slave serial).
331 K&nbsp;tomu slouží konektory J33 až J38.
332 </p>
333  
334 <h3> Oscilátor </h3>
335  
336 <p>
337 Jako zdroj hodinového signálu je na desce osazen obvod U4, oscilátor
338 s&nbsp;kmitočtem 100MHz. Pokud potřebuje aplikace jiný kmitočet, lze
339 osadit oscilátor s&nbsp;odlišným kmitočtem, nebo využít vnitřních
340 programovatelných obvodů (blok DCM) pro generování potřebného kmitočtu.
341 Vnitřními obvody lze generovat kmitočty odvozené od externích hodin
342 v&nbsp;dosti širokém rozmezí.
343 </p>
344  
345 <h3> Řada LED indikátorů </h3>
346  
347 <p>
348 Asi první školní aplikací je blikání LED indikátory. Proto tu je
349 osazeno 8 LED diod s&nbsp;příslušnými rezistory. Výstupy jsou dále
350 vyvedeny na konektor J26.
351 </p>
352  
353 <p>
354 <img width="640" height="306"
355 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image006.png"
356 alt="Schéma LED indikátorů">
357 </p>
358  
359 <h3> Display LED </h3>
360  
361 <p>
362 Pro sofistikovanější výpisy je zde umístěn osmimístný LED displej,
363 který je zapojený v&nbsp;multiplexním režimu, abychom nespotřebovali
364 zbytečně mnoho vývodů.
365 </p>
366  
367 <p>
368 <img width="714" height="368"
369 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image007.png"
370 alt="Schéma LED displeje">
371 </p>
372  
373 <h3> Vstupní tlačítka a přepínače </h3>
374  
375 <p>
376 Pro jednoduché vstupy jsou na desce umístěna 4 tlačítka a jeden
377 osminásobný DIP přepínač. Vstupy jsou dále opatřeny hřebínky pro další
378 využití vývodů. Protože se jedná o školní desku, jsou zde osazeny
379 ochranné sériové rezistory. Použití tlačítek a přepínačů předpokládá,
380 že jsou vstupy nakonfigurovány s pull-down odpory.
381 </p>
382  
383 <p>
384 <img width="359" height="216"
385 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image008.png"
386 alt="Schéma tlačítek">
387 <img width="366" height="406"
388 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image009.png"
389 alt="Schéma DIP přepínačů">
390 </p>
391  
392 <h3> Rozhraní PS/2 a I²C </h3>
393  
394 <p>
395 Deska je osazena dvěma porty PS/2 a jedním portem I²C.
396 </p>
397  
398 <p>
399 Rozhraní PS/2 se používá pro připojení klávesnice a/nebo myši. Obě tyto
400 periferie se liší pouze protokolem. Rozhraní I²C je určeno pro
401 připojení periferií pro toto rozhraní.
402 </p>
403  
404 <p>
405 Obě rozhraní jsou po hardwarové stránce triviální, neboť se jedná vždy
406 o dva vodiče (hodiny a data) buzené výstupy s&nbsp;otevřeným
407 kolektorem. Komunikace je obousměrná. Protože signalizační napětí
408 těchto rozhraní může být větší, než je +3.3V, je zde osazen omezovací
409 obvod s&nbsp;tranzistorem FET, který zajistí, že napětí na vstupu FPGA
410 nikdy nepřekročí napájecí napětí.
411 </p>
412  
413 <p>
414 <img width="334" height="296"
415 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image010.png"
416 alt="Schéma ochrannýcj obvodů pro PS/2 port">
417 <img width="318" height="296"
418 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image011.png"
419 alt="Schéma ochranných obvodů pro I2C port">
420 </p>
421  
422 <h3> VGA port </h3>
423  
424 <p>
425 Pro připojení VGA monitoru k&nbsp;desce je zde realizováno triviální
426 VGA rozhraní. Využívá se jen 4 úrovní (2 bity) pro každou základní
427 barvu (tedy celkem 64 barev). Převod na analogové úrovně je realizován
428 pomocí rezistorové sítě. Deska je osazena standardním VGA konektorem
429 DB15.
430 </p>
431  
432 <p>
433 <img width="348" height="516"
434 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image012.png"
435 alt="Schéma VGA portu">
436 </p>
437  
438 <h3> Diferenciální signály </h3>
439  
440 <p>
441 Protože obvod FPGA řady Spartan3A/3AN podporuje diferenciální signály,
442 je několik těchto signálů vyvedeno na konektor. Hledal jsem vhodný
443 konektor a na konec jsem použil konektor SATA, protože jej lze snadno
444 získat ze šrotu. Standardně se tyto konektory neosazují. Signály
445 z&nbsp;těchto konektorů jsou připojeny na vývody obvodu FPGA, které
446 mohou sloužit i jako hodinové vstupy.
447 </p>
448  
449 <p>
450 <img width="332" height="196"
451 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image013.png"
452 alt="Konektory pro diferenciální signály">
453 <img width="158" height="110"
454 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image014.png"
455 alt="Hřebínek pro diferenciální signály">
456 </p>
457  
458 <p>
459 Další diferenciální signály jsou vyvedeny na hřebínek J7 k&nbsp;volnému
460 použití.
461 </p>
462  
463 <p>
464 Protože jsou pro diferenciální signály využity banky 0 a 2, mohou být
465 použity jako vstupní i výstupní. Banky 1 a 3 mají naproti tomu silnější
466 výstupní budiče ale nepodporují diferenciální výstupy. Něco za něco.
467 </p>
468  
469 <h3> 5V tolerantní vstupy </h3>
470  
471 <p>
472 Protože obvod FPGA samotný (stejně jako všechny novější a rychlejší
473 obvody) nesnese na svých vstupech 5V signály, použili jsme na desce
474 vstupní budiče SN74LVC16244, které poskytují 2x16 vstupů. Jsou to
475 obvody U11 a U12 a prvních 22 signálů je připojeno rovnou na vstupy
476 FPGA (zbývajících 10 signálů je vyvedeno na hřebínky). Kdo nepotřebuje
477 5V tolerantní vstupy, nemusí tyto obvody vůbec osazovat.
478 </p>
479  
480 <p>
481 Vstupní budiče je možné po čtveřicích (nibble) aktivovat propojkami J13
482 až J20. Zkratovací propojka povoluje příslušnou čtveřici budičů
483 (otevírá třístavový výstup obvodu SN74LVC16244).
484 </p>
485  
486 <p>
487 <i>Použité budiče nemají na vstupu ochranné diody do
488 plusu! Nesmějí se tedy budit signály většími než 5V a to ani přes velký
489 sériová rezistor.</i>
490 </p>
491  
492 <p>
493 Aby byla definována logická úroveň na vstupu budičů, jsou na všech
494 vstupech rezistory 100KΩ do země.
495 </p>
496  
497 <p>
498 <img width="642" height="690"
499 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image015.png"
500 alt="Schéma převodníku 5V signálů - první část">
501 </p>
502  
503 <p>
504 <img width="642" height="672"
505 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image016.png"
506 alt="Schéma převodníku 5V signálů - druhá část">
507 </p>
508  
509 <h3> Analogové obvody </h3>
510  
511 <p>
512 Pro pokusy s&nbsp;analogovými obvody je na desce osazen zesilovač
513 s&nbsp;dolní propustí a komparátor. Lze tak realizovat jednoduchý D/A i
514 A/D převodník. Viz aplikační poznámky XILINX XAPP154 a XAPP155. Nicméně
515 neočekávejte zázraky, poctivý převodník tím nenhradíte.
516 </p>
517  
518 <p>
519 <img width="669" height="279"
520 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image017.png"
521 alt="Schéma A/D a D/A analogových obvodů">
522 </p>
523  
524 <h2> Mechanická konstrukce </h2>
525  
526 <p>
527 Vývojová deska má standardní rozměry a upevňovací šrouby v&nbsp;rozích
528 jako ostatní desky stavebnice MLAB.
529 </p>
530  
531 <h1> Osazení a oživení </h1>
532  
533 <h2> Osazení </h2>
534  
535 <p>
536 Pro osazování je vhodné použít mikropáječku a postupovat obezřetně
537 z&nbsp;hlediska elektrostatického náboje. Dále je potřeba jemná pinzeta
538 a další obvyklé nářadí.
539 </p>
540  
541 <p>
542 Při osazování je vhodné nejprve osadit obvody napájecích zdrojů U2 a U3
543 a SMD součástky okolo nich. Poté je vhodné připojit +5V na vstup a
544 zkontrolovat výstupní napětí +3.3V a +1.2V dokud nemáme osazeny další
545 obvody.
546 </p>
547  
548 <p>
549 Poté osadíme obvod FPGA U1 a obvody budičů U11 a U12. Tyto obvody
550 osazujeme s&nbsp;velkou pečlivostí, protože mají hodně vývodů
551 s&nbsp;malou roztečí. Používáme minimální množství pájky a vhodné
552 pastovité tavidlo. Obvod vždy nejprve připájíme za 2 protilehlé nožičky
553 a teprve poté, co se ujistíme, že jsou obvody umístěny na všech
554 stranách správně postupně zapájíme všechny vývody. Po osazení
555 zkontrolujeme pod lupou kvalitu pájení a zda nejsou zkraty mezi vývody.
556 </p>
557  
558 <p>
559 Pak osadíme zbývající SMD součástky podle schématu a osazovacího plánu.
560 Pak následují klasické součástky. Začínáme LED displejem, všemi
561 hřebínky a nakonec konektory pro PS/2 a VGA port.
562 </p>
563  
564 <p>
565 Na závěr desku opticky zkontrolujeme (orientace součástek, zkraty,
566 zapomenuté spoje a podobně) a přišroubujeme rohové šrouby se sloupky.
567 Poslední operací je umytí zbytků tavidla, vysušení a finální optická
568 kontrola.
569 </p>
570  
571 <h3> Osazovací plán, horní strana </h3>
572  
573 <p>
574 <img width="676" height="737"
575 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image018.jpg"
576 alt="Osazení - strana součástek">
577 </p>
578  
579 <h3> Osazovací plán, spodní strana </h3>
580  
581 <p>
582 <img width="677" height="737"
583 src="S3AN01B_HW_Reference.cs_soubory/image019.jpg"
584 alt="Osazení - strana spojů">
585 </p>
586  
587 <h3> Seznam součástek </h3>
588  
589 <table class="Soupiska">
590 <tr>
591 <th> Počet </th>
592 <th> Reference </th>
593 <th> Hodnota </th>
594 <th> Pouzdro </th>
595 <th> Poznámka </th>
596 </tr>
597 <tr>
598 <th colspan="5"> Rezistory </th>
599 </tr>
600 <tr>
601 <td> 1 </td>
602 <td> R28 </td>
603 <td> 0R </td>
604 <td> &nbsp; </td>
605 <td> &nbsp; </td>
606 </tr>
607 <tr>
608 <td> 20 </td>
609 <td> R1-R10, R66, R67, R81-R88 </td>
610 <td> 100 </td>
611 <td> R0805 </td>
612 <td> &nbsp; </td>
613 </tr>
614 <tr>
615 <td> 3 </td>
616 <td> R59, R62, R65 </td>
617 <td> 120 </td>
618 <td> R0805 </td>
619 <td> &nbsp; </td>
620 </tr>
621 <tr>
622 <td> 3 </td>
623 <td> R58, R61, R64 </td>
624 <td> 270 </td>
625 <td> R0805 </td>
626 <td> &nbsp; </td>
627 </tr>
628 <tr>
629 <td> 22 </td>
630 <td> R12, R14, R29, R30-R40, R49-R56 </td>
631 <td> 390 </td>
632 <td> R0805 </td>
633 <td> &nbsp; </td>
634 </tr>
635 <tr>
636 <td> 3 </td>
637 <td> R57, R60, R63 </td>
638 <td> 510 </td>
639 <td> R0805 </td>
640 <td> &nbsp; </td>
641 </tr>
642 <tr>
643 <td> 9 </td>
644 <td> R11, R41-R48 </td>
645 <td> 820 </td>
646 <td> R0805 </td>
647 <td> &nbsp; </td>
648 </tr>
649 <tr>
650 <td> 1 </td>
651 <td> R80 </td>
652 <td> 1k2 </td>
653 <td> R0805 </td>
654 <td> &nbsp; </td>
655 </tr>
656 <tr>
657 <td> 4 </td>
658 <td> R16, R17, R18, R19 </td>
659 <td> 3k3 </td>
660 <td> R0805 </td>
661 <td> &nbsp; </td>
662 </tr>
663 <tr>
664 <td> 21 </td>
665 <td> R13, R15, R20-R27, R68, R70, R72-R79, R89 </td>
666 <td> 4k7 </td>
667 <td> R0805 </td>
668 <td> &nbsp; </td>
669 </tr>
670 <tr>
671 <td> 2 </td>
672 <td> R69, R71 </td>
673 <td> #4k7 </td>
674 <td> R0805 </td>
675 <td> Neosazuje se </td>
676 </tr>
677 <tr>
678 <td> 32 </td>
679 <td> R100-R131 </td>
680 <td> 100k </td>
681 <td> R0603 </td>
682 <td> &nbsp; </td>
683 </tr>
684 <tr>
685 <th colspan="5"> Kondenzátory keramické </th>
686 </tr>
687 <tr>
688 <td> 3 </td>
689 <td> C20-C22 </td>
690 <td> 4n7 </td>
691 <td> C0805 </td>
692 <td> &nbsp; </td>
693 </tr>
694 <tr>
695 <td> 1 </td>
696 <td> C34 </td>
697 <td> 10nF </td>
698 <td> C0805 </td>
699 <td> &nbsp; </td>
700 </tr>
701 <tr>
702 <td> 27 </td>
703 <td> C4-C19, C23-C33 </td>
704 <td> 100nF </td>
705 <td> C0805 </td>
706 <td> &nbsp; </td>
707 </tr>
708 <tr>
709 <th colspan="5"> Kondenzátory tantalové </th>
710 </tr>
711 <tr>
712 <td> 3 </td>
713 <td> C1, C2, C3 </td>
714 <td> 22uF/6.3V </td>
715 <td> ELYTB </td>
716 <td> &nbsp; </td>
717 </tr>
718 <tr>
719 <th colspan="5"> Diody </th>
720 </tr>
721 <tr>
722 <td> 1 </td>
723 <td> D9 </td>
724 <td> 1N5820 </td>
725 <td> DO201 </td>
726 <td> &nbsp; </td>
727 </tr>
728 <tr>
729 <th colspan="5"> Diody LED a displeje LED </th>
730 </tr>
731 <tr>
732 <td> 10 </td>
733 <td> D0-D8, D10 </td>
734 <td> LED3mm_RED </td>
735 <td> LED3 </td>
736 <td> &nbsp; </td>
737 </tr>
738 <tr>
739 <td> 2 </td>
740 <td> LD0, LD1 </td>
741 <td> FT-M514RD </td>
742 <td> 4LED7_12PIN_14_2 </td>
743 <td> &nbsp; </td>
744 </tr>
745 <tr>
746 <th colspan="5"> Tranzistory </th>
747 </tr>
748 <tr>
749 <td> 8 </td>
750 <td> Q0-Q7 </td>
751 <td> BC856 </td>
752 <td> SOT23 </td>
753 <td> &nbsp; </td>
754 </tr>
755 <tr>
756 <td> 6 </td>
757 <td> Q8-Q13 </td>
758 <td> BS170SMD </td>
759 <td> SOT23 </td>
760 <td> &nbsp; </td>
761 </tr>
762 <tr>
763 <th colspan="5"> Integrované obvody </th>
764 </tr>
765 <tr>
766 <td> 1 </td>
767 <td> U1 </td>
768 <td> XC3S50AN-4TQG144C </td>
769 <td> TQFP144 </td>
770 <td> &nbsp; </td>
771 </tr>
772 <tr>
773 <td> 1 </td>
774 <td> U2 </td>
775 <td> AP1086K33G-13 </td>
776 <td> TO263 </td>
777 <td> &nbsp; </td>
778 </tr>
779 <tr>
780 <td> 1 </td>
781 <td> U3 </td>
782 <td> TS1117BCP12R0 </td>
783 <td> TO252 </td>
784 <td> &nbsp; </td>
785 </tr>
786 <tr>
787 <td> 1 </td>
788 <td> U4 </td>
789 <td> CFPS-73-100M </td>
790 <td> SG8002 </td>
791 <td> &nbsp; </td>
792 </tr>
793 <tr>
794 <td> 1 </td>
795 <td> U5 </td>
796 <td> AT45DB011D-SSH-B </td>
797 <td> SO8_150 </td>
798 <td> Volitelné </td>
799 </tr>
800 <tr>
801 <td> 1 </td>
802 <td> U6 </td>
803 <td> AT45DB011D-SH-B </td>
804 <td> SO8_210 </td>
805 <td> Volitelné </td>
806 </tr>
807 <tr>
808 <td> 1 </td>
809 <td> U7 </td>
810 <td> AT25DF0xxA-SSH </td>
811 <td> SO8_150 </td>
812 <td> Volitelné </td>
813 </tr>
814 <tr>
815 <td> 1 </td>
816 <td> U8 </td>
817 <td> SST24LF040A-33-4C-S2AE </td>
818 <td> SO8_210 </td>
819 <td> Volitelné </td>
820 </tr>
821 <tr>
822 <td> 1 </td>
823 <td> U9 </td>
824 <td> MCP6001T-I/OT </td>
825 <td> SOT23-5 </td>
826 <td> &nbsp; </td>
827 </tr>
828 <tr>
829 <td> 1 </td>
830 <td> U10 </td>
831 <td> MCP6546T-E/OT </td>
832 <td> SOT23-5 </td>
833 <td> &nbsp; </td>
834 </tr>
835 <tr>
836 <td> 2 </td>
837 <td> U11, U12 </td>
838 <td> SN74LVC16244ADL </td>
839 <td> SSOIII_48_300 </td>
840 <td> &nbsp; </td>
841 </tr>
842 <tr>
843 <th colspan="5"> Mechanické součástky </th>
844 </tr>
845 <tr>
846 <td> 4 </td>
847 <td> SW0-SW3 </td>
848 <td> PUSH050x050 </td>
849 <td> PUSH050x050 </td>
850 <td> &nbsp; </td>
851 </tr>
852 <tr>
853 <td> 1 </td>
854 <td> SW4 </td>
855 <td> DIPSW8 </td>
856 <td> DIPSW8 </td>
857 <td> &nbsp; </td>
858 </tr>
859 <tr>
860 <td> 12 </td>
861 <td> Propojka </td>
862 <td> &nbsp; </td>
863 <td> &nbsp; </td>
864 <td> &nbsp; </td>
865 </tr>
866 <tr>
867 <th colspan="5"> Konektory </th>
868 </tr>
869 <tr>
870 <td> 1 </td>
871 <td> J27 </td>
872 <td> DB15F_3L_90 </td>
873 <td> DB15F_3L_90 </td>
874 <td> &nbsp; </td>
875 </tr>
876 <tr>
877 <td> 2 </td>
878 <td> J31, J32 </td>
879 <td> MINIDIN6_PS2 </td>
880 <td> MINIDIN6 </td>
881 <td> &nbsp; </td>
882 </tr>
883 <tr>
884 <td> 2 </td>
885 <td> J28, J29 </td>
886 <td> #SATA_DATA </td>
887 <td> SATA_DATA </td>
888 <td> Neosazuje se </td>
889 </tr>
890 <tr>
891 <th colspan="5"> Jednořadé hřebínky </th>
892 </tr>
893 <tr>
894 <td> 1 </td>
895 <td> J33+J34+J35+J36+J37+J38 </td>
896 <td> JUMP9 </td>
897 <td> JUMP9 </td>
898 <td> Nalámat </td>
899 </tr>
900 <tr>
901 <td> 1 </td>
902 <td> J22 </td>
903 <td> #JUMP1 </td>
904 <td> JUMP1 </td>
905 <td> Neosazuje se </td>
906 </tr>
907 <tr>
908 <td> 9 </td>
909 <td> J6, J13, J14, J15, J16, J17, J18, J19, J20 </td>
910 <td> JUMP2 </td>
911 <td> JUMP2 </td>
912 <td> Nalámat </td>
913 </tr>
914 <tr>
915 <td> 1 </td>
916 <td> J30 </td>
917 <td> JUMP4 </td>
918 <td> JUMP4 </td>
919 <td> Nalámat </td>
920 </tr>
921 <tr>
922 <td> 3 </td>
923 <td> J12, J21, J100 </td>
924 <td> JUMP10 </td>
925 <td> JUMP10 </td>
926 <td> Nalámat </td>
927 </tr>
928 <tr>
929 <td> 1 </td>
930 <td> J10 </td>
931 <td> JUMP22 </td>
932 <td> JUMP22 </td>
933 <td> Nalámat </td>
934 </tr>
935 <tr>
936 <td> 1 </td>
937 <td> J3 </td>
938 <td> JUMP9_X3_X5_X8</td>
939 <td> JUMP9_X3_X5_X8</td>
940 <td> Nalámat </td>
941 </tr>
942 <tr>
943 <th colspan="5"> Douřadé hřebínky </th>
944 </tr>
945 <tr>
946 <td> 1 </td>
947 <td> J24 </td>
948 <td> JUMP2X2 </td>
949 <td> JUMP2X2 </td>
950 <td> Nalámat </td>
951 </tr>
952 <tr>
953 <td> 5 </td>
954 <td> J1, J2, J4, J5, J8 </td>
955 <td> JUMP2X3 </td>
956 <td> JUMP2X3 </td>
957 <td> Nalámat </td>
958 </tr>
959 <tr>
960 <td> 1 </td>
961 <td> J7 </td>
962 <td> JUMP2X4 </td>
963 <td> JUMP2X4 </td>
964 <td> Nalámat </td>
965 </tr>
966 <tr>
967 <td> 2 </td>
968 <td> J25, J26 </td>
969 <td> JUMP2X8 </td>
970 <td> JUMP2X8 </td>
971 <td> Nalámat </td>
972 </tr>
973 <tr>
974 <td> 1 </td>
975 <td> J11 </td>
976 <td> JUMP2X10 </td>
977 <td> JUMP2X10 </td>
978 <td> Nalámat </td>
979 </tr>
980 <tr>
981 <td> 2 </td>
982 <td> J9, J23 </td>
983 <td> JUMP2X22 </td>
984 <td> JUMP2X22 </td>
985 <td> Nalámat </td>
986 </tr>
987 <tr>
988 <th colspan="5"> Konstrukční součástky </th>
989 </tr>
990 <tr>
991 <td> 1 </td>
992 <td> Plošný spoj </td>
993 <td> PCB S3AN01B </td>
994 <td> &nbsp; </td>
995 <td> &nbsp; </td>
996 </tr>
997 <tr>
998 <td> 4 </td>
999 <td> Šroub M3x12mm křížový, válcová hlava, pozinkovaný </td>
1000 <td> &nbsp; </td>
1001 <td> &nbsp; </td>
1002 <td> &nbsp; </td>
1003 </tr>
1004 <tr>
1005 <td> 4 </td>
1006 <td> Matice M3, pozinkovaná </td>
1007 <td> &nbsp; /td>
1008 <td> &nbsp; </td>
1009 <td> &nbsp; </td>
1010 </tr>
1011 <tr>
1012 <td> 4 </td>
1013 <td> Podložka M3, pozinkovaná </td>
1014 <td> &nbsp; </td>
1015 <td> &nbsp; </td>
1016 <td> &nbsp; </td>
1017 </tr>
1018 </table>
1019  
1020 <h2> Oživení </h2>
1021  
1022 <h3> První zapnutí </h3>
1023  
1024 <p>
1025 Prvním krokem je připojení k&nbsp;laboratornímu zdroji a kontrola
1026 funkčnosti napájecích zdrojů. Postupně zvyšujeme napájecí napětí až
1027 k&nbsp;hranici +5V a měříme spotřebu (orientačně) a napětí na vnitřních
1028 stabilizátorech U2 a U3. Vnitřní napájecí napětí jsou +3.3V a +1.2V
1029 (mohou se lišit řekněme o desítky milivoltů). Spotřeba desky bez
1030 nahrané konfigurace je cca 50-60mA.
1031 </p>
1032  
1033 <p>
1034 Nyní je třeba ověřit, zda pracují ochranné obvody na PS/2 portech.
1035 Měříme napětí na Q10.D, které má být cca +5V a Q10.S, které má být o
1036 něco menší, než +3.3V. Toto měření opakujeme pro všechny 4 tranzistory,
1037 tedy pro Q10 až Q13.
1038 </p>
1039  
1040 <p>
1041 Podobně zkontrolujeme i ochranné obvody I²C portu. Jen je třeba
1042 z&nbsp;vnějšku připojit +4V na hřebínek J30.2 a J30.3 a měřit na
1043 tranzistorech Q8 a Q9. Opět se nesmí směrem k&nbsp;FPGA dostávat napětí
1044 větší, než je napájení +3.3V.
1045 </p>
1046  
1047 <h3> Testovací obsah </h3>
1048  
1049 <p>
1050 Protože samotný obvod FPGA bez nahrané konfigurace je „mrtvým broukem“
1051 je pro další oživování a testování potřeba použít nějaký vhodný obsah,
1052 aby bylo možno otestovat celou funkčnost desky. Testování desky je
1053 popsáno v&nbsp;dokumentu S3AN01B_HW_Test.
1054 </p>
1055  
1056 </div>
1057  
1058 <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
1059 <!-- ============== PATIČKA ============== -->
1060 <div class="Footer">
1061 <script type="text/javascript">
1062 <!--
1063 SetRelativePath("../../../../../");
1064 DrawFooter();
1065 // -->
1066 </script>
1067 <noscript>
1068 <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
1069 </noscript>
1070 </div>
1071 <!-- AUTOINCLUDE END -->
1072  
1073 </body>
1074 </html>