Problem with comparison.
/Modules/CPLD_FPGA/S3AN01A/DOC/HTML/S3AN01A.cs.html
0,0 → 1,277
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">
<title> S3AN01A </title>
<meta name="keywords" content="stavebnice MLAB univerzální moduly FPGA XILINX Spartan3">
<meta name="description" content="Projekt MLAB, školní vývojová deska pro práci s obvody FPGA XILINX Spartan3">
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Head.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
<link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl">
<link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB_Print.css" type="text/css" media="print">
<link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../Web/PIC/MLAB.ico">
<script type="text/javascript" src="../../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script>
<!-- AUTOINCLUDE END -->
</head>
 
<body lang="cs">
 
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
<!-- ============== HLAVICKA ============== -->
<div class="Header">
<script type="text/javascript">
<!--
SetRelativePath("../../../../../");
DrawHeader();
// -->
</script>
<noscript>
<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
</noscript>
</div>
<!-- AUTOINCLUDE END -->
 
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
<!-- ============== MENU ============== -->
<div class="Menu">
<script type="text/javascript">
<!--
SetRelativePath("../../../../../");
DrawMenu();
// -->
</script>
<noscript>
<p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p>
</noscript>
</div>
<!-- AUTOINCLUDE END -->
 
<!-- ============== TEXT ============== -->
<div class="Text">
<p class="Title">
Školní deska s FPGA XILINX Spartan 3AN
</p>
<p class=Autor>
Milan Horkel
</p>
<p class="Subtitle">
Školní deska vznikla protože jsem se nechal přesvědčit kluky na radiotechnickém kroužku, že
by je zajímalo jak fungují obvody FPGA a že by si rádi zkusili něco s nimi udělat. Tento
dokument ale nepopisuje desku,  spíše ukazuje, že i taková deska se dá vyrobit podomácku.
Skutečnou dokumentaci naleznete u verze S3AN01B, která se od této liší jen minimálně.
</p>
 
<p class="Subtitle">
<img width="401" height="441" src="S3AN01A_files/image001.jpg" alt="Image">
</p>
 
<p>
<a href="../S3AN01A.cs.pdf"><img class="NoBorder"
src="../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico"
alt="Acrobat">&nbsp;PDF verze</a>
</p>
<h1> Technické parametry </h1>
<table>
<tr>
<td> Parametr </td>
<td> Hodnota </td>
<td> Poznámka </td>
</tr>
<tr>
<td> Použitý obvod FPGA </td>
<td> XILINX Spartan3 XC3S50AN </td>
<td> &nbsp; </td>
</tr>
<tr>
<td> Náhrada </td>
<td> Deska S3AN01B </td>
<td> &nbsp; </td>
</tr>
</table>
 
<h1> Popis konstrukce </h1>
 
<h2> Úvodem </h2>
 
<p>
Jak jsem psal v úvodu, motivace byla jednoznačná. Postavit dostatečně
jednoduchou školní vývojovou desku s obvodem programovatelné logiky.
Původně jsem uvažoval o obvodu CPLD, ale ukázalo se, že obvod FPGA se dá
koupit za velmi podobnou cenu a přitom přináší nesrovnatelně bohatší
možnosti.
</p>
 
<p>
Protože jsem od přírody skeptik, rozhodl jsem se nejdříve realizovat
prototyp podomácku. Jen tak pro případ, že bych udělal nějakou chybu
v návrhu. Přeci jenom objednání plošných spojů není úplně zdarma.
A ukázalo se, že se to vyplatilo. Jak člověk dělá konstrukci po kouskách
po večerech, skoro jako televizní seriál, přehlédne snadno spoustu
drobností. Až se sám diví.
</p>
 
<p>
Takže jaké chyby se objevily? Tyhle:
</p>
 
<ul>
<li> Chyběly odpory v sérii s LED displejem, né že by displej nesvítil… </li>
<li> Přehlédl jsem, že některé nožičky jsou jen vstupní, ty pak neumí budit LED… </li>
</ul>
 
<p>
První chyba, je skoro nepochopitelná. Normálně bych jí neudělal, ale
protože jsem schéma kreslil na pokračování, snadno jsem zapomněl, že
odpory nejsou ani stránce schématu s obvodem FPGA, ani na stránce
schématu s LED displejem.
</p>
 
<p>
Druhá chyba je taková hloupá. Je trochu nepochopitelné, proč u tak
komplexní součástky je několik nožiček (asi 6) jen vstupních.
</p>
 
<h2> Návrh desky </h2>
 
<p>
Základem je chytrý návrh desky. Součástka je dost rychlá (stovky MHz) a
tomu musí odpovídat kvalita zemní plochy a rozvod napájení. Protože
design je dost složitý, nelze vystačit s jednou stranou spojů a jednou
stranou zemní plochy. Snahou bylo navrhnout desku tak, aby zemní plocha
byla nezbytnými spoji narušena co nejméně. I na straně zemní plochy musí
být pár spojů.
</p>
 
<p>
Profesionální deska bude tedy klasická dvoustranná se spoji na jedné
straně a se zemní plochou a několika spoji na straně druhé.
</p>
 
<p>
<img width="286" height="227" src="S3AN01A_files/image002.jpg"
alt="Image">
<img width="283" height="227" src="S3AN01A_files/image003.jpg"
alt="Image">
</p>
 
<p>
Obrázek vlevo ukazuje detail rozvodu napájení pro obvod FPGA. Jsou tam
pěkně vidět prokovy a propojky. Velká plocha uprostřed je plocha
napájecího napětí +1.2V pro jádro obvodu a tlustý vodič okolo plochy je
+3.3V pro napájení IO vývodů. Blokování zajišťují kondenzátory vně
obvodu FPGA zapojené do zemní ploch pomocí prokovů. Obrázek vpravo
ukazuje celý motiv zemní strany včetně rozlité zemní plochy.
</p>
 
<h2> Amatérská výroba desky </h2>
 
<p>
Pro amatérskou výrobu si život usnadníme tím, že strana součástek bude
celá měděná (zemní plocha přes celou desku) a chybějící spoje
realizujeme propojkami. Prokovy realizujeme drátovými spoji pájenými z
obou stran desky. To je běžné.
</p>
 
<p>
Chybějící spoje nahradíme drátovými propojkami. Pokud na desku nalepíme
na samolepce vytištěný „potisk“, zabijeme tím dvě mouchy najednou.
Nebudeme muset při používání desky koukat do dokumentace a propojky
můžeme udělat z pocínovaného drátu. <i>Jen nesmíme zapomenou vrtákem
odvrtat okraje zemní plochy kolem otvorů, které nemají být uzemněné.</i>
Spoje od prokovů na straně součástí děláme co nejplacatější aby nevadily
pod samolepkou.
</p>
 
<p>
<img width="197" height="201" src="S3AN01A_files/image004.jpg"
alt="Image">
</p>
 
<p>
Problém je co se spoji pod obvodem FPGA? Obvod je velmi placatý a pod
břichem má opravdu velmi málo místa. Tak asi 50um.
</p>
 
<p>
<img width="192" height="69" src="S3AN01A_files/image005.jpg"
alt="Image">
</p>
 
<h2> 50um, co s tím? </h2>
 
<p>
Jde to kupodivu snadno. Vezmeme dobrou vrtačku a upneme do ní malou
frézu o průměru 2-3mm. Naštelujeme si doraz tak, abychom neodfrézovali
měď, ale jen nadbytečný cín.
</p>
 
<p>
<img width="166" height="227" src="S3AN01A_files/image006.jpg"
alt="Image">
<img width="256" height="227" src="S3AN01A_files/image007.jpg"
alt="Image">
</p>
 
<p>
Po dokončení ozkoušíme, jestli přeci jen spoje pod obvodem FPGA
nepřečuhují a jestli se obvod neviklá a když je vše v pořádku pustíme se
do osazování.
</p>
 
<h1> Osazení a oživení </h1>
 
<p>
Aby deska mohla fungovat, je třeba udělat tyto opravy.
</p>
 
<h2> Oprava chyb </h2>
 
<p>
Doplníme 2 drátové spoje dle obrázku. Tím se připojí LED displej chybně
připojený na vývody FPGA, které jsou jen vstupní na vývody, které jsou i
výstupní.
</p>
 
<p>
<img width="256" height="173" src="S3AN01A_files/image008.jpg"
alt="Image">
</p>
 
<p>
Tyto použité vývody patřily rozhraní PS/2 a proto je třeba jejich
spojení s PS/2 rozraním přerušit. Přiškrábneme dva spoje na obrázku
vpravo od odporů 4k7. Aby mohlo PS/2 rozhraní fungovat doplníme 2 nové
spoje směrem dolu na dosud nevyužité vývody (testovací body).
</p>
 
<p>
<img width="255" height="302" src="S3AN01A_files/image009.jpg"
alt="Image">
<img width="243" height="302" src="S3AN01A_files/image010.jpg"
alt="Image">
</p>
 
<p>
Po dokončení těchto úprav získáme desku, která je kompatibilní s
aktualizovanou deskou S3AN01B.
</p>
 
</div>
 
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
<!-- ============== PATIČKA ============== -->
<div class="Footer">
<script type="text/javascript">
<!--
SetRelativePath("../../../../../");
DrawFooter();
// -->
</script>
<noscript>
<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
</noscript>
</div>
<!-- AUTOINCLUDE END -->
 
</body>
</html>