| 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"> 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> </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Náhrada </td> |
| <td> Deska S3AN01B </td> |
| <td> </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> |
