<!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, žeby je zajímalo jak fungují obvody FPGA a že by si rádi zkusili něco s nimi udělat. Tentodokument 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 dostatečnějednoduchou školní vývojovou desku s obvodem programovatelné logiky.Původně jsem uvažoval o obvodu CPLD, ale ukázalo se, že obvod FPGA se dákoupit za velmi podobnou cenu a přitom přináší nesrovnatelně bohatšímožnosti.</p><p>Protože jsem od přírody skeptik, rozhodl jsem se nejdříve realizovatprototyp podomácku. Jen tak pro případ, že bych udělal nějakou chybuv návrhu. Přeci jenom objednání plošných spojů není úplně zdarma.A ukázalo se, že se to vyplatilo. Jak člověk dělá konstrukci po kouskáchpo večerech, skoro jako televizní seriál, přehlédne snadno spoustudrobností. 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, aleprotože jsem schéma kreslil na pokračování, snadno jsem zapomněl, žeodpory nejsou ani stránce schématu s obvodem FPGA, ani na stránceschématu s LED displejem.</p><p>Druhá chyba je taková hloupá. Je trochu nepochopitelné, proč u takkomplexní 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) atomu musí odpovídat kvalita zemní plochy a rozvod napájení. Protožedesign je dost složitý, nelze vystačit s jednou stranou spojů a jednoustranou zemní plochy. Snahou bylo navrhnout desku tak, aby zemní plochabyla nezbytnými spoji narušena co nejméně. I na straně zemní plochy musíbýt pár spojů.</p><p>Profesionální deska bude tedy klasická dvoustranná se spoji na jednéstraně 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 tampěkně vidět prokovy a propojky. Velká plocha uprostřed je plochanapájecího napětí +1.2V pro jádro obvodu a tlustý vodič okolo plochy je+3.3V pro napájení IO vývodů. Blokování zajišťují kondenzátory vněobvodu FPGA zapojené do zemní ploch pomocí prokovů. Obrázek vpravoukazuje 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 budecelá měděná (zemní plocha přes celou desku) a chybějící spojerealizujeme propojkami. Prokovy realizujeme drátovými spoji pájenými zobou stran desky. To je běžné.</p><p>Chybějící spoje nahradíme drátovými propojkami. Pokud na desku nalepímena samolepce vytištěný „potisk“, zabijeme tím dvě mouchy najednou.Nebudeme muset při používání desky koukat do dokumentace a propojkymůžeme udělat z pocínovaného drátu. <i>Jen nesmíme zapomenou vrtákemodvrtat okraje zemní plochy kolem otvorů, které nemají být uzemněné.</i>Spoje od prokovů na straně součástí děláme co nejplacatější aby nevadilypod 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 podbřichem 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 maloufrézu o průměru 2-3mm. Naštelujeme si doraz tak, abychom neodfrézovaliměď, 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 FPGAnepřečuhují a jestli se obvod neviklá a když je vše v pořádku pustíme sedo 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 chybněpřipojený na vývody FPGA, které jsou jen vstupní na vývody, které jsou ivýstupní.</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 jejichspojení s PS/2 rozraním přerušit. Přiškrábneme dva spoje na obrázkuvpravo od odporů 4k7. Aby mohlo PS/2 rozhraní fungovat doplníme 2 novéspoje 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 saktualizovanou 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>