| 0,0 → 1,553 |
|---|
| <!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> AVRUSB01A </title> |
| <meta name="keywords" content="stavebnice MLAB USB AVR USBasp I2C"> |
| <meta name="description" content="Projekt MLAB, Modul pro AVR procesory, převodník USB na I2C, programátor AVR ISP"> |
| <!-- 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"> |
| USB modul pro AVR |
| </p> |
| |
| <p class=Autor> |
| Milan Horkel |
| </p> |
| |
| <p class="Subtitle"> |
| Potřeboval jsem rychle připojit I2C zařízení k Linuxovému počítači. Protože se mi nelíbilo |
| "bastl" provedení USB rozhraní s procesorem ATmega, zkomponoval jsem tento modul. Může |
| sloužit jako ISP programátor pro AVR procesory, jako převodník USB na I2C a na další pokusy |
| se softwarovou realizací USB na procesorech řadu ATmega. Obsahuje také stabilizátor 3,3V. |
| </p> |
| |
| <p class="Subtitle"> |
| <img width="630" height="319" src="AVRUSB01A_soubory/image001.jpg" alt="Obrázek modulu AVRUSB01A"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| <a href="../AVRUSB01A.cs.pdf"><img class="NoBorder" |
| src="../../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico" |
| alt="Acrobat"> PDF verze</a> |
| </p> |
| |
| <h1> Technické parametry</h1> |
| |
| <table> |
| <tr> |
| <th> Parametr </th> |
| <th> Hodnota </th> |
| <th> Poznámka </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Rozhraní </td> |
| <td> USB </td> |
| <td> Low Speed </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Napájení </td> |
| <td> +5V </td> |
| <td> Z USB rozhraní </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Napájení vnitřní </td> |
| <td> +5V / +3.3V </td> |
| <td> Vlastní stabilizátor, max 800mA </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Funkce (dle firmwaru) </td> |
| <td> USBasp<br> |
| i2c-tiny-usb </td> |
| <td> Programátor AVR<br> |
| Převodník USB - I2C </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Rozměry </td> |
| <td> 60 x 30 x 18 mm </td> |
| <td> Výška nad základnou </td> |
| </tr> |
| </table> |
| |
| <h1> Popis konstrukce </h1> |
| |
| <h2> Úvodem </h2> |
| |
| <p> |
| Pro procesory AVR existuje knihovna (ne jedna, dokonce několik), která realizuje USB Low |
| Speed (1.5Mbit/s) protokol čistě softwarovými prostředky. Jedná se o řešení kompromisní, |
| protože obyčejné vývody procesorů AVR nesplňují elektrické parametry USB specifikace. |
| Nicméně existuje spousta konstrukcí, které toto řešení používají a díky přeci jen laxnějším |
| požadavkům pro Low Speed USB se jedná o řešení funkční. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <i>Pozor, novější operační systémy v souladu s USB specifikací zakazují Bulk |
| přenosy pro Low Speed USB zařízení. Takže některé firmwary nemusejí fungovat.</i> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Původní řešení ve stavebnici MLAB bylo poněkud neelegantní. Posuďte sami: |
| </p> |
| |
| <table> |
| <tr> |
| <td> |
| <p> |
| <img width="288" height="320" src="AVRUSB01A_soubory/image002.jpg" |
| alt="Nelegantní řešení"> |
| </p> |
| </td> |
| <td> |
| <p> |
| <img width="190" height="96" src="AVRUSB01A_soubory/image003.jpg" |
| alt="Nový modul"> |
| </p> |
| </td> |
| </tr> |
| </table> |
| |
| <p> |
| Modul tedy slouží pro běh standardních firmwarů, nebo pro tvorbu a testování vlastních. |
| Dále poskytuje stabilizátor napětí 3.3V. Standardní firmwary poskytují tyto například |
| tyto služby: |
| </p> |
| |
| <ul> |
| <li> Programování procesorů AVR (firmware USBasp, |
| <a href="http://www.fischl.de/usbasp">http://www.fischl.de/usbasp</a>) </li> |
| <li> Převodník USB na I2C (firmware i2c-tiny-usb, |
| <a href="http://www.harbaum.org/till/i2c_tiny_usb">http://www.harbaum.org/till/i2c_tiny_usb</a>) </li> |
| <li> a další... </li> |
| </ul> |
| |
| <h2> Zapojení modulu </h2> |
| |
| <p> |
| Zapojení vychází z předdefinovaného přiřazení vývodů USB knihovny <i>usbdrv</i>, různé |
| firmwary mohou mít přiřazení (USB) vývodů odlišné a je třeba je před překladem přenastavit |
| (a případně opravit, pokud autor nemá konfiguraci správně připravenou). |
| </p> |
| |
| <p> |
| První částí zapojení je napájecí zdroj. Umožňuje pomocí propojky J2 použít jak napětí +5V |
| přímo z USB, tak i napětí +3.3V z vestavěného stabilizátoru. Na vstupu je ochranná |
| pojistka, protože ji některá zařízení (v rozporu s USB specifikací) nemají a při případné |
| zkratu by mohlo někde něco uhořet. <i>Pozor, osazujeme jen jednu pojistku |
| (na plošném spoji leží přes sebe).</i> |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="988" height="294" src="AVRUSB01A_soubory/image004.png" |
| alt="Schéma, napájecí zdroj"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Další částí je procesor ATmega88, který je připojen na USB konektor. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="988" height="454" src="AVRUSB01A_soubory/image005.png" |
| alt="Schéma, procesor"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Pro jeho vlastní programování se používá konektor J9 a je nutné zapojit propojku J6, která |
| umožní programování. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Po nahrání firmwaru "programátor AVR" je konektor J9 použit pro připojení cílového |
| zařízení, které lze napájet napětím 3.3V z modulu přes spojku J10 a případně spojkou J2 |
| nastavit napětí +5V. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="494" height="254" src="AVRUSB01A_soubory/image006.png" |
| alt="Schéma, konektor AVR ISP"> |
| <img width="334" height="254" src="AVRUSB01A_soubory/image007.png" |
| alt="Schéma, konektor napájení"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Po nahrání firmwaru "převodník I2C" je možné na konektor J8 připojit I2C sběrnici, případně |
| povolit její napájení +3.3V přes J7 (J2 zapíná +5V z USB). K dispozici jsou dále LED diody |
| D4 a D5 a případně vyvedené rozhraní RS232 (TTL úrovně). |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="494" height="254" src="AVRUSB01A_soubory/image008.png" |
| alt="Schéma, I2C konektor"> |
| <img width="334" height="254" src="AVRUSB01A_soubory/image009.png" |
| alt="Schéma, diody LED"> |
| <img width="334" height="148" src="AVRUSB01A_soubory/image010.png" |
| alt="Schéma, konektor RS232"> |
| </p> |
| |
| <h2> Seznam součástek </h2> |
| |
| <table class="Soupiska"> |
| <tr> |
| <th> Počet </th> |
| <th> Reference </th> |
| <th> Název </th> |
| <th> Pouzdro </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="4"> Odpory </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 10 </td> |
| <td> R2, R3, R8, R9, R10, R11, R14, R15, R16, R17 </td> |
| <td> 68 </td> |
| <td> R0805 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1 </td> |
| <td> R7 </td> |
| <td> 330 </td> |
| <td> R0805 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 2 </td> |
| <td> R5, R6 </td> |
| <td> 470 </td> |
| <td> R0805 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1 </td> |
| <td> R1 </td> |
| <td> 2k2 </td> |
| <td> R0805 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 3 </td> |
| <td> R4, R12, R13 </td> |
| <td> 4k7 </td> |
| <td> R0805 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="4"> Keramické kondenzátory </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 2 </td> |
| <td> C4, C5 </td> |
| <td> 22pF </td> |
| <td> C0805 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 2 </td> |
| <td> C1, C6 </td> |
| <td> 100nF </td> |
| <td> C0805 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 2 </td> |
| <td> C2, C3 </td> |
| <td> 10uF </td> |
| <td> C0805 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="4"> Diody </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 2 </td> |
| <td> D1, D2 </td> |
| <td> 1N4007SMD </td> |
| <td> MELF </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="4"> Zenerovy diody </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 2 </td> |
| <td> D6, D7 </td> |
| <td> BZV55C3.6 </td> |
| <td> MINIMELF </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="4"> Svítivé diody </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 2 </td> |
| <td> D3, D4 </td> |
| <td> HCL-1505-4(RED) </td> |
| <td> LED1206REV </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1 </td> |
| <td> D5 </td> |
| <td> HCL-1503-4(GREEN) </td> |
| <td> LED1206REV </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="4"> Pojistky </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1 </td> |
| <td> F1A </td> |
| <td> SR075-06 </td> |
| <td> R0805 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 0 </td> |
| <td> F1B </td> |
| <td> 1812L075PR </td> |
| <td> F1812 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="4"> Integrované obvody </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1 </td> |
| <td> U1 </td> |
| <td> LT1117-3.3 </td> |
| <td> SOT223 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1 </td> |
| <td> U2 </td> |
| <td> ATmega88-20AU </td> |
| <td> TQFP32 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="4"> Krystaly </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1 </td> |
| <td> X1 </td> |
| <td> 12MHz </td> |
| <td> XTAL050 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="4"> Mechanické součástky </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1 </td> |
| <td> J1 </td> |
| <td> USB_B_01 </td> |
| <td> USB_B_01 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 4 </td> |
| <td> J2, J5, J7, J10 </td> |
| <td> JUMP2 </td> |
| <td> JUMP2 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1 </td> |
| <td> J6 </td> |
| <td> JUMP3 </td> |
| <td> JUMP3 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 2 </td> |
| <td> J4, J3</td> |
| <td> JUMP2X3 </td> |
| <td> JUMP2X3 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1 </td> |
| <td> J8 </td> |
| <td> JUMP2X5 </td> |
| <td> JUMP2X5 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1 </td> |
| <td> J9 </td> |
| <td> JUMP2x3 </td> |
| <td> JUMP2x3/B </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <th colspan="4"> Konstrukční součástky </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 4 </td> |
| <td> </td> |
| <td> Šroub M3x12 </td> |
| <td> </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 4 </td> |
| <td> </td> |
| <td> Podložka M3 </td> |
| <td> </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 4 </td> |
| <td> </td> |
| <td> Sloupek M3x5 </td> |
| <td> </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 2 </td> |
| <td> </td> |
| <td> JUMPER </td> |
| <td> </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1 </td> |
| <td> </td> |
| <td> Plošný spoj </td> |
| <td> </td> |
| </tr> |
| </table> |
| |
| <h2> Zapojení použitých IO </h2> |
| |
| <p> |
| Použitý obvod ATmega88-20 v pouzdru TQFP je možné nahradit procesorem ATmega8, ale je třeba |
| použít správnou variantu firmwaru přeloženou pro použitý procesor. Rychlost procesoru a |
| krystal volíme dle požadavků firmwaru. USB knihovna podporuje jen vybrané kmitočty. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Knihovna USB umožňuje připojení USB datových signálů k libovolnému portu procesoru, ale |
| současně potřebuje, aby alespoň jeden signál vyvolával přerušení s dostatečně velkou |
| prioritou. Zde je přerušovacím signálem INT0 na signálu D+ (vývod PD2). |
| </p> |
| |
| <h2> Mechanická konstrukce </h2> |
| |
| <p> |
| Jedná se o standardní modul pro stavebnici MLAB určený k přišroubování k základní desce. |
| </p> |
| |
| <h1> Osazení a oživení </h1> |
| |
| <h2> Osazení </h2> |
| |
| <p> |
| Na straně spojů nezapomeneme osadit drátové propojky (platí pro jednostranný plošný spoj). |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="802" height="404" src="AVRUSB01A_soubory/image011.png" |
| alt="Osazovací výkres, strana součástek"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Na straně spojů jsou osazeny standardní SMD součástky, jen LED diody se osazují opačně, |
| svítící stranou směrem do desky (je tam otvor velký tak akorát, aby se tam vešlo pouzdro |
| standardní diody v pouzdru 1206). |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="802" height="405" src="AVRUSB01A_soubory/image012.png" |
| alt="Osazovací výkres, strana spojů"> |
| </p> |
| |
| <h2> Oživení </h2> |
| |
| <p> |
| Oživení spočívá v optické kontrole na zkraty a v elektrické kontrole funkčnosti |
| stabilizátoru +3.3V. Pak stačí externím programátorem nahrát příslušný firmware a ozkoušet |
| jeho funkčnost. |
| </p> |
| |
| <h1> Programové vybavení </h1> |
| |
| <p> |
| Jednotlivé firmwary (nakonfigurované pro tento hardware) jsou součástí tohoto projektu |
| spolu s jejich přeloženými binárními soubory v adresáři SW. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Firmwary musejí být nakonfigurovány s těmito parametry: |
| </p> |
| |
| <table> |
| <tr> |
| <th> Parametr </th> |
| <th> Hodnota </th> |
| <th> Poznámka </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> USB D+ </td> |
| <td> PD2/INT0 </td> |
| <td> Je současně signálem externího přerušení INT0, obvyklé provedení programátoru USBasp používá port PB1. </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> USB D- </td> |
| <td> PD4 </td> |
| <td> Obvyklé provedení programátoru USBasp používá port PB1. </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Přerušení </td> |
| <td> PD2/INT0 </td> |
| <td> Obvyklé provedení programátoru USBasp používá port PD2 spojený s portem PB1. </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Krystal </td> |
| <td> 12.0MHz </td> |
| <td> Obvyklá hodnota frekvence, nutno volit podle toho, jaké frekvence jsou podporované v |
| USB knihovně (například 12.0MHz, 12.8MHz, 15.0MHz, 16.0MHz, 16.5MHz, 18.0MHz |
| 20.0MHz). </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Procesor </td> |
| <td> ATmega88 </td> |
| <td> Alternativně ATmega8 (nutný překlad firmwaru pro správně nastavený procesor). </td> |
| </tr> |
| </table> |
| |
| </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> |
