1.2. Составные части комплекса sdk-1.1

1.2.1. Микроконтроллер aDuC812bs

Микроконтроллер ADuC812 (рис. 6) выпускается фирмой Analog Devices – мировым лидером в области аналоговой схемотехники. ADuC812 является сигнальным процессором и содержит в себе 12 битный АЦП со встроенным микропроцессором. Процессорное ядро ADuC812 является клоном ядра Intel MCS51.

Основные характеристики микроконтроллера:

• Рабочая частота 11.0592 МГц.

• 8-канальный 12-битный АЦП со скоростью выборок 200 К/с.

• Два 12-битных ЦАП (код-напряжение).

• Внутренний температурный сенсор.

• 640 байт программируемого Е²PROM со страничной организацией (256 страниц по 4 байта).

• 256 байт внутренней памяти данных.

• Адресное пространство 16 Мб.

• Режим управления питанием.

• Асинхронный последовательный ввод-вывод.

• Интерфейс I²С.

• Три 16-битных таймера/счетчика и таймер WatchDog.

Рис. 6. Микроконтроллер ADuC812

1.2.2. Плис мах3064

В SDK-1.1 используется программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) семейства МАХ3000А фирмы Altera (рис.7). В очень упрощенном виде ПЛИС представляет собой набор макроячеек и механизм для организации связи между ними. Микросхема ЕРМ3064А содержит 64 макроячейки. Информация о связях между макроячейками хранится в энергонезависимой памяти находящейся внутри самой микросхемы. Для программирования ЕРМ3064А использовался специальный САПР Max+PlusII. Электрическая принципиальная схема расширителя портов ввода-вывода была нарисована в этом САПР и преобразована в базис макроячеек ПЛИС и, далее, в конфигурационный файл, необходимый для соединения нужных логических ячеек ПЛИС. Конфигурационный файл доставляется в память ПЛИС через интерфейс JTAG (IEEE 1149.1).

В стенде SDK-1.1 МАХ3064А используется как расширитель портов ввода-вывода. Микросхема МАХ3064А подключена к внешней шине ADuC812. Адресная линия А19 используется как сигнал CS (chip select) для МАХ3064А. ПЛИС выбирается, когда на линии А19 логическая единица. Физический адрес ПЛИС таким образом равен 0x80000, что соответствует восьмой странице памяти.

К ПЛИС подключены:

• Клавиатура

• ЖКИ

• Линейка светодиодов

• Звуковой излучатель

• 16 дискретных портов ввода-вывода

Для программиста расширитель портов представлен в виде нескольких однобайтовых регистров находящихся в начале восьмой страницы памяти данных.

Рис.7. ПЛИС МАХ 3064А

1.2.3. Схема сброса

Схема сброса предназначена для формирования качественного сигнала RESET после включения питания, после нажатия кнопки RESET или после выключения питания. Проблема состоит в том, что при старте контроллера после включения питания или при выключении питания возможны различные переходные процессы, могущие привести к некорректному исполнении программ или порче содержимого ОЗУ. Супервизор питания (Ul) DS1813 обеспечивает формирование сигнала RESET на 150 мс, т.е. на время, достаточное для окончания всех переходных процессов.

_{Рис. 8. Схема сброса}

1.2.4. Источник питания

Схема встроенного стабилизатора питания лабораторного макета приведена на рис.9. Переменное (15.. 16В) или постоянное (9.. 10В) напряжение от внешнего источника питания попадает на диодный мост U15 через разъем J4. Сердцем встроенного в SDK 1.1 источника питания является микросхема LM7805C. Эта микросхема является интегральным стабилизатором с защитой от перегрева и короткого замыкания. Выходное напряжение– 5В ± 2%, выходной ток до 1 А.

Рис. 9. Источник питания

Стабилитрон D19 (1N4745A) предназначен для защиты LM7805C и электролитических емкостей от превышения входного напряжения (напряжения пробоя стабилитрона – 16В). Электролитические конденсаторы С35 и С36 необходимы для сглаживания пульсаций входного напряжения. Электролитический конденсатор С38 необходим для поддержки работоспособности SDK-1.1 при кратковременных пропаданиях напряжения питания. Емкости С40 и С37 необходимы для фильтрации высокочастотных помех, их использование определяется штатной схемой включения LM7805C.

Рис. 10. Стабилизатор питания ПЛИС

Напряжение 3.3 В для питания ПЛИС формируется с помощью стабилизатора U10 (LD1117S) (рис. 10).

Фильтрующие емкости равномерно распределены по всей поверхности печатной платы. Каждый конденсатор соединяет плюс питания с корпусом. Фильтрующие емкости шунтируют высокочастотные помехи, возникающие в цепях питания 3.3 и 5В (рис. 11).

Рис. 11. Шунтирующие емкости

Шунтирование происходит из-за того, что активное сопротивление емкости тем меньше, чем выше частота сигнала.

где, Хс – активное сопротивление конденсатора, f – частота, С – емкость.

Для постоянного напряжения сопротивление конденсатора близко к бесконечности, а для переменного напряжения высокой частоты – конденсатор является резистором с низким сопротивлением.