Rozbudowany układ rozwojowo-badawczy dla procesorów ARM-AVR

Chciałem zaprezentować Wam mój ostatni projekt który jest tzw „evaluation board”.
Urządzenie to zostało zaprojektowane jako swego rodzaju projekt pośredni ,ponieważ potrzebny jest mi on do innego większego projektu ale samo w sobie jest pełnoprawnym urządzeniem. Płytka może być z powodzeniem używana zarówno do testowania oprogramowania , pisania własnego jak i dobra baza pod naukę jednego z wybranych języków programowania.
Na początku sam szukałem gotowych zestawów ,tak aby przynajmniej w większości mogłyby okazac się przydatne oraz w miarę elastyczne.Wiele z dostępnych cenowo układów ewoluacyjnych ma kilka istotnych wad, zaprojektowane są np. pod jeden konkretny typ procesora(o ile przy nauce programowania przesiadanie się na inny uPc nie jest problemem ,to przy testowaniu softu pod konkretne urządzenie jak i symulacje jest już utrudnieniem) , często peryferia lub linie programatora połączone są z uPc „na stałe” lub nie mamy możliwości wyprowadzenia wszystkich nóżek procesora na zewnętrzny układ(np. płytkę stykową) itp. itd
Z czasem pewnie udałoby się znaleźć odpowiedni moduł jednak jak to u hobbystów bywa takie przeszkody są najlepszą motywacją do stworzenia własnego urządzenia
Głównym założenie było takie aby urządzenie obsługiwało praktycznie każdy mikroprocesor niezależnie od obudowy czy to DIP czy TQFP , aby obsługiwany był każdy procesor od ATTINY przez M128 po AT91SAM. Do tego wszystkie z peryferii dostępnych na płytce były niezależne od siebie i dołączane do procesora tylko wtedy gdy ich potrzebuje. Podobnie rzecz się ma z programatorem którego linie podłączone na stałe do wykorzystywanych przez aktualny program wyprowadzeń, mimo że mamy do czynienia z układami ISP często wprowadzają one zakłócenia. Dzięki możliwości zasilania zarówno z USB lub/i z zasilacza, gniazdom zewnętrznym z szynami danych oraz zasilaniem oraz wyprowadzeniom wszystkich peryferii jak i nóżek procesora nie zależnie od siebie na zewnątrz moduł ten staję się niezwykle elastyczny i wygodny w użytkowaniu.
Poniżej wypiszę podstawowe peryferia oraz funkcje urzadzenia:

-zasilanie z USB , z zasilacza 12V lub obu na raz w przypadku konieczności większego zapotrzebowania na prąd niż 500mA
-programowanie przez USB procesora osadzonego w „gnieździe” ,lub zewnętrznego układu zawierającego uPc. Jest też możliwość przełączenia gniazda na tryb wejściowy w celu programowania procesorów innych niż AVR –np. ARM wraz z JTAG
-możliwość wyboru napięcia zasilania zarówno dla programowanego procesora w gnieździe , zewnętrznego uPc
- wyprowadzone piny zasilania 3,3V oraz 5V dla płytek dołączanych do urządzenia (np. LCD)
- wyprowadzone wszystkie szyny danych(TWI, USART itp) dla AVR w dwóch gniazdach dla zewnętrznych układów(konfigurowane jumerami)
Gniazda są dublowane czego używam do podłączenia mojego DIY analizatora stanów/linii na USB ,dzięki czemu widzę wysyłanie oraz poprawność danych pomiędzy uPc a układem I2C
- gniazdo karty SD z wyborem pracy dla procesorów zasilanych z 3,3V lub 5V wybierany zworkami(dzielniki napięcia na liniach danych)
- buzzer
- odbiornik podczerwieni
- encoder obrotowy z przyciskiem
- 6 przycisków typu switch
- 4 wys siedmio-segmentowe wraz z tranzystorami sterującymi (wspólna anoda)
- 2 potencjometry montażowe do obsługi przetworników A/C
- dioda SFlux do zastosowań w trybie regulacji PWM
- pamięć szeregowa 24c64
- 8 diod LED dowolnego użytku
- wejście liniowe
- wyjście PWM na gniazdo RCA
- aktywny filtr LPF wraz z wzmacniaczem o regulowanym wzmocnieniu z wyj RCA (PWM-Line Out)
- gniazo wej-wyj dla programowania zewnętrznych układów , programowania głównego procesora innym programatorem (lub dla programowania ARM)
- LCD HD44780 w trybie do wyboru 4 lub 8 bit ze stałym lub programowo sterowanym podświetleniem(PWM)

Do urządzenia dzięki prostocie podłączania i braku konieczności przerabiania wtyczek ze starszych projektów powstał też mini hub obsługujący każda wtyczkę do 2x40 pin z wyborem modułu oraz wyprowadzeniami dla gold pinów( na razie dla LCD oraz RS 232 wraz z FT232)

Pod programowane procesory przygotowane są specjalne płytki wpinane w socjet. Maksymalna ilość to 80 pinów co daje nam możliwość pełnej obsługi chyba wszystkich AVR , XMEGA oraz wielu ARM . Jeżeli płytkę wykonamy zgodnie z rozmieszczeniem pinów zasilania oraz pinów programatora każda płytka z uPc jest z nimi zgodna. Jeżeli jednak będzie konieczność zmiany pinów zasilania oraz programowania można je pozamieniać by uniknąć komplikowania płytki(dla dużych uPc)
Na razie powstały płytki dla mega 8 , 16 oraz 128 (SMD) , AT91SAM7S256 oraz DIP40
W połączeniu z pochyloną w stronę użytkownika podstawą na której umieściłem układ i wieloma jego funkcjami oraz możliwościami rozbudowy czyni ten zestaw bardzo przydatny, wygodny i łatwy w użytkowaniu dla każdego elektronika-programisty.

Poniżej zamieszczam kilka fotek zarówno z prac jak i gotowego urządzenia i proszę o komentarze

Pozdrawiam wszystkich forumowiczów i życzę (nieco spóźnione ale zawsze) wesołych i pogodnych świąt

witam!
No muszę przyznać, że jestem pod wrażeniem zarówno jeśli chodzi o walory estetyczne jak i sprzętowe. Mogłeś jeszcze dać jakąś fajną klawiaturkę albo wyświetlacz graficzny co by lepiej zagospodarować przestrzeń. Gdzie robiłeś płytkę pod to cudo??

Ta płytka raczej była wykonana w domu.Co widać po otworach i smugach na płytce.Ale zdjęcia są niewyraźne więc dopuszczam to, że mogę się mylić

Wyświetlacz LCD "potraktowałem" jako moduł dodatkowy a klawiaturkę multipleksową mam z innego projektu to jak potrzebuje to tylko podłączam. Płytka zrobiona domowymi sposobami nie w firmie:)

Soldermaski robię własne w każdym kolorze nakładam wałkiem lub pędzlem. Punkty to termotransfer lub wydrapywanie.

Dodano po 4 [minuty]:

Cytat:

Jedno co widzę bo lekko razi, to hektary wolnego miejsca ale podejrzewam, że całość dobrze służy, a to najważniejsze.

Nie ograniczały mnie koszty np zamówienia płytki więc nie ściskałem wszystkiego w kupę bo jak zrobi się większy projekt i połączy wszystkie piny przewodami plus jakaś stykowa i zewnętrzny moduł to już nie jest tak pusto

Trochę nawiązuje do Altery cylone II na ,której się bawię na Technice Cyfrowej.Fajnie zrobiony układ, ale mnie zastanawia to czy normalnie możesz tworzyć licznik np: modulo 5 zliczający w tył, sterowany klawiszami (bo zauważyłem je w prawym dolnym rogu płytki) i wynik tego wszystkiego jest pokazywany na ekranie LCD bądź wyświetlaczu alfanumerycznym. Jeszcze raz fajny projekt, i jak tam to cenowo wyszło oraz czy możesz nam zdradzić jaki masz ten "większy"projekt w planach .

Wesołych świąt

Prz3mass_PRL napisał:

Trochę nawiązuje do Altery cylone II na ,której się bawię na Technice Cyfrowej.Fajnie zrobiony układ, ale mnie zastanawia to czy normalnie możesz tworzyć licznik np: modulo 5 zliczający w tył, sterowany klawiszami (bo zauważyłem je w prawym dolnym rogu płytki) i wynik tego wszystkiego jest pokazywany na ekranie LCD bądź wyświetlaczu alfanumerycznym.

A czemu nie? Można zrobic wszystko to zależy od umiejętności i pomysłu. Tylko przyłączyć potrzebne peryferia(w Twoim przypadku przyciski , lcd lub 7seg.) i brać się za pisanie kodu:)

A moim zdaniem, płytka nie jest jakoś specjalnie "rozbudowana"

Lcd, parę przycisków karta SD, itd... Jak na tak skromny asortyment płytka jest o wiele za duża...

P.S. Podoba mi się czerwony kolor maski

Cersunited napisał:

A czemu nie? Można zrobic wszystko to zależy od umiejętności i pomysłu. Tylko przyłączyć potrzebne peryferia(w Twoim przypadku przyciski , lcd lub 7seg.) i brać się za pisanie kodu:)

Najpierw to trzeba taką płytkę zbudować i potem pisać program(chociaż w Quartusie II to się bardziej układ tworzy i przypisuje piny, niż się pisze kod programu) do pisania to bardziej Dev c++ bądź Visual c++. A jak ona duża jest, będzie miała rozmiar netbooka?

narasta napisał:

A moim zdaniem, płytka nie jest jakoś specjalnie "rozbudowana"

Lcd, parę przycisków karta SD, itd... Jak na tak skromny asortyment płytka jest o wiele za duża...

No to zależy co kolega oprócz tego potrzebuje ja mam do tej płytki LCD TFT , klawiaturę , moduł RS232 i moduł radiowy Telecontroli i myślę że w połączeniu wszystko razem ma duże możliwości:) Przynajmniej nie wykorzystałem jeszcze wszystkiego a już na pewno nigdy wszystkiego razem. A wymiary widać w porównaniu do laptopa mniej więcej. Płytka ma 200 x 150 mm o ile pamiętam.

Witam

Projekt świetny, umożliwiający programowanie układów zarówno AVR jak i ARM. Ogólnie bajka. Istniałaby możliwość udostępnienia płytek PCB i schematu ?

Pozdrawiam

Cytat:

A moim zdaniem, płytka nie jest jakoś specjalnie "rozbudowana"

Lcd, parę przycisków karta SD, itd... Jak na tak skromny asortyment płytka jest o wiele za duża...

P.S. Podoba mi się czerwony kolor maski

Podzielam Twoje zdanie. Widać, że PCB kosztowała autora sporo wysiłku, ale jest na niej po prostu biednie.. na przykład względem płytki Mirley'a. Wystarczyłoby zaprojektować płytki pomocnicze pod uC inne, niż AVR i po robocie.

Cytat:

„evolution board”

..a nie czasami "evaluation board"?

To co w tym momencie masz na płytce da się zmieścić na 2x mniejszym PCB Tym bardziej że masz aż 2 warstwy.

Dla porównania tutaj jest płytka zaprojektowana z większą ilością peryferii
(wymiary około 200x100mm)



2x USB,
2 rsy (z konwerterami max232)
JTAG
ISP
zasilanie +5, -5 +3.3,
eeprom
sd
troche ukłądów logicznych
rs485
lcd alfa
przyciski
driver na uln2xxx
4 x opamp
prosty DAC(pwm)
źródło sygnału zegarowego z prescalerami 1,2,4

W jakim programie projektowałeś płytkę? Może tu leży problem?

+ za uniwersalność pod kątem różnych rodzin procesorów
+ za wykonanie PCB

..a nie czasami "evaluation board"? [/quote]To też chyba przez ten świąteczny nastrój jak kolega wyżej napisał już poprawiłem.

No jak już napisałem w opisie podstawowym kryterium było unizależnienie programowanego układu od peryferii , oraz programatora jak i możliwość rozszerzenia o inne moduły a tego układ kolegi Mirleya nie oferuje. Dodatkowo tam mamy podstawke max dla uPc 32 nóżki co mocno ogranicza już tylko w AVR nie mówiąc o no ARM. Z wyposażenia jest RTC z tego co widze ale nie ma SD więc można by debatować Oczywiście nic nie ujmuje koledze Mirley jego płytka jest bardzo dobra jednak każdy ma inne wymagania.

Dodano po 14 [minuty]:

narasta napisał:

To co w tym momencie masz na płytce da się zmieścić na 2x mniejszym PCB Tym bardziej że masz aż 2 warstwy.

Dla porównania tutaj jest płytka zaprojektowana z większą ilością peryferii
(wymiary około 200x100mm)



2x USB,
2 rsy (z konwerterami max232)
JTAG
ISP
zasilanie +5, -5 +3.3,
eeprom
sd
troche ukłądów logicznych
rs485
lcd alfa
przyciski
driver na uln2xxx
4 x opamp
prosty DAC(pwm)
źródło sygnału zegarowego z prescalerami 1,2,4

No wydaje mi się że więcej o RS na pokładzie ja nie wpinałem bo mam do tego oddzielna płytkę z FTDI. A reszta to podobnie mi sie wydaje a płytka czy dwa razy mniejsza?(200x150 vs 200 x100) A ograniczenie tylko do DIP 40 z tego co widzie to trochę mało

Projekt robiony był w Eaglu

Witam
A ja daję duży plus za taki format płytki, ponieważ nie jest to urządzenie, tylko płytka testowa i taka jest bardzo wygodna w użyciu, sam często robiłem bardzo małe płytki i teraz wolę ich nie używać, ze względu na ciasnotę, wolę zrobić nową już na większej przestrzeni, moim zdaniem super projekt

Mnie się bardzo podoba, mógłby kolego szerzej opisać metodę tworzenia soldermaski(dokładnie chodzi mi o punkty lutownicze, jaka farba). Jak na domowe wykonanie to estetyka na bardzo wysokim poziomie. Pozdrawiam

konel83 napisał:

Mnie się bardzo podoba, mógłby kolego szerzej opisać metodę tworzenia soldermaski(dokładnie chodzi mi o punkty lutownicze, jaka farba). Jak na domowe wykonanie to estetyka na bardzo wysokim poziomie. Pozdrawiam

Dziękuję. Co do soldermaski to akurat farby sa przeze mnie przygotowane specjalnie do soldermaski nakladane walkiem lub pędzlem. Same punkty można albo wydrukować np z eagla lub lepszy jeśli mamy dostęp do plotera to wyciąć punkty i przyłożyć. Same punkty można zmyć ,zdjąć lub zdrapać.

Cytat:

(...) unizależnienie programowanego układu od peryferii , oraz programatora

No dokładnie - ja używam płytki o której wcześniej pisalem z procesorami PIC. Trzeba tylko zrobić swoje moduły z uC. Nie korzystam z programatora na PCB, tylko PICkit2 ze złączem programowania na każdym module uC.

Cytat:

oraz programatora jak i możliwość rozszerzenia o inne moduły a tego układ kolegi Mirleya nie oferuje

Od tego masz podstawki. Ja dodatkowo na przedłużeniu laminatu mam płytkę stykową.

Cytat:

Dodatkowo tam mamy podstawke max dla uPc 32 nóżki co mocno ogranicza już tylko w AVR nie mówiąc o no ARM

Ja używam max 40 nóżkowych PIC'ów i mi wystarcza. Ty masz 80 pinów na podstawce - OK, ale niby do czego je podepniesz jak płytka jest praktycznie goła? Przerost formy nad treścią.

Cytat:

Z wyposażenia jest RTC z tego co widze ale nie ma SD

Jest dużo, dużo więcej niż RTC - nie przesadzaj. Nie korzystałem jeszcze z SD, ale można sobie dorobić moduł mieszczący się spokojnie (z zapasem) w ww. podstawkach. Umówmy się - głównie chodzi o gniazdo karty SD, bo elektroniki przy tym prawie nie ma.

OK, zrobiłeś to dla siebie - jeżeli Tobie to pasuje i będzie Ci się wygodnie pracowało, to nie mam nic więcej do dodania.

Cytat:

No dokładnie - ja używam płytki o której wcześniej pisalem z procesorami PIC. Trzeba tylko zrobić swoje moduły z uC. Nie korzystam z programatora na PCB, tylko PICkit2 ze złączem programowania na każdym module uC.

To kolega nie korzysta a ja korzystam z wbudowanego dla wygody i miał on działać bez zakłóceń. Można mieć auto z klima a otwierać okna, jak kto woli...

Cytat:

Od tego masz podstawki. Ja dodatkowo na przedłużeniu laminatu mam płytkę stykową.

Więc ma kolega podobnie jak ja płytkę stykową, jednak kolegi Mirleya nie miała i tego dotyczyła wypowiedź

Cytat:

Ja używam max 40 nóżkowych PIC'ów i mi wystarcza. Ty masz 80 pinów na podstawce - OK, ale niby do czego je podepniesz jak płytka jest praktycznie goła? Przerost formy nad treścią.

jakby mi 40 nóżkowe starczały nie robiłbym więcej nie mówiąc juz o ARM. Z 80 pinów peryferia zajmują 74 reszta to vcc i gnd więc rzeczywiście przerost....

Cytat:

OK, zrobiłeś to dla siebie - jeżeli Tobie to pasuje i będzie Ci się wygodnie pracowało, to nie mam nic więcej do dodania.

oczywiście każdy ma inne wymagania i max 40 nóżkowy PIC mi nie wystarcza. Co do rozmiarów kwestia gustu ale nie napisałem wersja "mobilna" a priorytetem jest przejrzystość i wygoda użytkowania. To dlaczego na uczelniach na laborkach mamy duże potencjometry suwakowe ,dekadowe wielkości jamnika a nie do montażu SMD? W końcu w jednej sali można by ich zmieścić tysiące wtedy

Pozdrawiam

Cytat:

To dlaczego na uczelniach na laborkach mamy duże potencjometry suwakowe ,dekadowe wielkości jamnika a nie do montażu SMD?

Bo macie sprzęt z PRL'u ? Nie zrozumiałeś kilku kwestii, które poruszałem. Nie chce mi się już dyskutować w tym temacie - jak pisałem - powodzenia.

Czuję że nawet z takimi nie miał kolega do czynienia więc dalsza dyskusja jest zbędna.Zrozumiałem lecz nie wnosiły zbyt dużo dlatego je pominąłem. Dziękuję i życzę również

No to czas otworzyć worek z pytaniami :

1. Rozumiem że "wkłady" z uC kolega wykonał tą samą metodą co płytę z peryferiami. Czy kolega mógłby wstawić zdjęcie takiego "wkładu" gotowego do montażu elementów ? Interesuje mnie szczególnie jak położona jest farba w okolicach padów uC.

2. Czy tą farbę można nakładać za pomocą aerografu lub pistoletu do lakierowania ?

3. Płytka wykonana metodą żelazkową czy fotochemiczną ?

4. Gdybyś miał zrobić ją jeszcze raz , od zera to coś byś dodał/zmienił ?

Pozdrawiam.

tangofox napisał:

No to czas otworzyć worek z pytaniami :

1. Rozumiem że "wkłady" z uC kolega wykonał tą samą metodą co płytę z peryferiami. Czy kolega mógłby wstawić zdjęcie takiego "wkładu" gotowego do montażu elementów ? Interesuje mnie szczególnie jak położona jest farba w okolicach padów uC.

2. Czy tą farbę można nakładać za pomocą aerografu lub pistoletu do lakierowania ?

3. Płytka wykonana metodą żelazkową czy fotochemiczną ?

4. Gdybyś miał zrobić ją jeszcze raz , od zera to coś byś dodał/zmienił ?

Pozdrawiam.

1. Nie bardzo rozumiem, czy chodzi koledze o wkłady z uC widoczne na zdjęciu(to akurat dla Atm8.) czy o dodatkowe układy np z LCD?
2. Nie używałem aerografu ale wydaje mi się zbyt gęsta jednak można ją z powodzeniem rozcieńczyć co wymaga wtedy dłuższego wypiekania. Wałkiem można zrobić to bardzo dobrze i nie wchłania się zbyt we wkładkę.
3.Termotransfer, laminatorem
4. Jedyne co bym dodał/zmienił to zasilanie bateryjne na płycie dla testów z podtrzymaniem bateryjnym. Oprócz tego sprawuje się wszystko bardzo dobrze.

Jeżeli chodzi o zdjęcia oprócz tych mam kilka jeszcze ale więcej fotek mogę zrobić ale dopiero w nowym roku bo jestem za granicą.
Pozdrawiam

Co do punktu 1. to chodzi mi o o te widoczne na zdjęciu (z mikrokontrolerami).

tangofox napisał:

Co do punktu 1. to chodzi mi o o te widoczne na zdjęciu (z mikrokontrolerami).

Jeżeli zdjęcie nie wyraźne poszukam lepszego.W podstawce obsadzona jest wkładka z Atm8. Zdjecie czwarte od lewej przedstawia taka samą podstawkę tyle że bez wlutowanego procesora. Wszystkie plytki dla każdego uPc są tak zaprojektowane że zasilanie i piny programatora są dostosowane do konkretnego uPc co wyklucza do zera pomyłke przy zmianie uPc częstej , po prostu wkładamy i programujemy czy to m8 czy m128. To w sumie tyle o wkładkach

Koledzy krytykańci.
Na pewno zrobili byście to lepiej. Na pewno zrobili byście to ładniej. I na pewno wasze działało by szybciej... Pokażcie zatem wasze gotowe "dokonania".
Jak dla mnie - rozmiar i "ubogość" tej płytki jest jak najbardziej plusem. Przy kilku dodatkowych elementach podpiętych do układu - cudów nie ma - robi się plątanina w której trudno się połapać. Dzięki takiej ilość "powietrza" między układami praca i ew zmiany w układzie są znacznie łatwiejsze. Oczywiście - zostaje kwestia zakłóceń itp. Ale - to wkalkulowane ryzyko.
Co do napychania płytki pierdylionem układów - jak autor napisał - jest to tylko część jego eval-boarda. Znaczy - rdzeń. Prawdopodobnie w szufladzie leży jeszcze kilka modułów "rozszerzających". I dobrze! Ponownie - po co bałagan i brak przejrzystości na malutkiej płytce upakowanej do granic? Ma to sens przy produkcji seryjnej układów uruchomieniowych, szczególnie tych, które służą do nauki. Ale w tym przypadku - praktycznie żadnego (na co komu coś, czego i tak na 90 % nie wykorzysta, co jednak w razie potrzeby można "dospawać").

Słowa uznania za wykonanie!
Krótkie pytanie: Jakiego lakieru używasz do solder-maski?

Pozdrawiam autora i wszystkich malkontentów
Kamil

"Krótkie pytanie: Jakiego lakieru używasz do solder-maski? "

farby specjalnie przygotowane do wykonywania solder maski, nie są to gotowe produkty.

Jeżeli to możliwe to prosiłbym o dodanie kilku zdjęć modułów (LCD , kart SD itp) z jakimi współpracuje ta płyta. W szczególności interesuje mnie jak wyszły pola lutownicze oraz soldermaska wokół nich. Jednocześnie przyłączam się do prośby kolegi wyżej - więcej konkretów odnośnie tej farby.


Ogólnie projekt wyszedł ładnie, i spodobał mi się do tego stopnia że postanowiłem zaprojektować i wykonać swoją płytkę pod układy PIC.

PS. Ja dodałbym rezonatory kwarcowe na wkładkach z mikrokontrolerami(albo gniazda na nie).