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Mainboard und LCD Erweiterungsmodul

Megahod Mainboard mit LCD Erweiterungsmodul stellt die Hardware - Basis der Megahod - Reihe dar.
Hier wurden die Grundvoraussetzungen für einen schnellen
und unkomplizierten Einstieg in jede Applikation geschaffen.

megahod_basisboard

 

  • Power Supply
  • Beschaltung von Prozessor und Prozessor - Komponenten wie Reset, Quarz, Debug- und Programmierschnittstellen
  • Fachgerechte Anbindung von externen Komponenten wie SRAM, LCD, Busse, analoge Inputs
  • Benutzer Tasten und LEDs
  • Applikationsbezogene Erweiterungsslots

  • Download des Steckbriefes
     

Power Supply

 

Core Einheit

  • Externe 6-18 V DC max. 3A
  • Schutz gegen Verpolung und Transienten über 24V
  • Spannungsaufbereitung on Board 5V max. 1A
  • Spannungsaufbereitung on Board 3,3V max. 1A

 

  • ATxmega128A1
    • 128KB + 8KB Flash
    • 2KB E2PROM
    • 8KB SRAM
  • System Clock max. 32 MHz
  • 45ns high speed  SRAM 32K x 8 (ext.)

Grafikmodul mit touch pad

 

user interface und busse

  • BATRON BTHQ 128064 AVC1-FSTF-06-LEDWHITE-COG
  • 128 x 64 dots FSTN Black & White Positive Transflective LCD Graphic Module
  • Touch Pad klar, analog
  • Hintergrundbeleuchtung mit weißen LED’s

 

  • Zwei LED’s (grün und rot), sechs Tasten
  • RS232 incl. Treiber Hardware
  • 6 x UART,  4 x SPI
  • 2 unabhängige TWI Kanäle (I2C und SMBus kompatibel)
  • Bis zu 46 freie GPIO’s

Motor control & analoge Funktionen

 

Mechanische Daten

  • 8 x PWM
  • 12 x ADC (12 bit, 2 Msps)
  • 2 x DAC(12 bit, 1 Msps)
  • 3 x Quadrature Decoders

 

  • B x T x H 158mm x 73mm x 13mm (ohne RS232 Stecker und LCD Erweiterungsmodul)
  • 4 Eckbohrungen ø 3,5mm

Technische Details

Nachfolgend finden Sie nähere technische Informationen zu den einzelnen Komponenten vom Megahod Application Board.

Power Supply

Das Board wird über ein externes Schaltnetzteil versorgt. Es kann eine beliebige Spannung zwischen 6V und 18V angelegt werden. Die Schutzbeschaltung ist auf max. 20V und 3A Dauerbelastung ausgelegt. Der Power Supply Eingang ist auch gegen Verpolung, Netzrückspeisung und Transienten über 24V geschützt.
Es werden in der Hardware zwei Hilfsspannungen generiert:

  • 3,3V max 1A
  • 5V max 1A

Die Eingangsspannung und alle On Board generierten Spannungen sind auf die Erweiterungsslots geführt und können zur Versorgung der Erweiterungskarten und ext. Komponenten genutzt werden.

Prozessor und Speicher einheit

Als Prozessoreinheit kommt hier die neuste Errungenschaft aus dem Hause ATMEL zum Einsatz.
AVR ATxmega128A1 Microkontroller sorgt für max. Performance.

  • Low-power 8/16-bit AVR XMEGA Microcontroller
  • 128K Bytes of In-System Self-Programmable Flash
  • 8K Bytes Boot Section with Independent Lock Bits
  • 2 KB EEPROM
  • 8 KB Internal SRAM
  • 4-channel DMA Controller with support for external requests
  • 8-channel Event System
  • 8 16-bit Timer/Counters
  • 4 Timer/Counters with 4 Output Compare or Input Capture channels
  • 4 Timer/Counters with 2 Output Compare or Input Capture channels
  • High-Resolution Extension on all Timer/Counters
  • Advanced Waveform Extension on two Timer/Counters
  • 8 USARTs (IrDA modulation/demodulation for one USART)
  • 4 Two-Wire Interfaces with dual address match (I2C and SMBus compatible)
  • 4 SPI (Serial Peripheral Interface) peripherals
  • AES and DES Crypto Engine
  • 16-bit Real Time Counter with separate Oscillator
  • 2 Eight-channel, 12-bit, 2 Msps Analog to Digital Converters
  • 2 Two-channel, 12-bit, 1 Msps Digital to Analog Converters
  • 4 Analog Comparators with Window compare function
  • External Interrupts on all General Purpose I/O pins
  • Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Ultra Low Power Oscillator
  • Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection
  • Internal and External Clock Options with PLL and Prescaler
  • Programmable Multi-level Interrupt Controller
  • Sleep Modes: Idle, Power-down, Standby, Power-save, Extended Standby

Die Clock Quelle wird mit einem 16 MHz externen Quarz betrieben. Der System Takt kann auf max. 32 MHz eingestellt werden. Einige Peripherieeinheiten können bei dieser Einstellung mit doppelter Geschwindigkeit
(64 MHz) betrieben werden.

8KB interner SRAM wurde durch einen externen 32KB SRAM erweitert. Hier wurde ein High Speed Baustein mit einer Zugriffszeit von 45ns eingesetzt.

User interface

Der Benutzer hat vielseitige Möglichkeiten, Interaktionen auf dem Board auszuführen und Feedback zu bekommen. Sechs Taster SW1 - SW6 auf dem Main Board können über µP digital eingelesen werden. Dazu muss der Erweiterungsport X5 mit Hilfe von Jumper oder Hardware - Verbindungen konfiguriert werden. Möchte man nun externe Komponenten mit dem
Board - Taster steuern, so kann dies durch einfache Umkonfiguration von X5 geschehen. Die Arbeitsspannung für die Taster kann in diesem Fall auch von extern zugeführt werden. Das ist hilfreich, wenn die externen Komponenten, die man über die Taster ansprechen möchte, auf dem anderen Spannungsniveau agieren.

megahod_mainboard_mech_w002
Megahod Main Board mech. Layout

Für User Feedback sorgen auf dem Board zwei LEDs (rot und grün), welche standardmäßig auf dem Main Board untergebracht sind. Weiterhin kann das Megahod Board durch eine Grafik LCD erweitert werden. Das Grafik Display befindet sich logisch auf dem gleichen EBI Bus wie der externe SRAM Baustein. Es ist die einfachste und die schnellste Möglichkeit, die Daten zum Display zu befördern. Das von der Megahod - Reihe eingesetzte LCD hat unter anderem ein Touch Pad und eine weiße Hintergrundbeleuchtung. Modul - Hardware ist bereits so aufbereitet, dass das LCD und Touch Pad direkt vom µP angesprochen werden kann.

RS232

Mindestens eine serielle Schnittstelle braucht man immer. ATxmega128A1 bietet gleich 8 UART Schnittstellen. Zwei davon wurden mit einem RS232 Treiber versehen und dem CON1 zugefügt. Der Benutzer kann aus zwei Modi wählen:

  • 1 x RS232 mit Tx, Rx, CTS und RTS Leitungen
  • 2 x RS232 mit je Tx und Rx Leitungen

Die Flusskontroll - Leitungen CTS und RTS müssen manuell gesteuert werden.

Erweiterungsslots

Jede embedded Application erfordert zum Teil spezifische Hardware. Um diesem Anspruch gerecht zu werden, hat Megahod Main Board drei Erweiterungsslots X3, X4 und X5 implementiert. Hier können projektbezogene Hardware Teile angedockt werden. Die Pinbelegung der einzelnen Slots wurde kompatibel zu einander, was den Busausbau anbetrifft, gehalten. D.h. wenn Sie z.B. auf der Erweiterungskarte I2C und SPI Busse verwenden, so kann diese Karte sowohl in X3 Slot als auch in X4 Slot und X5 Slot gesteckt werden. Im mittleren Teil führen die Slots eigene spezifische Pins, welche nicht zu den anderen Slots kompatibel sind.

GND

1

 

2

+V12

+5V

3

 

4

+3,3V

SPIE_SCK

5

 

6

SPIE_MISO

SPIE_MOSI

7

 

8

SPIE_SS

TXD2

9

 

10

RXD2

PE1

11

 

12

PE0

GND

13

 

14

GND

ADC7

15

 

16

ADC6

ADC5

17

 

18

ADC4

GND

19

 

20

GND

ADC3

21

 

22

ADC2

ADC1

23

 

24

ADC0

GND

25

 

26

GND

TWI1_CKL

27

 

28

TWI1_DATA

TWI2_CKL

29

 

30

TWI2_DATA

NC.

31

 

32

NC.

NC.

33

 

34

GND

Erweiterungsslot X3

  • Power Supply 12V, 5V, 3,3V
  • 16 x GPIO
  • 2 x TWI (I2C)

Alternative Belegung der GPIO Pins

  • SPI Bus
  • UART
  • ADC
  • PWM

Dieser Slot wurde hauptsächlich für analoge Aufgaben gedacht

  • Messung von analogen Werten wie Spannung, Strom, Temperatur usw.
  • Motor Control

GND

1

 

2

+V12

+5V

3

 

4

+3,3V

SPID_SCK

5

 

6

SPID_MISO

SPID_MOSI

7

 

8

SPID_SS

TXD0

9

 

10

RXD0

GND

11

 

12

GND

GND

13

 

14

GND

GND

15

 

16

GND

GND

17

 

18

GND

GND

19

 

20

GND

GND

21

 

22

GND

GND

23

 

24

GND

GND

25

 

26

GND

TWI1_CKL

27

 

28

TWI1_DATA

TWI2_CKL

29

 

30

TWI2_DATA

NC.

31

 

32

NC.

NC.

33

 

34

GND

Erweiterungsslot X4

  • Power Supply 12V, 5V, 3,3V
  • 8 x GPIO
  • 2 x TWI (I2C)

Alternative Belegung der GPIO Pins

  • SPI Bus
  • UART

GND

1

 

2

+V12

+5V

3

 

4

+3,3V

SPIF_SCK

5

 

6

SPIF_MISO

SPIF_MOSI

7

 

8

SPIF_SS

TXD4

9

 

10

RXD4

GND

11

 

12

KEY1

PC5

13

 

14

KEY2

PC4

15

 

16

KEY3

KEY4_TTL

17

 

18

KEY4

KEY5_TTL

19

 

20

KEY5

KEY6_TTL

21

 

22

KEY6

GND

23

 

24

VCC_KEY

GND

25

 

26

GND

TWI1_CKL

27

 

28

TWI1_DATA

TWI2_CKL

29

 

30

TWI2_DATA

NC.

31

 

32

NC.

NC.

33

 

34

GND

Erweiterungsslot X5

  • Power Supply 12V, 5V, 3,3V
  • 8 x GPIO
  • 2 x TWI (I2C)

Alternative Belegung der GPIO Pins

  • SPI Bus
  • UART

Zusätzlich zu den Bussen werden hier auch die Taster gemanaged.

Programmieren und debuggen

Das Board kann sowohl über PDI als auch über JTAG programmiert und debuggt werden. Die Schnittstellen X1 und X2 sind voll kompatibel zu ATMEL JTAGICE mkII und AVRISP mkII. Hier können auch andere Programmer und Debugger, welche JTAG bzw. PDI Spezifikation für ATMEL xMega erfüllen, angedockt werden. Über Jumper Konfiguration am J4 lässt sich ATMEL JTAGICE mkII Schnittstelle X1 abkoppeln und die JTAG Pins können als normale GPIO Pins genutzt werden. Die Debug Möglichkeit über PDI bleibt nach wie vor erhalten.

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