Раздел 3 Описание аппаратных средств

Рисунок 3.1 - Компоненты STK500

3.1 Описание светодиодов общего назначения

В набор STK500 входят 8 желтых светодиодов и 8 кнопок без фиксации. Светодиоды и кнопки электрически отделены от остальной части платы за счет подключения к собственным разъемам. Таким образом, они могут быть подключены к AVR-микроконтроллерам через 10-проводной шнур и разъемы портов ввода-вывода. На рисунке 3.4 показано как светодиоды и кнопки могут быть подключены к разъемам портов ввода-вывода. Шнуры должны быть подключены непосредственно между разъемами портов и разъемами светодиодов или кнопок. Шнур не должен скручиваться. Красный проводник шнура указывает на 1 вывод 1. Убедитесь, что шнур подключен к первому выводу каждого разъема. На рисунке 3.2 показано как реализовано управление светодиодом. Данное решение позволяет получить одинаковую интенсивность свечения светодиода при нахождении напряжения питания микроконтроллера в диапазоне 1.8В…6.0В.

Рисунок 3.2- Схема включения светодиода и подключения светодиодов к разъему

Прим.: Порты AVR-микроконтроллеров могут управлять непосредственно светодиодной нагрузкой, как втекающим током, так и вытекающим. Однако, в STK500 используются транзистор и два резистора для поддержания постоянной яркости свечения светодиодов при любом значении напряжения питания микроконтроллера (VTG), а также для выключении светодиодов, когда VTG отсутствует.

3.2 Описание кнопок общего назначения

Кнопки подключены к разъему по схеме изображенной на рисунке 3.3. При нажатии на кнопку на выводе SWn будет низкий уровень напряжения, а при отпускании – высокий (VTG). Рабочий диапазон напряжения VTG =1.8…6.0В.

Рисунок 3.3 – Схема включения кнопок и подключения к разъему

Прим.: На линиях портов ввода-вывода AVR-микроконтроллеров имеется возможность активизации встроенных подтягивающих резисторов к плюсу питания. Это свойство можно использовать в целях исключения внешнего подтягивающего резистора. В STK500 добавлены внешние подтягивающие резисторы 10 кОм для формирования лог. «1» на выводах SWn при отжатом состоянии кнопок. Резистор 150 Ом выполняет функцию защитного токоограничения, например, в случае ошибочной настройки линий ввода-вывода, связанных с кнопками, на вывод.

3.3 Подключение светодиодов и кнопок

Любой порт ввода-вывода AVR-микроконтроллера может быть подключен к светодиодам и кнопкам, используя 10-проводной шнур, входящий в состав набора. На разъемы в дополнение к линиям портов выводятся напряжение питания целевого микроконтроллера VTG (VCC) и общий провод GND.

Рисунок 3.4 – Подключение светодиодов и кнопок к портам ввода-вывода

Разъемы портов

Расположение выводов разъемов и их соответствие линиям портов ввода-вывода показано на рисунке 3.5. Вывод с квадратной маркировкой указывает на вывод 1.

Рисунок 3.5 – Расположение и назначение выводов разъемов портов ввода-вывода

Разъем порта Е (PORTE/AUX) содержит специальные сигналы и функции в дополнение к линиям порта Е. Расположение и назначение выводов этого разъема показано на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 – Расположение и назначение выводов разъема порта Е

Ниже приведены специальные функции порта Е:

Сигналы PE0 - PE2

Таблица 3.1- Функции выводов PE0 - PE2

	ATmega161	AT90S4414/AT90S8515
PE0	PE0/ICP/INT2	ICP
PE1	PE1/ALE	ALE
PE2	PE2/OC1B	OC1B

REF: Аналоговое опорное напряжение. Данный вывод связан с выводов AREF микроконтроллера, у которых имеется отдельный вывод питания аналоговой схемы.

XT1: Тактовый вывод XTAL 1. Внутренний тактовый сигнал, подаваемый ко всем панелям. Если перемычка XTAL1 снята, этот вывод используется для подключения внешнего тактового сигнала.

XT2: Тактовый вывод XTAL 2. Если перемычка XTAL1 снята, то этот вывод используется для подключения внешнего кварцевого резонатора совместно с выводом XT1.

Разъемы подключения кнопок и светодиодов имеют аналогичное разъемам портов ввода-вывода расположение и назначение выводов, которое представлено на рисунках 3.7 и 3.8, соответственно. Квадратная маркировка указывает на вывод 1.

SW0-SW7- Кнопка 0-7
Рисунок 3.7- Расположение и назначение выводов разъема кнопок

LED0-LED7 – Светодиод 0-7
Рисунок 3.8 – Расположение и назначение выводов разъема светодиодов

3.5 Описание интерфейса RS-232 для нужд пользователя

STK500 содержит два порта RS-232. Один порт RS-232 используется для связи с AVR Studio. Другой порт RS-232 можно использовать для связи AVR-микроконтроллера, установленного на панели, с компьютером через его последовательный порт RS-232 (СОМ-порт). Для использования порта RS-232 необходимо выводы УАПП микроконтроллера физически соединить с портом RS-232. Для этого имеется 2-штырьковый разъем с маркировкой “RS232 SPARE” (резервный), связанный с преобразователем уровней интерфейса RS-232. Для соединения этого разъема с выводами УАПП необходимо использовать 2-проводной шнур. выполненное, таким образом, соединение показано на рисунке 3.9. Блок-схема подключения порта RS-232 показана на рисунке 3.10.

Рисунок 3.9-Подключение линий ввода-вывода к УАПП

Рисунок 3.10-Схема подключений выводов УАПП

3.6 Описание выводов флэш-памяти DataFlash

В состав платы набора STK500 входит микросхема флэш-памяти AT45D021 емкостью 2 Мбит из семейства DataFlash, которая может быть использована для энергонезависимого хранения данных. DataFlash – флэш-память высокой плотности с последовательным программированием через SPI-интерфейс. Полную документацию на микросхемы памяти DataFlash можно найти в секции «флэш-память» на компакт-диске Atmel или веб-сайте корпорации. Микросхема DataFlash может быть подключена к линиям порта ввода-вывода микроконтроллера. Для чего необходимо использовать 4 –штырьковый разъем с маркировкой “DATAFLASH”, который связан с SPI-интерфейсом DataFlash. Для соединения этого разъема с линиями портов ввода-вывода необходимо использовать 2-проводные шнуры из комплекта набора STK500. Также может быть использован 10-проводный шнур, если DataFlash подключается к аппаратному SPI-интерфейсу на порте В (PORTB), встроенного в AVR-микроконтроллер. Подключение линий ввода-вывода показано на рисунке 3.13. Функциональная схема подключения DataFlash к аппаратному SPI-интерфейсу показана на рисунке 3.14. Расположение выводов SPI-интерфейса показано на рисунках 3.11 и 3.12.

Рисунок 3.11- Расположение выводов SPI-интерфейса порта В (для 40-выв. МК)

Рисунок 3.12 - Расположение выводов SPI-интерфейса порта В (для 28-выв. МК с аналоговыми компонентами)

Рисунок 3.13 – Подключение линий ввода-вывода к DataFlash для AT90S8515

Рисунок 3.14 - Функциональная схема подключения DataFlash

Секция целевых панелей

Модуль программирования состоит из 8 панелей в центре платы набора. В одну из данных панелей необходимо установить целевой AVR-микроконтроллер для программирования и дальнейшего использования в приложении.

Прим.1: Только один микроконтроллер может быть установлен в секции целевых панелей. Для флэш-памяти AVR-микроконтроллеров гарантированная износостойкость составляет 1000 циклов программирования, однако, фактический срок службы флэш-памяти намного больше.

Прим.2: Во время установки микроконтроллера в панель обратите внимание на правильность ориентации корпуса. Ключи на коротких сторонах как микроконтроллера, так и панели, должны быть рядом. Неправильная установка может повредить как сам микроконтроллер, так и стартовый набор. Секция панелей используется и для программирования и для запуска и тестирования приложения.

Рисунок 3.15 – Модуль программирования STK500

После установки микроконтроллера в панель может быть выполнено программирование, для чего необходимо использовать AVR Studio и один из предлагаемых методов:

Внутрисистемное программирование (ISP) при нормальном напряжении питания.

Программирование повышенным напряжением, при котором напряжение питания всегда равно 5В. Допускается подключение цепей VTARGET, RESET, XTAL1 и AREF к секции панелей.

В следующем подразделе описывается методика использования обеих методов программирования. Инструкции по использованию AVR Studio приведены в разделе 5.