ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ Katedra aplikované elektroniky a telekomunikací DIPLOMOVÁ PRÁCE Univerzální řídicí modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ
Katedra aplikované elektroniky a telekomunikací
DIPLOMOVÁ PRÁCE
Univerzální řídicí modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
Anotace
Práce se zabývá návrhem univerzálního řídicího modulu s ohledem na požadavky
specifikované firmou ZAT, a.s., pro kterou je tento modul vyvíjen. Základem modulu je
procesorové jádro, založené na platformě ARM Cortex M-3. Podpůrné funkce jsou zajišťo-
vány obvodem FPGA. Mikrokontrolér je vybrán tak, aby splňoval výpočetní požadavky a
hlavně aby obsahoval potřebný počet periférií včetně dostatečně velkých pamětí RAM a
Flash. Při návrhu je kladen velký důraz na celkovou odolnost modulu s ohledem na prostředí,
v němž bude systém umístěn. Celý návrh je proveden ve vývojovém prostředí PADS firmy
Mentor Graphics.
Klí čová slova
Řídící modul, ARM Cortex, Mikrokontrolér, FPGA, DPS, PADS
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
Abstract
The master thesis deal with a design of general-purpose control board with regards to
requirements of company ZAT, a.s. The board is developed for this company. The basic part
is processor core, based on the ARM Cortex M-3 platform. The support functions are done
with the circuit FPGA. The microcontroller has to match computing requirements and has to
include enough peripherals and RAM and Flash memory sizes. The design is focused on
electromagnetic compatibility with regards to environment where the board is placed. Entire
design is made by software PADS from company Mentor Graphics.
Key words
Control board, ARM Cortex, Microcontroller, FPGA, PCB, PADS
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
Prohlášení
Předkládám tímto k posouzení a obhajobě diplomovou práci, zpracovanou na závěr
studia na Fakultě elektrotechnické Západočeské univerzity v Plzni.
Prohlašuji, že jsem tuto diplomovou práci vypracoval samostatně, s použitím odborné
literatury a pramenů uvedených v seznamu, který je součástí této diplomové práce.
Dále prohlašuji, že veškerý software, použitý při řešení této diplomové práce, je
legální.
V Plzni dne 10.5.2012 Václav Cibulka
…………………..
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
Poděkování
Tímto bych rád poděkoval vedoucímu diplomové práce Ing. Petru Kristovi, Ph.D. za
cenné rady při tvorbě diplomové práce a Ing. Petru Wolmutovi za poskytnuté konzultace při
návrhu desky. Dále bych rád poděkoval firmě ZAT, a.s. za možnost využití jimi vlastněných
programových prostředků.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
7
Obsah
OBSAH 7
SEZNAM SYMBOL Ů ...........................................................................................................................................9
1 ÚVOD…… .. .................................................................................................................................................11
1.1 CÍLE PRÁCE..............................................................................................................................................11 1.2 POSTUP ŘEŠENÍ.........................................................................................................................................11
2 VÝBĚR MIKROKONTROLÉRU .............................................................................................................13
2.1 POŽADAVKY .............................................................................................................................................13 2.2 MOŽNÁ ŘEŠENÍ.........................................................................................................................................14 2.3 M IKROKONTROLÉR STM32F207 .............................................................................................................15
2.3.1 Parametry STM32F207..................................................................................................................16 2.3.2 Jádro ARM Cortex M-3..................................................................................................................16
2.4 PŘECHOD Z STR912 NA STM32F2 ..........................................................................................................17
3 NÁVRH ŘÍDICÍ JEDNOTKY ...................................................................................................................19
3.1 POŽADAVKY NA ŘÍDICÍ MODUL ................................................................................................................19 3.2 BLOKOVÉ SCHÉMA A JEHO POPIS..............................................................................................................20 3.3 VÝVOJOVÉ PROSTŘEDÍ PADS ..................................................................................................................21
3.3.1 PADS Logic....................................................................................................................................21 3.3.2 PADS Layout..................................................................................................................................22
3.4 SCHÉMA ZAPOJENÍ A POPIS JEDNOTLIVÝCH BLOKŮ...................................................................................23 3.4.1 CPU, OSC, JTAG, RST ..................................................................................................................23 3.4.2 CAN, RS485 ...................................................................................................................................23 3.4.3 FPGA .............................................................................................................................................24 3.4.4 EXTRA_RAM .................................................................................................................................24 3.4.5 SSIO_ISOLATED...........................................................................................................................25 3.4.6 ETHERNET....................................................................................................................................25 3.4.7 POWER, TERM..............................................................................................................................25 3.4.8 LEDS..............................................................................................................................................26 3.4.9 DIN0-7 ...........................................................................................................................................26 3.4.10 DOUT0-9 .......................................................................................................................................26 3.4.11 AIN0-1 a 2......................................................................................................................................27 3.4.12 AOUT0-1 a 2..................................................................................................................................27 3.4.13 X1,X2, FRONT...............................................................................................................................27
3.5 NÁVRHOVÁ PRAVIDLA .............................................................................................................................28 3.6 PARAMETRY DPS.....................................................................................................................................28 3.7 NÁVRH DPS.............................................................................................................................................30 3.8 NÁVRH Z HLEDISKA EMK........................................................................................................................30
3.8.1 Požadavky firmy ZAT.....................................................................................................................31 3.8.2 Blokové schéma pro EMK..............................................................................................................32
4 PARAMETRY ŘÍDICÍHO MODULU......................................................................................................34
4.1 TECHNICKÉ PARAMETRY MODULU...........................................................................................................34 4.1.1 Napájení.........................................................................................................................................34 4.1.2 Digitální vstupy..............................................................................................................................34 4.1.3 Digitální výstupy ............................................................................................................................35 4.1.4 Analogové vstupy ...........................................................................................................................35 4.1.5 Analogové výstupy .........................................................................................................................36 4.1.6 Teplotní senzor...............................................................................................................................36 4.1.7 Styk s obsluhou...............................................................................................................................36
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
8
4.1.8 Popis konektorů .............................................................................................................................37 4.2 OŽIVENÍ MODULU .....................................................................................................................................39
ZÁVĚR .…...…. ...................................................................................................................................................41
POUŽITÁ LITERATURA..................................................................................................................................43
PŘÍLOHY ……....................................................................................................................................................44
I. SCHÉMA ZAPOJENÍ: ..........................................................................................................................................44 A) CPU, OSC, JTAG, RST.................................................................................................................................44
b) CAN, RS485...............................................................................................................................................45 c) FPGA.........................................................................................................................................................46 d) EXTRA_RAM.............................................................................................................................................47 e) SSIO_ISOLATED.......................................................................................................................................48 f) ETHERNET ................................................................................................................................................49 g) POWER, TERM .........................................................................................................................................50 h) LEDS .........................................................................................................................................................51 i) DIN0-7........................................................................................................................................................52 j)DOUT0-9.....................................................................................................................................................53 k) AIN0-1 .......................................................................................................................................................54 l) AIN2 ...........................................................................................................................................................55 m) AOUT0-1 ..................................................................................................................................................56 n) AOUT2.......................................................................................................................................................57 o) X1,X2, FRONT...........................................................................................................................................58
II. POPIS KONEKTORŮ..........................................................................................................................................59 a) konektor X1........................................................................................................................................59 b) konektor X2........................................................................................................................................60
II. DPS ...............................................................................................................................................................61 a) DPS strana spojů Top ........................................................................................................................61 b) DPS vnitřní napájecí vrstva Vcc ........................................................................................................62 c) DPS vnitřní vrstva GND ........................................................................................................................63 d) DPS strana spojů Bottom...................................................................................................................64 e) DPS náhled na celek ..............................................................................................................................65 f) DPS rozmístění součástek ......................................................................................................................66
III. SEZNAM SOUČÁSTEK.....................................................................................................................................67
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
9
Seznam symbol ů
DPS…………........ Deska plošných spojů
PCB……………... Printed circuit board
PADS Logic…….. Návrhový systém firmy Mentor graphics pro tvoru schémat
zapojení
PADS Layout…… Návrhový systém firmy Mentor graphics pro tvoru DPS
ARM…………...... Firma vyvíjející architekturu procesorů a také název samotné
architektury
ARM Cortex…….. Označení nejnovějších architektur firmy ARM
RISC…………….. Reduced Instruction Set Computer, architektura mikroprocesorů
GPIO……………. General Purpose Input/Output, piny konfigurovatelné jako vstupy i
jako výstupy
USB 2.0 OTG…... USB One-The-Go, nová specifikace USB komunikace, umožňující
přenos dat typu bod-bod
SPI……………….
Serial Peripheral Interface, sériové periferní rozhraní používané na
DPS pro komunikaci mezi mikrokontolérem a jinými
integrovanými obvody
UART…………… Universal Asynchronous Receiver Transmitter – univerzální
asynchronní sériový kanál
IIC……………….. Inter-Integrated Circuit, sériová komunikace na DPS vyvinutá
firmou Philips
MII………………. Medium Independent Interface, rozhraní nezávislé na mediu mezi
MAC vrstvou a ethernet transceiverem
RMII…………….. Reduced Media Independent Interface, rozhraní MII změnšené tak,
aby došlo ke snížení počtu signálů rozhraní MII
ETHERNET…….. Označení komunikačního standardu IEEE 802.3
RAM…………….. Random-access memory, paměť s přímým přístupem
JTAG……………. Joint Test Action Group, standardizované rohraní pro testování a
programování integrovaných obvodů
FLASH………….. Paměť, zachovávající si uložené informace a to i bez napájení
CAN……………... Controller Area Network, komunikační sběrnice využívaná
původně v automobilovém průmyslu, dnes rozšířena i v průmyslové
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
10
automatizaci
Dhrystone 2.1…… Specifický test pro testování výkonu mikroprocesorů
DMIPS…………... Dhrystone Million Instructions executed Per Second, jednotka
reprezentující výkon procesoru při testu Dhrystone 2.1
SSIO…………….. Komunikace vyvinutá firmou ZAT a.s., využívá standardní
protokol SSI
SSI………………. Synchronous Serial Interface, synchronní sériová komunikace typu
bod-bod
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
11
1 Úvod
1.1 Cíle práce
Hlavním cílem této práce je návrh a realizace univerzálního jednodeskového řídicího
modulu na platformě mikrokontroléru s jádrem ARM Cortex. Tento modul by měl sloužit
jako universální deska pro všeobecné nasazení v systému SandRA Z100 vyvinutém firmou
ZAT a.s. Jedná se o systém skupinového a individuálního řízení regulačních mechanismů
jaderného reaktoru. Důvodem vzniku této práce je snižující se podpora výrobce
mikrokontroléru, který je používán právě v těchto řídicích systémech. Jelikož firma ZAT a.s.
garantuje dlouhý životní cyklus svých řídicích systémů, je nutné tedy najít vhodnou
alternativu za tento mikrokontrolér a vyvinout nový řídicí modul. Vyvíjený modul by měl
tedy nahradit stávající, případně zlepšit jeho parametry a vybavit ho všemi komunikačními
rozhraními, která se používají ve stávajícím systému. Důležitým faktorem je odolnost a
spolehlivost celého systému vyplývající z prostředí, ve kterém je umístěn. Jelikož se navíc
jedná o první nasazení nového mikrokontroléru, je tedy tento modul chápán spíše jako
prototyp, na kterém se v budoucnu odladí všechny potřebné periférie. Některé části se tak
mohou stát v budoucnu nepotřebné, v tuto chvíli bylo však vhodnější přistoupit k určité
redundanci v zapojení a vyhnout se tak problémům při zprovozňování celého modulu.
1.2 Postup řešení
Návrh je možné rozdělit do několika kroků, které jsou následně popsány v této
diplomové práci:
• Výběr nového mikrokontroléru, který by splňoval všechny technické požadavky pro daný
systém a požadavky týkající se možnosti vývoje aplikace na stávajících vývojových
prostředcích firmy ZAT a.s.
• Seznámení se stávajícími moduly a hlavně pak konkrétními zapojeními jednotlivých bloků
používaných firmou ZAT a.s.
• Stanovení všech technických požadavků a potřebných periférií
• Vytvoření blokového schématu.
• Konečný výběr mikrokontroléru, závislý na počtu potřebných I/O pinů a překrývání
jednotlivých periférií na pinech procesoru.
• Seznámení s novými perifériemi procesoru a přizpůsobení zapojení stávajících bloků.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
12
• Přiřazení všech signálů procesoru.
• Seznámení s programem PADS Logic pro tvorbu schéma zapojení.
• Vytvoření schématu zapojení celého modulu.
• Vytvoření návrhových pravidel, která se poté přenáší do návrhu DPS.
• Návrh a výroba DPS.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
13
2 Výběr mikrokontroléru
Jak již bylo řečeno, důvodem proč tato práce vznikla, je snižující se podpora výrobce
mikrokontroléru používaného doposud firmou ZAT a.s. ve svých řídicích systémech. Prvním
krokem tedy bylo stanovení všech technických požadavků a následně vybrání vhodného
mikrokontroléru. Jelikož lze v této oblasti zaznamenat v poslední době značný progres, bylo
nutné vybrat rodinu mikrokontrolérů, u které lze očekávat velké rozšíření a to hlavně
v podobě podpory vývoje aplikací pro tuto rodinu a udržení stálé produkce.
2.1 Požadavky
Hlavní požadavky vyplývají již přímo ze zadání. Jádro mikrokontroléru by mělo být
založeno na platformě ARM Cortex. Procesory s jádrem ARM jsou známé pro svoji nízkou
spotřebu a vysoký výkon. Od počátku výroby těchto jader si udržují svoji 32bitovou
architekturu a řídí se architekturou RISC. Standardem pro použití v mikrokontrolérech se
stávají poslední dobou jádra typu Cortex M0 – M4.
• Jádro Cortex M0 je vyvinuto speciálně pro tzv. „low power“ aplikace, jedná se v podstatě
o náhradu stávajících levných 8bitových platforem.
• Jádro Cortex M1 je optimalizováno pro implementaci v obvodech FPGA.
• Jádro Cortex M3 je speciálně vyvinuto pro „embedded“ aplikace s vysokým výkonem
a nízkou cenou, hlavně tedy pro průmyslové mikrokontroléry.
• Jádro Cortex M4 je optimalizováno pro „signal processing“ a operace s čísly s plovoucí
řádovou čárkou, navíc disponuje značným výkonem.
Řada Cortex R je vyvinuta pro „real time“ aplikace a Cortex A jsou určeny hlavně pro
aplikace, kde je požadován velmi vysoký výkon, nasazení operačních systémů a grafického
uživatelského rozhraní. V době výběru jádra však nebylo jádro Cortex M4 dostupné a k jeho
uvedení došlo až po výběru jádra a návrhu řídicí jednotky. Z uvedného rozřazení se v době
výběru jevilo jako ideální volba jádro Cortex M3.
Následující požadavky pak vyplývají z nasazení mikrokontroléru a parametrů řídícího
modulu. Tyto požadavky byly stanoveny firmou ZAT a.s. a podrobněji jsou popsány
v kapitole 3.1. Pro výběr mikrokontroléru je pak zásadní použití operačního systému,
z kterého plynou požadavky především na výpočetní výkon a velikosti pamětí RAM a Flash.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
14
Požadované parametry mikrokontroléru:
• Paměť RAM minimálně 128 kB.
• Paměť Flash minimálně 512 kB, nejlépe však 1024 kB.
• Počet GPIO minimálně 25.
• Externí paměťové rozhraní.
• Komunikační rozhraní: 2 x UART, CAN, USB 2.0, Ethernet, SPI, IIC.
• JTAG.
• Napájecí napětí nižší než 3,3 V.
2.2 Možná řešení
Výroba a rozšiřování mikrokontrolérů s jádrem ARM Cortex M-3 zažívá v poslední
době velký progres. Většina velkých výrobců začala používat ve svých výkonnějších řadách
tento typ jádra. Jedněmi z nich jsou například firmy: Texas instruments, NXP, Cypress
semiconductor, Atmel, Freescale a nebo ST Microelectronics.
Jelikož je možné najít mikrokontrolér, který by splňoval všechny požadavky přibližně
ve stejných cenových relacích u většiny výrobců, přistoupilo se při výběru k dalšímu
z požadavků. Tím byla podpora mikrokontroléru ve vývojových prostředcích používaných
firmou ZAT a.s. Jelikož firma navíc již delší dobu používá mikrokontroléry od firmy ST
Microelectronics, zúžil se výběr pouze na mikrokontroléry této firmy, tak aby přechod na
nový typ byl co nejsnazší a tím i nejrychlejší.
Po zvážení všech požadavků byly stanoveny jako nejvhodnější řešení pouze typy
STM32F207 a STM32F217. Rozdíl u těchto typů je pouze v tom, že u prvního jmenovaného
je absence kryptografického akcelerátoru, který je však pro vyvíjený modul nepotřebný. Pro
oba typy nabízí výrobce několik pouzder. Jako konečné řešení byl zvolen typ STM32F207
s tím, že potřebné pouzdro bude vybráno po stanovení kompletního obvodového schématu
řídicího modulu tak, aby se jednotlivé periférie nepřekrývaly. V době výběru mikrokontroléru
se jednalo o nejvýkonnější mikrokontrolér nabízený firmou ST Microelectronics, navíc ve
fázi evaluace. Mikrokontrolér byl tedy vybrán až po příslibu od výrobce, že bude dostupný
v době, kdy bude vznikat funkční vzorek.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
15
2.3 Mikrokontrolér STM32F207
Jedná se o mikrokontrolér založený na platformě ARM Cortex M-3 vhodný pro
nasazení v náročných průmyslových, automobilových, bezdrátových a jim podobných
aplikacích. Mikrokontrolér je vyroben 90nm technologií a jedná se o zástupce rodiny F2. Tato
rodina je nástupcem rodiny F1. Oproti svému předchůdci vyniká rodina F2 vyšším výkonem,
možností pracovat na vyšších frekvencích a to až do 120 MHz při výkonu 150 DMIPS
(Dhrystone 2.1), větší pamětí RAM a novými perifériemi, jako je rozhraní pro připojení
digitální kamery.
V každé rodině jsou mikrokontroléry rozděleny do základních řad podle jejich
možnosti nasazení a obsahu daných periférií. STMF207 je součástí tzv.: „connectivity line“,
která je charakterizována přítomností plnohodnotných periférií Ethernet MAC, CAN a USB
2.0 OTG. Na níže uvedeném obrázku je uvedeno blokové schéma typického mikrokontroléru
F2 od firmy ST Micloelectronics.
Obr. 2. 1 Blokové schéma mikrokontrolérů rodiny F2 Zdroj: www.st.com
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
16
2.3.1 Parametry STM32F207
Jádro:
• ARM Cortex-M3, 32-bit architektura
Paměti:
• 1024 kB Flash
• 128+4 kB SRAM, 4 kB zálohovatelné externí baterií
• Externí paměťový interface FSMC
Napájení:
• 1,65 – 3,6 V
GPIO:
• Až 140 pinů použitelné do frekvence 60 MHz
• Až 138 5 V kompatibilní
Komunikační rozhraní:
• Až 3 x IIC, 4 x USART a 2 x UART, 3 x SPI, 2 x CAN, SDIO
• USB 2.0 OTG
• 10/100 Ethernet MAC, MII/RMII
Další vlastnosti:
• SWD a JTAG, jednotka pro výpočet CRC, rozhraní pro připojení digitální kamery a další
2.3.2 Jádro ARM Cortex M-3
Jedná se o jádro architektury ARMv7 s označením M. Procesor je harvardské
architektury a obsahuje 3stupňovou „pipeline“, jedná se o instrukce „fetch“, „decode“ a
„execute“. Tento nový typ jádra je optimalizován k dosažení maximálního výkonu a
efektivity pro „embedded“ aplikace. Jedním ze způsobů jak toho bylo dosaženo je použití
nových instrukcí Thumb-2, kde se značně zefektivnila práce s bity, bitovými poli,
hardwarovým dělením a if/then instrukcemi. Díky těmto novým instrukcím je tak možné
generovat mnohem efektivnější kód a to i bez použití částí kódu v jazyce assembler. Pro
zpracování přerušení je použit NVIC („Nested vector interrupt controller“), který dovoluje až
240 fyzických přerušení s 256 úrovněmi, také došlo ke zkrácení doby zpracování na pouhých
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
17
12 cyklů z předchozích minimálně 24 cyklů. Pro ochranu nepovolených přístupů do paměti
v RTOS je navíc implementována jednotka „Memory protection unite“, která může výrazně
přispívat ke spolehlivosti kódu a jeho kritických částí. Reálně pak pracuje tak, že každému
procesu přidělí oblast paměti, dané periférie a také přístup do společné paměťové oblasti a
společných periférií. MPU tak může spravovat až 8 takových domén s 8 sub-oblastmi. Tuto
jednotku je možno vyřadit z provozu. K redukci ceny a spotřeby pak došlo díky zmenšení
celého jádra. Oproti předchozímu jádru ARM7 vyniká jádro ARM Cortex M-3 snížením
spotřeby z 0,28 mW/MHz na 0,19 mW/MHz a zvýšením výkonu z 0,95 DMIPS/MHz na 1,25
DMIPS/MHz. V reálných průmyslových aplikacích se pak pohybuje zvýšení výkonu až o 40
% a snížení velikosti kódu až o 25 %.
Obr. 2. 2 Blokové schéma jádra procesoru ARM Cortex M-3 Zdroj: www.st.com
2.4 Přechod z STR912 na STM32F2
V řídicích systémech firmy ZAT a.s. jsou standardně používány, jak již bylo řečeno,
mikrokontroléry firmy ST Microelectronics. Konkrétně se jedná o mikrokontrolér STR912
s jádrem ARM9. Výhodou při vývoji aplikací bude možnost využití stávajících vývojových
prostředků a zkušeností získaných při vývoji aplikací se stávajícím mikrokontrolérem.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
18
Mikrokontrolér STM32F2 přináší několik změn a vylepšení. Kromě změny jádra,
zvýšení výkonu a větších systémových prostředků, jakými jsou např.: větší paměť Flash a
SRAM, větší počet DMA kanálů, přináší nové, popřípadě vylepšené periférie. Jednou z nich
je inovované rozhraní pro externí paměti a připojení displeje. Z původního EMI („External
memory interface“) tak vzniklo rozhraní FSMC („Flexible static memory controller“).
Novinkou je podpora pamětí PC Card/Compaq Flash a konfigurovatelné rozhraní pro většinu
řídicích obvodů pro grafické LCD. Díky těmto změnám se rozhraní zkomplikovalo a došlo
k přejmenování a změně funkcí některých signálů.
Z hlediska napájení došlo ke snížení nejnižšího možného napájecího napětí a hlavně
integraci stabilizátoru pro napájení jádra mikrokontroléru. Procesor je tedy z venku napájen
pouze jednou hladinou napětí a o napájení jádra se stará právě tento stabilizátor.
Rodina mikrokontroléru STM32 je oproti svému předchůdci nabízena ve větších
pouzdrech s větším počtem periférií, což umožňuje vytvořit větší a univerzálnější modul.
Periférie jako je rozhraní MII u komunikace Ethernet, nebo externí paměťové rozhraní totiž
pokrývají svými signály velké množství pinů mikrokontroléru. Větší pouzdra tak nabízejí
větší variabilitu v možnosti zapojení daných periférií.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
19
3 Návrh řídicí jednotky
Po předběžném vybrání typu mikrokontroléru bylo třeba vytvořit blokové schéma
zapojení. Stanovit již konkrétní požadavky na všechny periférie. Seznámit se s řídicími
jednotkami, jejich jednotlivými bloky a normativní dokumentací firmy ZAT a.s., které jejich
výroba podléhá. A nakonec pak vybrat potřebné pouzdro mikrokontroléru aby bylo možné
navrhnout finální schéma zapojení celého řídicího modulu.
3.1 Požadavky na řídicí modul
Základními prvky zapojení jsou mikrokontrolér a programovatelný logický obvod
FPGA. Pro komunikaci mezi jednotlivými moduly uvnitř systému Z100 je používána
komunikace SSIO, vyvinutá firmou ZAT a.s. Tato komunikace využívá rozhraní SSI, které je
standardně používáno pro jednosměrnou komunikaci. Jedná se o sériové synchronní rozhraní,
kde jeden vodič je datový a druhý vodič přenáší hodinový signál. Běžně se pak pro tuto
komunikaci využívají diferenciální signály s parametry komunikace RS422. V tomto případě
je komunikace obousměrná a využívá diferenciální linky s úrovněmi LVDS
s konfigurovatelnou přenosovou rychlostí až 8000 kb/s. Samotná komunikace je pak
tajemstvím firmy, a proto zde není nijak dále rozváděna. Požadavky stanovené zadavatelem,
tedy firmou ZAT a.s. pak byly stanoveny takto:
Připojeno k FPGA:
• 3 x analogový vstup 0 – 24 mA, galvanické oddělení
• 3 x analogový výstup 0 – 24 mA, galvanické oddělení
• 8 x digitální vstup, galvanické oddělení, každý zvlášť
• 8 x digitální výstup, galvanické oddělení, každý zvlášť
• SSIO komunikace, galvanické oddělení
• 8 x test pin, HEADER 9
• Teplotní senzor AD7814
• 4 x test LED
Připojeno k CPU:
• USB 2.0, galvanické oddělení
• UART 3,3 V, HEADER 4, přímo z CPU
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
20
• I2C, paměť EEPROM AT24C16
• SPI, paměť Flash AT25DF321
• CAN ISO 11898 2.0A a 2.0B, galvanické oddělení, konektor DB9
• RS422/RS485, galvanické oddělení, konektor DB9
• ETHERNET IEEE 802.3i-10Base-T, IEEE 802.3u-100Base-Tx
• Externí RAM, HM62V16100LTI-5, velikost 2 MB
• 8 x LED
• RTC, zálohovací baterie
• 8 x test pin, HEADER 9
• Přepínač na čelním panelu
3.2 Blokové schéma a jeho popis
Popisované blokové schéma je uvedeno na Obr. 3.1. Hlavním prvkem řídicího modulu
je mikrokontrolér STM32F207, který zprostředkovává všechny komunikační rozhraní a
pomocí rozhraní FSMC je propojen s externí pamětí RAM a obvodem FPGA. Dále je rozšířen
o externí paměti EEPROM a Flash. Pro účely ladění jsou vyvedeny testovací piny, standardní
sériový port a rozhranní JTAG, pomocí kterého lze i nahrát program jak do mikrokontroléru,
tak do obvodu FPGA.
Samotný obvod FPGA zajišťuje podpůrné funkce. Obsluhu všech analogových a
digitálních vstupů a výstupů a dále pak komunikaci SSIO. Program lze opět do obvodu nahrát
buďto pomocí JTAG, nebo pomocí rozhraní Altera Blaster. Konfigurační informace obvodu
jsou pak uloženy v externí paměti. Pro testování jsou opět vyvedeny testovací piny a dále pak
čtyři testovací LED diody. Pro styk s obsluhou je na čelní panel vyvedeno 8 LED diod
z mikrokontroléru a 2 LED diody z obvodu FPGA. Celý modul je napájen z napětí 24 VDC.
Všechny periférie, vstupní a výstupní obvody, krom testovacích jsou galvanicky oddělené
a napájené vlastními DC/DC zdroji. Celý systém je napájen napětím 3,3 V, pouze pro jádro
obvodu FPGA je použito napájení 1,5 V.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
21
Obr. 3. 1 Blokové schéma řídicího modulu Zdroj: Vlastní zpracovní, 2012
3.3 Vývojové prost ředí PADS
Součástí zadání diplomové práce bylo kromě respektování požadavků na návrh
řídicího modulu také použití vývojových prostředků kompatibilních ve firmě ZAT a.s., zde se
stal standardem software firmy Mentor Graphics, PADS.
Jedná se o komplexní balík programů pro vývoj DPS na profesionální úrovni.
Umožňuje jak návrh DPS, tak simulaci analogových a digitálních systémů, analýzu přenosu,
přeslechů a vyzařování signálů, teplotní analýzy a mnohé další, kdy na sebe jednotlivé
programy navazují. Vytvoření schématu zapojení, DPS a zároveň provedení simulací se tak
stává snadnějším.
3.3.1 PADS Logic
Pro tvorbu schémat zapojení slouží program PADS Logic. Značnou výhodou při
kreslení schématu je možnost definování pravidel návrhu již ve fázi kreslení schématu. Je
možno tak definovat pravidla pro jednotlivé spoje, nebo skupiny spojů, ať už se jedná o
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
22
nastavení izolačních vzdáleností, možností „routování“, anebo parametrů pro
vysokorychlostní signály. Nastavovat preferovaný počet a rozložení vrstev DPS a mnohé
další. Tyto informace lze pak obousměrně přenášet mezi programem Logic a Layout, který
slouží pro návrh DPS. Výhodou je také spojení těchto programů v reálném čase, kdy lze
například označovat součástky, nebo spojení ve schématu a zároveň dojde k vybrání i na DPS.
To samé lze dělat i naopak.
3.3.2 PADS Layout
Pro vytvoření DPS byl použit software Layout, který je rovněž součástí návrhového
systému PADS. Krom standardních funkcí obsahuje i mnoho vylepšení, které urychlují celý
návrh. To pak může v praxi vypadat následovně. Poté co nakreslíme hranice desky a
rozmístíme součástky s vazbou na vnější okolí, označíme v programu Logic celou skupinu
součástek, jež je součástí např. modulu CAN. Pokud jsou programy propojeny, dojde
k označení skupiny i v programu Layout. Vybraná skupina je galvanicky oddělena od vnitřní
logiky, a proto budou všechny součástky umístěny u sebe s potřebným izolačním příkopem.
Pravým kliknutím vybereme příkaz „Move Sequential“ a po umístění první součástky není
třeba označovat další, ale ta je automaticky vybrána a je s ní možno rovnou pohybovat.
Vybírání skupiny součástek také usnadňuje umísťování blokovacích kondenzátorů
k integrovaným obvodům. Víme tedy rovnou, ke kterému obvodu kondenzátor patří. Pro
snazší orientaci lze pak např. společná spojení barevně označit. Pro kreslení spojů lze použít
další z částí softwaru PADS, program Router. Při manuálním kreslením lze využít klasické
pokládání cesty, nebo využít tzv. „Dynamic Route“. Jedná se o algoritmus, který vede spoj
tou cestou, kudy vedeme kurzor. Vedení je pak ovlivněno nastavenými pravidly a izolačními
vzdálenostmi, výhodou je, že pokud není v daném prostoru místo, posunují se zároveň ostatní
spoje na desce až tak daleko, dokud jim to dovolují nastavená pravidla. Tento způsob je velmi
rychlý a navíc velmi výhodný při tažení spoje skrze oblast, která už je zaplněná spoji. Tento
typ pokládání spojů navíc respektuje všechny verifikační kontroly, spoj tak navíc vyhovuje
kontrolám pro vyrobitelnost DPS. Jedná se o kontrolu „Fabrication“, která hlídá příliš krátké
části spojů, ostré úhly a jiné, kde by případně mohlo dojít k podleptání spoje při výrobě.
Pokud se spoje modifikují, nebo se pokládají standardní cestou, je třeba vždy provést
kontrolu.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
23
3.4 Schéma zapojení a popis jednotlivých blok ů
Schéma zapojení je rozděleno celkem do 15 listů, na každém listu je pro větší
přehlednost uveden specifický funkční celek. Jednotlivé listy jsou pak uvedeny v přílohách
pod označením I. a) – I. o) a popsány v následující části pod stejným označením, jako jsou
označeny v přílohách a zároveň v programu PADS Logic. Tyto přílohy jsou pak také
umístěny na přiloženém CD v adresáři CD:Diplomová_práce/Schéma_zapojení/.
3.4.1 CPU, OSC, JTAG, RST
Následující zapojení je uvedeno v příloze I. a). Jádro zapojení tvoří mikrokontrolér
U8 STM32F207, propojený pomocí externího paměťového rozhraní s pamětí RAM U25 a
obvodem FPGA U26. Mikrokontrolér je napájen napětím 3,3 V, které je jako u každého
integrovaného obvodu ve schématu blokováno pomocí 100nF kondenzátorů u napájecích
vstupů obvodu. Napájení jádra obstarává vnitřní stabilizátor. Napětí na jeho vstupu a výstupu
je pak vyhlazováno pomocí kondenzátorů C52 a C53 o hodnotě 2,2 µF. Procesor využívá dva
externí hodinové signály, 25MHz pro vnitřní systémové hodiny a 32,768kHz pro RTC. RTC
je spolu s částí vnitřní paměti RAM zálohován při výpadku napájení pomocí externí baterie
B1. Hodinový signál 25 MHz je rovněž použit pro obvod FPGA U26 EP1C12Q240. Pro
resetování je použito tlačítko S1, jehož signál A_NRSTIN je veden do obvodu FPGA, ten pak
resetuje signálem RST mikrokontrolér. Signály BOOT0 a BOOT1 jsou určeny pro nastavení
jednoho ze tří bootovacích módů. Oba jsou opatřeny pro možnost ladění pull-up odpory R32,
R67 a jumpery J7, J8 pro uzemnění. Pro snadnější ladění softwaru je na konektor HEADER9
J4 vyvedeno spolu s referenční zemí 8 pinů mikrokontroléru, ty jsou opět v nečinnosti
nastaveny na logickou „1“ čtyřnásobnými pull-up odpory R16 a R17. Pomocí rozhraní JTAG,
které je vyvedeno na konektor J14 je možno nahrát do mikrokontroléru a obvodu FPGA
software. Pro uložení konfiguračních dat a dat „registru provozních informací“ je určena
sériová paměť U14 AT24C2566 typu EEPROM o velikosti 32 kB, komunikující pomocí
rozraní I2C. Pro ukládání uživatelských dat je pak k dispozici paměť U18 AT25DF321 typu
Flash o velikosti 32 Mb, připojená pomocí vysokorychlostního rozhranní SPI.
3.4.2 CAN, RS485
Následující zapojení je uvedeno v příloze I. b). Pro komunikaci modulu
s průmyslovým okolím lze využít několik komunikačních linek. Jedněmi z nich jsou linky
CAN a RS485. Obě linky jsou galvanicky oddělené od jádra modulu. Linka CAN je oddělena
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
24
pomocí DC/DC měniče U10 TES 2N-2410 s výstupním napětím 3,3 V a pomocí dvojitého,
obousměrného oddělovače U6 HCPL-0931. Jako budič je pak použit obvod U2
SN65HVD230. Jednotlivé signály jsou vyvedeny na konektor X5 DB9, jehož kostra je
galvanicky spojena s čelním panelem modulu. Pomocí jumperu J3 lze pak připojit
zakončovací odpor sběrnice R21.
Linka RS485 je galvanicky oddělena pomocí DC/DC měniče U10 TES 2N-2411
s výstupním napětím 5 V a čtyřnásobného, obousměrného oddělovače U7 HCPL-092J. Pro
vyvedení komunikaci je opět použit konektor X4 DB9. Výstupní budič U3 MAX13089E však
dovoluje konfigurovat několik nastavení linky, které se provádí pomocí jumperů J1, J2, J5, J6,
J9, J11 a J12. Lze měnit typ komunikace z RS485 na RS422, připojit zakončení, měnit
polaritu přijímaných signálů, nebo nastavením strmosti hran.
3.4.3 FPGA
Následující zapojení je uvedeno v příloze I. c). Pro obsluhu jednotlivých periférií
řídicího modulu slouží ovladače naprogramované v obvodu FPGA U26 EP1C12Q240.
Mikrokontrolér pak k těmto perifériím, které nejsou jeho součástí, přistupuje pomocí
externího paměťového rozhraní jako k registrům, namapovaným v externím adresovém
prostoru. Jedná se o řadič komunikace SSIO, digitální vstupy a výstupy, analogové vstupy a
výstupy, měření teploty na desce a indikaci napájecího napětí v napájecích větvích. Obvod lze
naprogramovat pomocí rozhraní „JTAG“, nebo pomocí konektoru J15 přes rozhraní „Altera
Blaster“ přímo z IDE QUARTUS. Konfigurační nastavení je pak uloženo v pomocné paměti
U27 EPCS4, díky které se obvod obnoví po náběhu napájení. Obvod využívá společný
hodinový zdroj 25 MHz. Pro komunikaci SSIO je však použit navíc oscilátor Y2 o frekvenci
16 MHz. Pro indikaci činnosti SSIO komunikace se starají dvě dvoubarevné LED D21, D22
„TEST LEDS“. Ty pak indikují činnost jednoho ze dvou kanálů komunikace. Zeleným
světlem správný příjem a červeným pak CRC error, nebo příjem neúplného paketu. Výstupní
obvody FPGA jsou napájeny napětím 3,3 V, vnitřní pak pomocí napětí 1,5 V, které je
stabilizováno obvodem U31 TPS73615. Vnitřní obsah obvodu je tajemstvím firmy ZAT, a.s.,
a proto není uveden v této práci.
3.4.4 EXTRA_RAM
Následující zapojení je uvedeno v příloze I. d). Pro dočasné ukládání většího množství
uživatelských dat, je možno využít externí statickou paměť SRAM U25 o velikosti 2MB. Tato
paměť není zálohovaná v případě výpadku napájecího napětí. Do této paměti přistupuje
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
25
mikrokontrolér stejně jako do obvodu FPGA. Komunikace mikrokontroléru s pamětí je řízena
pomocí ovladače v obvodu FPGA, který generuje adresu a řídicí signály paměti.
Mikrokontrolér totiž využívá externí paměťové rozhraní (FSMC) v multiplexovaném režimu,
kdy nejprve použije vodiče AD00-AD15 jako výstupní pro zadání adresy a poté jako vstupní
pro získání dat.
3.4.5 SSIO_ISOLATED
Následující zapojení je uvedeno v příloze I. e). Jelikož každý modul v systému Z100
obsahuje operační systém, chovají se všechny moduly jako autonomní jednotky. Pro
komunikaci mezi sebou pak používají komunikaci SSIO. Komunikace samotná je
obsluhována obvodem FPGA a stejně jako ostatní komunikace je galvanicky oddělena. Pro
oddělení napájení je použit DC/DC měnič U47 TES 2N-2410 s výstupním napětím 3,3 V.
Jednotlivé signály jsou pak odděleny pomocí izolátorů U43, U45 a U46 HCPL-092. Jako
budiče sběrnice jsou pak použity obvody U48, U49, U50 a U51 DSC91C176 s diferenciálním
výstupem standardu M-LVDS. Signály jsou vyvedeny na zadní 40pinový konektor X2 a na
pomocný testovací konektor J16 HEADER 2X5. Budiče jsou pak navíc chráněny proti přepětí
pomocí zenerových diod D32-D39 BZV55 C2V7 se zenerovým napětím 2,7 V. Pro větší
spolehlivost je komunikace zdvojena.
3.4.6 ETHERNET
Následující zapojení je uvedeno v příloze I. f). Dalším rozhraním pro komunikaci
s okolím je Ethernet specifikace IEEE 802.3i 10Base- T a IEEE 802.3u – 100Base-TX. Pro
komunikaci s „transceiverem“ U9 STE100P firmy ST Microelectronics je použito rozhraní
MII („Media independent interface“). Pro signalizaci stavu přenosu jsou použity tři LED
diody, dvě jsou umístěny přímo v konektoru X3, jehož součástí jsou i oddělovací
transformátory, dvoubarevná LED dioda D11 je umístěna mimo něj, tato slouží pro především
pro potřeby ladění, jelikož není umístěna na čelním panelu, na rozdíl od konektoru
komunikace.
3.4.7 POWER, TERM
Následující zapojení je uvedeno v příloze I. g). Řídicí modul je napájen pomocí dvou
napájecích větví napětím 24 VDC. Napětí v obou větvích je indikováno pomocí dvojtého
optočlenu U39 PC3Q64Q. Napájecí vstup je chráněn několika ochranami. Proti přepólování
chrání diody D43 a D42, proti proudovému přetížení pojistky F1 a F2, proti napěťovým
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
26
špičkám transil D52 a proudový špičkový odběr při náběhu je omezen tranzistorem Q2
s připojeným zpožďovacím obvodem. Napětí 3,3 V pro napájení všech vnitřních obvodů je
pak vytvořeno pomocí DC/DC měniče U36 TES T-2410WI. Pro napájení ostatních DC/DC je
použito také napětí 24 V. Pro zálohování RTC a RAM mikrokontroléru je použita lithiová
baterie B1 CR2430H s nominálním napětím 3 V. Samotná baterie je připojena přes propojku
J13, která umožňuje její deaktivaci. Pro účely diagnostiky je použita opět galvanicky
oddělená komunikace USB 2.0. Oddělení komunikace včetně napájení je provedeno pomocí
vysokorychlostního izolátoru U5 ADUM4160. Ochranu proti elektrostatickému výboji
zajišťuje obvod U1 USBLC6-2. Komunikace je pak pomocí konektoru X6 vyvedena na čelní
panel. Pro potřeby ladění, případně servisní komunikaci lze použít sériový port vyvedený na
konektor J10 s úrovněmi 3,3 V.
3.4.8 LEDS
Následující zapojení je uvedeno v příloze I. h). Pro styk s obsluhou je použito 8
indikačních LED diod D3-D10 napájených přes odpor přímo mikrokontrolérem. Další dvě
LED diody D1 a D2 jsou opět řízeny přímo obvodem FPGA. Všechny jsou pak vyvedeny na
čelní panel. Přítomnost napájecího napětí 24 V je indikována pomocí LED „PWR“. Ta svítí
zeleně, při přítomnosti obou napájecích napětí a žlutě při přítomnosti jen jednoho napájecího
napětí. Stav programu je indikován pomocí LED „RUN“. Ta svítí zeleně, pokud je program
v režimu RUN. Pokud je program zastaven, svítí červeně. Pro účely měření teploty je použit
teplotní senzor U32 AD7814 komunikující s obvodem FPGA po rozhraní SPI.
3.4.9 DIN0-7
Následující zapojení je uvedeno v příloze I. i). Řídicí modul obsahuje celkem 8
digitálních vstupů, Každý vstup je galvanicky oddělený pomocí optočlenu PC3Q64Q,
konkrétně dva čtyřnásobné optočleny U37 a U39. Vstupy jsou navrženy pro napětí 24 VDC
s rozhodovací úrovní nastavenou mezi 5 V a 15 V.
3.4.10 DOUT0-9
Následující zapojení je uvedeno v příloze I. j). Digitální výstupy reprezentují spínače,
které lze využít jak k přivedení napětí na zátěž, tak k připojení k nulovému potenciálu.
Celkově modul obsahuje 8 výstupů galvanicky oddělených pomocí polovodičových relé U52-
U57, U60 a U61 AQY210KS, které navíc obsahují ochranu proti zkratu ve spínaném obvodu,
aktivující se po překročení proudu 160 mA. Výstupy DOUT6 a DOUT7 jsou připojeny na
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
27
watchdog v obvodu FPGA, pomocí nich je pak indikován funkční stav řídicího modulu. Další
2 výstupy s obvody U58 a U59 SZD24CC jsou navíc vybaveny indikací spuštění
nadproudové ochrany na svém výstupu. Výstup každého relé je chráněn proti přepětí pomocí
transilů D40, D41, D44-D51 SMBJ85CA.
3.4.11 AIN0-1 a 2
Následující zapojení je uvedeno v příloze I. k) a I. l). Pro zpracování analogových
signálů je modul vybaven třemi analogovými vstupy. Konkrétně se jedná o proudové smyčky
s měření stejnosměrného proudu v rozsahu 0-24 mA. Při neosazení odporů R95-97 je možné
měřit místo proudu proudovou smyčkou napětí. Vstupní obvod je chráněn proti přepětí
pomocí schottkyho diod D15-D20. Signál je nejprve impedančně přizpůsoben pomocí
operačních zesilovačů U22, U23, U24 LT18884 a poté převeden na digitální signál pomocí
diferenciálních AD převodníků U19, U20, U21 AD7450. Jedná se o 12bitové převodníky
s postupnou aproximací. Převodník pak komunikuje s obvodem FPGA pomocí rozhraní SPI.
Pro vytvoření referenčních napětí pro převodníky jsou použity precizní napěťové reference
D12, D13, D14 LM 4040CIM3-2.5 s napětím 2,5 V. Při výběru odporů pro děliče napětí pak
bylo dbáno hlavně na jejich teplotní stabilitu. Velikost odporů se kompenzuje až programově
po převodu na digitální signál. Jednotlivé kanály jsou pak opět galvanicky oddělené pomocí
izolátorů U15-U17 HCPL-091J. Potřebné napájecí napětí je pak vytvářeno pomocí DC/DC
měničů U11-U13 TES 2N-2411.
3.4.12 AOUT0-1 a 2
Následující zapojení je uvedeno v příloze I. m) a I. n). Dalšími analogovými prvky
modulu jsou proudové výstupy s rozsahem 0-24 mA. Zpětně diagnostikováno je pak
rozpojení proudových smyček signálem FAULT z 16bitových DA převodníků U40-U42
AD5422. Komunikace s obvodem FPGA je opět pomocí rozhraní SPI a je galvanicky
oddělena izolátory U33-U35 tentokrát HCPL-092J. Napájení pro převodníky a izolátory
obstarávají DC/DC měniče U28-U30 TES 2N-2422. Převodníky umožňují jak řízení
proudové smyčky, tak napěťový výstup, oba jsou pak vyvedeny na konektor X2. Pro ochranu
výstupních signálů opět použity schottkyho diody D26-D31 BAR 435.
3.4.13 X1,X2, FRONT
Následující zapojení je uvedeno v příloze I. o). Standardem systému Z100 je použití
dvou 64pinových konektorů Hartig na zadní straně desky. Konektor X1 slouží pro připojení
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
28
všech digitálních vstupů a výstupů. Konektor X2 pak pro analogové vstupy a výstupy,
komunikaci SSIO a vstup napájení modulu. Pro kontrolu, zda je modul správně zapojen do
vany, v níž je uchycen, slouží signály FRONT_SW a /FRONT_SW, připojené na piny 41 a 42
mikrokontroléru U8 přes konektor X7, ty jsou pak připojeny k spínači, umístěném uvnitř
mechanické záklopky pro zaaretování desky uvnitř vany. Popis signálů připojených ke
konektorům je pak uvedem v příloze II. a) a b), dále pak na přiloženém CD v adresáři
CD:Diplomová_práce/Popis_konektorů/.
3.5 Návrhová pravidla
Jelikož jsou vstupní, výstupní signály a komunikace odděleny galvanicky, je třeba
dodržet při návrhu vytvoření potřebných izolačních bariér. Aby nebylo třeba tyto bariéry
hlídat manuálně, byly vytvořeny samostatné skupiny spojů, pro které jsou pak definovány
minimální izolační vzdálenosti mezi nimi samými. Nastavená pravidla pak hlídá automaticky
program a není třeba se o ně starat ani při rozlévání mědi. Dále pak byly definovány všechny
základní izolační vzdálenosti a tloušťky spojů. Minimální šířka mezery byla nastavena na 6
milů, jež je menší než u konstrukční třídy VI, ale výrobce DPS umožňuje její výrobu a
minimální tloušťka spojů je pak 8 milů odpovídající konstrukční třídě V.
Před začátkem návrhu DPS také bylo nastaveno v programu Logic rozložení vrstev
plošného spoje a napájecím vrstvám přiřazeny vodiče, které k nim mají být připojeny.
Rozložení vrstev a rozměry DPS jsou uvedeny v následující kapitole 3.6.
3.6 Parametry DPS
Moduly systému Z100 jsou vyráběny standardně v provedení na DIN lištu, nebo jako
zásuvné moduly do van, ty jsou pak umístěné v rozvaděčových skříních. Výška modulu je pak
233 mm a hloubka 220 mm. K modulu je vždy připojen adaptér, který slouží pouze pro
vyvedení signálů z konektorů X1 a X2, nebo může obsahovat další elektroniku. Na Obr. 3.2 je
zobrazeno propojení řídicího modulu ze stávajícího systému Z100 s adaptérem, který je určen
pouze pro vyvedení signálů z modulu.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
29
Obr. 3. 2 Rozměry modulu s připojeným adaptérem, umístěnými ve vaně Zdroj: ZAT, a.s.
Z obrázku je patrné, že závazné je dodržení rozměrů desky a poté umístění konektorů
X1 a X2. Jelikož jsou na řídicí modul kladeny velké nároky z hlediska elektromagnetické
kompatibility, byl zvolen čtyřvrstvý plošný spoj. Vnitřní vrstvy pak slouží jako napájecí, tzv.
„plane“ vrstvy. Jejich povrch je celistvý a připojení součástek na straně spojů je pak
provedeno pomocí prokovených otvorů. Druhým důvodem pro tuto volbu byla poměrně velká
složitost zapojení, zvýšila se tak výsledná propojitelnost celého modulu. Konkrétní rozložení
vrstev je pak zobrazeno na Obr. 3.3. Vrstva „Bottom“ pak není použita pro rozmístění
součástek z důvodu omezeného prostoru při zasunutí do vany. Součástky jsou tedy pouze na
vrstvě TOP a z hlediska snazší vyrobitelnosti jsou používány kromě konektorů a LED diod na
čelním panelu součástky pro povrchovou montáž. Modul je pak možné s výjimkou těchto
součástek osadit strojově na osazovacích automatech. Z hlediska vyšší mechanické odolnosti
je pak zvolena větší tloušťka laminátu, celková tooušťka DPS je pak 1,5 mm.
TOP
VCC
GND
BOTTOM Obr. 3. 3 Rozložení vrstev DPS Zdroj: Vlastní zpracování, 2012
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
30
3.7 Návrh DPS
Po nakreslení obrysu DPS tedy byly importovány pravidla návrhu a „Netlist“
z programu logic. Rozmístění součástek dále pak podléhalo požadavkům z hlediska dodržení
izolačních vzdáleností a také návaznosti na vnější systémy. Výstupní konektory
komunikačních kanálů X3-X6 byly vyvedeny na přední panel spolu se signalizačními LED
diodami D1-D10. Naopak všechny vstupní a výstupní signály a komunikace SSIO byly
vyvedeny na zadní konektory X1 a X2. Části jednotlivých modulů byly umístěny tak, aby
bylo možné vytvořit potřebné izolační bariéry. Z pravidla těsně za konektory. Modul se tak
rozčlenil na výpočetní jádro a jím obklopení periferní obvody. Mikrokontrolér s obvodem
FPGA, byly umístěny tak, aby se minimalizovala délka signálů k jednotlivým perifériím.
Zvláště pak bylo dbáno na signály o vysokých frekvencích. Jádrem modulu tak je blízké
umístění obvodů FPGA, mikrokontroléru, paměti SRAM, které komunikují po externím
paměťovém rozhraní a dále pak komunikace Ethernet, která je rovněž v blízkosti
mikrokontroléru tak, aby se zkrátila délka propojovacích vodičů. Vnitřní napájecí vrstva je
pak rozlita pouze na nezbytných místech, tak aby byly vytvořeny potřebné izolační bariéry a
aby nezasahovala např. pod analogové části, což by mohlo způsobovat rušení těchto signálů.
Důležitým prvkem je také rozlití mědi na vrstvách TOP a BOTTOM u D/A převodníků a to
především kvůli stínění a pak také kůvli chlazení samotných převodníků. Pro propojení koster
konektorů na čelní straně s kostrou vany jsou na modulu rozlity plošky v levém horním a
spodním rohu a to jak na vrstvě TOP, tak na vrstvě BOTTOM. Po zasunutí do vany je tak
modul odstíněn od vnějšího prostředí.
3.8 Návrh z hlediska EMK
Systémy nasazené v jaderných elektrárnách musejí splňovat řadu předpisů a norem,
tak aby systém splňoval požadavek nejvyšší spolehlivost. Při návrhu se tedy postupuje
s maximální pečlivostí a systémy se z pravidla zdvojují, tak aby při případné poruše nedošlo
k vyřazení celého systému. Z tohoto důvodu jsou například pro napájení v řídicím modulu
použity dva vstupy pro napájení, nebo je zdvojena komunikace SSIO.
Z hlediska normativní dokumentace, kterou je nezbytné dodržet pro dodávku systému
na území České republiky, se jedná například o normy pro systémy kontroly a řízení důležité
pro bezpečnost v jaderných elektrárnách, normy pro programové prostředky počítačů
bezpečnostních systémů v jaderných elektrárnách, doporučené způsoby ověření seizmické
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
31
způsobilosti elektrického zařízení bezpečnostního systému jaderných elektráren a mnohé
další.
Z hlediska návrhu řídicího modulu se pak jednalo především o dodržení souboru
norem pro elektromagnetickou kompatibilitu a normy ČSN EN 61131-2, Programovatelné
řídicí jednotky, Část 2: Požadavky na zařízení a zkoušky.
3.8.1 Požadavky firmy ZAT
Technické zadání specifikované interními dokumenty firmy ZAT a.s. pro řídicí
systémy určené do průmyslového prostředí zaměřené na EMK, elektrickou bezpečnost pak
vypadá takto.
ELEKTROMAGNETICKÁ KOMPATIBILITA
a) ČSN EN 61326-1 Elektrická měřicí, řídicí a laboratorní zařízení - Požadavky na EMC -
Část 1: Všeobecné požadavky.
b) ČSN EN 61000-6-2 ed.3 Elektromagnetická kompatibilita (EMC) - Část 6-2: Kmenové
normy - Odolnost pro průmyslové prostředí.
c) ČSN EN 61000-6-4 ed.2. Elektromagnetická kompatibilita (EMC) - Část 6-4: Kmenové
normy - Emise - Průmyslové prostředí.
d) IEC/TS 61000-6-5 Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 6-5: Generic standards -
Immunity for power station and substation environments.
POŽADAVKY NA ELEKTRICKOU BEZPE ČNOST
a) ČSN 33 2000-4-41 ed.2 Elektrické instalace nízkého napětí - Část 4-41 : Ochranná opat-
ření pro zajištění bezpečnosti - Ochrana před úrazem elektrickým proudem.
b) ČSN EN 61010-1 Bezpečnostní požadavky na elektrická měřicí, řídicí a laboratorní zaří-
zení Část 1: Všeobecné požadavky.
c) ČSN EN 60950-1 ed.2 Zařízení informační technologie - Bezpečnost - Část 1: Všeobecné
požadavky.
PRACOVNÍ ROZSAH TEPLOTY
• Přípustný pracovní rozsah teploty okolí systému -5 ÷ 45 °C.
• Přípustný pracovní rozsah teploty okolí desek -5 ÷70 °C.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
32
TOLERANCE NAPÁJECÍHO NAP ĚTÍ
• 24VDC (±25%)
CHARAKTERISTIKY VSTUPNÍCH A VÝSTUPNÍCH SIGNÁL Ů
• Charakteristiky vstupů systému jsou v souladu s normou ČSN EN 61131- 2 ed.2
(Programovatelné řídicí jednotky – Část 2 : Požadavky na zařízení a zkoušky) s respekto-
váním speciálních požadavků aplikací v energetice.
3.8.2 Blokové schéma pro EMK
Na Obr. 3.4 jsou uvedeny vazby systému na vnější prostředí včetně norem a napětí pro
izolační bariéry stanoveném předpisy firmy ZAT a.s.
Navrhovaný řídicí modul se konkrétně týká bloku interních obvodů, které zahrnuje
jádro desky s mikrokontrolérem a obvodem FPGA, I/O bloky a bloky komunikací.
Obr. 3. 4 Vazby řídicího systému na průmyslové prostředí Zdroj: ZAT, a.s.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
33
Z obrázku je patrné, že pracovní izolace mezi vnitřními obvody a obvody I/O,
napájení a komunikace musí být minimálně 500 V efektivních pro střídavé napětí a 700 V pro
stejnosměrné napětí. Izolační bariéry byly pak nastaveny maximální možné, a pokud je
nebylo možné vytvořit, byly postupně snižovány. Tento problém se objevil především u
výstupního konektoru X2, kde jsou zároveň vyvedeny jak signály pro vnitřní obvody, tak pro
I/O, nebo komunikaci SSIO. Zde tedy nebylo možné zvětšit izolační vzdálenosti nad rozteč
pinů konektoru. Tato rozteč byla již u stávajících modulů firmy ZAT a.s. testována a
vyhodnocena jako dostačující.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
34
4 Parametry řídicího modulu
Následující část shrnuje důležité parametry pro nasazení univerzálního řídicího
modulu z hlediska všech vstupně výstupních signálů, popisu konektorů jednotlivých
komunikací, a dále pak potřebné kroky před oživováním modulu.
4.1 Technické parametry modulu
Tabulka 4. 1 – Technické parametry modulu
Rozměry: 220 x 233 mm
Klimatická odolnost: dle ČSN EN60721-3-3 třída 3K3,3Z3,3B1,3C1,3S2,3M3
Rozsah teplot: 0 °C - 70 °C
Relativní vlhkost: 5% - 85% při 20 °C
Tlak vzduchu: 76 - 106 kPa
Zdroj: ZAT, a.s.
4.1.1 Napájení
Tabulka 4. 2 – Napájení modulu
Povolený rozsah napájecího napětí:
24 V DC (±25%), dva přívody
Napájecí proud: < 800 mA (soft start)
Zdroj: ZAT, a.s.
4.1.2 Digitální vstupy
Tabulka 4. 3 – Parametry digitálních vstupů modulu
Úroveň +24V:
Počet vstupních signálů: 8
Separace: každý jednotlivě, galvanicky oddělené vzájemně i od vnitřní sběrnice
Charakter: napěťový signál +24 V, nebo 0 V, obousměrně
Vstupní napětí pro log. 0 : UMIN = -3 V
UMAX = 5 V
Oblast přechodu: UMIN = 5 V
UMAX = 15 V
Vstupní napětí pro log. 1: UMIN = 15 V
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
35
UMAX = 30 V
Vstupní proud @UIN=24V : Typicky 8 mA max. 30 mA (ČSN EN 61131-2 ed.2)
Mezní hod. vstupního nap. : 33 V
Izolační pevnost (60sec) : 500 V mezi vstupem a vnitřními obvody bloku
Zdroj: ZAT, a.s.
4.1.3 Digitální výstupy
Tabulka 4. 4 – Parametry digitálních výstupů modulu
Počet výstupních signálů: 10 (8 x bez indikace poruchy, 2 x s indikací poruchy)
Separace: každý jednotlivě, galvanicky oddělené vzájemně a také od vnitřní sběrnice
Charakter: polovodičový spínač, každý může být použit pro přivedení napětí na zátěž nebo připojení zátěže na potenciál 0V (volný spínací kontakt)
Maximální spínané napětí: UN = 60 V (peek AC), 60 VDC
Maximální trvalý proud: 6 x 100 mA (IN = 0,06 A), 2x 100 mA (pro výstupy se zpětnou indikací poruchy)
Zbytkový proud ve vypnutém stavu @U=350V:
<2,5mA
Izolační pevnost (60sec) 500V mezi výstupem a vnitřními obvody bloku
Zdroj: ZAT, a.s.
4.1.4 Analogové vstupy
Tabulka 4. 5 – Parametry analogových vstupů modulu
Počet vstupních signálů: 3
Separace: galvanicky oddělený
Charakter: proudový signál v rozsahu 0÷24 mA
Rozlišení D/A převodníku: 13 bitů, přesnost do 0,2 % z rozsahu při +25 °C
Maximální zatěžovací odpor:
500 Ω
Izolační pevnost (60sec): 500 V mezi výstupem a vnitřními obvody bloku
Zdroj: ZAT, a.s.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
36
4.1.5 Analogové výstupy
Tabulka 4. 6 – Parametry analogových výstupů
Počet výstupních signálů: 3
Separace: galvanicky oddělené
Charakter: proudový signál v rozsahu 0÷24 mA
Diagnostika: zpětná diagnostika otevřené proudové smyčky
Rozlišení D/A převodníku: 15 bitů přesnost do 0,1% z rozsahu při +25 °C
Maximální zatěžovací odpor:
500 Ω
Izolační pevnost (60sec): 500 V mezi výstupem a vnitřními obvody bloku
Zdroj: ZAT, a.s.
4.1.6 Teplotní senzor
Tabulka 4. 7 – Parametry teplotního senzoru
Rozlišení senzoru: 10 bitů
Rozsah měření: -55°C ÷ +125°C
Přesnost v rozsahu měření: ±2°C
Zdroj: ZAT, a.s.
4.1.7 Styk s obsluhou
Pro styk s obsluhou je použit standardní počet signalizačních diod používaných na
řídicích modulech ve stávajícím systému Z100. Dále je modul vybaven na čelním panelu
konektory komunikačních linek a ladícího kanálu.
Indikace provozu:
• PWR (zelená/žlutá), žlutá = výstraha (výpadek jedné z větví)
• RUN (zelená/červená), červená = chyba
Uživatelská indikace 8x LED:
• D1, D2, D3, D4 – uživatelsky ovládané (zelené)
• ERR1, ERR2 - uživatelsky ovládané (červené)
• TEST, INF - uživatelsky ovládané (žluté)
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
37
Obr. 4. 1 Indikační LED diody Zdroj: ZAT, a.s.
Komunikační linky:
• 1 x RS485
• 1 x CAN
• 1 x Ethernet IEEE 802.3i – 10Base-T, IEEE 802.3u – 100Base-TX
Ladící kanál:
• 1 x USB konektor, typ B
4.1.8 Popis konektor ů
Komunikace Ethernet:
Tabulka 4. 8 - Tabulka připojení pinů konektoru komunikace Ethernet
RJ45 Pin Signál 1 Tx+ 2 Tx- 3 Rx+ 4 Rx- 5 6 7 8
Zdroj: ZAT, a.s.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
38
Komunikace CAN:
Tabulka 4. 9 - Tabulka připojení pinů konektoru komunikace CAN
Canon 9M Pin Signál 1 GND_CAN 2 CANL 3 GND_CAN 4 5 6 GND_CAN 7 CANH 8 Termination 9 CAN_V+
Zdroj: ZAT, a.s.
Aby nebylo nutné modul při změně zapojení sběrnice CAN vysunovat z vany a
zapojovat jumper pro připojení zakončovacího odporu, je vyveden na konektor komunikace
signál „Termination“, pomocí kterého lze při propojení pinů 7 a 8 konektoru X5 tento odpor
připojit. Výhodou pak je, že na konec sběrnice se umístí kabel s konektorem, kde jsou tyto
dva piny propojené a při změně zapojení není třeba kontrolovat, zda nezůstal na předchozím
modulu zapojený jumper.
Tabulka 4. 10 - Jumper komunikace CAN
Jumper Význam (při zapojení) J3 Termination
Zdroj: ZAT, a.s.
Komunikace RS485:
Tabulka 4. 11 - Tabulka připojení pinů konektoru komunikace RS485/RS422
Canon 9M Pin Signál 1 Rx_Term 2 Power 3 Rx- 4 Rx+ 5 Tx-/D- 6 Tx+/D+ 7 Tx/D-Term 8 RTS 9 GROUND
Zdroj: ZAT, a.s.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
39
Signály Rx_Term a Tx/D-Term mají stejný význam jako u komunikace CAN signál
„Termination“.
Tabulka 4. 12 - Tabulka jumperů RS485/RS422
Jumper Signál Význam (při zapojení) J1 Term_Tx/D Tx - termination J2 Term_Rx Rx - termination J5 RS485 RS482/RS422 J6 Rxp- Rx - polarity reverse J9 500kbps SR=500kbps J11 16Mbps SR=16Mbps J12 Txp- Tx - polarity reverse
Zdroj: ZAT, a.s.
Ladící kanál USB:
Tabulka 4. 13 - Tabulka připojení pinů ladícího kanálu USB
zásuvka USB 292304-2 (6 pinů) Pin Signál Funkce 1 VBUS napájení 2 D- data 3 D+ data 4 GND signálová zem 5 EARS zem zařízení 6 EARS zem zařízení
Zdroj: ZAT, a.s.
Popis konektorů X1 a X2 je uvedeny v přílohách.
4.2 Oživení modulu
Jelikož se jedná o první prototyp řídicího modulu s procesorem STM32F207 je modul
vybaven jumpery pro výběr bootovacího módu. Pro nastavení signálu Boot0 slouží jumper J8
a pro signál Boot1 jumper J9. Význam jednotlivých kombinací je pak uveden v Tab. 4.14.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
40
Tabulka 4. 14 – Výběr bootovacího modu mikrokontroléru STM32F207
Boot mode selection pins
Boot1 Boot0 Boot mode
x 0 Main Flash memory
0 1 Systém memory
1 1 Embedded SRAM
Zdroj: www.st.com
Před oživením modulu je navíc třeba zapájet pouze jeden z rezistorů R66 a R68,
případně žádný, jelikož resetovací vstup mikrokontroléru obsahuje vnitřní pull-up rezistor.
Rezistory jsou tedy preventivně použity proto, aby nebylo třeba modul po vyrobení prototypu
předělávat. Jedná se o pull-up a pull-down rezistory, tak aby na resetovacím signálu byl
definovaný stav logické „0“, nebo „1“. Aktivní resetovací úroveň mikrokontroléru je
v logické „0“, ale v době návrhu ještě nebylo stanoveno, zda bude po náběhu požadováno,
aby byl mikrokontrolér v resetu a teprve po náběhu obvodu FPGA došlo k jeho spuštění, nebo
aby došlo k jeho spuštění rovnou po náběhu napájení.
Jak již bylo uvedeno v popisu schématu zapojení, pro snazší a rychlejší oživení a
diagnostiku během ladění je modul vybaven několika ladícími rozhraními. Jedná se o
vyvedení pinů mikrokontroléru, vyvedení sériového portu se signály o úrovni 3,3 V, rozhraní
JTAG a pro servisní ladění komunikace USB.
Postup při oživování by pak mohl vypadat takto:
1. Osazení řídícího modulu součástkami.
2. Osazení jednoho z rezistorů R66 a R68, případně žádného.
3. Optická kontrola osazení a zapájení součástek.
4. Kontrola napájení modulu, test funkčnosti jednotlivých DC/DC měničů.
5. Kontrola EMC, izolačních bariér.
6. Nastavení bootovacích jumperů.
7. Funkčnost hodinových signálů.
8. Vytvoření jednoduchého programu pro obsluhu GPIO, ověření funkčnosti
mikrokontroléru a jeho programování.
9. Obsluha sériového portu.
10. Naprogramování obsluh jednotlivých periférií.
11. Naprogramování obvodu FPGA a odladění vzájemné komunikace.
12. Testování řídícího modulu.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
41
Závěr
Hlavním cílem této práce byl návrh univerzálního řídícího modulu založeného na
platformě ARM Cortex. Modul byl navržen podle technických požadavků firmy ZAT a.s. a
byl vybaven všemi požadovanými perifériemi. Při návrhu blokového schématu bylo počítáno
s možným odstoupením od některých požadavků a to především počtu analogových vstupů a
výstupů s ohledem na rozměry desky a požadavkem, aby součástky byly rozmístěny pouze na
jedné straně. Předpoklad nedostatku místa, tak aby bylo možné propojit všechny komponenty,
se nepotvrdil a výsledný modul tedy vyhovuje původnímu zadání. Co se týče požadavku na
vytvoření izolačních bariér, však nebylo možné kvůli velké hustotě součástek docílit
požadovaných bariér. Jedná se především o vedení signálů analogových vstupů. S ohledem na
rozměry konektorů X1 a X2 a rozměr zadní hrany desky není možné vytvořit potřebné
izolační bariéry a bylo tedy nutné porušit tyto zásady. Uvedený problém se však již vyskytl u
předchozích modulů firmy ZAT a.s. a byl úspěšně otestován a schválen. Jediným možným
řešením by byla minimalizace počtu vstupních a výstupních analogových, případně
digitálních signálů, tak aby vznikl větší prostor pro vytvoření požadovaných bariér na zadní
straně desky.
Jelikož se navíc jedná o prototyp zařízení, který bude sloužit při vývoji aplikací pro
nový mikorkontrolér, očekává se, že v budoucnu dojde po odladění všech detailů k úpravám
zapojení a to především u rozraní FSMC, kde není ještě přesně známo použití všech signálů, a
proto se přistoupilo k určité redundanci. Dále pravděpodobně půjde o odstranění bootovacích
jumperů J8 a J9 a rezistorů R66 a R68 pro stanovení úrovně na resetovacím vstupu
mikrokontroléru.
Možné vylepšení by se mohlo týkat změny mikrokontroléru. V kapitole 2.1 popsané
jádro Cortex M-4 se během tvorby této diplomové práce objevilo v portfoliu firmy ST
Microelectronics jako nová řada mikrokontrolérů s dalším navýšením výkonu a zvětšením
systémových prostředků. Velkou výhodou pak je, že firma vyvinula nové mikrokontroléry
s totožnými perifériemi a navíc stejným rozloženími pinů u pouzder. Náhrada vybraného
mikrokontroléru STM32F207ZG by tedy měla proběhnout bez jakýchkoliv úprav schématu
zapojení. U nového mikrokontroléru STM32F407ZG se shodují jak zapojení perfiérií, tak
zapojení napájecích pinů. Je tedy patrné, že výrobce pouze vyměnil jádro a zvětšil paměti.
Zásadním faktem pro zajištění aktivní fáze životního cyklu systému je životní cyklus
jednotlivých součástek. Z důvodu snižující se podpory mikrokontroléru STR912 od firmy ST
Microelectronics používaného v systému Z100 vznikla tato práce. Současné dění v oblasti
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
42
vývoje mikrokontrolérů však naznačuje, že jádra Cortex firmy ARM se stávají čím dál více
populárnější. Tato situace je pozorovatelná i u firmy ST Microelectronics, která v poslední
době přešla již od jader Cortex M-0 a Cortex M-3 také k používání jádra Cortex M-4 u svých
32bitových mikrokontrolérů. Tento progres tak naznačuje perspektivitu těchto
mikrokontrolérů.
V době dokončování této práce již postoupil návrh do výroby, a proto by se po
vyrobení modulu mohl stát námětem další práce oživení modulu a vytvoření základního
softwaru tak, aby bylo postupně možné začlenit modul do systému firmy ZAT a. s.
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
43
Použitá literatura
Altera: Katalogové listy obvodů FPGA. Dostupné z: http://www.altera.com
ARM. Oficiální internetová prezentace firmy [online]. ARM - The Architecture For The Digital Word [cit. 2012-03-20]. Dostupné z: http://www.arm.com/
Ďaďo, Stanislav., a kolektiv. Senzory a převodníky. Praha: ČVUT, 2005, 137 s., ISBN 80-01-03123-3
FURBER, Steve. ARM System-on-Chip Architecture, 2 edition. Edison-Wesley Professional, 2000, 432 p., ISBN 0-2016-7519-6
MONTROSE, Mark, I. Printed Circuit Board Design Techniques for EMC Compliance: A Handbook for Designem, 2 edition. Wiley-Ieee Press, 2000, 336 p., ISBN 0-7803-5376-5
NOVÁK, Petr. SSI – komunikace pro průmyslové senzory. [online elektronický časopis] AUTOMA, 2001, 10 [cit. 2012-04-15] Dostupné z: http://www.odbornecasopisy.cz/download/au100138.pdf
PINKER, Jiří. Mikroprocesory a mikropočítače. Praha: BEN – technická literatura, 2008, 160 s., ISBN 978-80-7300-110-0
PINKER, Jiří., POUPA, Martin. Číslicové systémy a jazyk VHDL. Praha: BEN – technická literatura, 2006, 352 s., ISBN 80-7300-198-5
ST-Microelectronics: Katalogové listy mikrokontrolérů. Dostupné z: http://www.st.com
STMicroelectronics. Oficiální internetová prezentace firmy [online]. STMicroelectronics [cit. 2012-03-27]. Dostupné z: http://www.st.com/internet/com/home/home.jsp
ŠANDERA, Josef. Návrh plošných spojů pro povrchovou montáž SMT a SMD. 1. české vydání. Praha: BEN – technická literatura, 2006, 272 s., ISBN 80-7300-181-0
Úvod do architektury Cortex-M3 - díl. 1. [online elektronický časopis] Pandatron.cz – Elektronický magazín, 2010, ISSN 1803-6007 [cit. 2012-04-09] Dostupné z: http://pandatron.cz/?1252&uvod_do_architektury_cortex-m3_-_dil._1
ZÁHLAVA, Vít. Návrh a konstrukce DPS. 1. české vydání. Praha: BEN – technická literatura, 2010, 128 s., ISBN 978-80-7300-266-4
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
44
Přílohy
I. schéma zapojení:
a) CPU, OSC, JTAG, RST
3 D 0 1 3 4
V á c l a v C i b u l k a
3 D 0 1 3 5
B A 0 0 0 4 C 1
< P o z n á m k a : >
L i s t :
Č . S E S T A V Y :
T Y P D O K U M . :
L i s t ů :
P O Z N Á M K A :
N Á Z E V : V Y H O T O V I L :
v ý h r a d n í m v l a s t n i c t v í m
Z A T a . s .
O b s a h t o h o t o
d o k u m e n t u j e
E F S 1
1 5
J T A G
C P U o s c i l a t o r 2 5 M H z
S e r i a l E E P R O M
C P U u s e r h e a d e r
R E S E T
S P I D a t a F l a s h 3 2 M b
T a k e p r o F P G A , m i s t o 3 2 M h z
B O O T 0
B O O T 1
1 3 5 7 9 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0
J 1 4
1 8 R 7 2 B A
1 0 k
2 7 R 7 2 B B
1 0 k
3 6 R 7 2 B C
1 0 k
4 5 R 7 2 B D
1 0 k
1 8 R 6 9 B A
1 0 k
2 7 R 6 9 B B
1 0 k
3 6 R 6 9 B C
1 0 k
4 5 R 6 9 B D
1 0 k
C 1 3 0 1 0 0 n
1 O E
3 O U T
Y 3 2 5 M H z
O s c i l á t o r V X 3 M H 2 5 M H z S M D J a u c h
1 2 R 7 5 1 0 k
C 1 3 1 1 0 0 n C 5 1 1 0 0 n C 2 3 1 0 0 n
C 2 2 1 0 0 n C 4 3 1 0 0 n C 6 9 2 2 0 n
F
C 1 8 2 2 p
C 1 5 2 2 p
1 2 3 4
8 7 6 5
U 1 4
I O A T 2 4 C 2 5 6 B N B 1 0 S U B 1 . 8
1
2 R 7 1
2 k 2
1
2 R 7 0
2 k 2
1 8 R 1 7 B A
2 2 k 2 7
R 1 7 B B 2 2 k
3 6 R 1 7 B C
2 2 k 4 5
R 1 7 B D 2 2 k
1 8 R 1 6 B A
2 2 k 2 7
R 1 6 B B 2 2 k
3 6 R 1 6 B C
2 2 k 4 5
R 1 6 B D 2 2 k
S 1 C 4 6 1 0 0 n
1 2 3 4 5 6 7 8 9
J 4 H E A D E R 1 X 9
1 C S
2 S O
3 W P
4 G N D
5 S I 6
S C K 7 H O L D
8 V C C
U 1 8 A T 2 5 D F 3 2 1
C 9 6 1 0 0 n
1
2 R 7 3 1 0 k
1 2 R 6 4 1 0 k 1 2
R 5 3 1 0 k
Y 1
K r y s t a l J a u c h S M Q 3 2 S L 3 2 , 7 6 8 k H z S M D . . .
R 6 7 2 k 2
1 P E 2 2 P E 3 3 P E 4 4 P E 5 5 P E 6
6 V B A T
7 P C 1 3
8
O S C 3 2 _ I N 9
O S C 3 2 _ O U T
1 0 P F 0 1 1 P F 1 1 2 P F 2 1 3 P F 3 1 4 P F 4 1 5 P F 5
1 6 V S S _ 5
1 7 V D D _ 5
1 8 P F 6 1 9 P F 7
2 0 P F 8 2 1 P F 9 2 2 P F 1 0
2 3
O S C _ I N 2 4
O S C _ O U T 2 5 N R S T
2 6 P C 0 2 7 P C 1 2 8 P C 2 2 9 P C 3
3 0 V D D _ 1 2
3 1 V S S A 3 2
V R E F + 3 3 V D D A
3 4 P A 0 3 5 P A 1 3 6 P A 2 3 7 P A 3
3 8 V S S _ 4
3 9 V D D _ 4
4 0 P A 4 4 1 P A 5 4 2 P A 6 4 3 P A 7
4 4 P C 4 4 5 P C 5
4 6 P B 0 4 7 P B 1 4 8 P B 2
4 9 P F 1 1 5 0 P F 1 2
5 1 V S S _ 6
5 2 V D D _ 6
5 3 P F 1 3 5 4 P F 1 4 5 5 P F 1 5
5 6 P G 0 5 7 P G 1
5 8 P E 7
5 9 P E 8 6 0 P E 9
6 1 V S S _ 7
6 2 V D D _ 7
6 3 P E 1 0 6 4 P E 1 1 6 5 P E 1 2 6 6 P E 1 3 6 7 P E 1 4 6 8 P E 1 5
6 9 P B 1 0 7 0 P B 1 1
7 1 V C A P _ 1
7 2 V D D _ 1
7 3 P B 1 2 7 4 P B 1 3 7 5 P B 1 4 7 6 P B 1 5
7 7 P D 8 7 8 P D 9 7 9 P D 1 0 8 0 P D 1 1 8 1 P D 1 2 8 2 P D 1 3
8 3 V S S _ 8
8 4 V D D _ 8
8 5 P D 1 4 8 6 P D 1 5
8 7 P G 2 8 8 P G 3 8 9 P G 4 9 0 P G 5 9 1 P G 6 9 2 P G 7 9 3
P G 8
9 4 V S S _ 9
9 5 V D D _ 9
9 6 P C 6 9 7 P C 7
9 8 P C 8 9 9 P C 9
1 0 0 P A 8 1 0 1 P A 9 1 0 2 P A 1 0 1 0 3 P A 1 1 1 0 4 P A 1 2 1 0 5 P A 1 3
1 0 6 V C A P _ 2
1 0 7 V S S _ 2
1 0 8 V D D _ 2
1 0 9 P A 1 4 1 1 0 P A 1 5
1 1 1 P C 1 0 1 1 2 P C 1 1 1 1 3 P C 1 2
1 1 4 P D 0 1 1 5 P D 1 1 1 6 P D 2 1 1 7 P D 3 1 1 8 P D 4 1 1 9 P D 5
1 2 0 V S S _ 1 0
1 2 1 V D D _ 1 0
1 2 2 P D 6 1 2 3 P D 7
1 2 4 P G 9 1 2 5 P G 1 0 1 2 6 P G 1 1 1 2 7 P G 1 2 1 2 8 P G 1 3 1 2 9 P G 1 4
1 3 0 V S S _ 1 1
1 3 1 V D D _ 1 1
1 3 2 P G 1 5
1 3 3 P B 3 1 3 4 P B 4 1 3 5 P B 5 1 3 6 P B 6 1 3 7 P B 7
1 3 8
B O O T 0
1 3 9 P B 8 1 4 0 P B 9
1 4 1 P E 0 1 4 2 P E 1
1 4 3 R F U
1 4 4 V D D _ 3
U 8
S T M 3 2 F 2 0 7 Z G
1 2 R 3 2 1 0 k
1 2 R 4 1 1 0 k 1 2
J 8
1 2 J 7
C 3 2 2 u 2
C 5 2 2 u 2
A _ N R S T I N J T D O _ A R M
J T C K J T M S
J T D I _ A L T J T R S T N
V C C
R S T
C L K 2 5 M A I N
V C C
V B A T
V C C
C L K 2 5 M A I N
F P G A _ C R C _ E R R
A D 0 2 A D 0 3
U S R 0 U S R 7
U S R 1 U S R 2
U S R 3 U S R 4
U S R 5 U S R 6
V C C
G N D
I 2 C _ D A T A I 2 C _ C L K
L E D S [ 0 : 7 ]
L E D S 7 L E D S 6
L E D S 5 L E D S 4
L E D S 3 L E D S 2
L E D S 1 L E D S 0
V C C
U S R 7 U S R 6
U S R 5 U S R 4
U S R 3 U S R 2
U S R 1 U S R 0
A _ N R S T I N
V C C
A _ N R S T I N
V C C
G N D
S S P _ S C L K S S P _ N S S
S S P _ M I S O S S P _ M O S I
V C C G N D
E T H _ C R S
E T H _ R X _ C L K
E T H _ M I I _ M D I O
E T H _ C O L
E T H _ R X _ D V
R S 4 2 2 _ T X
R S 4 2 2 _ R X
U S B _ D N U S B _ D P
J T M S
J T C K J T D O _ A L T
E T H _ R X D 2 E T H _ R X D 3
J T D O _ A R M
J T R S T N
F S M C _ N A D V B _ C A N _ R X
B _ C A N _ T X
E T H _ R X _ E R R / R X D 4
E T H _ T X _ E N S S P _ N S S
S S P _ S C L K S S P _ M I S O
S S P _ M O S I
V C C
E T H _ M D C E T H _ T X D 2
E T H _ T X _ C L K E T H _ R X D 0
E T H _ R X D 1 T E R M _ T X
T E R M _ R X
E T H _ P H Y C L K F S M C _ C L K
F S M C _ N O E
F S M C _ N W E
F S M C _ N W A I T F S M C _ N E 1
A D 1 3 A D 1 4
A D 1 5 A 1 6 A 1 7 A 1 8 A D 0 0
A D 0 1
F S M C _ N B L 1
F S M C _ N B L 0 E T H _ T X D 3
A 1 9 A D 0 4
A D 0 5 A D 0 6
A D 0 7 A D 0 8
A D 0 9 A D 1 0
A D 1 1 A D 1 2
I 2 C _ C L K I 2 C _ D A T A
F S M C _ N E 2 F S M C _ N E 3
F S M C _ N E 4
E T H _ T X D 0 E T H _ T X D 1
E T H _ M D I N T
E T H _ N R S T
E T H _ P W R D W N
U S B _ P W R
R S 4 2 2 _ N R E
R S 4 2 2 _ D E
F R O N T _ S W
/ F R O N T _ S W
V C C
G N D
R S 4 2 2 _ N R E
R S 4 2 2 _ D E
V C C G N D
V C C
G N D G N D
G N D
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
45
b) CAN, RS485
15
2
EFS
Obsah tohoto dokumentu jevýhradním vlastnictvím ZAT a.s.
VYH
OTO
VIL
:
NÁ
ZEV
:
POZN
ÁM
KA:
List
ů:
TYP
DO
KU
M.:
Č.S
ESTAVY:
List
:
<Po
znám
ka:>
BA0004C
13D
0135
Vác
lav
Cib
ulk
a3D
0134
CAN
, is
olat
ed
Ter
min
atio
n
RSB485/4
22 iso
late
d
RXPB
RS
485
RXPB
TX
PB
500kbp
s
16M
bps
POW
ER
RxB
Ter
m
Rx+ RxB
TxB
/DB
Tx+
/D+
Tx/
DBTer
m
GRO
UN
D
RTS
Ter
m R
x
Ter
m T
x/D
5V R
SB422 P
OW
ER
3,3
V C
AN
PO
WER
8R
S
4R
1D
7C
AN
H
5VR
EF
6C
AN
L
2
GND
3
VCC
U2
SN
65H
VD
230
C10
100n
12
R21
120R 1
2R
22
10k
12
J3
8VC
C2
1VC
C1
5G
ND
24
GN
D1
U6B
C
1 2
R28
10kC
5100n
C136
100
n1 2
R57
10k
36
U6B
B
HC
PLB0931
72
U6B
A
HC
PLB
0931
14
3
U7BA
HC
PLB
092J
13
4
U7BB
HC
PLB
092J
12
5
U7BC
HC
PLB
092J
611
U7BD
HC
PLB
092
J
1 2
R62
10k
1 2
R56
10k
1 2
R50
10k
1 2
R39
10k
16
VC
C2
1VC
C1
15
GN
D2
2G
ND
18
GN
D1
9G
ND
2
U7BE
HC
PLB
092J
C143
100n
C21
220nF
2R
O3
RE
13
RXP
1H
/F5
DI
4D
E8
TXP
6SR
L
7
GND
9Y
10
Z
11
B
12
A
14
VCC
U3
MA
X1308
9E
12
R18
120R
12
J2
12
J6
12
J5
12
J12
12
J9
12
R20
120R
12
J1
12
J11
12
R24
10k
12
R58
10k
12
R38
10k
12
R43
330R
1 2
R23
100k
1 2
R19
100k
12
R27
100k
12
R26
100k
16
+V
IN
1BV
IN
9+
VO
UT
10
BVO
UT
U10
IO T
ES 2
NB2411
/
TRA
CO
/
C36
100n
+C
31
4u7/1
0V
16
+V
IN
1BV
IN
9+
VO
UT
10
BV
OU
T
U4
IO T
ES 2
NB
2410
Tra
co
C28
100n
+C
13
4u7/1
0V
C30
100n
C14
220nF
X4B1
X4B2
X4B3
X4B4
X4B5
X4B
6
X4B7
X4B8
X4B9
CO
NB
DB9H
M
X4B
10
X4B
11
X5B
1
X5B
2
X5B
3
X5B
4
X5B
5
X5B
6
X5B
7
X5B
8
X5B
9
CO
NBD
B9H
M
X5B
10
X5B
11
C35
1u
C29
1u
GN
D_C
AN
VC
C
B_C
AN
_TX
B_C
AN
_RX
GN
D
VC
C
RS422_D
E
RS422_N
RE
RS422_TX
RS422_R
X
GN
D
GN
D
VCC
_3.3
_C
AN
GN
D_C
AN
GN
D_5_422
GN
D_5_422
VC
C_5_422
VC
C_5_422
VC
C_5_422
+24V
M
VC
C_5_422
GN
D_5_422
+24V
M
VC
C_3.3
_C
AN
GN
D_C
AN
FRO
NT_PA
NEL
FRO
NT_PA
NEL
FRO
NT_PA
NEL
FRO
NT_PA
NEL
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
46
c) FPGA
3D
0134
Vác
lav
Cib
ulk
a
3D
0135
BA0004C1
<Po
znám
ka:>
List
:
Č.S
ESTAVY:
TYP
DO
KU
M.:
List
ů:
POZN
ÁM
KA:
NÁZEV
:
VYH
OTO
VIL
:
výhradním vlastnictvím ZAT a.s.Obsah tohoto dokumentu je
EFS
315
Altera
Bla
ster
Tes
t LE
Ds
SSIO
addre
ss p
ullB
ups
osadit R
50,
neb
o R53
1IO
2IO
3IO
4IO
5IO
6IO
7IO
8IO
12
IO11
IO13
IO14
IO234
IO16
IO17
IO18
IO19
IO20
IO21
IO23
IO235
IO15
IO38
IO39
IO41
IO42
IO43
IO44
IO45
IO46
IO47
IO48
IO49
IO50
IO53
IO54
IO55
IO56
IO57
IO58
IO59
IO60
IO
61IO
62IO
63IO
64IO
65IO
66IO
67IO
68IO
73IO
74IO
75IO
76IO
77IO
78IO
79IO
82IO
83IO
84IO
85IO
86IO
87IO
88IO
93IO
94IO
95IO
98IO
99IO
100IO
101IO
104IO
105IO
106IO
107IO
108IO
113IO
114IO
115IO
116IO
117IO
118IO
119IO
120IO
180
IO
179
IO
178
IO
177
IO
176
IO
175
IO
174
IO
173
IO
170
IO
169
IO
168
IO
167
IO
166
IO
165
IO
164
IO
163
IO
162
IO
161
IO
160
IO
159
IO
158
IO
156
IO
144
IO
143
IO
141
IO
140
IO
139
IO
138
IO
137
IO
136
IO
135
IO
134
IO
133
IO
132
IO
131
IO
128
IO
127
IO
126
IO
125
IO
124
IO
123
IO
122
IO
121
IO
181IO
182IO
183IO
184IO
185IO
186IO
187IO
188IO
193IO
194IO
195IO
196IO
197IO
200IO
201IO
202IO
203IO
206IO
207IO
208IO
213IO
214IO
215IO
216IO
217IO
218IO
219IO
222IO
223IO
224IO
225IO
226IO
227IO
228IO
233IO
37IO/ADSO
24IO/NCSO
236IO
237IO
238IO
239IO
240IO
U26BA
EP1C
12Q
240
25
DA
TA0
26
NC
ON
FIG
28
CLK
029
CLK
132
NC
EO
33
NC
E34
MS
EL0
35
MS
EL1
36
DC
LK
155
TD
I
152
CLK
3
153
CLK
2
149
TD
O
148
TM
S
147
TC
K
146
NS
TA
TU
S
145
CO
NF_
DO
NE
U26BB
EP1
C12Q
240
9V
CC
IO1
22
VC
CIO
151
VC
CIO
1189
VC
CIO
2209
VC
CIO
2231
VC
CIO
2130
VC
CIO
3157
VC
CIO
3172
VC
CIO
370
VC
CIO
492
VC
CIO
4112
VC
CIO
4
27
VC
CA
_PL
L1154
VC
CA
_PL
L2
72
VC
CIN
T81
VC
CIN
T90
VC
CIN
T97
VC
CIN
T103
VC
CIN
T110
VC
CIN
T191
VC
CIN
T198
VC
CIN
T204
VC
CIN
T211
VC
CIN
T220
VC
CIN
T229
VC
CIN
T232
GN
D
230
GN
D
221
GN
D
212
GN
D
210
GN
D
205
GN
D
199
GN
D
192
GN
D
190
GN
D
171
GN
D
142
GN
D
129
GN
D
111
GN
D
109
GN
D
102
GN
D
96
GN
D
91
GN
D
89
GN
D
80
GN
D
71
GN
D
69
GN
D
52
GN
D
40
GN
D
10
GN
D
150
GN
DG
_PL
L2
151
GN
DA
_PL
L2
31
GN
DG
_PL
L1
30
GN
DA
_PL
L1
U26BC
EP1
C12Q
240
1N
CS
2D
ATA
3VC
C
4G
ND
5A
SD
I
6D
CLK
7V
CC
8V
CC
U27
EPC
S4
1 3 5 7 910
8642J1
5
R106
10k
R104
10k
R107
10k
R105
10k
1IN
5EN
3
GN
D
4N
R
2O
UT
U31
TPS73615
C141
100
nC112
10n
C106
100n
+C
108
4u7/1
0V
C111
100
nC
89
100n
C95
100n
C97
100n
C105
100
nC
107
100n
C109
100n
C114
100n
C142
100
nC
19
100n
C25
100n
C33
100n
12
R111
120R
12
R110
120R
12
R109
120R
12
R108
120R
G
R/Y
/O
1 2
3 4
D22
HS
MFB
C157
G
R/Y
/O
1 2
3 4
D21
HS
MFB
C157
R91
2k2
18R170BA
22k
27R170BB
22k
36R170BC
22k
45R170BD
22k
18R171BA
22k
27R171BB
22k
36R171BC
22k
45R171BD
22k
18R172BA
22k
27R172BB
22k
36R172BC
22k
45R172BD
22k
1O
E3
OU
T
Y2
VX3M
H
16M
Hz
12
R74
10k
1 2
R66
10k1 2
R68
10k
VC
C
VC
C_1.5
NC
S
ASD
I
VC
C
VC
CVC
C_1.5
VC
C_1
.5
VC
C
NRUN_LED
VC
C
A16A17A18A19
AD
04
AD
05
AD
06
AD
07
AD
08
AD
09
AD
10
AD
11
AD
00
AD
01
AD
02
AD
03
AD
12
ASDINCS
A_N
RS
TIN
RS
T
FSM
C_N
E1
FSM
C_N
E2
FSM
C_N
E3
FSM
C_N
E4
DRIVER_ENA_0
DRIVER_ENA_1
/REC_ENA_0
/REC
_EN
A_1
LED
0
LED
0
LED
1
LED
1
LED
2
LED
2
LED
3
LED
3
REC_CLK_0
REC
_C
LK_1
REC_DATA_0
REC
_D
ATA
_1
TX_CLK_0
TX_CLK_1
TX_DATA_0
TX
_D
ATA_1
AD
13
AD
14
AD
15
SSIO_A0SSIO_A1SSIO_A2SSIO_A3SSIO_A4RACK_N0RACK_N1RACK_N2
RAM_A0RAM_A1RAM_A2RAM_A3RAM_A4RAM_A5RAM_A6RAM_A7RAM_A8RAM_A9RAM_A10RAM_A11RAM_A12RAM_A13RAM_A14RAM_A15RAM_A16RAM_A17RAM_A18RAM_A19
RAM_CS
RAM_/WERAM_/OERAM_/UBRAM_/LB
RAM_/BYTE
SSIO_A_PRACK_N_P
RUN_LED
PWR_LEDNPWR_LED
PWR_B_OKPWR_A_OK
TEM
P_SC
LK
TEM
P_01
TEM
P_/C
S
FPG
A_C
RC
_ER
R
GN
D
JTD
I_A
LT
JTD
O_A
LT
JTC
KJT
MS
DIN
0D
IN1
DIN
2D
IN3
DIN
4D
IN5
DIN
6D
IN7
DO
UT0
DO
UT1
DO
UT2
DO
UT3
DO
UT4
DO
UT5
DO
UT6
DO
UT7
DO
OU
T_O
KD
OU
T_06
_D
IAG
DO
UT_07
_D
IAG
A_O
UT_C
LKA
_O
UT_L
ATC
HA
_O
UT_0
_/F
AU
LTA
_O
UT_1
_/F
AU
LTA
_O
UT_2
_/F
AU
LTA
_O
UT_0
_D
ATA
A_O
UT_1
_D
ATA
A_O
UT_2
_D
ATA
AI_
0_D
ATA
AI_
1_D
ATA
AI_
2_D
ATA
AI_
CLK
AI_
CS
VC
C
SSIO
_A
0S
SIO
_A
1S
SIO
_A
2S
SIO
_A
3S
SIO
_A
4R
AC
K_N
0R
AC
K_N
1R
AC
K_N
2RA
CK
_N
_P
SS
IO_A
_P
CLK
25M
AIN
FSM
C_N
WAIT
FSM
C_N
BL0
FSM
C_N
BL1
FSM
C_N
AD
VFS
MC
_C
LKFS
MC
_N
OE
FSM
C_N
WE
VC
C
GN
D
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
47
d) EXTRA_RAM
3D
0134
Vác
lav
Cib
ulk
a
3D
0135
BA0004C1
<Po
znám
ka:>
List
:
Č.S
ESTAVY:
TYP
DO
KU
M.:
List
ů:
POZN
ÁM
KA:
NÁZEV
:
VYH
OTO
VIL
:
výhradním vlastnictvím ZAT a.s.Obsah tohoto dokumentu je
EFS
415
Ext
ended R
AM
2M
B
25
A0
24
A1
23
A2
22
A3
21
A4
20
A5
19
A6
18
A7
8A8
7A9
6A10
5A11
4A12
3A13
2A14
1A15
48
A16
17
A17
16
A18
9A19
26
CS1
12
CS2
11
WE
28
OE
14
UB
15
LB47
BYTE
29
D0
31
D1
33
D2
35
D3
38
D4
40
D5
42
D6
44
D7
30
D8
32
D9
34
D10
36
D11
39
D12
41
D13
43
D14
45
D15
10
NC
13
NU
37
VC
C
46
GN
D27
GN
D
U25
HM
62V16100
C59
100n
RA
M_A0
RA
M_A1
RA
M_A2
RA
M_A3
RA
M_A4
RA
M_A5
RA
M_A6
RA
M_A7
RA
M_A8
RA
M_A9
RA
M_A10
RA
M_A11
RA
M_A12
RA
M_A13
RA
M_A14
RA
M_A15
RA
M_A16
RA
M_A17
RA
M_A18
RA
M_A19
RAM
_C
SR
AM
_/W
ER
AM
_/O
ER
AM
_/U
BRA
M_/L
BR
AM
_/B
YTE
GN
D
VC
C
VC
C
AD
00
AD
01
AD
02
AD
03
AD
04
AD
05
AD
06
AD
07
AD
08
AD
09
AD
10
AD
11
AD
12
AD
13
AD
14
AD
15
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
48
e) SSIO_ISOLATED
3D
0134
Vác
lav
Cib
ulk
a
3D
0135
BA0004C
1
<Po
znám
ka:>
List
:
Č.S
ESTAVY:
TYP
DO
KU
M.:
List
ů:
POZN
ÁM
KA:
NÁZEV
:
VYH
OTO
VIL
:
výhradním vlastnictvím ZAT a.s.Obsah tohoto dokumentu je
EFS
515
Dig
ital
3,3
V P
OW
ER
SSIO
2BLV
DS iso
lation
par
t
1R
2RE
3D
E
4D
8V
CC
7B
6A
5G
ND
U51
DS
91C
176
1R
2RE
3D
E
4D
8V
CC
7B
6A
5G
ND
U50
DS
91C
176
1R
2RE
3D
E
4D
8V
CC
7B
6A
5G
ND
U49
DS
91C
176
1R
2RE
3D
E
4D
8V
CC
7B
6A
5G
ND
U48
DS
91C
176
12
R124
2k2
12
R123
2k2
+C
163
4u7/1
0V
C167
100n
14
3
U46B
A
HC
PLB092J
13
4
U46B
B
HC
PLB092J
12
5
U46B
C
HC
PLB092J
611
U46BD
HC
PLB
092J
16
VC
C2
1V
CC
1
15
GN
D2
2G
ND
18
GN
D1
9G
ND
2
U46BE
HC
PLB
092J
14
3
U43BA
HC
PLB
092J
13
4
U43BB
HC
PLB
092J
12
5
U43BC
HC
PLB
092J
611
U43BD
HC
PLB092J
16
VC
C2
1V
CC
1
15
GN
D2
2G
ND
18
GN
D1
9G
ND
2
U43BE
HC
PLB
092J
C34
100n
C50
100n
C53
100n
C162
100n
C164
100n
C165
100n
C166
100n
C169
100n
1357910
8642
J16
HEADER2X5
D392.7V
D372.7V
D352.7V
D332.7V
D382.7V
D362.7V
D342.7V
D322.7V
C168
100n
8VC
C2
1VC
C1
5G
ND
24
GN
D1
U45B
C
36
U45B
B
HC
PLB
0931
72
U45BA
HC
PLB
0931
8VC
C2
1VC
C1
5G
ND
24
GN
D1
U44BC
36
U44B
B
HC
PLB
0931
72
U44BA
HC
PLB
0931
16
+VIN
1BV
IN
9+
VO
UT
10
BV
OU
T
U47
IO T
ES 2
NB
2410
Tra
co
C40
100n
C37
1u
GN
D_S
SIO
VC
C_SSIO
CLK
_0_B
CLK
_0_A
DA
TA_0_B
DA
TA_0_A
CLK
_1_B
CLK
_1_A
DA
TA_1_B
DA
TA_1_A
VC
C_SSIO
+24V
MG
ND
_SSIO
/REC
_EN
A_0
DRIV
ER_EN
A_0
REC
_C
LK_0
TX_C
LK_0
REC
_D
ATA
_0
TX_D
ATA
_0
REC
_C
LK_1
/REC
_EN
A_1
DR
IVER_EN
A_1
TX
_C
LK_1
REC
_D
ATA
_1
TX_D
ATA
_1
GN
D_SS
IO
VC
C_SS
IOVC
C GN
D
VC
CV
CC
_SS
IO
GN
D_S
SIO
GN
D
GN
D
GN
D_S
SIO
CLK
_0_A
CLK
_0_B
DATA
_0_A
DATA
_0_B
CLK
_1_A
CLK
_1_B
DATA
_1_A
DATA
_1_B
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
49
f) ETHERNET
3D
0134
Vác
lav
Cib
ulk
a
3D
0135
BA0004C1
<Po
znám
ka:>
List
:
Č.S
ESTAVY:
TYP
DO
KU
M.:
List
ů:
POZN
ÁM
KA:
NÁZEV
:
VYH
OTO
VIL
:
výhradním vlastnictvím ZAT a.s.Obsah tohoto dokumentu je
EFS
615
100M
LED
RX/T
X L
ED
LIN
K L
ED
FD/C
OL
LED
1 2 3 4 5 6 7 8
TX+
TX
B
RX
+
RX
B
75R
75R
75R
75R
0.0
01uF
G Y
SH
IELD
SH
IELD
1 4 2 3 5 6 8 9 10
12
11
13
14
X3
J00B
0065
R34
49R
9 1
%
R25
49R9 1
%
R33
49R9 1
%
R37
49R9 1
%
R/Y
/O
G1 2
3 4
D11
HS
MFB
C157
L2L1
+C
11
10uF
C42
220nF
C45
100n
R54
10k
C9 100n
C12
10p
C17
10p
C6 100n
C4 100n
C104
100n
12
R1
120R
12
R3
120R
R4
10k
R2
10k
1M
F4
2M
F3
3M
F2
4M
F1
5M
F0
6FD
E
7GNDA
8N
C
9VCCA
10GNDA
11
X2
12
X1
13VCCA
14GNDA
15
IREF
16VCCA 17VCCA
18
RXN
19
RXP
20GNDA
21
TXP
22VCCA
23
TXN
24GNDA
25GNDE
26
TEST
27
PWR
DW
N
28
RESET
29
RIP
30
NC
31
NC
32
NC
33
TEST_S
E
34
LED
S
35
LED
C
36
LED
L
37
LED
TR
38
LED
R10
39VCCE/I
40GNDE/I
41
MD
IO
42
MD
C
43
RD
X3
44
RD
X2
45VCCE/I
46
RD
X1
47
RD
X0
48
RX
_D
V49
RX_C
LK
50GNDE/I
51
RX
D4/R
X_ER
52
TXD
4/T
X_ER
53
TX_C
LK
54
TX_EN
55
TXD
056
TXD
157
TXD
258
TXD
3
59
CO
L60
CR
S
61
MD
INT
62VCCE/I
63
CFG
1
64
CFG
0
U9
STE100P
12
R49
120R
12
R55
120R
R63
10k
R65
10k
R48
10k
R45
10k
R42
10k
C110
100n
C129
100n
C16
100n
C20
100n
C26
100n
12
R46
10k
12
R47
10k
FRO
NT_PA
NEL
VC
C33R
VC
C33A
VC
C
VCC
33R
VC
C
VC
C
ETH
_PW
RD
WN
ETH
_N
RST
VC
C
ETH
_M
DIN
T
ETH
_TXD
0ETH
_TXD
1ETH
_TXD
2ETH
_TXD
3
ETH
_TX_EN
ETH
_TX_C
LK
ETH
_R
XD
0ETH
_R
XD
1ETH
_R
XD
2ETH
_R
XD
3ETH
_R
X_ER
R/R
XD
4
ETH
_R
X_D
VETH
_R
X_C
LK
ETH
_C
OL
ETH
_C
RS
ETH
_M
DC
ETH
_M
II_M
DIO
VC
C
VC
CVC
C33A
VC
CVC
C33A
ETH
_PH
YC
LK
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
50
g) POWER, TERM
3D
0134
Vác
lav
Cib
ulk
a
3D
0135
BA0004C1
<Po
znám
ka:>
List
:
Č.S
ESTAVY:
TYP
DO
KU
M.:
List
ů:
POZN
ÁM
KA:
NÁZEV
:
VYH
OTO
VIL
:
výhradním vlastnictvím ZAT a.s.Obsah tohoto dokumentu je
EFS
715
24V input
POW
ER
Dig
ital
3,3
V P
OW
ER
GN
D
TxD
RxD
Ter
min
al RS232
Ter
min
al U
SB
Bat
tery
back
up
VC
C
D43
S3M
D42
S3M
12
F2 2,5
A
12
R16
5
100k
C171
220nF
D53
Dio
da
BZV
55 C
8V
2 S
MD
12R164
100k
12
F1 2,5
A
+C
137
4u7/
10V
C57
100n
1IO
1
2G
ND
3IO
2
6IO
1
5V
BU
S
4IO
2
U1
USB
LC6B
2
123 4
56
X6 292304B
TYC
O
C2
4n7
1 2
R61
1k5
1 2
R13
1M
12
R60
22R
12
R59
22R
+B1
CR243
0H
C55
100n
S
S
G
G
D
D
Q2
IRL5
40N
S
1 2
16
15
U39BA
PC3Q
64Q
18R119BA
5k6
3 4
14
13
U39BB
PC3Q
64Q
27R119BB
5k6
1VB
US1
2G
ND
1
3V
DD
1
4PD
EN
5SPU
6U
DB
7U
D+
8G
ND
19
GN
D2
10
DD
+
11
DD
B
12
PIN
13
SPD
14
VD
D2
15
GN
D2
16
VB
US2
U5
AD
UM
4160
C76
100
nC
24
100n
12
R30
22R
12
R31
22R
C7
100n
C8 100n
12
R51
2k7
12
R52
27k
2
1
3
Q1
BC807
12
R44
10R
12
R40
100
R
12
R36
100
R
1234
J10
12
J13
12R163
4k7
C170
1u/6
3V
22
+V
IN
23
+V
IN
2BVIN
3BVIN
14
+VO
UT
16
BVO
UT
1O
N/O
FF
U36
TES
5B2410W
I
IO T
ES
5B2410W
I
Tra
co
1 2
D52
Tra
nsi
l SM
CJ2
8A
SM
D
12
R125
27k
12
R12
6
27k
C147
1u/6
3V
C44
100n
+24V
M
VC
C+
24V
M
USB
_D
P
USB
_D
N
VB
AT
+24V_A
+24V_B
GN
D_A
B
VC
C
PWR
_B_O
K
PWR
_A_O
K
GN
D
USB
_PW
R
VC
C
VC
C
VC
C
GN
D
TER
M_TX
TER
M_RX
VC
C
FRO
NT_PA
NEL
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
51
h) LEDS
3D
0134
Vác
lav
Cib
ulk
a
3D
0135
BA0004C1
<Po
znám
ka:>
List
:
Č.S
ESTAVY:
TYP
DO
KU
M.:
List
ů:
POZN
ÁM
KA:
NÁZEV
:
VYH
OTO
VIL
:
výhradním vlastnictvím ZAT a.s.Obsah tohoto dokumentu je
EFS
815
RU
N (
r/g)
PWR (
y/g)
Sys
tem
LED
s
Use
r LE
Ds
Tem
p.
senso
rs
G_D
1
G_D
2
G_D
3
G_D
4
Y_TEST
R_ERR1
R_ERR2
Y_IN
F
KA
D2
LED
09B0014B
60 c
erven
á/ze
lená
20m
A E
lma
KA
D1
LED
09B0018B
64 ž
lutá
/zel
ená 2
0m
A E
lma
12
R6
120R
12
R5
120R
1G
ND
2D
IN
3VD
D
4S
CLK
5C
S
6D
OU
T
U32
AD
7814
KA
D10
LED
09H
0012B62 ž
lutá
3m
m 2
MA
12
R7
330R
12
R8
330R
12
R9
330R
12
R10
330R
12
R11
330R
12
R12
330R
12
R14
330R
12
R15
330R
KA
D3
LED
09H
0011B62 z
elená
3m
m 2
MA
KA
D4
LED
09H
0011B62 z
elená
3m
m 2
MA
KA
D5
LED
09H
0011B62 z
elená
3m
m 2
MA
KA
D8
LED
pol
e 09H
0010B
62 r
udé
ELM
A
KA
D9
LED
pol
e 09H
0010B
62 r
udé
ELM
A
KA
D6
LED
09H
0011B
62 z
ele
ná
3m
m 2
MA
KA
D7
LED
09H
0012B62 ž
lutá
3m
m 2
MA
NRU
N_LE
D
LED
S[0
:7]
LED
S0
LED
S1
LED
S2
LED
S3
LED
S4
LED
S5
LED
S6
LED
S7
NPW
R_LE
D
RU
N_LE
D
PW
R_LE
D
GN
D
VC
C
TEM
P_/C
S
TEM
P_SC
LK
TEM
P_01
GN
D
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
52
i) DIN0-7
3D
0134
Vác
lav
Cib
ulk
a
3D
0135
BA0004C
1
<Po
znám
ka:>
List
:
Č.S
ESTAVY:
TYP
DO
KU
M.:
List
ů:
POZN
ÁM
KA:
NÁ
ZEV
:
VYH
OTO
VIL
:
výhradním vlastnictvím ZAT a.s.Obsah tohoto dokumentu je
EFS
915
Dig
ital
Inputs
12
R166
2k7
12
R153
2k7
12
R167
2k7
12
R154
2k7
12
R168
2k7
12
R155
2k7
12
R169
2k7
12
R156
2k7
7 8
10
9
U37B
D
PC3Q
64Q
18R115BA
5k6
5 6
12
11
U37BC
PC3Q
64Q
27R115BB
5k6
3 4
14
13
U37BB
PC3Q
64Q
36R115BC
5k6
1 2
16
15
U37BA
PC3Q
64Q
45R115BD
5k6
18
R116BA
22k
27
R116BB
22k
36
R116BC
22k
45
R116BD
22k
7 8
10
9
U38B
D
PC3Q
64Q
18R117BA
5k6
5 6
12
11
U38BC
PC3Q
64Q
27R117BB
5k6
3 4
14
13
U38BB
PC3Q
64Q
36R117BC
5k6
1 2
16
15
U38BA
PC3Q
64Q
45R117BD
5k6
18
R118BA
22k
27
R118BB
22k
36
R118BC
22k
45
R118BD
22k
C124
100n
C123
100n
C122
100n
C121
100n
C128
100n
C127
100n
C126
100n
C125
100n
1 2R127330R
1 2R128330R
1 2R129330R
1 2R130330R
1 2R131330R
1 2R132330R
1 2R133330R
1 2R134330R
VC
C
VC
C
D_+
IN0
D_BIN
0
D_+
IN1
D_BIN
1
D_+
IN2
D_BIN
2
D_+
IN3
D_BIN
3
D_+
IN4
D_BIN
4
D_+
IN5
D_BIN
5
D_+
IN6
D_BIN
6
D_+
IN7
DIN
7D
IN6
DIN
5D
IN4
DIN
3D
IN2
DIN
1D
IN0
D_B
IN7
GN
D
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
53
j)DOUT0-9
3D
0134
Vác
lav
Cib
ulk
a
3D
0135
BA0004C
1
<Po
znám
ka:>
List
:
Č.S
ESTAVY:
TYP
DO
KU
M.:
List
ů:
POZN
ÁM
KA:
NÁZEV
:
VYH
OTO
VIL
:
výhradním vlastnictvím ZAT a.s.Obsah tohoto dokumentu je
EFS
10
15
6+
2+
1+
1 L
ogic
outp
uts
60V
/100m
A
1IN
+
2IN
B
4O
UT
3O
UT
U57
AQ
Y210KS
1IN
+
2IN
B
4O
UT
3O
UT
U55
AQ
Y210K
S
1IN
+
2IN
B
4O
UT
3O
UT
U54
AQ
Y210K
S
1IN
+
2IN
B
4O
UT
3O
UT
U53
AQ
Y210K
S
1IN
+
2IN
B
4O
UT
3O
UT
U52
AQ
Y210K
S
12
R146
330R
12
R147
330R
12
R13
8
330R
12
R14
0
330R
12
R145
330
R
12
R144
330
R
12
R143
330
R
12
R142
330
R
12
D47
SMBJ85CABTR
12
D46
SMBJ85CABTR
12
D45
SMBJ85CABTR
12
D44
SMBJ85CABTR
12
D48
SMBJ85CABTR
12
D49
SMBJ85CABTR
12
D40
SMBJ85CABTR
12
D41
SMBJ85CABTR
1IN
+
2IN
B
4O
UT
3O
UT
U56
AQ
Y210KS
1+
IN2
STAT
3BIN
4B
6+
U59
SZ
D24C
C
1+
IN2
STAT
3BIN
4B
6+
U58
SZ
D24C
C
R141
2k2
R139
2k2
1IN
+
2IN
B
4O
UT
3O
UT
U60
AQ
Y210KS
12
R148
330R
12
D50
SMBJ85CABTR
1IN
+
2IN
B
4O
UT
3O
UT
U61
AQ
Y410S
12
D51
SMBJ85CABTR
12
R149
330R
18R135BA
5k6
27R135BB
5k6
36R135BC
5k6
45R135BD
5k6
18R136BA
5k6
27R136BB
5k6
36R136BC
5k6
45R136BD
5k6
18R137BA
5k6
27R137BB
5k6
36R137BC
5k6
45R137BD
5k6
GN
D
GN
D
D_BO
UT3
D_B
OU
T2
D_B
OU
T1
D_BO
UT7
D_BO
UT5
D_BO
UT6
D_+
OU
T0
D_B
OU
T0
D_+
OU
T4
D_BO
UT4
D_+
OU
T3
D_+
OU
T2
D_+
OU
T1
D_+
OU
T7
D_+
OU
T6
D_+
OU
T5
DO
UT_07_D
IAG
DO
UT_06_D
IAG
DO
UT0
DO
UT1
DO
UT2
DO
UT3
DO
UT4
DO
UT5
DO
UT6
DO
UT7
VC
C
D_+
OU
T_O
K
D_B
OU
T_O
K
DO
OU
T_O
K
D_+
OU
T_N
OK
D_B
OU
T_N
OK
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
54
k) AIN0-1
3D
0134
Vác
lav
Cib
ulk
a
3D
0135
BA0004C1
<Poz
nám
ka:>
List
:
Č.S
ESTAVY:
TYP
DO
KU
M.:
List
ů:
POZ
NÁM
KA:
NÁZ
EV:
VYH
OTO
VIL
:
výhradním vlastnictvím ZAT a.s.Obsah tohoto dokumentu je
EFS
11
15
Analo
g input
±10V
Analo
g inputs
0,1
1,5
2V
1,4
5V
Anal
og input
±24m
A
Analo
g input
±10V
1,5
2V
1,4
5V
Anal
og input
±24m
A
Pro
U r
ozs
ah B
neo
sazo
vat
R90
Pro U
rozs
ah B
neos
azo
vat
R102
1V
REF
2+
IN
3B
IN
4G
ND
5C
S
6SD
ATA
7S
CLK
8V
DD
U19
AD
7450A
C135
100n
C70
100n
C77
100n
14
3
U15BA
HC
PLB
091J
13
4
U15BB
HC
PLB
091J
512
U15BC
HC
PLB091J
611
U15BD
HC
PLB091J
16
VC
C2
1V
CC
1
15
GN
D2
2G
ND
18
GN
D1
9G
ND
2
U15B
E
HC
PLB
091J
+C
63
10u
/25V
K A
D12
2,5
V
D16
Dio
da
schott
kyh
o B
AR
43S S
MD
SO
TB23
1 2R85
5k6
C78
100n
D15
Dio
da s
chot
tkyh
o B
AR
43S
SM
D S
OTB23
C83
22n
C27
100n
2B
3+
1
U22B
A
6B
5+
7
U22B
B
12
R86
100R
C91
5n6
C47 100n
12
R82
3k6
12R92
5k6
1 2R76
10R
C64
100n
C60
100n
+C
86
4u7/1
0V
+C
54
4u7/1
0V
+C
73
4u7/1
0V
12
R79
1k5
12
R98
100R
12
R95
3k6
12
R99
33k
1V
REF
2+
IN
3B
IN
4G
ND
5C
S
6SD
ATA
7S
CLK
8V
DD
U20
AD
7450A
C98
100n
C71
100n
C79
100n
14
3
U16BA
HC
PLB
091J
13
4
U16B
B
HC
PLB091J
512
U16B
C
HC
PLB091J
611
U16BD
HC
PLB091J
16
VC
C2
1V
CC
1
15
GN
D2
2G
ND
18
GN
D1
9G
ND
2
U16B
E
HC
PLB
091J
+C
65
10u
/25V
K A
D13
2,5
V
D18
Dio
da s
chot
tkyho
BA
R 4
3S S
MD
SO
TB23
1 2R87
5k6
C80
100n
D17
Dio
da s
chot
tkyh
o B
AR
43S S
MD
SO
TB23
C84
22n
+C
1
10uF
2B
3+
1
U23B
A
6B
5+
7
U23B
B
12
R88
100R
C92
5n6
C48 100n
12
R83
3k6
12R93
5k6
1 2R77
10R
C61
100n
C66
100n
+C
87
4u7/1
0V
+C
56
4u7/1
0V
+C
74
4u7/1
0V
12
R80
1k5
12
R100
100R
12
R96
3k6
12
R101
33k
16
+VIN
1BV
IN
9+
VO
UT
10
BVO
UT
U11
IO T
ES 2
NB2411
/
TR
AC
O/
16+
VIN
1BV
IN
9+
VO
UT
10
BV
OU
T
U12
IO T
ES
2N
B2411
/T
RA
CO
/
C101
1u
C41
1u
AI_
CLK
VC
C
+24V
AI_
CS
AI_
0_D
ATA
AI_
0+
IN_U
AI_
0BIN
_C
GN
DM
AI_
0+
IN_I
AI_
CLK
VC
C
+24V
AI_
CS
AI_
1_D
ATA
AI_
1+
IN_U
AI_
1BIN
_C
GN
DM
AI_
1+
IN_I
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
55
l) AIN2
3D
0134
Vác
lav
Cib
ulk
a
3D
0135
BA0004C
1
<Po
znám
ka:>
List
:
Č.S
ESTAVY:
TYP
DO
KU
M.:
List
ů:
POZN
ÁM
KA:
NÁZEV
:
VYH
OTO
VIL
:
výhradním vlastnictvím ZAT a.s.Obsah tohoto dokumentu je
EFS
12
15
Analo
g input
±10V
Analo
g input
2
1,5
2V
1,4
5V
Pro
U r
ozsa
h B
neos
azovat
R119
Anal
og input
±24m
A
1V
REF
2+
IN
3B
IN
4G
ND
5C
S
6S
DATA
7SC
LK
8V
DD
U21
AD
7450A
C102
100n
C49
100n
C81
100n
14
3
U17BA
HC
PLB
091J
13
4
U17BB
HC
PLB
091J
512
U17
BC
HC
PLB091J
611
U17B
D
HC
PLB091J
16
VC
C2
1V
CC
1
15
GN
D2
2G
ND
18
GN
D1
9G
ND
2
U17BE
HC
PLB
091J
+C
67
10u/2
5V
K A
D14
2,5
V
D20
Dio
da
schot
tkyh
o B
AR
43S S
MD
SO
TB
23
1 2R89
5k6
C82
100n
D19
Dio
da
schott
kyh
o B
AR
43S S
MD
SO
TB
23C
85
22n
+C
3
10uF
2B
3+
1
U24B
A
6B
5+
7
U24B
B
12
R90
100R
C93
5n6
C72
100n
12
R84
3k6
12R94
5k6
1 2R78
10R
C62
100n
C68
100n
+C
88
4u7/
10V
+C
58
4u7/1
0V
+C
75
4u7/1
0V
12
R81
1k5
12
R102
100R
12
R97
3k6
12
R10
3
33k
16
+V
IN
1BV
IN
9+
VO
UT
10
BV
OU
T
U13
IO T
ES
2N
B2411
/T
RAC
O/
C151
1u
AI_
CLK
VC
C
+24V
AI_
CS
AI_
2_D
ATA
AI_
2+
IN_U
AI_
2BIN
_C
GN
DM
AI_
2+
IN_I
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
56
m) AOUT0-1
3D
0134
Vác
lav
Cib
ulk
a
3D
0135
BA0004C
1
<Po
znám
ka:>
List
:
Č.S
ESTAVY:
TYP
DO
KU
M.:
List
ů:
POZN
ÁM
KA:
NÁ
ZEV
:
VYH
OTO
VIL
:
výhradním vlastnictvím ZAT a.s.Obsah tohoto dokumentu je
EFS
13
15
Curr
ent
outp
uts
Anal
og o
utp
ut
0B24m
A
Anal
og o
utp
ut
0B24m
A
+C
115
22u/3
5V
12
L3
47 u
H
5C
LS6
CLE
AR
7LA
TC
H8
SC
LK9
SD
IN3
FAU
LT10
SD
O
4GND
11GND12
GND1
AVSS25
AVSS14
REFOUT15
REFIN
19
IOU
T
20
BO
OS
T
23
BV
SEN
SE
21
VO
UT
22
+V
SEN
SE
18NC
13RSET
24AVDD
17CCOMP
2DVCC
16 DVCCSEL U40
AD
542
2
C152
4n7
14
3
U33BA
HC
PLB
092J
13
4
U33BB
HC
PLB
092J
12
5
U33BC
HC
PLB
092J
611
U33BD
HC
PLB092J
16
VC
C2
1V
CC
1
15
GN
D2
2G
ND
18
GN
D1
9G
ND
2
U33B
E
HC
PLB
092J
C132
100
n
C113
100n
12
R112
4k7
12R120
10k
12
R15
7
100R
D27
Dio
da
schot
tkyho
BAR
43S S
MD
SO
TB
23
12
R16
1
100R
D26
Dio
da
schott
kyho
BA
R 4
3S S
MD
SO
TB23
+
C144
10u
/50V
12
R150
4k7
C148
22n
+C
116
22u/3
5V
12
L4
47 u
H
5C
LS6
CLE
AR
7LA
TC
H8
SC
LK9
SD
IN3
FAU
LT10
SD
O
4GND
11GND12
GND1
AVSS25
AVSS14
REFOUT15
REFIN
19
IOU
T
20
BO
OS
T
23
BV
SEN
SE
21
VO
UT
22
+V
SEN
SE
18NC
13RSET
24AVDD
17CCOMP
2DVCC
16 DVCCSEL U41
AD
542
2
C154
4n7
14
3
U34BA
HC
PLB
092J
13
4
U34BB
HC
PLB
092J
12
5
U34BC
HC
PLB
092J
611
U34B
D
HC
PLB
092J
16
VC
C2
1V
CC
1
15
GN
D2
2G
ND
18
GN
D1
9G
ND
2
U34B
E
HC
PLB
092J
C139
100
n
C90
100
n
12
R114
4k7
12R121
10k
12
R159
100R
D29
Dio
da
schott
kyho
BAR
43S S
MD
SO
TB
23
12
R162
100R
D28
Dio
da
schott
kyho
BAR
43S S
MD
SO
TB23
+
C145
10u/5
0V
12
R158
4k7
C149
22n
D23
Dioda Schottky BAT46ZFILM SOD123 SMD
D24
Dioda Schottky BAT46ZFILM SOD123 SMD
16
+V
IN
1BV
IN10
BV
OU
T
8C
OM
MO
N
9+
VO
UT
U28
TES
2N
B2422
16
+V
IN
1BV
IN10
BVO
UT
8C
OM
MO
N
9+
VO
UT
U29
TES
2NB2422
C161
100n
C119
100n
C155
100n
C159
100n
C133
100n
C100
100n
C118
100n
C153
100n
C158
100n
C138
100n
C103
1u
C39
1u
A_0B
OU
T_C
+24V
M
GN
D
A_O
UT_LA
TC
H
A_O
UT_
CLK
A_O
UT_0_D
ATA
VC
C
A_O
UT_0_/F
AU
LT
A_0+
OU
T_I
A_0+
OU
T_U
A_1B
OU
T_C
+24V
M
GN
D
A_O
UT_LA
TC
H
A_O
UT_C
LK
A_O
UT_1_D
ATA
VC
C
A_O
UT_1_/F
AU
LT
A_1+
OU
T_I
A_1+
OU
T_U
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
57
n) AOUT2
3D
0134
Vác
lav
Cib
ulk
a
3D
0135
BA0004C
1
<Po
znám
ka:>
List
:
Č.S
ESTAVY:
TYP
DO
KU
M.:
List
ů:
POZN
ÁM
KA:
NÁ
ZEV
:
VYH
OTO
VIL
:
výhradním vlastnictvím ZAT a.s.Obsah tohoto dokumentu je
EFS
14
15
Curr
ent
outp
ut
Anal
og o
utp
ut
0B
24m
A
+C
117
22u/3
5V
12
L5
47
uH
5C
LS6
CLE
AR
7LA
TC
H8
SC
LK9
SD
IN3
FAU
LT10
SD
O
4GND
11GND
12GND
1AVSS
25AVSS
14REFOUT
15REFIN
19
IOU
T
20
BO
OST
23
BVS
EN
SE
21
VO
UT
22
+VS
EN
SE
18NC
13RSET
24AVDD
17CCOMP
2DVCC
16DVCCSEL U
42
AD
5422
C156
4n7
14
3
U35BA
HC
PLB092J
13
4
U35BB
HC
PLB092J
12
5
U35BC
HC
PLB092J
611
U35BD
HC
PLB092J
16
VC
C2
1VC
C1
15
GN
D2
2G
ND
18
GN
D1
9G
ND
2
U35BE
HC
PLB092J
C14
0100n
C94
100n
12
R113
4k7
12R122
10k
12
R151
100R
D31
Dio
da
schot
tkyho
BA
R 4
3S S
MD
SO
TB23
12
R160
100R
D30
Dio
da
schot
tkyh
o B
AR 4
3S S
MD
SO
TB23
+
C146
10u/5
0V
12
R152
4k7
C150
22n
D25
Dioda Schottky BAT46ZFILM SOD123 SMD
16
+V
IN
1BV
IN10
BV
OU
T
8C
OM
MO
N
9+
VO
UT
U30
TES
2N
B2422
C38
100n
C120
100n
C157
100n
C160
100n
C13
4100
n
C99
1u
A_2BO
UT_C
+24V
M
GN
D
A_O
UT_LA
TC
H
A_O
UT_C
LK
A_O
UT_2
_D
ATA
VC
C
A_O
UT_2
_/F
AU
LT
A_2+
OU
T_I
A_2+
OU
T_U
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
58
o) X1,X2, FRONT
3D
0134
Vác
lav
Cib
ulk
a
3D
0135
BA0004C
1
<Po
znám
ka:>
List
:
Č.S
ESTAVY:
TYP
DO
KU
M.:
List
ů:
POZN
ÁM
KA:
NÁ
ZEV
:
VYH
OTO
VIL
:
výhradním vlastnictvím ZAT a.s.Obsah tohoto dokumentu je
EFS
15
15
X1BA
1
X1B
A2
X1BA
3
X1BA
4
X1BA
5
X1BA
6
X1BA
7
X1BA
8
X1BA
9
X1B
A10
X1B
A11
X1B
A12
X1B
A13
X1B
A14
X1B
A15
X1B
A16
X1B
A17
X1B
A18
X1B
A19
X1B
A20
X1B
A21
X1B
A22
X1B
A23
X1B
A24
X1B
A25
X1B
A26
X1B
A27
X1B
A28
X1B
A29
X1B
A30
X1B
A31
X1B
A32
X1BC
1
X1BC
2
X1BC
3
X1BC
4
X1BC
5
X1BC
6
X1BC
7
X1BC
8
X1BC
9
X1B
C10
X1B
C11
X1B
C12
X1B
C13
X1B
C14
X1B
C15
X1B
C16
X1B
C17
X1B
C18
X1B
C19
X1B
C20
X1B
C21
X1B
C22
X1B
C23
X1B
C24
X1B
C25
X1B
C26
X1B
C27
X1B
C28
X1B
C29
X1B
C30
X1B
C31
X1B
C32
X2BA
1
X2BA
2
X2BA
3
X2BA
4
X2B
C1
X2B
C2
X2B
C3
X2B
C4
X7B1
X7B
2
X7B
3
12R29
4k7
X8B1
X9B1
X2BA
5
X2BA
6
X2BA
7
X2BA
8
X2BA
9
X2B
A10
X2B
A11
X2B
A12
X2B
A13
X2B
A14
X2B
A15
X2B
A16
X2B
A17
X2B
A18
X2B
A19
X2B
A20
X2B
A21
X2B
A22
X2B
A23
X2B
A24
X2B
A25
X2B
A26
X2B
A27
X2B
A28
X2B
A29
X2B
A30
X2B
A31
X2B
A32
X2B
C5
X2B
C6
X2B
C7
X2B
C8
X2B
C9
X2B
C10
X2B
C11
X2B
C12
X2B
C13
X2B
C14
X2B
C15
X2B
C16
X2BC
17
X2BC
18
X2BC
19
X2BC
20
X2BC
21
X2BC
22
X2BC
23
X2BC
24
X2BC
25
X2BC
26
X2BC
27
X2BC
28
X2BC
29
X2BC
30
X2BC
31
X2BC
32
12R35
4k7
+24V_A
+24V_B
GN
D_AB
+24V_A
+24V_B
GN
D_AB
GN
D
FRO
NT_S
W
VC
C
FRO
NT_PA
NEL
GN
D_SS
IOG
ND
_SSIO DATA
_1_A
DA
TA_1_B
CLK
_1_A
CLK
_1_
B
DA
TA_0_B
DATA
_0_A
CLK
_0_
BC
LK_0_A
GN
DS
SIO
_A0
SSIO
_A2
SSIO
_A
1
SSIO
_A
3
SSIO
_A4
RAC
K_N
0
RAC
K_N
1R
AC
K_N
2
SSIO
_A
_P
RAC
K_N
_P
/FRO
NT_S
W
GN
D
D_BIN
0
D_BIN
1
D_BIN
2
D_B
IN3
D_B
IN4
D_B
IN5
D_B
IN6
D_B
IN7
D_+
IN0
D_+
IN1
D_+
IN2
D_+
IN3
D_+
IN4
D_+
IN5
D_+
IN6
D_+
IN7
D_B
OU
T0
D_B
OU
T1
D_BO
UT2
D_B
OU
T3
D_BO
UT4
D_B
OU
T5
D_B
OU
T6
D_BO
UT7
D_BO
UT_O
K
D_+
OU
T0
D_+
OU
T1
D_+
OU
T2
D_+
OU
T3
D_+
OU
T4
D_+
OU
T5
D_+
OU
T6
D_+
OU
T7
D_+
OU
T_O
K
AI_
0B
IN_C
AI_
0B
IN_C
AI_
0+
IN_I
AI_
0+
IN_U
AI_
1B
IN_C
AI_
1BIN
_C
AI_
2BIN
_C
AI_
2B
IN_C
AI_
1+
IN_I
AI_
1+
IN_U
AI_
2+
IN_I
AI_
2+
IN_U
A_0BO
UT_C
A_0BO
UT_C
A_1BO
UT_
C
A_1BO
UT_C
A_2BO
UT_
C
A_2BO
UT_C
A_0+
OU
T_I
A_0+
OU
T_U
A_1+
OU
T_I
A_1+
OU
T_U
A_2+
OU
T_I
A_2+
OU
T_U
D_BO
UT_N
OK
D_+
OU
T_N
OK
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
59
II. popis konektorů
a) konektor X1
X1
Pin Signál Funkce Pin Signál Funkce
A1 D_-IN0 Digitální vstup
C1 D_+IN0 Digitální vstup
A2 D_-IN1 Digitální vstup C2 D_+IN1 Digitální
vstup
A3 D_-IN2 Digitální vstup
C3 D_+IN2 Digitální vstup
A4 D_-IN3 Digitální vstup C4 D_+IN3 Digitální
zem
A5 D_-IN4 Digitální vstup
C5 D_+IN4 Digitální vstup
A6 D_-IN5 Digitální vstup
C6 D_+IN5 Digitální vstup
A7 D_-IN6 Digitální vstup
C7 D_+IN6 Digitální vstup
A8 D_-IN7 Digitální vstup
C8 D_+IN7 Digitální vstup
A9 NC Nepřipojeno C9 NC Nepřipojeno
A10 NC Nepřipojeno C10 NC Nepřipojeno
A11 NC Nepřipojeno C11 NC Nepřipojeno
A12 NC Nepřipojeno C12 NC Nepřipojeno
A13 NC Nepřipojeno C13 NC Nepřipojeno
A14 NC Nepřipojeno C14 NC Nepřipojeno
A15 NC Nepřipojeno C15 NC Nepřipojeno
A16 NC Nepřipojeno C16 NC Nepřipojeno
A17 D_-OUT0 Digitální výstup
C17 D_+OUT0 Digitální výstup
A18 D_-OUT1 Digitální výstup
C18 D_+OUT1 Digitální výstup
A19 D_-OUT2 Digitální výstup C19 D_+OUT2 Digitální
výstup
A20 D_-OUT3 Digitální výstup
C20 D_+OUT3 Digitální výstup
A21 D_-OUT4 Digitální výstup
C21 D_+OUT4 Digitální výstup
A22 D_-OUT5 Digitální výstup
C22 D_+OUT5 Digitální výstup
A23 D_-OUT6 Digitální výstup
C23 D_+OUT6 Digitální výstup
A24 D_-OUT7 Digitální výstup C24 D_+OUT7 Digitální
výstup
A25 D_-OUT_OK Digitální výstup
C25 D_+OUT_OK Digitální výstup
A26 D_-OUT_NOK Digitální výstup C26 D_+OUT_NOK Digitální
výstup
A27 NC Nepřipojeno C27 NC Nepřipojeno
A28 NC Nepřipojeno C28 NC Nepřipojeno
A29 NC Nepřipojeno C29 NC Nepřipojeno
A30 NC Nepřipojeno C30 NC Nepřipojeno
A31 NC Nepřipojeno C31 NC Nepřipojeno
A32 NC Nepřipojeno C32 NC Nepřipojeno
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
60
b) konektor X2
X2
Pin Signál Funkce Pin Signál Funkce
A1 +24V_A Napájení – linka A C1 +24V_A Napájení – linka A
A2 +24V_B Napájení – linka B C2 +24V_B Napájení – linka B
A3 GND_AB Zem napájení C3 GND_AB Zem napájení
A4 GND_AB Zem napájení C4 GND_AB Zem napájení
A5 SSIO_GND Zem komunikace SSIO2
C5 SSIO_GND Zem komunikace SSIO2
A6 SSIO_GND Zem komunikace SSIO2 C6 SSIO_GND Zem komunikace
SSIO2
A7 NC Nepřipojeno C7 NC Nepřipojeno
A8 SSIO_-DATA_1 Komunikace SSIO2 C8 SSIO_+DATA_1 Komunikace SSIO2
A9 SSIO_-CLK_1 Komunikace SSIO2 C9 SSIO_+CLK_1 Komunikace SSIO2
A10 SSIO_-DATA_0 Komunikace SSIO2 C10 SSIO_+DATA_0 Komunikace SSIO2
A11 SSIO_-CLK_0 Komunikace SSIO2 C11 SSIO_+CLK_0 Komunikace SSIO2
A12 GND Digitální zem C12 GND Digitální zem
A13 SSIO_A0 Adresace komunikace SSIO2
C13 SSIO_A1 Adresace komunikace SSIO2
A14 SSIO_A2 Adresace komunikace SSIO2 C14 SSIO_A3 Adresace komunikace
SSIO2
A15 SSIO_A4 Adresace komunikace SSIO2
C15 RACK_N0 Adresace RACK
A16 RACK_N1 Adresace RACK C16 RACK_N2 Adresace RACK
A17 SSIO_A_P SSIO2 parita C17 RACK_N_P Rack parita
A18 NC Nepřipojeno C18 NC Nepřipojeno
A19 A_0-IN_C Analogový vstup 0 zem
C19 A_0+IN_I Analogový vstup 0 proud
A20 A_0-IN_C Analogový vstup 0 zem
C20 A_0+IN_U Analogový vstup 0 napětí
A21 A_1-IN_C Analogový vstup 1 zem C21 A_1+IN_I Analogový
vstup 1 proud
A22 A_1-IN_C Analogový vstup 1 zem
C22 A_1+IN_U Analogový vstup 1 napětí
A23 A_2-IN_C Analogový vstup 2 zem C23 A_2+IN_I Analogový
vstup 2 proud
A24 A_2-IN_C Analogový vstup 2 zem
C24 A_2+IN_U Analogový vstup 2 napětí
A25 NC Nepřipojeno C25 NC Nepřipojeno
A26 A_0-OUT_C Analogový výstup 0 zem
C26 A_0+OUT_I Analogový výstup 0 proud
A27 A_0-OUT_C Analogový výstup 0 zem
C27 A_0+OUT_U Analogový výstup 0 napětí
A28 A_1-OUT_C Analogový výstup 1 zem
C28 A_1+OUT_I Analogový výstup 1 proud
A29 A_1-OUT_C Analogový výstup 1 zem
C29 A_1+OUT_U Analogový výstup 1 napětí
A30 A_2-OUT_C Analogový výstup 2 zem C30 A_2+OUT_I Analogový
výstup 2 proud
A31 A_2-OUT_C Analogový výstup 2 zem
C31 A_2+OUT_U Analogový výstup 2 napětí
A32 NC Nepřipojeno C32 NC Nepřipojeno
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
61
II. DPS
a) DPS strana spojů Top
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
62
b) DPS vnitřní napájecí vrstva Vcc
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
63
c) DPS vnitřní vrstva GND
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
64
d) DPS strana spojů Bottom
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
65
e) DPS náhled na celek
1
23
4
5
6
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A16
A17
A18
A19
A20
A21
A22
A23
A24
A25
A26
A27
A28
A29
A30
A31
A32
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
C10
C11
C12
C13
C14
C15
C16
C17
C18
C19
C20
C21
C22
C23
C24
C25
C26
C27
C28
C29
C30
C31
C32
65
66
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A16
A17
A18
A19
A20
A21
A22
A23
A24
A25
A26
A27
A28
A29
A30
A31
A32
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
C10
C11
C12
C13
C14
C15
C16
C17
C18
C19
C20
C21
C22
C23
C24
C25
C26
C27
C28
C29
C30
C31
C32
65
661
2
3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
K
A
K
A
K
A
K
A
K
A
K
A
K
A
K
A
1
2
3
1 2
3 4
11
1 11
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1234
K
A
1
2
1 2
1 2
1
2 1
21
2
1
2
1
2
K
A
12
34
56
78
9
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
23
4
5
6
1 2 3456
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A16
A17
A18
A19
A20
A21
A22
A23
A24
A25
A26
A27
A28
A29
A30
A31
A32
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
C10
C11
C12
C13
C14
C15
C16
C17
C18
C19
C20
C21
C22
C23
C24
C25
C26
C27
C28
C29
C30
C31
C32
65
66
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A16
A17
A18
A19
A20
A21
A22
A23
A24
A25
A26
A27
A28
A29
A30
A31
A32
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
C10
C11
C12
C13
C14
C15
C16
C17
C18
C19
C20
C21
C22
C23
C24
C25
C26
C27
C28
C29
C30
C31
C32
65
66
1
2 3
4
1
2 3
4
1
2 3
4
1
2 3
4
1
2 3
4
1
2 3
4
1
2
3
45
6
7
8
1 2
3
1 2
3
K
A1 2
12
12
12
1 2
12
12
12
12
1 2
12
12
12
12
1 2
12
12
12
1 2
12
12
12
12
12
1 2
1 2
12
12
12
12
1 2
12
121 2
1 2
12
1
2
3
1
2
3
45
6
7
8
1
2
3
4 5
6
7
8
1
2
3
45
6
7
8
1
2
3
45
6
7
8
1
2
3
45
6
7
8
1 2 3 45678
1 2 3 45678
1
2
3
45
6
7
8
1
2
3
45
6
7
8
1
2
3
4 5
6
7
8
12345 6 7 8
12345 6 7 8
12345 6 7 8
1
2
3
4 5
6
7
8
1
2
3
4 5
6
7
8
1
2
3
4 5
6
7
8
1
2
3
4 5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
18
1
18
2
18
3
18
4
18
5
18
6
18
7
18
8
18
9
19
0
19
1
19
2
19
3
19
4
19
5
19
6
19
7
19
8
19
9
20
0
20
1
20
2
20
3
20
4
20
5
20
6
20
7
20
8
20
9
21
0
211
21
2
21
3
21
4
21
5
21
6
21
7
21
8
21
9
22
0
22
1
22
2
22
3
22
4
22
5
22
6
22
7
22
8
22
9
23
0
23
1
23
2
23
3
23
4
23
5
23
6
23
7
23
8
23
9
24
0
12345 6 7 8
1
2
3
4
5
6
7
8 9
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
6
7
8 9
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
6
7
8 9
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
1
2
3
4
1
2
3
4
G S
D
12
K
A
K
A
K
A
K
A
K
A
K
A
K
A
K
A
1
2
3
1
2
3
4
5
6
7
89
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
6
7
89
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
6
7
89
10
11
12
13
14
15
16
12 12
12 12
12 12
12 12
12
12
1 2
1 2
12
12
1 2
12
12
12
12
12
1 2
12
12
12
1 2
12
12
1 2
1 2
1 2
1 2
12
1 2
12
1 2
1 21 2
1 2
1
2
1
2
1 2
1 2
123 4
1 2
3 4
12
1 2 3 4 5
6
1
2
3 4
5
6
1 2
34
KA
KA
KA
KA
KA
KA
KA
KA
1
1 1
11
1 11
1
12
1
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
2 1
2 2
2 3
2 4
25
1
2
3
4
5
6
7
8 9
10
11
12
13
14
15
16
1 2
12
1 2
3
1 2
3
12
12
12
3
1
2
12
3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
2 1
2 2
2 3
2 4
25
1
2
3
4 5
6
7
8
1
23
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1234
K
A
1
2
3
4
5
6
7
8 9
10
11
12
13
14
15
16
12
1 2
12
1 2
1 2
12
12
12
12
12
12345 6 7 8
12
12
1 2
1
2
1
2
3
45
6
7
8
12
12
1 2
12
123456789 10 11 12 13 14 15 16
12
1212
12
12
12
1 2 3 4 5 6 7891011121314
12
1 2
1 2
1
2 1
21
2
12
1
2
1
2
12
12
12
12
12
12
12
12
1
2
1
2
3
4 5
6
7
8
1
2
3
4 5
6
7
8
12
12
1 2
1
2 3
4
1 2
1
2
3
45
6
7
8
1
2
3
45
6
7
8
1 2 3 45678
161
9107 8
12
1 2
12
1
2
3
4
5
6
7
89
10
11
12
13
14
15
16
12K
A3
1 2
12
12
12
1 2 3 45678
12
12
12
12 1
2
12
12
12
12
12
12
12
12
1 2
12
1
2
3
4
5
6
7
89
10
11
12
13
14
15
16
12
12
12
12
1 2 3 45678
12
121
2
12
12
12
12
1 2 3 45678
161
9107 8
12
1 2
12
1
2
3
4
5
6
7
89
10
11
12
13
14
15
16
12
12
12
12
1 2 3 45678
12
121
2
12
12
12
12
1
2
1 2
1
2
12
12
12
12
1 2
12
12
K
A
1 2
12
1 2
12
12
12
12
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
12
12
12
1 2
12
1 2 3 45678
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
2 1
2 2
2 3
2 4
25
161
9107 8
1
2 3
4
12
3
12
3
1 2
3
1 2
3
12
3
12
3
1 2
1 2
12
1 2
12
1 2
12
12
1
2
3
4
5
6
7
8 9
10
11
12
13
14
15
16
K
A3
K
A
3
1 2
1 2
1 2
1
2
12
1 2
12
12
1 2
12
1 2
12
12
12
12
1 2
12
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
12
12
1 2
12
1 2
12
12 1
2
12
12
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
2425
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
1
2
3 4
5
6
1
2
3 4
5
6
12
12
12
12
12
1 2
1 2
12
1 2
1 2
12345678910111213141516
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
12
12
12 1
2
1 2
1 2
1212
12
12
12
12
12
1 2
3 4
12
34
56
78
9
10
11
12
13
14
15
16
1 2
34
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
737475767778798081828384858687888990919293949596979899100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
1
2
1
2
1
2
12
12
1 2
1 2
12
1 2
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
1 2
1 2
12
1 2
1 2
1 2
12
1 2
12
1 2
1 2
1
21
2
12
12
12
12
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12
1212
12
12
12
121
2
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
1 2
161
9 1078
12
16
1
910
7 8
161
9107 8
161
9107 8
1
2
3
9
10
11
12 13
14
15
16
22
23
24
161
9
107
8
12
1 2
12
1 2
16 1
9
10 7
8
12
12
12
12
12
12
12
12
12
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
66
f) DPS rozmístění součástek
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
67
III. seznam součástek
REFERENCE TYP HODNOTA B1 Baterie CR 2430 HORIZ GM542-012 C1, C3, C11 Kondenzátor CTS 10U/6V3 3528 vel. B SMD 10uF C112 Kondenzátor C0805 0,01UF(10nF) X7R 50V SMD 10nF C115-C117 Kondenzátor CTS 22U/35V 7343 vel.D SMD 22uF/35V C12, C17 Kondenzátor C0805 10PF COG 50V SMD 10pF C13, C31, C108, C137, C163 Kondenzátor CTS 4U7/10V 3528 vel. B SMD 4u7/10V C14, C21, C42, C69, C171 Kondenzátor C0805 220NF X7R 50V SMD 220nF C144-C146 Kondenzátor CTS 10u/50V 7343 vel.D SMD 10u/50V C147, C170 Kondenzátor CF LDEDE 1U/63V 2824 10% SMD... 1u/63V C15, C18 Kondenzátor C0805 22PF NPO 50V SMD 22pF C152, C154, C156 Kondenzátor C0805 X7R 4N7/10% 50V SMD 4n7 C2 Kondenzátor C0805 X7R 4N7/10% 50V SMD 4n7 C29, C35, C37, C39, C41, C99, C101, C103, C151
Kondenzátor CK 1U/50V 1206 X7R SMD 1uF
C32, C52 Kondenzátor C0805 2u2 X7R 10%?16V SMD... 2u2 C4-C10, C16, C19, C20, C22-C28, C30, C33, C34, C36, C38, C40, C43, C44-C50, C51, C53, C55, C57, C59-C62, C64, C66, C68, C70-C72, C76- C82, C89, C90, C94-C98, C100, C102-C107, C109-C111, C113, C114, C118-C136, C138-C143, C153, C155, C157-C162, C164-C169
Kondenzátor C0805 100NF X7R 50V SMD
100nF C54, C56, C58, C73-C75, C86, C87, C88
Kondenzátor CTS 4U7/10V 3216 vel. A SMD 4u7/10V
C63, C65, C67 Kondenzátor CTS 10U/25V 6032 vel.C SMD 10u/F25V C83-C85, C148-C150 Kondenzátor C0805 22NF X7R 50V SMD 22nF C91-C93 Kondenzátor C0805 5N6 X7R 50V SMD 5n6 D1 LED 09-0018-64 žlutá/zelená 20mA Elma žlutá/zelená D11, D21, D22 LED HSMF-C157 SMD Zelená-oranžová D12, D13, D14 IO LM 4040CIM3-2.5 SMD SOT23 2,5V D15-D20, D26, D27-D31 Dioda schottkyho BAR 43S SMD SOT-23 D2 LED 09-0014-60 cervená/zelená 20mA Elma zelená/cervená D23-D25 Dioda Schottky BAT46ZFILM SOD123 SMD D3-D6 LED 09H0011-62 zelená 3mm 2MA zelená D32-D39 Dioda BZV55 C2V7 SMD 2.7V D40, D41, D44-D51 Transil SMBJ85CA SMD D42, D43 Dioda S3M DO-214AB SMD D52 Transil SMCJ28A SMD D53 Dioda BZV55 C8V2 SMD D7, D10 LED 09H0012-62 žlutá 3mm 2MA žlutá D8, D9 LED pole 09H0010-62 rudé ELMA cervená F1, F2 Pojistka NANO SMF SLO-BLO 2,5A R45202.5 SMD 2,5A J1-J9, J11, J12 Lišta kontaktní SL11/124/2G 2 x 1 pin J10 Lišta kontaktní SL11/124/36G /PIN/ 4 x 1 pin J13 2 x 1 pin J14 Konektor SL 22/124/30G 2x10 pin
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
68
J15, J16 Konektor SL 22/124/30G 5 x 2 piny J4 Lišta kontaktní SL11/124/36G /PIN/ 9 x 1 pin L1, L2 Perla feritová smd 0805 74279205 L3, L4, L5 Tlumivka B82432A1473K 47uH SMD 1812-A 47 uH Q1 Tranzistor BC 807-40 SMD ESDS BC807 Q2 Tranzistor IRL 540NS (D2Pak) SMD R1, R3, R5, R6, R18, R20, R21, R49, R55, R108-R111
Rezistor 0805 120R/1% SMD 120R
R115, R117, R119, R135-R137
Rezistor CRA06S0803562G 4x5k6 SMD 5k6
R13 Rezistor 0805 1M/1% SMD 1M R153-R156, R166-R169 Rezistor CR 2512 2K7/5% SMD 2k7 R16, R17, R116, R118, R170-R172
Rezistor CRA06S0803223G 4X22K SMD 22k
R19, R23, R26, R27, R164, R165
Rezistor 0805 100K/1% SMD 100k
R2, R4, R22, R24, R28, R32, R38, R39, R41, R42, R45-R48, R50, R53-R58, R62-R66, R68, R73-R75, R104-R107, R120-R122
Rezistor 0805 10K/1% SMD
10k R25, R33, R34, R37 Rezistor R 0805 49R9 1% 100ppm SMD 49R9 1% R29, R35, R112-R114, R150, R152, R158, R163
Rezistor 0805 4K7/1% SMD 4k7
R30, R31, R59, R60 Rezistor 0805 22R/1% SMD 22R R36, R40, R151, R157, R159 Rezistor 0805 100R/1% SMD 100R R44, R76-R78 Rezistor 0805 10R/1% SMD 10R R51 Rezistor 0805 2K7/1% SMD 2k7 R52, R125, R126 Rezistor 0805 27K 1% SMD 27k R61, R79-R81 Rezistor 0805 1K5 1% SMD 1k5 R67, R91 Rezistor 0805 10K/1% SMD 2k2 R69, R72 Rezistor CRA06S0803103G 4X10K 1% SMD 10k R7-R12, R14, R15, R43, R127-R134, R138, R140, R142-R149
Rezistor 0805 330R 1% SMD 330R
R70, R71, R123, R124, R139, R141
Rezistor 0805 2K2 1% SMD 2k2
R82-R84, R95-R97 Rezistor 0805 3K6/1% SMD 3k6 R85, R87, R89, R92-R94 Rezistor 0805 5k6 1% 100ppm SMD... 5k6 R86, R88, R90 Rezistor 0805 100R/0,1% SMD 100R R98, R100, R102, R160-R162 Rezistor CR 2512 100R/5% SMD 100R R99, R101, R103 Rezistor 0805 33K 1% SMD 33k S1 Vypínac B 6810 U1 IO USBLC6-2SC6 /SOT23/ SMD U10-U13 IO TES 2N-2411 /TRACO/ U14 IO AT 24C256BN-10SU-1.8 U15-U17 IO HCPL 091J SMD U18 IO AT 25DF321-SU, 8S2, SMD U19-U21 IO AD7450ABRM MSOP8 SMD U2 IO SN 65HVD230 SMD U22-U24 IO LT 1884CS8 SMD Linear U25 IO HM62V 16100LTI-5 TFP-48DA SMD... U26 IO EP1C12Q240C8 SMD U27 IO EPCS4SI8N SMD U28-U30 IO TES 2N-2422 Traco
Univerzální řídící modul na platformě ARM Cortex Václav Cibulka 2012
69
U3 IO MAX 13089ECSD U31 IO TPS73615DCQ SMD TI U32 IO AD 7814ART-500RL7 SMD /SOT23-6/ U36 IO TES 5-2410WI Traco U37-U39 Optoclen TCMT 4600 SMD U4, U47 IO TES 2N-2410 Traco U40-U42 IO AD 5422AREZ 24 Lead TSSOP_EP SMD U48-U51 IO DS91C176TMA SMD U5 IO ADuM4160BRWZ SO16WB SMD U52-U57, U60 Optoclen AQY210KS SMD U58, U59 Relé SZD24CC SO6M1 SMD U6, U44, U45 IO HCPL 0931 SMD U61 Optoclen AQY410S SMD U7, U33, U34, U35, U43, U46 IO HCPL 092J SMD U8 IO STM32F207ZGT6 LQFP144 SMD U9 IO STE100P SMD X1, X2 Konektor 09 03 164 6921 X3 Konektor RJ45 J00-0065 (10/100BASE-TX)... X4, X5 Konektor 09 65 162 6811 X6 Konektor USB 292304-2 AMP X7 Konektor 53047-0310 MOLEX X8, X9 Y1 Krystal Jauch SMQ32SL 32,768kHz SMD... 32.768kHz Y2 Oscilátor VX3J 16MHz SMD 16MHz Y3 Oscilátor VX3MH 25MHz SMD Jauch 25 MHz