Controllermodul

Das Hauptmodul des HomeLab ist eine Controller-Entwicklungsplatine ausgestattet mit dem AVR ATmega 128 Mikrocontroller. Zusätzlich zum Mikrocontroller verfügt das Board über verschiedenen Peripherieschnittstellen, Spannungsregler, Anschlüsse etc. Die Platine hat die folgenden Spezifikationen:

  • ATmega128-16AU Mikrocontroller im TQFP64 Paket (ROHS)
    • 8-Kanal 10-Bit A-D-Wandler
    • 128 kB Flash-Speicher (Programmspeicher)
    • 4 kB EEPROM Speicher (Datenspeicher)
    • 6-Kanal programmierbare PWM
  • Standard 6-Pin In-System-Programming-Schnittstelle (ISP)
  • 14,7456 MHz Taktgeber (kann sehr leicht ausgewechselt werden, der Schwingquarz ist auf einem schmalen 2-Pin Sockel befestigt)
  • Echtzeitgeber (RTC)
  • Resetschutzschaltung für den ATmega128
  • Status- und Power-LED
  • Serieller standard DB-9 Anschluss mit RS232 Übermittler / Empfänger
  • Sämtliche ATmega Signale sind an drei Anschlüssen verfügbar (1. D, B, E Anschlüsse, 2. G, C, A Anschlüsse, 3. F Anschluss mit ADC I/O Kanälen)
  • Resetschalter
  • JTAG 10-Pin Schnittstelle
  • 2-Pin an / aus Stecker – Kann für den Anschluss eines an / aus Schalters genutzt werden
  • 2.1 mm Gleichstrom (DC) -Anschluss
  • Eingebauter Spannungsregler
Controllermodule

Das Modul ist mit einem Wechselstrom (AC) / Gleichstrom (DC) Spannungsreglerkreis sowie einem LDO Spannungsregler (low dropout, geringer Spannungsabfall) – eine externe Stromzuleitung mit Spannungsregler ist nicht notwendig.

Das Modul kann mit einem Abspannungstransformator mit einer Ausgangsspannung von mehr als 6 und weniger als 15 Volt betrieben werden. Es verfügt über einen Schutzschaltkreis für falsche Polarisation (Gleichrichter). Die Power-LED zeigt an, dass das Gerät an die Stromzufuhr angeschlossen ist (Beschriftung „POWER“ auf der Platine).

Der Schaltkreis kann mit einem externen Stromschalter durch Anschluss an den S2 2-Pin an / aus Schalter bestückt werden. Wird kein externer Stromschalter benötigt, muss der S2 2-Pin an / aus Schalter kurzgeschlossen werden.

Sämtliche ATmega128 Signale sind an drei Anschlüssen am Rand der Platine verfügbar. Die Anschluss-Pin Verteilung wird im folgenden Abschnitt dieser Anleitung beschrieben. Der Abschnitt enthält eine vollständige Beschreibung der Pins des ATmega128 sowie deren alternativer Funktionen. Das Modul ist mit einem Mikropozessor-Resetschaltkreis ausgestattet (wenn es an die Stromzufuhr angeschlossen ist) sowie einem Resetschalter für den Neustart des Mikroprozessors. Der Mikroprozessor kann mit ISP oder JTAG programmiert werden.

Am siebten Pin von Port B (PB7) ist eine Status-LED (mit PB7 auf der Platine gekennzeichnet) angeschlossen. Diese LED kann als Statusindikator für Software genutzt werden. Eine niedrige Spannung an PB7 sorgt dafür, dass die LED leuchtet.

Das Modul bietet zwei serielle Anschlüsse die auf der Platine mit UART1 und UART2 gekennzeichnet sind. UART1 ist ein weiblicher 9-Pin Anschluss (kompatibel zum seriellen DB-9 PC Anschluss) UART2 ein 3-Pin Anschluss. Der MAX232 Stromkreislauf ermöglicht die Signalkonvertierung zum seriellen Standard.

Der Multiplexer 74HC4053 ermöglicht die vollständige Nutzung der Anschlüsse einschließlich derer, die für das Programmieren des Mikroprozessors genutzt werden. Im Reset-Status (also während des Programmierens) schaltet der Multiplexor die Signale PE0, PE1 und PB1 Signale zu den ISP und JTAG Anschlüssen. Zur Laufzeit werden diese Signale dann wieder zu den Anschlüssen am Rand der Platine zurückgeschaltet.

Das Modul ist mit einem externen Speicher ausgestattet (Atmel AT45DB041B). Sein 4 Mbit serieller Flash-Datenspeicher ist an die serielle Master / Slave SPI Schnittstelle des Mikroprozessors angeschlossen. Der interne Echtzeitgeber ist mit dem externen 32.768 kHz Schwingquarz verbunden und als X2 auf der Platine gekennzeichnet.

Connector-Pins und Funktionen

NrPinAlternative Funktion / Beschreibung
1PD7T2Timer/Counter2 Clock Input
2PD6T1Timer/Counter1 Clock Input
3PD5XCK1USART1 External Clock Input/Output
4PD4IC1Timer/Counter1 Input Capture Trigger
5PD3INT3/TXD1External Interrupt3 Input or UART1 Transmit Pin
6PD2INT2/RXD1External Interrupt2 Input or UART1 Receive Pin
7PD1INT1/SDAExternal Interrupt1 Input or TWI Serial Data
8PD0INT0/SCLExternal Interrupt0 Input or TWI Serial Clock
9VCC-+5V
10GND-GND
11PB7OC2/OC1C Output Compare and PWM Output for Timer/Counter2 or Output Compare and PWM Output C for Timer/Counter1
12PB6OC1BOutput Compare and PWM Output B for Timer/Counter1
13PB5OC1AOutput Compare and PWM Output A for Timer/Counter1
14PB4OC0Output Compare and PWM Output for Timer/Counter0
15PB3MISOSPI Bus Master Input/Slave Output
16PB2MOSISPI Bus Master Output/Slave Input
17PB1SCKSPI Bus Serial Clock
18PB0SSSPI Slave Select Input
19PE7INT7/IC3External Interrupt 7 Input or Timer/Counter3 Input Capture Trigger
20PE6INT6/ T3External Interrupt 6 Input or Timer/Counter3 Clock Input
21PE5INT5/OC3C External Interrupt 5 Input or Output Compare and PWM Output C for Timer/Counter3
22PE4INT4/OC3B External Interrupt4 Input or Output Compare and PWM Output B for Timer/Counter3
23PE3AIN1/OC3A Analog Comparator Negative Input or Output Compare and PWM Output A for Timer/Counter3
24PE2AIN0/XCK0 Analog Comparator Positive Input or USART0 external clock input/output
25PE1PDO/TXD0Programming Data Output or UART0 Transmit Pin
26PE0PDI/RXD0Programming Data Input or UART0 Receive Pin
NrPinAlternative Funktion / Beschreibung
1GND-GND
2VCC-+5V
3PA0AD0External memory interface address and data bit 0
4PA1AD1External memory interface address and data bit 1
5PA2AD2External memory interface address and data bit 2
6PA3AD3External memory interface address and data bit 3
7PA4AD4External memory interface address and data bit 4
8PA5AD5External memory interface address and data bit 5
9PA6AD6External memory interface address and data bit 6
10PA7AD7External memory interface address and data bit 7
11-NCNot connected
12-NCNot connected
13PG2ALEAddress Latch Enable to external memory
14-NCNot connected
15PC6A14External memory interface address and data bit 14
16PC7A15External memory interface address and data bit 15
17PC4A12External memory interface address and data bit 12
18PC5A13External memory interface address and data bit 13
19PC2A10External memory interface address and data bit 10
20PC3A11External memory interface address and data bit 11
21PC0A8External memory interface address and data bit 8
22PC1A9External memory interface address and data bit 9
23PG0WRWrite strobe to external memory
24PG1RDRead strobe to external memory
25-NCNot connected
26-NCNot connected
NrPinAlternative function / Description
1VCC-+5V
2GND-GND
3REFAREFAnalog reference voltage for ADC
4GND-GND
5PF0ADC0ADC input channel 0
6GND-GND
7PF1ADC1External memory interface address and data bit 4
8GND-GND
9PF2ADC2External memory interface address and data bit 6
10GND-GND
11PF3ADC3Not connected
12GND-GND
13PF4ADC4/TCKADC input channel 4 or JTAG Test ClocK
14GND-GND
15PF5ADC5/TMSADC input channel 5 or JTAG Test Mode Select
16GND-GND
17PF6ADC6/TDOADC input channel 6 or JTAG Test Data Output
18GND-GND
19PF7ADC7/TDIADC input channel 7 or JTAG Test Data Input
20GND-GND

Module anschließen

Bei Anschluss des Controllermoduls an andere Peripheriemodule und Geräte sollte die Stromzufuhr immer ganz zum Schluss angeschlossen werden. Wenn der Strom an ist, ist es gefährlich externe Geräte an- und auszustecken. Die Module müssen miteinander verbunden werden, wobei darauf geachtet werden muss, dass nicht zu viel Kraft eingesetzt wird, ansonsten können die Anschlüsse verbiegen. Der JTAG-ICE Programmierer muss an den korrekten Port angeschlossen werden und das Flachbandkabel muss von der Platine weg zeigen (der rote Streifen ist auf der Seite des Anschlusses für die Stromversorgung).

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