Archive for the ‘Електроніка’ Category.

Запобіжник в Ardunio Nano

Часом треба щось нашвидкоруч перевірити і найпростіше те зробити через ардуінку та безпаєчну макетку. Біда в тому, що я («досі»? чи «вже»? ;-) ) не завжди акуратно тикаюся тестером або забуваю перемкнути його зі струму на напругу чи роблю ще дурнішу помилку.

Тут треба відволіктися і нагадати, як на платі Ardunino Nano організоване живлення. Живитися вона може або від USB, або від запаяного на неї стабілізатора, на вхід якому через ніжку Vin подається нестабілізована напруга. Розв’язано ці два живлення дуже просто — одним діодом від USB на внутрішню шину «+5V».

Тамтешнього діода Шоткі MBR0520 з головою вистачає для роботи, але він спрацьовує як одноразовий запобіжник коли я підкорочую живлення. Двічі я його міняв, на третій раз вирішив нарешті поставити туди самовідновлюваний запобіжник. З’ясувалося, що MF-NSMF020 розміру 1206 дуже добре стає на місце діода, тільки трохи незручно паяти сторону, яка ближча до штирів:

Запобіжник в Arduino Nano

OpenOCD, STM32L011 і всі-всі-всі

Тему так і не закінчено. Доводиться тримати на столі обидва адаптери — і саморобний на FT2232H, і китайський ST-Link.

Мікроконтролери STM32L011, на відміну від інших STM32L0, мають одну особливість. Якщо флеш стерта (точніше, якщо стерте перше слово флеша, у якому початкова адреса стеку сидить), то незалежно від ніжки BOOT0 мікроконтролер стартує у boot-loader. Зроблено це з метою «полегшити початкове прошивання», але мені лише поважчало.

Біди не було б, якби OpenOCD у комбінації з адаптером на FT2232 з цією ситуацією міг упоратися. Але він чомусь не може прошити флеш. Під’єднується по SWD до ядра, показує вміст вказівника команд десь у діапазоні системної пам’яті, каже, який мікроконтролер побачив і обсяг флеш-пам’яті, а от шити відмовляється. Цей же OpenOCD з адаптерами ST-Link, що з «чесним» з плати STM32F3DISCOVERY, що з китайським, — перешиває.

Іноді потрібно стерти геть усе, через що влетіти у бут-лоадер, а плату DISCOVERY, у якої є reset, використовувати як програматор мені трохи незручно.
От тому лежать на столі два адаптери.

p.s. Про всяк випадок повторю: якщо не зупиняти основний генератор (не піднімати біт SLEEPDEEP у регістрі SCB->SCR) і не перепрограмовувати ніжки, потрібні для SWDIO/SWDCLK, то цілком можна обійтися китайським ST-Link-ом. Інакше — доведеться шукати/робити інший програматор або додавати кнопку reset і вчитися її відпускати у потрібний момент :-)

Китайський ST-Link v2 проти STM32F3-Discovery

Щоб вже закінчити вчорашню тему.

Витягнув із шухлядки плату STM32F3-Diіcovery — на ній є вбудований ST-Link, який можна відключити від процесора на платі і використовувати для програмування інших плат. На штирі виведено всі сигнали, включно з RESET і SWO. До речі, перемички розривають лише лінії SWCLK і SWDIO, тому свою плату можна скидати, натиснувши кнопку на платі Discovery.

Ну що — все працює, RESET піднімає мікроконтролер зі Stop-у і перепрошиває. Тобто проблема в тому, що клон ST-Link з Ali-Express-у не вміє виконувати відповідні команди.

Коли вже знову сів за макетку з STM32L051, то перевірив і роботу команд stm32lx lock / stm32lx unlock і швидкість програмування. У клонованого ST-Link тут теж щось в генотипі порушене, бо набагато повільніший. Хоча в ньому стоїть STM32F101, тобто USB зроблене програмно, тому швидким він і не може бути, але ж одиниці кілобайт на секунду не така вже й велика швидкість.

Результати тестування на швидкість (файли для прошивки 2-12kB).
Команда “reset init” перемикає STM32L0x з внутрішнього MSI 2 MHz на HSI 16 MHz і піднімає частоту обміну.

Програматор Fswclk = 300 kHz
(-c “reset halt”)
Fswclk = 2.5 MHz
(-c “reset init”)
Клон ST-Link 1.5-1.7 KiB/s 1.5-1.7 KiB/s
F3-Discovery 4.9-5.0 KiB/s 5.2-5.3 KiB/s
FT2232H 3.8-4.2 KiB/s 8.0-8.3 KiB/s


Платку з FT2232D діставати було ліньки, на цих швидкостях має бути не набагато повільніша за FT2232H, хіба ото не зможе виставити 2.5 MHz частоти SWCLK, буде 2.

Китайський ST-Link v2, STM32L011 і Stop

Точніше, «Stop і не-Reset».
І не STM32L011F4, бо у Імраді їх нема. Граюся на а STM32L051C8T, поки дрібніші кристали їдуть.

Cortex-M, зокрема STM32F10x і трохи раніше LPC176x, я вже трохи помацав у невеликих «одноразових» проектах. У виробах досі йшли ATmega48PA, хоча не все влаштовувало і поглядав на нові можливості нових ATtiny (можна погортати назад, я писав, що мене цікавить). Запитуючи про ціни-доступність цих кристалів, мимоволі роззирався навкруги, як на старіші MSP430 та 8-бітні PIC-и, так і на STM8L, які теж мають цікаві можливості. Та останнім заважає біда — вибір між 16-мегагерцовим RC (забагато, навіть якщо для ядра поділити частоту — багато їсть сам генератор) і низькочастотним low consumption, якого малувато і який має доволі великі початковий розкид і нестабільність частоти.

Так потихеньку доповз і до STM32L0. Аналоговий компаратор, хоч і повільніший, ніж в AVR, але ж пару мікроампер, а не 70, LPTIM1, який може слухати компаратор при зупиненому ядрі і маршевому RC, і, головне, MSI-генератор, який зменшує споживання при зменшенні частоти (привіт, MSP430, я вас ціную, та так до вас і не дійшов). Все, «беру».

Ті «товстіші» Cortex-M я програмував через OpenOCD/JTAG і платки на FT2232D/FT2232H, яких у мене вистачає. Тут же потрібен SWD. Ну що, «досить самому ліпити адаптери», Ali-express, копійчаний клон ST-Link v2, побігли.

І тут вилізла проблема. Якщо програма використовує ніжки SWCLK/SWDIO для себе, або якщо ядро йде у Stop, зупиняючи генератор, то для перепрошивки необхідно смикнути кристал за Reset і потримати на ньому під час з’єднання, параметр connect_assert_srst для OpenOCD. І от чи то всі ці китайські клони, з якими взагалі йдуть 4 дротики (SWDIO, GND, SWCLK, VCC для STM32 і RESET, GND, SWIM, VCC для STM8), не вміють смикати за Reset, чи ще що, але з моїм ST-Link v2 для перепрошивки в потрібний момент необхідно тицяти у кнопку скидання вручну.
Не діло.

Згадав, що опис OpenOCD згадував resistor hack, який дозволяє для FTDI-них адаптерів працювати з SWD. Дописав потрібні рядки у конфіг для своєї плати на FT2232H, спробував — все чудово працює. Ото недаремно мені такі адаптери завжди подобалися ;-)

Десь у мене лежить кілька незапаяних FT2232D і ще 2-4 штуки можна зняти із зоопарку платок, який зібрався за минулі роки. Накидаю я luminary-icdi-подібну плату і притулю її до чергового замовлення експериментальних зразків.

Microchip ATtiny

Так, ці нові tinyAVR (ATtiny416/417/814/816/817) вже Microchip, а не Atmel.

Після купівлі Мікрочіпом фірми Атмел були певні побоювання щодо майбутнього мікроконтролерів AVR. І от з’явилися нові tiny з цікавими можливостями. Дещо, як програмована логіка та перемикання швидкості/споживання компаратора, не новина для мікроконтролерів Microchip. Дещо було в AVR, але лише в лінійці xmega. Не думаю, що за час від купівлі все перераховане нижче встигли зробити у нового власника. Швидше за все, роботи велися і до продажу фірми. Головне, що все це не закинуто, тобто поява цих нових tiny свідчить, принаймні, про продовження лінії мікроконтролерів з ядром AVR.

Отже, що маємо: » » »

Статична матрична клавіатура

Матричні клавіатури, на зразок показаної 12-клавішної, зазвичай опитують «динамічно», за допомогою сканування.

Процес опитування складається з послідовного видавання імпульсів на лінії, наприклад, COL0…COL2 і зчитування стану ліній ROW0…ROW3 та, при виявленні натискання, комбінування номерів чи масок цих ліній у скан-код клавіші. Це вимагає наче небагато команд і часу (та енергії) на їх виконання, але…
Якщо у пристрої вже й так використовується динамічна індикація, то таке опитування клавіатури може використовувати той же цикл і ті ж лінії сканування, що використовуються для індикатора, тому опитування клавіатури практично не вимагає додаткових ресурсів.

При необхідності знати стан кожного ключа незалежно, допускаючи довільне натискання багатьох клавіш, то без сканування не обійтися — але тоді послідовно з кожним ключем потрібно встановити діод.

В інших випадках можна обійтися без сканування, «статично», просто зчитуючи стан входів. Нічого не дається надурняк, тут якась кількість внутрішніх ресурсів мікроконтролера розмінюється на декілька транзисторів-резисторів (втім, сумарною вартістю меншою, ніж одна кнопка). Чи вартий того такий розмін, чи ні — вирішувати розробнику, але спочатку треба з ознайомитися з можливістю » » »

Sketch for Scratch

У зв’язку з активізацією інтересу батьків до того, щоб у дітей був інтерес до програмування/електроніки/… у поле мого зору знову потрапив Scratch. Але як людина, яка не вміє налагоджувати програми без осцилографа :-) , я відразу почав шукати можливість підключити до нього якісь зовнішні пристрої.

Перше, що трапилося — плата PicoBorad. Необхідні для роботи з нею блоки інсталюються разом з системою Scratch. Але ціна на неї відлякує (після ознайомлення з можливостями ще й дивує).

На щастя, і сама плата, і програма до неї доступні на GitHub та ще й під вільними ліцензіями, тому ними можна скористатися. Для варіанту «зробити за вечір, щоб увімкнути і подивитися» я вибрав Arduino nano та макетну плату для монтажу дротиками. Змінні резистори з припаяними штирями у мене вже були зроблені раніше, тому паяти не довелося зовсім.

Оскільки і у платі PicoBoard, і в Arduino nano стоїть однаковий процесор, не було потреби навіть перепризначати ніжки і можна було б просто зашити готовий .hex. Але то було б зовсім нецікаво і я вирішив переписати ту коротку програму як arduino-sketch. Ну сподобалася мені назва Sketch for Scratch :-) Заради цього я навіть встановив оболонку Arduino і відновив у платі стертий раніше bootloader.

Вийшов коротенький скетч, який можна подивитися тут » » »

DIDR0 та PRR

Трохи інший проект, трохи інший мікроконтролер (ATmega168PA, а не ATmega48PA), але знову мікроампери, як і у випадку зі світлодіодом. Тільки тепер головними героями є не світлодіод, який вирішив побути фотодіодом, а два регістри, які посперечатися, хто з них головніший.

Результат той же — завищене споживання. Навіть основна причина та ж сама — проміжна напруга на цифровому вході. На відміну від того світло-фото-діода вона там і повинна бути такою, бо це ще й вхід АЦП. Оскільки входи АЦП штатно повинні приймати «нецифрові» напруги, у мікроконтролері є регістр DIDR0 (Digital Input Disable Register), бітами у якому можна від’єднати від потрібної ніжки цифровий вхід і закоротити його на лінію GND. Звісно, я це знаю і, звісно, маску потрібних ніжок я у регістр записав.

«Але є одне але»
АЦП у цьому проекті потрібен періодично і ненадовго, тому він майже постійно вимкнений бітиком регістра PRR (Power Reduction Register), щоб додатково зекономити дещицю струму. При старті програми АЦП вимкнено. Відповідний фрагмент ініціалізації мікроконтролера виглядав наступним чином:

1
2
3
4
5
6
7
8
     // TIM1 та TIM2 потрібні завжди, інше буде дозволено при потребі
    xouti   ACSR, 1 << ACD
    xouti   PRR, ~((1<<PRTIM2) | (1<<PRTIM1))
     // Порти
    xouti   DIDR0, DIDR0_MASK
    xouti   PORTB, PORTB_PORT_MASK
    xouti   DDRB,  PORTB_DDR_MASK
    xouti   PORTC, PORTC_PORT_MASK

І от що з’ясувалося.
Якщо порядок запису у регістри PRR та DIDR0 такий, як показано вище, то цифрові входи не відключаються від ніжок. В результаті на вході заміру напруги живлення плати при збільшенні напруги струм плати спочатку росте з десь 250 мікроампер до 400, потім спадає до 300, бо напруга на вході АЦП минає середину живлення і наближається до безпечного рівня.
Якщо ж рядок 5 поставити перед рядком 3, то цифрові входи відключаються і залишаються відключеними і після вимикання живлення АЦП. Тобто при встановленні біта PRADC у регістрі PRR сам регістр DIDR0 продовжує працювати і керувати портами, але схеми запису в нього вирубаються начисто.

Мені і в голову не прийшло, що таке може бути — незважаючи на те, що опис регістра DIDR0 розміщено в кінці розділу опису АЦП. Все ж таки керує цей регістр ланцюгами цифрових входів портів, а не аналоговими входами.
Тепер знатиму…

Стабілізація вольтдобавки

У продовження теми про транзисторні ключі. Транзистор на схемі у минулому повідомленні на цю тему працює, взагалі кажучи, не у ключовому, а у лінійному режимі. Просто у тих використаннях на вході імпульс, на виході теж.

Проте, такий каскад зі спільною базою, який «перекидає» сигнал через шину живлення і відраховує його від іншої шини, може бути дуже корисним і у лінійних схемах.

Цілком реальна задача — є напруга живлення, наприклад, 12 V. Над нею потрібно зробити вольтдобавку, нехай це буде 6 V. Наче і нескладно — беремо імпульсний стабілізатор step-up, налаштовуємо зворотний зв’язок на напругу 18 V, маємо потрібну додаткову напругу. Але це коли у нас на вході саме 12 V, а не 12-вольтовий акумулятор.

У випадкові акумулятора маємо вхідну напругу під 14 вольт при заряді, а напруга на виході імпульсного стабілізатора збережеться, тобто вольтдобавка знизиться до 4 V. При розряді напруга на акумуляторі може знизитися до 10.5 V, вольтдобавка виросте до 7.5 V. Далеко не завжди це припустимо.
Отже, стабілізувати слід не «верхню» напругу, а різницю між нею та вхідною напругою. Можна поставити диференційний підсилювач, передати ним масштабовану різницю напруг на вхід зворотного зв’язку мікросхеми імпульсного стабілізатора. Крім суттєвого збільшення кількості компонентів це ще може додати мороки зі стабільністю, адже у петлі зворотного зв’язку з’явиться елемент зі складною характеристикою.

Інший шлях — додати один транзистор, як це показано на схемі. Разом з резисторами «звичайного» зворотного зв’язку R2 та R3 цей транзистор утворює точнісінько такий же каскад, як і наведений у згаданому вище дописі, тільки «перекидає» сигнал він тут не відносно землі, а відносно шини вхідної напруги UPOW. Різниця напруг між шинами живлення (з урахуванням падіння напруги на переході база-емітер транзистора) за допомогою резистора R3 перетворюється на струм
   i = (Uadd – Upow – Ube) / R3
який перетворюється назад у напругу на резисторі R2, відраховану від шини GND. Напруга зворотного зв’язку
   Ufb = R2 * (Uadd – Upow – Ube) / R3
тепер пропорційна вольтдобавці, а не верхній напрузі.

Схема має невеликий недолік — напруга Ube залежить від температури і на цю ж величину буде змінюватися різниця (Uadd – Upow). Втім, у дуже широкому діапазоні температур ця зміна не перевищить ±0.2V, а щоб позбавитися цього недоліку, достатньо додати ще один такий же транзистор і один резистор.

Перевага схеми не лише у її простоті (додається всього один копійчаний компонент), а й у тому, що каскад зі спільною базою працює у дуже широкій смузі частот без зсуву фази, не додаючи затримок, тому практично не впливає на частотні характеристики петлі зворотного зв’язку стабілізатора.

Ще один транзисторний ключ

Продовження теми Транзисторні ключі — економимо резистори. Поштовхом до цієї публікації був перегляд статистики відвідувань сторінки ;-)

Якщо з двополярного ключа, тобто третьої схеми тієї публікації, викинути все, що стосується позитивного плеча і залишити лише транслятор рівнів, то вийде така схема (нумерація елементів тут відповідає аналогічним за призначенням елементам тих трьох схем). Враховуючи те, що при «обірваному» емітері транзистор еквівалентний закритому діодові, «підтягувати» вхід потреби нема і схема спрощується до трьох елементів.

Ця схема може бути корисною для передачі сигналів у зону негативного джерела живлення. При використанні NPN-транзистора — навпаки, для передачі «знизу нагору», вище власного джерела живлення. Співвідношення емітерного та колекторного резисторів має приблизно відповідати співвідношенню амплітуди вхідного сигналу (для невеликих амплітуд врахувати падіння на переході емітер-база) та напруги живлення виходу.

Таку схему я колись радив для передачі сигналів між 5-вольтовою логікою та P-MOS схемами з живленням мінус 27 вольт.

[flagcounter image]