User Manual M_Dongle - Hochschule Pforzheim
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1. 2 PWMO PWM Kanal 0 PA12_PWMO 3 PWM1 PWM Kanal 1 PA13_PWM1 4 P_lO1 IO Pin 1 PC11_MOSI10 5 P_lO2 IO Pin 2 PC12_MISO11 6 P_lO3 IO Pin 3 PC13_MOSI11 7 GND Ground 8 PWM6 PWM Kanal 6 PEO_PWM6 9 PWM7 PWM Kanal 7 PE1_PWM7 10 PWM4 PWM Kanal 4 PB11_TM3_PWM4 11 PWM5 PWM Kanal 5 PE5 T1EX_PWM5 12 GND Ground u 13 5V Boardspannung 14 3 3V Boardspannung Tabelle 10 M_Dongle Rev 1 1 Juli 2013 2 3 6 125 SPIO Neben dem SP10 Interface ist hier eine vollst ndige 12S Schnittstelle f r Audiodaten vorhanden Damit alle Signale verf gbar sind muss JP1 auf Stellung 1 2 gesteckt und die eventuell vorhandene L tbr cke auf der Unterseite aufgetrennt sein BU8 12S SPI2 Pin Signal Funktion Mikrocontrollerpin 1 GND Ground 2 I2SMCLK 125 Master Clock PA15_PWM3_I2SMCLK 3 SPISSO1 Slave Select 0 PB10_SPISS01_TM2 4 SPISSOO Slave Select 1 oder 12S LR Clock PCO_SPISS00 I2SLRCLK 5 SPICLKO Daten Clock SPIO oder 12S B Clock PC1_SPICLKO I2SBCLK 6 MISOOO Master In BitO oder 12S Daten In PC2_MISO00_12SDI 7 MOSIOO Master Out BitO oder 12S Daten Out PC3_MOSI00_125DO 8 MISOO1 Master In Bit 1 PC4_MISOO1 9 MOSIO1 Master Out Bit 1 PC5_MOSI01 10 3 3V Boardspannung BU7 1 GND Ground 2 TM1 Timer 1 PB9_SPISS11_TM1 Tabelle 11 2 3 7 LED Zeile Die acht low aktiven LEDs sind so verdrahtet dass sie auf einer Byte Grenze des Port E liegt MSB ist links LSB ist rechts Die LEDs sind2. Uber 1k mit 3 3 Volt verbunden so dass sie bei entsprechender Portkonfiguration als Eingang mit Anzeige oder als Ausgang dienen k nnen Eine Schutzschaltung ge gen Uberspannung oder Kurzschluss ist nicht vorhanden weshalb es bei Fehlverdrahtung mit externen Komponenten zu Zerst rung des NUC130 kommt BU9 LED Pin Signal Funktion Mikrocontrollerpin 1 GND Ground 2 LED_7 IO mit LED 7 PE15 3 LED_6 IO mit LED 6 PE14 4 LED_5 IO mit LED 5 PE13 5 LED_4 IO mit LED 4 PE12 6 LED_3 IO mit LED 3 PE11 7 LED 2 IO mit LED 2 PE10 8 LED_1 IO mit LED 1 PE9 9 LEDO IO mit LED 0 PE8 10 3 3V Boardspannung Tabelle 12 2 4 Bootloader Das M_Dongle kann optional mit einem Bootloader ausgestattet werden der es erm glicht Applikatio nen ohne NU Link zu laden Die aktuelle Software ist auf die IDE von Keil abgestimmt und kann dort als externer Flashloader eingef gt werden Die Kommunikation erfolgt per USB UARTO Der Bootloader fragt nach dem Reset einen Taster ab und verzweigt falls gew nscht in den Programmiermodus M_Dongle Rev 1 1 Juli 2013 8
3. 0 aufgelegt Diese Buchse besitzt als Einzige keine Pins f r die Boardspannung BU3 Comp Pin Signal Funktion Mikrocontrollerpin 1 GND Ground CPO1 Komparator Out 1 PB13_CPO1 5 CPP1 Komparator positiv In 1 PC14 CPP1 Fi CPN1 Komparator negativ In 1 PC15_CPN1 2 GND Ground 4 CPOO Komparator Out 0 PB12 CPOO_CLKO 6 CPPO Komparator positiv In O PC6_CPPO 8 CPNO Komparator negativ In 0 PC7_CPNO Tabelle 8 bis Rev 1 3 ist Pin 5 mit Pin 7 vertauscht 2 3 4 SPI2 An dieser Buchse liegen alle Signale des erweiterten SPl Interfaces an siehe Datenblatt Seite 49 BU4 SPI2 Pin Signal Funktion Mikrocontrollerpin 1 GND Ground 2 MOSI21 Master Out Bit 1 PD5_MOSI21 3 MISO21 Master In Bit 1 PD4_MISO21 4 MOSI20 Master Out Bit 0 PD3_MOSI20 5 MISO20 Master In Bit 0 PD2_MISO20 6 SPICLK2 Daten Clock PD1_SPICLK2 7 SPISS20 Slave Select 0 PDO_SPISS20 8 SPISS21 Slave Select 1 PA7_SPISS21_ADC7 9 GND Ground 10 3 3V Boardspannung Tabelle 9 2 3 5 PWM F r Motor Controll Applikationen sind hier die PWM Kan le PWMO PWM1 und PWM4 bis PWM7 auf gelegt F r Z hler oder Geberinformationen liegen noch drei weitere Portpins an F r externe Treiber wurde au erdem die 5 Volt Spannung an einen Pin gef hrt BU5 SPI2 Pin Signal Funktion Mikrocontrollerpin 1 GND Ground
4. CS1B Chip Select PD8_SPISS30 38 AO Command Data PD12_MISO31 37 SCL Daten Clock PD9_SPICLK3 36 SI Daten In PD11_MOSI30 LCD_PWM Globaler PWM Pin Ein Aus PWM f r alle LEDs PA14_PWM2 LED_C1_BLUE Steuersignal LEDS Kathode1 Farbe Blau bei RGB PC9_SPICLK1 LED _C2_ GREEN Steuersignal LEDS Kathode2 Farbe Gr n bei RGB PC8_SPISS10 LED _C3 RED Steuersignal LEDS Kathode3 Farbe Rot bei RGB PC10_MISO10 Tabelle 3 Widerstandwerte f r R15 bis R17 Farbe RGB Rot Blau Gr n Amber WeiB Gelb Gr n Wert in Ohm 33 120 75 66 120 100 120 Tabelle 4 Die gewahlten Werte liegen etwas oberhalb der notwendigen da es durch die USB Versorgung zu ma ximal 5 4 Volt an der Hintergrundbeleuchtung kommen kann 2 1 5 Debug Dies ist der von Nuvoton genutzte Download und Debug Anschluss der falls der Powerjumper JP4 gesteckt ist als Stromversorgung f r das System dienen kann M_Dongle Rev 1 1 Juli 2013 4 2 2 Blaue Peripherie In diesem Abschnitt sind einfache I O Elemente zusammen gefasst die fest mit Portpins verbunden sind 2 2 1 Power 5V Uber diesem Anschluss kann das Board mit 5 Volt versorgt werden Es sind keine Schutzfunktionen Uberspannung oder Verpolung vorhanden 2 2 2 Potentiometer Zur Analogwertsimulation integriert damit kann eine Spannung von 0 bis 2 5 Volt am Pin PA2_ADC2 angelegt werden 2 2 3 Taster Neben SW1 dem Reset Taster sind noch zwei weitere Taster vorhande
5. User Manual M_Dongle Basen 00060 TA 1111 444 ote AJA t sub lo Mii Y amp o flu y gt 2 u m nn m 4 Be 1117 IA IN ajoo0000000 ll b b bid Lehr und Laborplattform auf Basis des NUC130 von Nuvoton mit Cor tex MO Andreas Reber Rev 1 1 15 07 2013 Inhalt ir PGS MIAO SS 25 ocd tae es danesa tae Raat sek eens as 1 1 Informationen zum Wi Dondle adi 1 2 FOIS 1 3 Ml A ne A Meese Ueda eho 1 4 WTA ZSICM Ni tn stata ki 1 5 Anmerkungen ZU EMV ea 2 FUPKUONSDIOCK G priori ct 2 1 runa PONPNOUGs stats di sd ita 2 1 Us Bi a 2 1 2 CAN ias dai IO das daa ii satus 2 1 3 A O ROO 2 1 4 A Mae es se a nn St se an en rs ee raat 2 1 5 DU iii A viene lie 2 2 Blaue Peripherie aussen ee reeet 2 2 1 POWER A A A AE 2 2 2 Poftentiomeler iran ai aia iaa raid 2 2 3 Cast eviews titi ates a aon ele tae a in el aan tng 2 2 4 Speaker iia en dae itn ae that ea O eee 2 2 5 JOY SUCK ia a 2 2 6 Portpin Tabelle blaue Peripherie ec eeececeeeeeeeeeeneeeseeeaeeeeeeeaeeeseeaaeeeseeaaeeeeseaeeeenenaes 2 3 BeigePeripherie miccional bs 2 3 1 UAR Td a in oe a ane a en aaa ee 2 3 2 A PN EEE TE E EEE dud E E A E E E E REED 2 3 3 KOMPATON iina e en 2 3 4 SS A AAA E EES TOT SA A A a 2 3 5 PWM a Re a a a ees e aea ia aada tiia EA 2 3 6 ESA A O 2 3 7 LED Z Alli A le Raids 2 4 21010 ilot 0 AATE E E E Gate nitebaangenmatnsebaccees cwtv emu A EIERN haut M_Dongle Rev 1 1 Juli 2013 ELLE 1 Allgemeines 1 1 Informati
6. at einen Pin f r die 3 3 Volt allerdings ohne Schutzbeschaltung 2 3 1 UART1 Dieser UART ist einer von zwei Hochgeschwindigkeits UARTs des NUC130 Um die Geschwindigkeit nutzen zu k nnen wurden auch die Handshake Signale RTS und CTS aufgelegt Da nur Logik Pegel anliegen kann beliebige Hardware angeschlossen werden BU1 UART1 Pin Signal Funktion Mikrocontrollerpin 1 GND Ground 2 CTS1 CTS UART1 PB7_CTS1 3 RTS1 RTS UART1 PB6 RIS1 4 TX1 TX UART1 PB5_TX1 5 RX1 RX UART1 PB4_RX1 6 GND Ground 7 SOFT_RES Reset mittels Portpin PD13_MOSI31 8 RESET Reset Hardware 9 3 3V Boardspannung Tabelle 6 2 3 2 12C An diesem Block liegen beide I2C Kan le auf die mit Hilfe von zwei Portpins interruptf hig sind Die Signale liegen Uber 3K3 an 3 3 Volt Falls diese Werte zu hoch sind sollten in der eigenen Hardware weitere Pullups am Steckverbinder eingef gt werden und nicht auf dem M_Dongle BU2 12C Pin Signal Funktion Mikrocontrollerpin 1 GND Ground 3 SDA1 Data 1 PA10_l2C1SDA 5 SCL1 Clock 1 PA11_l2C1SCL 7 3 3V Boardspannung 2 GND Ground 4 SDAO Data 0 PA8 I2COSDA 6 SCLO Clock 0 PA9 I2C0SCL 8 3 3V Boardspannung BU6 1 PB8_TMO Interruptm glichkeit f r 12C1 PB8_TMO 2 PB15 Interruptm glichkeit f r 12CO PB15 INT1 Tabelle 7 M_Dongle Rev 1 1 Juli 2013 2 3 3 Komparator Hier sind die beiden Komparator Einheiten des NUC13
7. ation von Board zu Board wurde der UART2 mit Pegeltreibern versehen Da es sich um den langsamsten UART des NUC130 handelt sind RTS und CTS nicht aufgelegt und die Baudrate ist auf 230 KBaud beschrankt CON5 RS232 Pin Signal Funktion Mikrocontrollerpin 1 DCD 2 RxD Receive data PD14_RX2 3 TxD Transmit data PD15_TX2 4 DTR Data terminal ready 5 GND Ground 6 DSR 7 RTS Ready to send 8 CTS Clear to send 9 RI Ring Indicator Tabelle 2 2 1 4 LCD Da in aktuellen Applikation immer mehr grafische LCDs zum Einsatz kommen wurde ein COG LCD mit 128 x 64 Pixeln integriert Der Datentransfer wird mit Hilfe von SPI3 realisiert die maximale Taktrate betr gt 10 MHz Als Hintergrundbeleuchtung k nnen unterschiedliche Farben gew hlt werden abhan gig vom genutzten LED Element Mit dem RGB LED Element ist es m glich die unterschiedlichsten Farben zu realisieren Dazu wurden drei PWM Kan le des NUC mit den Treibern der Hintergrundbe leuchtung verbunden Bei monochromer Beleuchtung steuert LCD_PWM die Helligkeit der LEDs Wird die RGB Beleuchtung genutzt so kann die Farbe mit Hilfe der drei LED_Cx Signalen erzeugt werden und die Helligkeit per LCD_PWM Bei Wechsel der Hintergrundbeleuchtung sind die Widerstandswerte f r R15 bis R17 zu berpr fen und falls notwendig zu ver ndern LCD Pin Signal Funktion Mikrocontrollerpin 39 RESET Reset 40
8. n SW2 amp SW2 die auf die Portpins PAO_ADCO bzw PA1_ADC1 verdrahtet sind Beide Taster sind low aktiv 2 2 4 Speaker Dieser Piezo kann mit Hilfe von Portpin PA15_PWM3_I2SMCLK per PWM Frequenzen bis 20 KHz er zeugen Dazu muss JP1 in Stellung 2 3 gesteckt sein Defaultzustand mit L tbr cke auf der L tseite Soll BU8 als 12S Port verwendet werden muss JP1 in Stellung 1 2 gesteckt und die L tbr cke entfernt werden 2 2 5 Joystick Der Tastenjoystick enth lt neben den vier Tastern f r die Richtung noch einen f r einen Tastendruck Auswahl Alle Signale sind low aktiv und liegen an den Portpins PA2 bis PA4 PA6 und PA7 an siehe Tabelle 3 2 2 6 Portpin Tabelle blaue Peripherie Peripherie Signal Funktion Mikrocontrollerpin Poti ANALOGSIM Analogwert Simulation 0 2 5 V PAO_ADC2 Reset RESET Hardware Reset Taster sw2 Portpin aktiv low PAO_ADCO Taster2 SW3 Portpin aktiv low PA1_ADC1 Speaker PWM3 50 bis 20000 Hz PA15 PWM3 I2SMCLK Joystick up JOY_UP Portpin aktiv low PE2 Joystick down JOY_DOWN Portpin aktiv low PE7 Joystick left JOY_L Portpin aktiv low PE4 Joystick right JOY_R Portpin aktiv low PE3 Joystick select JOY_TAST Portpin aktiv low PE6 Tabelle 5 M_Dongle Rev 1 1 Juli 2013 5 2 3 Beige Peripherie Bei diesen Bl cken handelt es sich um Pin Gruppen die als vordefinierte Peripherie UART 12C SPI usw oder als Pins genutzt werden k nnen Fast jeder Block h
9. onen zum M_Dongle Mit dem M_Dongle wird die seit Jahren an der Hochschule Pforzheim benutze TeachDongle Plattform auf Basis des 8052 abgel st Dieser Schritt war notwendig da die Studenten im Praxissemester immer mehr mit den Cortex M Derivaten in Kontakt kommen Da diese Mikrocontroller Familie mit den drei Kernen MO M3 und M4 eine sehr hohe Verbreitung hat wurde der Entschluss gefasst die neue Basis plattform mit einem Cortex MO zu realisieren 1 2 Features Cortex MO Controllerkern NUC130 128 KB Flash 16 KB SRAM Monochromes COG LCD mit 128 x 64 Pixel und Beleuchtung 8 fach LED Zeile Joystick mit f nf Tastern 2 Taster an Portpins CAN 2 0B UART per RS232 UART per USB UART per TTL 2x12C 1x12S 2 x SPI mit je 2 ChipSelect 6 x PWM 2 x Komparator Poti zur Analogwert Simulation 1 3 Urheberrechte Die M_Dongle Hardware und diese Dokumentation sind urheberrechtlich gesch tzt Es ist untersagt Hardware und Dokumentation ganz oder teilweise zu ndern zu vervielf ltigen bzw Nachbauten der Karte weiterzugeben F r den Bereich Forschung und Lehre ist die Vervielf ltigung und die teil weise nderung der Dokumentation erlaubt 1 4 Warenzeichen Alle in dieser Dokumentation verwendeten Warenzeichen sind Eigentum ihrer jeweiligen Hersteller 1 5 Anmerkungen zur EMV Das M_Dongle ist als Evaluierungsboard f r den Laborbetrieb Hard und Softwareentwicklung be stimmt Hinweis Dies ist eine Einrichtung de
10. r Klasse A Diese Einrichtung kann im Wohnbereich Funkst rungen verursachen in diesem Fall kann vom Betreiber verlangt werden angemessene Ma nahmen durchzuf hren und daf r aufzukommen M_Dongle Rev 1 1 Juli 2013 2 2 Funktionsblocke 2 1 Grune Peripherie In der gr nen Peripherie sind die Interfaces zusammen gefasst deren elektrische Eigenschaften nicht verandert und die zugeh rigen Controllerpins damit f r andere Aufgaben nicht benutzt werden k nnen 2 1 1 USB ber die Mini USB Buchse kann der UARTO als virtueller COM Port mit dem PC verbunden werden Au erdem nutzt der verf gbare Bootloader diese Schnittstelle um die Applikation auf das Board zu laden n heres siehe Abschnitt Bootloader 2 4 Wird der Power Jumper an JP3 gesteckt fungiert die Schnittstelle als Stromversorgung 2 1 2 CAN Die Stiftleiste wurde so verdrahtet dass ein Flachbandkabel mit gecrimpten SUB D 9 Stecker verwen det werden kann Falls notwendig ist ein Busabschluss mittels gesteckten Jumpers an JP2 m glich Die CAN Signale sind nicht isoliert Power ber die Busleitung wird nicht genutzt CON 4 CAN Pin Signal Funktion Mikrocontrollerpin 1 NC 2 GND Ground 3 CAN_L CAN low 4 CAN_H CAN high 5 GND Ground 6 NC 7 NC 8 U Power ber Busleitung nicht genutzt 9 NC 10 NC Tabelle 1 M_Dongle Rev 1 1 Juli 2013 3 2 1 3 RS232 F r die Kommunik
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