Отладочная плата - осциллограф Xminilab-B на микроконтроллере Atmel AVR ATXMEGA32A4. Часть 1 - Схема

Компания Gabotronics выпускает отладочную плату для изучения возможностей микроконтроллеров Atmel семейства XMEGA, которая представляет собой многофункциональный осциллограф смешанных сигналов и анализатор спектра с генератором сигналов произвольной формы. Дополнительно имеется два цифровых канала для использования прибора в качестве логического анализатора. Для визуализации данных, организации пользовательского интерфейса и меню управления используется графический ЖК дисплей с разрешением 128×128 точек. Все электронные компоненты и органы управления размещаются на двухсторонней печатной плате. Отличительные особенности устройства: основа устройства – микроконтроллер ATXMEGA32A4: Flash-память программ - 32 КБайт; SRAM - 4 КБайт; EEPROM – 1КБайт; режимы работы: осциллограф смешанных сигналов; генератор сигналов произвольной формы; анализатор спектра; возможность одновременной работы генератора и осциллографа; графический ЖК дисплей с люминесцентной подсветкой, разрешение 128×128 точек; PDI интерфейс для программирования и отладки; интерфейс RS-232 для коммуникации с ПК; управление с помощью двух энкодеров и 7-кнопочной клавиатуры; звуковое оповещение (буззер) ; потребление 120 мА; питание от внешнего источника 6 – 9 В. Спецификация измерительного прибора: осциллограф: 1 аналоговый канал; 2 цифровых канала (уровень – 3.5 В); аналоговая полоса пропускания – 2 МГц; максимальная скорость выборки – 16 Msps; разрешение АЦП – 8 бит; аналоговая синхронизация и внешняя цифровая синхронизация; вертикальный и горизонтальный курсоры; входное сопротивление – 1 МОм; размер буфера – 256; максимальное входное напряжение - ±25 В (при использовании делителя 1:10 входной диапазон ±250 В); генератор сигналов произвольной формы: 1 аналоговый канал; максимальная скорость конвертирования – 1 Msps; разрешение – 8 бит; низкое выходное сопротивление; размер буфера – 256; максимальное выходное напряжение – ±3.5 В. Принципиальная схема прибора
Кликните для увеличения В устройстве используется микросхема аналого-цифрового преобразователя от компании Texas Instruments ADS931, которая подключена к микроконтроллеру по 8-битному параллельному интерфейсу. Основные характеристики АЦП ADS931: одноканальный, быстродействующий АЦП; эффективное разрешение 7.2 бит; внешний источник опорного напряжения; напряжение питания 2.7 В – 5.5 В; параллельный интерфейс; аналоговая полоса пропускания 100 МГц; режим пониженного энергопотребления; корпус: 28-выводный SSOP. Входная аналоговая часть выполнена на широкополосных операционных усилителях с низким потреблением OPA2889 с частотой пропускания 75 МГц. Операционные усилители сохраняют работоспособность в широком диапазоне питающего напряжения 2.2 – 12 В. Благодаря такому решению возможна регулировка смещения уровня и компенсации сигнала. Выходной каскад генератора сигналов произвольной формы выполнен на двухканальном операционном усилителе AD8039, имеющем полосу пропускания 350 МГц и низкое потребление энергии. Один его канал используется в выходном каскаде генератора, второй канал используется в схеме источника напряжения +2 В для АЦП. ЖК дисплей Optrex DMF5008 подключается к микроконтроллеру по 8-битному интерфейсу, а также используются сигнальные линии управления. Основные параметры дисплея: встроенный контроллер SED1335; разрешение 128×128 точек; в текстовом режиме – 21×16 символов; 8 КБайт встроенная память для графики и текста; электролюминесцентная подсветка; напряжение питания 5 В. Как видно по схеме, для питания микроконтроллера и аналоговой части требуется наличие следующих напряжений: +3.5 В, +5 В, –5 В, а также напряжение для подсветки индикатора. Для питания микроконтроллера напряжение 3.5 В поступает с микромощного малошумящего стабилизатора с низким падением напряжения LP2985IM5-3.5. Нагрузочная способность данного стабилизатора 150 мА. Для питания операционных усилителей требуется наличие двуполярного источника напряжения +5 В и –5 В. Для решения этой задачи применяется регулятор напряжения MC33375D-5.0 и интегральный DC/DC преобразователь TPS60403 (charge pump – с подкачкой заряда). Подсветка ЖК дисплея является электролюминесцентной, поэтому для управления применяется специальный драйвер MIC4832. Управление контрастностью дисплея осуществляется потенциометром R1. Конвертер уровней интерфейса RS-232 выполнен на транзитсорах Q1, Q2, Q3. Источником тактовой частоты для микроконтроллера является кварцевый резонатор 16 МГц. Управление, навигация по меню, настройка параметров осуществляются с помощью клавиатуры K1-K7 и двух энкодеров. Для программирования (а также для отладки ПО) микроконтроллера используется 2-проводный интерфейс PDI. Данный интерфейс поддерживает высокоскоростное программирование всех пространств энергонезависимой памяти, в т.ч. Flash-память, EEPOM, Fuse-биты, Lock-биты и сигнатурный код пользователя. Программирование осуществляется путем доступа к контроллеру энергонезависимой памяти (NVM-контроллер) и выполнения NVM-контроллером команд. Загрузки Принципиальная схема (pdf) – скачать Список компонентов (xls) – скачать Следующая часть статьи посвящена руководству пользователя, пользовательскому интерфейсу, меню управления и настройкам параметров прибора, а также будет предоставлен исходный код программы и hex-файл для программирования микроконтроллера. Компания Gabotronics реализует все необходимые для сборки комплектующие, печатную плату, а также готовое к работе устройство.На английском языке: Development Kit and Mixed Signal Oscilloscope on AVR ATXMEGAПеревод: Vadim по заказу РадиоЛоцман

По материалам сайта www.rlocman.ru