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Controllermodul
Das Hauptmodul des HomeLabs ist ein Controller-Entwickungs-Board (Controller Board) ausgerüstet mit einem AVR ATmega128 Microcontroller. Zusätzlich zu dem Microcontroller hat das Board mehrere Peripherals, Spannungsregler, Anschlüsse usw.. Das Controller Board hat folgende Features:
- Atmega128-16AU Microcontroller im TQFP64 package (ROHS)
- 8-channel 10-bit A/D Konverter
- 128kB Flash memory (Programmspeicher)
- 4kB EEPROM memory (Datenspeicher)
- 6 channel programmable PWM
- Standard 6-pin In system programming interface (ISP) connector
- 14,7456 MHz clock (can be changed very easily, crystal is mounted on small 2-pin socket)
- Real Time clock (RTC)
- Reset protection circuitry for the ATmega128
- Status LED und Power LED
- Standard DB-9 serial port connector mit RS232 Transmitter / Empfänger
- Alle ATmega Signale vorhanden an drei Anschlüssen (1. D, B, E ports, 2. G, C, A ports, 3. F port with ADC I/O lines)
- Resetknopf
- JTAG 10-pin Interface connector
- 2-pin on/of connector – kann für An/Aus-Knöpfe benutzt werden.
- DC 2.1mm power connector
- eingebauter Spannungsregler
Controller module
Das Modul ist mit einem Wechselstrom/Gleichstrom Spannungsreglerschaltkreis und einem LDO Spannungsregler ausgestattet - externe Stromzuleitungen mit Spannungsregler werden nicht benötigt.
Das Modul kann von einem Transformater mit einer Ausgangsspannung von mehr als 6 und weniger als 15 Volt versorgt werden. Ebenfalls hat das Modul eine Schutzschaltkreis gegen falsche Polarisation.(Gleichrichter) Power LED signalisiert Connected feed. (“POWER” Beschriftung am Board)
Der Schaltkreis kann mit einem externen Stromschalter, durch Anschluss an dem S2 2-pin on/off Anschluss, ausgesattet werden. Falls keine externe Stromversorgung benutzt wird muss der S2 2-pin On/off Anschluss kurzgeschlossen werden.
Alle ATmega128 Signale sind an drei Anschlüssen an der Kante des Boards verfügbar.Die Connector-Pin Verteilung wird im nächsten Teil dieser Anleitung beschrieben. Sie beinhaltet eine volle Beschreibung der ATmega128 Pins und ihrer sekundären Funktionen. Das Modul ist mit einem Microprocessor-Reset-Schaltkreis ausgestattet (wenn Strom an ist) und einem Resetknopf für einen Microprocessor Neustart. Der Microprocessor kann mit ISP oder mit JTAG Programmer programmiert werden.
Am siebten Pin des Port B (genannt: PB7) ist eine Status-LED angeschlossen (als PB7 am Board beschrieben). Diese LED kann als Statusindikator genutzt werden für Software. Der Low-state am PB7-Pin lässt die LED leuchten.
Das Modul hat 2 serielle Ports auf dem Board als UART1 und UART2 ausgeschrieben. Der erste ist ein weiblicher 9-Pin Anschluss (DB-9 PC Serial-Port kompatibel) und der zweite ist ein 3-Pin Anschluss. Der MAX232 Schaltkreis gibt die Signalkonvertierung zum seriellen Standart.
Multiplexer 74HC4053 bietet volle Benutzung der Ports, inklusive derer, die für das programmieren des Microprocessors genutzt werden, weil im Resetstate (wenn programmiert) der Processor-Multiplexer doe PE0, PE1 und PB1 Signale zum ISP und JTAG Anschluss schaltet. Wenn der Processor im Run-State ist werden diese Signale zu den Anschlüssen an Kante des Boards geschaltet.
Das Modul ist mit einem externen Speicher ausgestattet (Atmel AT45DB041B). Es ist ein 4Mbit serielles Daten Flash-Speicher welcher an einem Master/Slave SPI seriellen Interface des Microprocessors angeschlossen ist. Die interne Echtzeituhr ist mit einem externen 32.768 kHz Schwingquartz angeschlossen, welcher als X2 am Board ausgewiesen ist.
Connector-Pins and Funktionen
| Nr | Pin | Alternative Funktion / Beschreibung | |
|---|---|---|---|
| 1 | PD7 | T2 | Timer/Counter2 Clock Input |
| 2 | PD6 | T1 | Timer/Counter1 Clock Input |
| 3 | PD5 | XCK1 | USART1 External Clock Input/Output |
| 4 | PD4 | IC1 | Timer/Counter1 Input Capture Trigger |
| 5 | PD3 | INT3/TXD1 | External Interrupt3 Input or UART1 Transmit Pin |
| 6 | PD2 | INT2/RXD1 | External Interrupt2 Input or UART1 Receive Pin |
| 7 | PD1 | INT1/SDA | External Interrupt1 Input or TWI Serial Data |
| 8 | PD0 | INT0/SCL | External Interrupt0 Input or TWI Serial Clock |
| 9 | VCC | - | +5V |
| 10 | GND | - | GND |
| 11 | PB7 | OC2/OC1C | Output Compare and PWM Output for Timer/Counter2 or Output Compare and PWM Output C for Timer/Counter1 |
| 12 | PB6 | OC1B | Output Compare and PWM Output B for Timer/Counter1 |
| 13 | PB5 | OC1A | Output Compare and PWM Output A for Timer/Counter1 |
| 14 | PB4 | OC0 | Output Compare and PWM Output for Timer/Counter0 |
| 15 | PB3 | MISO | SPI Bus Master Input/Slave Output |
| 16 | PB2 | MOSI | SPI Bus Master Output/Slave Input |
| 17 | PB1 | SCK | SPI Bus Serial Clock |
| 18 | PB0 | SS | SPI Slave Select Input |
| 19 | PE7 | INT7/IC3 | External Interrupt 7 Input or Timer/Counter3 Input Capture Trigger |
| 20 | PE6 | INT6/ T3 | External Interrupt 6 Input or Timer/Counter3 Clock Input |
| 21 | PE5 | INT5/OC3C | External Interrupt 5 Input or Output Compare and PWM Output C for Timer/Counter3 |
| 22 | PE4 | INT4/OC3B | External Interrupt4 Input or Output Compare and PWM Output B for Timer/Counter3 |
| 23 | PE3 | AIN1/OC3A | Analog Comparator Negative Input or Output Compare and PWM Output A for Timer/Counter3 |
| 24 | PE2 | AIN0/XCK0 | Analog Comparator Positive Input or USART0 external clock input/output |
| 25 | PE1 | PDO/TXD0 | Programming Data Output or UART0 Transmit Pin |
| 26 | PE0 | PDI/RXD0 | Programming Data Input or UART0 Receive Pin |
| Nr | Pin | Alternative Funktion / Beschreibung | |
|---|---|---|---|
| 1 | GND | - | GND |
| 2 | VCC | - | +5V |
| 3 | PA0 | AD0 | External memory interface address and data bit 0 |
| 4 | PA1 | AD1 | External memory interface address and data bit 1 |
| 5 | PA2 | AD2 | External memory interface address and data bit 2 |
| 6 | PA3 | AD3 | External memory interface address and data bit 3 |
| 7 | PA4 | AD4 | External memory interface address and data bit 4 |
| 8 | PA5 | AD5 | External memory interface address and data bit 5 |
| 9 | PA6 | AD6 | External memory interface address and data bit 6 |
| 10 | PA7 | AD7 | External memory interface address and data bit 7 |
| 11 | - | NC | Not connected |
| 12 | - | NC | Not connected |
| 13 | PG2 | ALE | Address Latch Enable to external memory |
| 14 | - | NC | Not connected |
| 15 | PC6 | A14 | External memory interface address and data bit 14 |
| 16 | PC7 | A15 | External memory interface address and data bit 15 |
| 17 | PC4 | A12 | External memory interface address and data bit 12 |
| 18 | PC5 | A13 | External memory interface address and data bit 13 |
| 19 | PC2 | A10 | External memory interface address and data bit 10 |
| 20 | PC3 | A11 | External memory interface address and data bit 11 |
| 21 | PC0 | A8 | External memory interface address and data bit 8 |
| 22 | PC1 | A9 | External memory interface address and data bit 9 |
| 23 | PG0 | WR | Write strobe to external memory |
| 24 | PG1 | RD | Read strobe to external memory |
| 25 | - | NC | Not connected |
| 26 | - | NC | Not connected |
| Nr | Pin | Alternative function / Description | |
|---|---|---|---|
| 1 | VCC | - | +5V |
| 2 | GND | - | GND |
| 3 | REF | AREF | Analog reference voltage for ADC |
| 4 | GND | - | GND |
| 5 | PF0 | ADC0 | ADC input channel 0 |
| 6 | GND | - | GND |
| 7 | PF1 | ADC1 | External memory interface address and data bit 4 |
| 8 | GND | - | GND |
| 9 | PF2 | ADC2 | External memory interface address and data bit 6 |
| 10 | GND | - | GND |
| 11 | PF3 | ADC3 | Not connected |
| 12 | GND | - | GND |
| 13 | PF4 | ADC4/TCK | ADC input channel 4 or JTAG Test ClocK |
| 14 | GND | - | GND |
| 15 | PF5 | ADC5/TMS | ADC input channel 5 or JTAG Test Mode Select |
| 16 | GND | - | GND |
| 17 | PF6 | ADC6/TDO | ADC input channel 6 or JTAG Test Data Output |
| 18 | GND | - | GND |
| 19 | PF7 | ADC7/TDI | ADC input channel 7 or JTAG Test Data Input |
| 20 | GND | - | GND |
Module anschließen
Wenn man das Controller-Modul mit anderen Peripheral-Modulen und Geräten anschließt, sollte man den Stromanschluss immer als Letzes machen. Wenn der Strom an ist, ist es gefährlich externe Geräte an und auszustecken. Module sollten immer mit großer Vorsicht und ohne viel Kraft angeschlossen werden, da man sonst die Anschlüsse verbiegen kann. Der JTAG-ICE Programmer muss am korrekten Port angeschlossen werden und das Flachbandkabel muss vom Board aus zeigen, (der rote Streifen ist auf der Seite des Stromversorgung-Anschlusses)
