PIKODER/SSC PRO ENTWICKLUNGSBOARD - BAUANLEITUNG
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PiKoder/SSC PRO Entwicklungsboard Bauanleitung Version 1.0c Stand 04/2021 Gregor Schlechtriem webmaster@pikoder.de www.pikoder.de
Bauanleitung PiKoder/SSC PRO Entwicklungsboard Inhaltsverzeichnis Allgemeine Hinweise 3 Bausatzumfang und Hilfsmittel 4 Stückliste Entwicklungsboard PiKoder/SSC PRO ........................................ 4 Aufbau 6 Widerstand R1 ............................................................................................................ 6 Bestückung der Kondensatoren C1, C2 und C3 ........................................... 7 Bestückung des Quarzes ....................................................................................... 7 Bestückung des IC Sockels ................................................................................... 7 Bestückung der Kondensatoren C4 und C5 ................................................... 8 Bestückung des Spannungsreglers IC2 ........................................................... 8 Bestückung der Stiftleisten .................................................................................... 8 Bestückung des Controllers................................................................................... 9 Inbetriebnahme 11 Verbindung Entwicklungsboard und PC ......................................................... 11 Entwicklungsboard Konfigurationen 15 Jumpersettings.......................................................................................................... 15 Anschlußbelegung 18 Schaltung 19 ii
1 Allgemeine Hinweise Bevor Sie mit dem Aufbau des Entwicklungsboard für den PiKoder/SSC PRO beginnen, empfiehlt es sich, dass Sie diese Bauanleitung erst einmal bis zum Ende durchlesen. Sie wissen dann, worauf es ankommt und vermeiden dadurch von vornherein Fehler, die manchmal nur noch mit viel Aufwand zu beheben sind. Für den Nachbau des Entwicklungsboards werden Grundkenntnisse über elektro- nische Bauteile und ihre Behandlung, Löten sowie serieller Schnittstellen (UARTs) vorausgesetzt. Führen Sie Lötungen und Verdrahtungen absolut sauber und gewissenhaft aus, verwenden Sie kein säurehaltiges Lötzinn, Lötfett o.ä. Vergewissern Sie sich, dass keine kalte Lötstelle vorhanden ist. Denn eine unsaubere Lötung oder schlechte Lötstelle, ein Wackelkontakt oder schlechter Aufbau bedeuten eine aufwändige und zeitraubende Fehlersuche und unter Umständen eine Zerstörung von Bauele- menten. Die Möglichkeit, dass nach dem Zusammenbau etwas nicht funktioniert, lässt sich durch einen gewissenhaften und sauberen Aufbau drastisch verringern. Kontrollie- ren Sie jeden Schritt, bevor Sie weiter gehen. Halten Sie sich an die Bauanleitung! Machen Sie den dort beschriebenen Schritt nicht anders und überspringen Sie nichts! Haken Sie jeden Schritt doppelt ab: einmal fürs Bauen, einmal fürs Prüfen. Nehmen Sie sich auf jeden Fall Zeit: Basteln ist keine Akkordarbeit und soll in erster Linie Spaß machen! 3
2 Bausatzumfang und Hilfsmittel Der vorliegende Bausatz enthält alle benötigten Komponenten zum Aufbau eines Entwicklungsboards für den PiKoder/SSC PRO einschließlich des bereits pro- grammierten Microcontrollers PIC16F690. Bitte überprüfen Sie zunächst die Voll- ständigkeit anhand der folgenden Stückliste. Stückliste Entwicklungsboard PiKoder/SSC PRO Widerstände √ 10k, 0,25W R1 Kondensatoren 22p C1, C2 100n C3 2,2 µF, 16 V C4 1 µF, 16 V C5 Halbleiter PIC16F690 IC1 LP2950Z IC2 Sonstiges Quarz 4 MHz Q1 IC Fassung 20 pol. Stiftleiste 4 pol. I2C, UART Stiftleiste 3 pol. VIN_SEL, 3V3_SEL Jumper (2 Stck.) Stiftleiste 2x9 pol. Stiftleiste 1x8 pol. Leiterplatte 4
Entwicklungsboard PiKoder/SSC PRO Bauanleitung Darüber hinaus werden für den Aufbau dieses Bausatzes folgende Hilfsmittel be- nötigt: 1. Elektroniklötkolben 2. Elektroniklötzinn 3. Seitenschneider zur Kürzung der Bauteilanschlüsse Für die Inbetriebnahme des PiKoder/SSC PRO werden zusätzlich noch benötigt: 1. UART auf USB-Schnittstellenwandler 2. PC mit Anwendungssoftware (Download aus dem Internet) 5
3 Aufbau Die folgenden Abschnitte beschreiben die Montage der Bauelemente auf der Plati- ne. Alle Bauteile befinden sich auf der Bestückungsseite und der Bestückungsvor- gang selbst wird durch den Bestückungsaufdruck der Leiterplatte unterstützt. Die Reihenfolge der Bestückung hängt von der Höhe der Bauteile ab – es gilt grund- sätzlich, dass zunächst die flachsten Bauteile bestückt werden. Widerstand R1 Zuerst wird der Widerstand R1 bestückt. Hierzu werden die Anschlussdrähte entsprechend dem Rastermaß rechtwin- kelig abgebogen und in die vorgesehenen Bohrungen laut Bestückungsaufdruck gesteckt. Damit die Bauteile beim Um- drehen der Platine nicht herausfallen, biegen Sie die Anschlussdrähte ca 45° auseinander und verlöten diese dann sorgfältig mit den Leiterbahnen auf der Rückseite der Platine. Anschließend werden die überstehenden Drähte abge- schnitten. 6
Entwicklungsboard PiKoder/SSC PRO Bauanleitung Bestückung der Kondensatoren C1, C2 und C3 Nun werden die Kondensatoren C1, C2 und C3 eingesetzt und die Anschlüsse wiederum leicht angewinkelt, um das Herausfallen zu verhindern. Es handelt sich bei allen drei Kondensatoren um ungepolte Keramikkondensatoren – von daher ist die Ausrichtung egal. Bestückung des Quarzes Es folgt das Einsetzen und Verlöten des Quarzes- auch hier ist die Ausrichtung unkritisch. Bestückung des IC Sockels Stecken Sie die Fassung für den Con- troller in die entsprechende Position auf der Bestückungsseite der Leiterplatte. Beachten Sie hierbei die Einkerbung (im Bild unten auf der linken Seite) oder sonstige Kennzeichnung an der Stirnsei- te der Fassung. Dies ist die Markierung (PIN1) für das IC, welches später einzu- setzen ist. Um zu verhindern, dass beim Herum- drehen der Platine zum Löten die Fas- sung wieder herausfällt, werden zwei schräg gegenüberliegende Pins der Fas- sung umgebogen und danach werden alle Anschlüsse verlötet. 7
Bauanleitung PiKoder/SSC PRO Entwicklungsboard Bestückung der Kondensatoren C4 und C5 Als nächstes werden die noch fehlenden Kondensatoren C4 und C5 eingesetzt. Es handelt sich hierbei um gepolte Bau- elemente, so dass die Ausrichtung beim Einstzen zu beachten ist. Der rote Pfeil zeigt jeweils den - Pol an. Bestückung des Spannungsreglers IC2 Bestücken Sie nun den Spannungsregler IC2. Da es sich hierbei wiederum um ein gepoltes Bauelement handelt, ist der Regler entsprechend dem Bestückungs- aufdruck auf der Leiterplatte einzuset- zen. Bestückung der Stiftleisten Bestücken Sie nun die Platine mit den diversen Stiftleisten. 8
Entwicklungsboard PiKoder/SSC PRO Bauanleitung Bestückung des Controllers Als letzter Schritt wird der Controller in seine Fassung eingesetzt. Hierbei ist die Ausrichtung zu beachten (Kerbe im Controllergehäuse muss mit Markierung der IC-Fassung übereinstimmen, siehe roten Pfeil in der Abbildung). 9
4 Inbetriebnahme Zur Inbetriebnahme wird das Entwicklungsboard für den PiKoder/SSC PRO über einen USB-Serial-Adapter mit einem PC verbunden und über diese serielle Schnitt- stelle getestet. Hierbei erfolgt die Spannungsversorgung des PiKoder/SSC PRO über das USB-Kabel. Verbindung Entwicklungsboard und PC Für die Verbindung zwischen dem PiKoder/SSC PRO und dem PC ist ein USB- UART-Adapter mit einem 3,3 Volt Signalpegel erforderlich wie beispielsweise das im Bild auf der folgenden Seite dargestellte Kabel. Solche Adapter sind u.a. bei eBay erhältlich bzw. können auch als Zubehör zum PiKoder/SSC wRX über www.pikoder.de bezogen werden. Adapter USB to UART zur Verbindung PC mit PiKoder/SSC PRO 11
Bauanleitung PiKoder/SSC PRO Entwicklungsboard Im nachfolgenden Bild ist die hardwaremässige Verbindung zwischen dem Adap- ter und der Entwicklungsboard dargestellt. Bitte beachten Sie die Position der Jumper (rote Pfeile im Bild – für eine genauere Erläuterung s. den Abschnitt mit den Entwicklungsboard Konfigurationen). Wenn Sie den USB-UART-Adapter zum ersten Mal einsetzten, wird Ihr PC zu- nächst die notwendigen Treiber installieren. Bitte warten Sie in diesem Fall zu- nächst ab, bis das Betriebssystem meldet, dass die neuen Komponenten jetzt ge- nutzt werden können. Zur weiteren Inbetriebnahme benötigen Sie noch ein Terminalprogramm. Die folgenden Schritte werden auf Basis von Tera Term beschrieben, einem kostenlo- sen, Open Source Terminalprogramm, das Sie einfach herunterladen und installie- ren können (https://ttssh2.osdn.jp/index.html.en)). 12
Entwicklungsboard PiKoder/SSC PRO Bauanleitung Beim Programmaufruf legen Sie zunächst fest, ob Sie eine TCP/IP oder eine Seri- al-Verbindung bedienen wollen – bitte wählen Sie Serial und den Port, mit dem Sie Ihren Adapter verbunden haben (im Beispiel COM13). Danach ist die serielle Schnittstelle auf die Übertragungsparameter des PiKoder/SSC PRO einzustellen. Hierzu wählen Sie „Setup“, dann „Serial port…“ und erhalten ein Fenster, wie im folgenden Bild: Überprüfen Sie, ob die richtige Schnittstelle ausgewählt ist und stellen Speed (Baud rate) auf 9600. Klicken Sie dann OK. Die nächste Einstellung betrifft das Terminal selbst. Nachdem Sie erneut „Setup“ und dann „Terminal…“ gewählt haben, erscheint folgendes Fenster: 13
Bauanleitung PiKoder/SSC PRO Entwicklungsboard Überprüfen und übernehmen Sie die Einstellungen gemäß Bild und bestätigen die Auswahl mit OK. Nun ist das Terminal für die Kommunikation mit dem PiKoder/SSC PRO bereit und Sie können die Programmierung nach einem Reset des Controllers (rotes Ka- bel kurz abziehen und wieder aufstecken) starten. Verifizieren Sie nun den PiKoder, die Firmwareversion und testhalber auch der Impulswert für einen Ka- nal. Hierzu geben Sie nacheinander ?, 0, und 1? ein. Nach der Eingabe ist keine erforderlich. Das erwartete Verhalten sehen Sie im folgenden Bild. Die Ausgabe zeigt den PiKoder Typ (SSC PRO), die Firmware Version (1.02) und den Impulswert für Kanal 1 (1500 µs) an. Die weiteren Befehle und Optionen entnehmen Sie bitte dem User Manual des PiKoder/SSC PRO. Mit diesem Test haben Sie die ordnungsgemässe Funktion des Evaluationboards (Controller und Spannungsanpassung funktionieren) überprüft. 14
5 Entwicklungsboard Konfigurationen Das Entwicklungsboard bietet diverse Optionen hinsichtlich Spannungsversor- gung und Kommunikation. Die einzelnen Optionen werden durch entsprechende Jumper ausgewählt. Bitte stecken und entfernen Sie Jumper nur im ausgeschalteten Zustand und überprüfen die vor demEinschalten die Position sicherheitshalber nocheinmal, da es kritsiche Kombinationen gibt, die möglicherweise Komponen- ten auf dem Board bzw. das Board selbst oder in der externen Beschaltung zerstö- ren könnten. Üblicherweise wird der PiKoder/SSC PRO zunächst mit dem PiKoder Control Center (PCC) programmiert. Hierzu wird eine Verbindung mit dem PC über einen USB-UART-Adapter hergestellt. Im Einsatz erfolgt dann eine Ansteuerung über den I2C Bus. Die Spannungsversorgung kann alternativ über USB, I2C oder die Spannungsversorgung der Servos erfolgen. Jumpersettings Das Engineeringboard hat zwei Jumperbänke (VIN_SEL und 3V3_SEL) zur Auswahl der Spannungsversorgung (s. Bild auf der folgenden Seite). Zu den vorse- henen Konfigurationen werden die entsprechenden Jumperstellungen wiedergege- ben. 15
Bauanleitung PiKoder/SSC PRO Entwicklungsboard Die folgenden Konfigurationen sind vorgesehen: - Verbindung mit einem PC (Ansteuerung über UART mit PCC oder einer Terminalanwendung) mit Spannungsversorgung über USB - Verbindung mit einem PC (Ansteuerung über UART mit PCC oder einer Terminalanwendung) mit Spannungsversorgung über Servobatterie (4,8 … 30 Volt) - Ansteuerung und Spannungsversorgung über I2C (3,3 … 5 Volt) Die zugehörigen Jumper-Settings sind in der Folge beschrieben. 16
Entwicklungsboard PiKoder/SSC PRO Bauanleitung Verbindung mit dem PC (Ansteuerung über UART mit PCC oder einer Terminalanwendung) mit Spannungsversorgung über USB Verbindung mit dem PC (Ansteuerung über UART mit PCC oder einer Terminalanwendung mit Spannungsversorgung über Servobatterie Ansteuerung und Spannungsversorgung über I2C (3,3 oder 5 Volt) 17
A Anschlußbelegung 18
B Schaltung 19
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