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9 Entwicklung von µ-Computer-Hardware
Mikrocomputertechnik
1
Stand November 2007
Herzlich Willkommen
Jürgen Walter
Prof. J. Walter
Mikrocomputertechnik
2
Klärung der Anforderungen
2.
Abschätzung der CPU-Belastung - Datenflüsse
3.
Wahl der CPU
4.
Blockschaltbild der Karte. Wichtig! Top-Down-Entwurf
5.
Schaltplan, Einstellungen, I/O Ports
6.
Stückliste - Bezugsquellen
7.
Layout - Bestückungsplan
8.
Fertigungsunterlagen,
Test- und Verarbeitungsunterlagen
Burn-In-Test
9.
Fehlerfindung, Diagnose
10.
Manual - Lieferumfang
11.
Software - Liste Verfügbare Software
12.
Weiterentwicklungswünsche, Verbesserungen
Stand November 2007
1.
Prof. J. Walter
Mikrocomputertechnik
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Checkliste Hardware
3
F
F
4.4.1993
4.4.1993
4.4.1993
F
F
F
4.4.1993
F
4.4.1993
W
4.4.1993
4.4.1993
F
W
4.4.1993
4.4.1993
F
W
4.4.1993
4.4.1993
F
W
4.4.1993
4.4.1993
F
F
4.4.1993
F
Kinematik
statisch
Kräfte
ohne äußere Belastung
Anforderungen an die Technologie
Gebrauch
Lehre für µ-Controller
Versuch - Labor
Transport
Postweg
Tragekoffer
Montage
Einfache Handbestückung möglich
maschinelle Fertigung
Kontrolle
Diagnoseboard
Endkontrolle
Energie
5V-Netzteil
F. Mecha
F. Mecha
H. Dozent
H. Dozent
F. Mecha
F. Mecha
F. Mecha
F. Mecha
G. Laba
G. Laba
G. Laba
Stand November 2007
Tabelle 9.1
Anforderungsliste
für EURO_535
Karte
4.4.1993
4.4.1993
Anforderungen
Verantwortlich
für Aufgabe / Teilaufgabe: EURO_535 V2.0
Physik.-technische Funktion
Geometrie
Über serielle Schnittstelle an PC anschließbar J. Entwick
Grundfläche(L x B) Einsteckkarte
J. Entwick
Europaformat
im Gehäuse, jedoch für Messungen zugänglich F. Mecha
liegend für Laborbetrieb
G. Laba
Programmentwicklung Remote-Debug System F. Soft
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Änderung / F
Datum
W
4
Anforderungen
für Aufgabe / Teilaufgabe:
Physik.-technische Funktion
Geometrie
Größe, Breite, Höhe, Durchmesser, Raumbedarf,
Anzahl, Ausbau, Anschluss
Kinematik
Bewegungsart, Geschwindigkeit, Beschleunigung
Kräfte
Kraftgröße, Kraftrichtung, Gewicht, Stabilität,
Resonanzen
Anforderungen an die Technologie
Gebrauch
Geräusch, Anwendung, Einsatzort, Verschleißrate
Transport
Bahnprofil, Transportwege, Versandart und
-bedingungen
Montage
Zusammenbau, Einbau
Kontrolle
Mess- und Prüfmöglichkeiten (TÜV)
Energie
Leistung, Wirkungsgrad, Erwärmung, Energieumformung, Speicherung
Verantwortlich
Stand November 2007
Tabelle 9.2
Leitlinien zum
Aufstellen einer
Anforderungsliste
F
W
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Änderung /
Datum
5
16 Sensoren T
Stand November 2007
?
RS 232
zum Rechner
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Abb. 9.1 Einfache Aufgabendarstellung für CPU Datenflussabschätzung
6
Verwendungszweck
Gerätebau, Computerperipherie, Telefon, kleine
Automatisierungssysteme; maximale Signalfrequenz < 100 Hz
µ-Prozessor
RISC, CISC
Personal Computer, Automatisierungssysteme ( nur zentral )
Reduced Instruction Set Computer, Complex Instruction Set
Computer
DSP
Arithmetikprozessor
Digitale Signalverarbeitung; Signale im Audio-Bereich
Mathematische Aufgaben
Grafikprozessor
Transputer
Grafische Aufgaben
Datentransfer, Kommunikationsaufgaben und Rechenaufgaben
Stand November 2007
CPU
µ-Controller
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Tabelle 9.3 Verschiedene Prozessoren - CPU's
Datum
Port 0
Low-Byte-Adresse / Datum
AdressLatch
Low-Byte-Adresse
Stand November 2007
EURO_535 V1.0
Eprom
ALE
80535
Port 2
J2
3,8
High-Byte-Adresse
Microcontroller
VAGND
VAREF
CE
PSEN
AN
Port 5
OE
Port 1
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Abb. 9.2 Blockschaltbild als Unterlage für die
Dokumentation
Port 4
RAM
Port 3
J1
W R / P3.6
CS
OE
WE
A15
RD / P3.7
AdressLogik
J4,5,6,7
7
Steckerleiste
RxD / P3.0
V24-
TxD / P3.1
Treiber
PC
8
Part
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
CE1
Value
27pF
27pF
100nF
100nF
100nF
100nF
100nF
10µF
Package
C-2,5
C-2,5
C-2,5
C-2,5
C-2,5
C-2,5
C-2,5
ES-2,5
Library
Preis
DISCRETE
DISCRETE
DISCRETE
DISCRETE
DISCRETE
DISCRETE
DISCRETE
DISCRETE
Preis
Stand November 2007
EAGLE Layout Editor Version 2.61 Copyright (c) 1988,92 CadSoft
Partlist EUROPART.LST exported from MCS80535.BRD at 3-01-1994
8:26:03a
Lieferant 1 Lieferant 2
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Tabelle 9.4 Stückliste für EURO_535
9
5
6
7
8
9
Schirm
Farbe
Farbe
braun ------ braun
orange
rot
rot
orange
braun
Signal
Carier Detect
Receive Data
Transmit Data
Data Terminal
Ready
Masse gelb
------ gelb
Signal Ground
Brücke 1 Data Set Ready
Brücke 2 blau
grün
Request to send
Brücke 2 grün
blau
Clear to send
schwarz ------ schwarz Ring Indicator
PC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Schirm
Stand November 2007
EURO_535Signal
1
Brücke 1
2
R1IN
3
T1OUT
4
Brücke 1
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Tabelle 9.5 Kabelbelegung EURO_535 - PC
10
STECKER 2
(VG-B)
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
AD0
AD1
AD2
AD3
AD4
AD5
AD6
AD7
A15
A14
A13
A12
A11
A10
A09
A08
nicht belegt
nicht belegt
nicht belegt
nicht belegt
nicht belegt
nicht belegt
nicht belegt
nicht belegt
STECKER 3
(VG-C)
nicht belegt
nicht belegt
nicht belegt
VCC
IO22
IO20
IO18
IO16
IO25
IO27
IO29
IO31
IO1
IO3
IO5
IO7
IO14
IO12
IO10
IO8
GND
nicht belegt
nicht belegt
nicht belegt
siehe PIN 31
AN8
AN1
AN3
AN5
AN7
AN9
nicht belegt
Stand November 2007
Tabelle 9.6
Steckerbelegung
VG-Leiste
EURO_535
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
STECKER 1
( VG-A)
nicht belegt
nicht belegt
nicht belegt
VCC
IO23
IO21
IO19
IO17
IO24
IO26
IO28
IO30
IO0
IO2
IO4
IO6
IO15
IO13
IO11
IO9
GND
nicht belegt
nicht belegt
nicht belegt
siehe PIN 31
AN8(VAREF)
AN0
AN2
AN4
AN6
AN9(VAGND)
nicht belegt
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PIN
11
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A0 - A15 ST2 1-8, O
17-24
AD0-AD7ST2 9-16O
Tabelle 9.7
Pinbelegung des
VG-Steckers mit
Funktionsbeschreibung
VCC
IO 00
IO 01
IO 02
IO 03
IO 04
IO 05
IO 06
IO 07
ST2 2532
ST1 0103
ST1 04
ST 1 13 I/O
ST 3 13
ST 1 14
ST 3 14
ST 1 15
ST 3 15
ST 1 16
ST 3 16
A0 -A7: Vollständig gelatchtes
niederwertiges Byte der Adresse. A8A15: High Byte der Adresse direkt aus
Port 2
In Gegensatz zu A0 - A7 ungelatchtes
niederwertiges Byte der Adresse
gemultiplext mit den Datenleitungen.
Bei ALE Signal = low Datenübertragung
möglich.
Nicht belegt
Nicht belegt
Betriebsspannung
I/O Port 1
Die Sonderfunktionen werden
folgendermaßen genutzt :
IO 00: INT3/CC0 IO 04:INT2
IO 01: INT4/CC1 IO 05:T2EX
IO 02: INT5/CC2 IO 06:CLKOUT
IO 03: INT6/CC3 IO 07:T2
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Input (I), FUNKTION
Output (O)
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SYMBOLPIN
12
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Abb. 9.4 Layout Bestückungsplan
4.
5.
6.
7.
8.
9.
13
Tätigkeit
Herstellung der Leiterplatte
Testen der Leiterplatte
Bestücken der Leiterplatte mit
Fassungen
Widerstände
Kondensatoren
Stecker
Fassungen - ICs
Lötbad
Sichtkontrolle
Bestücken mit gesockelten Bauteilen wie:
PALs, PROMs
Speicher
Selbständige Betriebsart - Stand-alone-Betrieb
Test-Programme
48 Stunden-Test im Wärmeofen
Test in Originalumgebung PC
Verpacken
Hardware
Software
Wer ?
Lieferant L
Lieferant L
Lieferant L
Lieferant L
Lieferant L
Lieferant L
im Haus
im Haus
im Haus
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Nr.
1.
2.
3.
Prof. J. Walter
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Tabelle 9.8 Fertigungsunterlagen
14
Tabelle 9.9
Auszug aus
www.infineon.
com
8051
X
Crossware Developme
Products nt
Suite
Hitex
freeHiTOP
XC800
IAR
Systems
Embedded X
Workbench
for 8051
Keil
Software
Professional X
Developers
Kit for 8051
Die Crossware 8051 Entwicklung Suite für
Windows liefert ein komplette Umgebung,
in der 8051 Programme entwickelt werden
können.
X
freeHiTOP XC800 ist eine freie SoftwareWerkzeugkette für die XC800 8 Familie.
Das Paket schließt den SDCC C Compiler
mit ein, der für XC800 optimiert wurde.
Den HiTOP Debugger, der in einen
bedienungsfreundlichen IDE integriert ist.
X
X
Der IAR Werktisch EW8051 bietet eine
integrierte Entwicklungsumgebung für die
Controller von Infineon XC800, C800 und
C500 an.
X
X
Die µVision IDE von Keil Software hat
Projektmanagement, die Prüfung vom
Quellprogramm, das Kompilieren, Debug
und Simulation in einer leistungsfähigen
Umgebung.
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Altium
Limited
Produkt
C C XC
Beschreibung
Name
500 800 800
TASKING X X X Das TASKING 8051 ist ein komplettes
8051 toolset
Werkzeug mit C Compiler,
Assembler/Linker und einem Debugger mit
einer integrierten Entwicklungsumgebung
Prof. J. Walter
Firmenname
15
Nov. 93 F
F
Nov. 93 F
Nov. 93 F
Febr. 94 F
Nov. 93 W
Febr. 94 F
Anforderungen
für Aufgabe / Teilaufgabe: EURO_535 V2.0
Physik.-technische Funktion
Geometrie
alle Schnittstellen zum PC und Netzteil auf eine Seite
Taster T1, T2, T3 und Leuchte L1, L2, L3 vollständig
in Entflechtung integrieren
Kein Experimentierplatz auf der Platine
Zweite V24-Schnittstelle auf der Karte realisieren
Verbindung von zwei Boards untereinander über V24
und Standard Modemkabel
Experimentierfeld an VG-Leiste
Anschlusskabel V24 Modem gleichartig
Verantwortlich
J. Walter
B. Beck
B. Beck
B. Beck
B. Beck
B. Beck
B. Beck
Stand November 2007
Änderung F
Datum W
Prof. J. Walter
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Tabelle 9.10 Beispiel für kontinuierliche Verbesserung
durch Anforderungslisten