Главная » Микроконтроллеры
Призовой фонд
на сентябрь 2020 г.
1. 1500 руб
Сайт Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Сайт Паяльник
3. 50 руб.

Модуль оптронной изоляции для внутрисхемной отладки и SPI-программаторов

При отладке схем на микроконтроллерах бывает необходимо обеспечить гальваническую изоляцию между схемой и программатором. Особенно, если это недешёвый in-system программатор, как, например, Atmel-ICE. Даже при использовании обычных SPI-программаторов бывает необходимо обеспечить развязку схемы от программатора, подключенного по USB к рабочему ПК. Особенно, если схема имеет бестрансформаторный блок питания или в ней присутствуют высокие напряжения.

За основу модуля была взята схема из app. note AVR077, перевод которой приведён в [1], рис.4.1. Однако, это схема "развязки" только для debugWire, что не позволяет переключать МК из режима SPI в debugWire и обратно, настраивать фьюзы в окне “Device Programming” Atmel Studio без подключения линий MISO, MOSI и SCK непосредственно к программатору. Три канала для SPI-интерфейса добавлены "размножением" соответствующих элементов схемы, два на передачу данных (со стороны "хоста", т.е., программатора) и один — на приём. Внутренне гальванически развязанная сдвоенная кнопка с фиксацией Sw1 через входы VE 6N137 включает или выключает каналы MISO, MOSI, SCK. P-канальный MOSFET защиты от переполюсовки со стороны МК заменён более компактным IRLML6402, а со стороны "хоста" исключён вследствие дефицита места на плате под выбранный корпус, а также потому, что используется гнездо DC-питания. Хотя, он и здесь не был бы лишним. Снижен номинал R9 на исходной схеме (R10 на рабочей, соотв.) с 12 до 10кОм: иначе, не работал детектор питания схемы (VTref). Часть компонентов заменена на SMD.

6-пиновый разъём для программатора разведён под распиновку штатного кабеля Atmel-ICE. К микроконтроллеру — разъём IDC 10 с разводкой как у программаторов USB ASP, включая питание. Питание схемы со стороны "хоста" — разъём DC под jack, внутренний контакт — «+» питания. Питание осуществляется от USB ПК, к которому подключен программатор.


Схема модуля оптронной изоляции
Рисунок 1. Схема модуля оптронной изоляции

Гнездо питания DC выбрано довольно редкое под имевшийся кабель дополнительного питания с jack’ом 4мм, от внешнего HDD.

Правильно собранный модуль отладки не требует.

Готовое устройство

Рисунок 2. Готовое устройство

Плата на рис.2 — начальный вариант, ошибки в разводке которого исправлены в приведённых ниже материалах. LED не установлен. Проект выполнен в KiCAD 4.0.7. Файлы проекта и фотошаблонов обеих сторон платы прилагаются.

R22, R24 — подбор номиналов по яркости LED, если планируется его установка.
Резисторы, конденсаторы - 5% точности. Соответствие SMD резисторов типоразмерам - нестрогое, вместо 0603 можно ставить 0805 в зависимости от того, что есть в наличии.
Чертёж кнопки Sw1 приведён в прилагаемом архиве.

Модуль эксплуатировался около полугода с Atmel-ICE в среде Atmel Studio 7.0 в режимах внутрисхемной отладки и SPI с МК Attiny4313, Atmega88PA и по SPI с Attiny2313A.

Выводы по опыту эксплуатации:

  1. Отключение SPI (кнопка с соотв. частью схемы) оказалось невостребованным. Т.е., это можно убрать и этим упростить схему.
  2. Две 6N137 можно заменить на одну сдвоенную HCPL2630 и сэкономить один корпус.
  3. Может оказаться целесообразным добавить ещё один канал на приём и один — на передачу, для UART. Однако, при использовании внутрисхемной отладки это не столь актуально.
  4. Частоту интерфейса (ISP Clock) в диалоге “Device Programming” Atmel Studio лучше оставить по умолчанию, т.к. опытным путём установлено, что устойчивая работа сохраняется до частот не выше 2МГц. Хотя, оптопары заявлены до 10Мбит. Однако, это не является серьёзным ограничением, т.к. скорость работы Atmel-ICE с такими настройками всё равно выше, чем даже у программатора на основе FTDI FT232RL в режиме BitBang [2, 3].

Ссылки:

  1. http://microsin.net/programming/avr/avr077-opto-isolated-emulation-for-the-debugwire.html
  2. http://easyelectronics.ru/skorostnoj-avr-usb-programmator-na-ft232rl-bez-vspomogatelnogo-kontrollera.html
  3. https://www.radiokot.ru/articles/79/

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
U1 Оптопара
HCPL2630
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
U2-5 Оптопара
6N137
4 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Q3 MOSFET-транзистор
BS170
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Q1 Биполярный транзистор
BC847
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Q2, Q4-9 Биполярный транзистор
BC857
7 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Q10 MOSFET-транзистор
IRLML6402
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
D1 Диод Шоттки
BAT43
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
LD1 Светодиод1 3мм., 2-х цв.,общий катодПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C1-5 Конденсатор200 нФ5 SMD, 0805Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R1, R25 Резистор
1.2 кОм
2 SMD, 0603Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R2,4,8 Резистор
3.3 кОм
3 SMD, 0603Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R3,12,16,17,20 Резистор
2.0 кОм
5 SMD, 0805Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R5 Резистор3301 SMD, 0603Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R6,7,10,14,26 Резистор4705 SMD, 0805Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R9,18,19,21 Резистор2704 SMD, 0805Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R11, R23 Резистор
10 кОм
2 SMD, 0603Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R13 Резистор3301 в отв., 1/8ВтПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R15 Резистор
2.3 кОм
1 SMD, 0805Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R22 Резистор
2.2 кОм
1 SMD, 0805Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R24 Резистор
1 кОм
1 SMD, 0603Поиск в магазине ОтронВ блокнот
SW1 Переключатель1 Кнопка с фикс. 5,8x5,8ммПоиск в магазине ОтронВ блокнот
J1 DC Power Socket1 гнездо под jackПоиск в магазине ОтронВ блокнот
J2 Разъём д/программатора1 IDC6, угловойПоиск в магазине ОтронВ блокнот
J3 Разъём д/МК1 IDC10, прямойПоиск в магазине ОтронВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 1
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 1 чел.

Комментарии (3) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
BARS_ #
Вот только вопрос, нафига столько элементов? Вся схема заменяется ОДНОЙ микросхемой. Еще и пропускная способность будет многим выше.
Ответить
0

[Автор]
O18t #
Интересно. Какой? Есть схема?
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

AVR-программатор USB ASP
AVR-программатор USB ASP
Солнечная панель 10Вт 12В поликристаллическая Квадрокоптер Syma X11
вверх