AVR32Bit Modul

Die C-Control Pro AVR32Bit UNIT (Conrad Best.-Nr.: 192573) ist die derzeit schnellste Mikrocontroller-Einheit der C-Control Pro Familie (Atmel AT32UC3C1512C). Die Unit ist mit einem leistungsstarken AVR32 32-Bit DSP-Mikrocontroller mit FPU (Floating Point Unit) zur Berechnung von Fließkommazahlen ausgestattet. Dieser Mikrocontroller wurde speziell für Industrielle und Automotive Anwendungen konzipiert und erfüllt so einen hohen Standard an Leistung und Zuverlässigkeit. Die C-Control Pro AVR32Bit UNIT verfügt über eine umfangreiche Ausstattung an Peripherie, so ist bereits ein Webserver, CAN-, µSD-, USB-Interface uvm. zur Programmierung und Debugging auf dieser kleinen Einheit enthalten.

 

Zum Betrieb der UNIT benötigen Sie nur eine stabilisierte 3.3V / 200mA Stromversorgung und ein Mini-USB Kabel um die UNIT mit Ihrem PC zu verbinden. Am einfachsten funktioniert dies zu Entwicklungszwecken über das optional erhältliche Applicationboard (Conrad Best.-Nr.: 192587). Dieses Board wurde speziell für die Soft- & Hardware Entwicklung konstruiert und stellt eine Vielzahl an zusätzlicher Peripherie bereit.

 

Für Rapid Prototyping und Kleinserien kann auch das AVR32Bit Mainboard (Conrad Best.-Nr.: 192702) verwendet werden. Dieses Board kann mit Zusatzboards je nach Applikation erweitert werden.

 

Die Programmierung der AVR32Bit UNIT erfolgt in der bereits seit mehreren Jahren bewährten und stetig weiterentwickelten C-Control Pro Entwicklungsumgebung in Basic, CompactC und Graphisch.

 

 

Die UNIT bietet folgende Features:

 

Leistungsstarker 32 Bit Mikrocontroller (91MIPS intern) 66 MHz Takt

512 KB High Speed FLASH (160 KB reserviert für Interpreter)

64 KB High Speed SRAM (14 KB reserviert für Interpreter)

1x CAN-Bus (2.0A & 2.0B) mit CAN Treiber + jumperbaren Abschlusswiderstand

2x SPI-Schnittstellen

1x I2C-Bus (TWI)

2x Referenzspannungseingang für ADC

1x 16 Kanal 12 Bit ADC

1x USB-Interface (Mini-USB) zum Programmieren und Debuggen

3x USART-Interface (serielle-Schnittstelle)

1x Externes I2C EEPROM 512 KBit

1x Real Time Clock (RTC) mit 32.768 kHz Uhrenquarz

1x LAN-Interface (LAN Buchse extern)

1x µSD-Karten Halter (unterstützt SDHC)

1x Referenzsspannungseingang für DAC

2x Analogkomparator

1x 4 Kanal 20 Bit PWM Controller

2x 16 Bit Timer mit 3 Kanälen

7x Interrupteingänge

57x digitale Ein- Ausgänge (je nach Verwendung der anderen Funktionen)

Autostart optional über Jumper auswählbar

Start- Stopptaster

Reset-Taster

2 Stiftleisten mit je 2x23 Pins im Rastermaß 2.54mm

Pinout im Rastermaß 2.54mm, auch ideal für Lochrasterplatinen

 

 

Schema der AVR32Bit Unit

 

Bild UNIT (Sicht von oben)

Bild UNIT (Sicht von oben)

 

 

 

Bild UNIT (Sicht von unten)

Bild UNIT (Sicht von unten)

 

Jumper:

J1: Autostart der Userapplikation

J2: CAN 120Ohm Abschlusswiderstand aktiviert

 

 

Pinlayout des Moduls

 

Bild UNIT Pinout

Bild UNIT Pinout

 

 

 

 Eine Portübersicht finden Sie im Kapitel Pinzuordnung

 

 

Stromversorgung

 

An den UNIT Pins CON X1 3.3V und GND muss eine stabilisierte Versorgungsspannung angeschlossen werden. Die jeweils vier 3.3V und GND Pins sind untereinander verbunden! Die LED „POWER“ signalisiert, dass die UNIT mit Strom versorgt wird.

 

Die C-Control PRO UNIT besitzt keinen Verpolungsschutz, daher wird die UNIT bei verkehrter Polung der Stromversorgung zerstört!

 

Bild UNIT Stromversorgung

Bild UNIT Stromversorgung

 

 

 

USB

 

Über die Mini-USB Buchse wird das C-Control Pro AVR32Bit Modul mit dem PC verbunden. Der USB-Anschluss dient zur Programmierung und zum Debuggen der Usersoftware. Die C-Control Pro UNITs besitzen alle einen Debugger. Über diesen können Breakpoints gesetzt werden und Variablen zur Laufzeit überwacht und analysiert werden.

 

Das Modul wird nicht über USB mit Strom versorgt!

 

 

Reset

 

Ein Reset bewirkt die Rückkehr des Microcontrollersystems in einen definierten Anfangszustand. Das C-Control Pro AVR32Bit Modul kennt grundsätzlich 3 Reset-Quellen:

 

Power-On-Reset: Wird automatisch nach dem Einschalten der Betriebsspannung ausgeführt. Die UNIT befindet sich danach wieder im Bootloader-Modus. Es kann das Modul zurückgesetzt werden oder ein neuer Interpreter auf die Unit übertragen werden.

Brown-Out -Reset: Wird automatisch ausgeführt, wenn die Core-Spannung kleiner 1.65V ist. Dadurch wird verhindert, dass der Controller bei Absinken der Versorgungsspannung in undefinierte Zustände gerät. Ist die Spannung wieder deutlich höher, dann startet das Modul von neuem.

Hardware-Reset: Wird ausgeführt wenn der RESET-Taster des Moduls gedrückt wurde.

 

 

Start/Stop-Taster

 

Mit dem Start/Stopp-Taster wird das Programm gestartet. Bei einem erneuten Druck wird das Programm gestoppt. Ein Stopp mit diesem Taster ist einem Reset vorzuziehen, da bei einem Reset das USB-Subsystem wieder komplett neu gestartet und die Verbindung neu ausgehandelt wird. Ist der Autostart-Jumper (J1) gesteckt, so wird die Applikation nach einem Reset direkt gestartet und der Taster bleibt dann ohne Wirkung.

 

 

Autostart

 

Ist der Autostart-Jumper (J1) gesteckt, so startet das Userprogramm nach einem Reset sofort neu.

 

 Im Auslieferungszustand ist der Autostart Jumper gesetzt. Bitte abziehen, da sonst keine Übertragung möglich ist.

 

 

Takterzeugung

 

Die Takterzeugung des Mikrocontrollers erfolgt durch einen 12 MHz-Quarz. Im Controller werden die 12 MHz über den PLL-Oszillator auf 66 MHz hochgetaktet. Alle zeitlichen Abläufe des Controllers, wie auch die 48Mhz des USB-Subsystems sind von dieser Taktfrequenz abgeleitet.

 

 

Real-Time Clock

 

Die C-Control Pro AVR32Bit UNIT besitzt einen separaten Oszillator mit einen 32.768 kHz Uhrenquarz. Diese genaue Quarzuhr kann per Software gestellt und ausgelesen werden. Diese Uhr ist ideal für zeitpräzise Anwendungen wie Zeitschaltuhren usw.

 

 

Digitalports

 

Das C-Control Pro AVR32Bit Modul verfügt über 57 digitale Ein- Ausgänge, die je nach Konfiguration der Sonderfunktionen wie PWM, ADC usw. verwendet werden können. An den digitalen Ein- Ausgängen können z.B. Taster mit Pull-up/down-Widerständen, Digital-ICs, Optokoppler oder Treiberschaltungen für Relais angeschlossen werden. Die Pins werden einzeln, d.h pinweise angesprochen. Jeder Pin kann entweder Eingang oder Ausgang sein.

 

 Niemals zwei Pins direkt zusammenschalten, die gleichzeitig als Ausgang arbeiten sollen! Dies kann die C-Control Pro AVR32Bit UNIT zerstören!

 

Digitale Eingangspins sind hochohmig oder mit internem Pull-up/down-Widerstand beschaltet und überführen ein anliegendes Spannungssignal in einen logischen Wert. Voraussetzung dafür ist, dass sich das Spannungssignal innerhalb des definierten Bereichs für Low- oder Highpegel befindet. In der weiteren Verarbeitung im Programm werden die logischen Werte von einzelnen Eingangspins als 0 ("Low") oder -1 ("High") dargestellt. Ausgangsports können über eine interne Treiberschaltung digitale Spannungssignale ausgeben. Angeschlossene Schaltungen können einen bestimmten Strom aus den Ports ziehen (bei High-Pegel) bzw. in diesen speisen (bei Low-Pegel).

 

Niemals eine größere Spannung als 3.6V an einen der Pins der C-Control Pro AVR32Bit UNIT anschließen!

 

Den maximal zulässigen Laststrom für einen einzelnen Port und für alle Ports in der Summe beachten. Eine Überschreitung der Maximalwerte kann zur Zerstörung des C-Control Pro AVR32Bit Moduls führen. Nach dem Reset ist zunächst jeder Digitalpin als Eingang konfiguriert. Über bestimmte Befehle kann die Datenrichtung umgeschaltet werden.

 

 

 

Da die Ausgänge der AVR32Bit UNIT nicht sonderlich belastet werden können, sollte immer eine kleine Treiberstufe (siehe Bild) nachgeschaltet werden. Im Beispiel wird eine LED angesteuert, je nach Verbraucher muss ein entsprechender FET oder Transistor verwendet werden. Diese Schaltung wird für Verbraucher bis 100mA eingesetzt. Bei induktiven Lasten muss parallel zum Verbraucher eine Freilaufdiode zugeschaltet werden.

 

Viele nützliche und interessante Informationen zu diesem Thema, finden Sie unter folgenden Link:

http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern

 

Bei der C-Control Pro AVR32Bit UNIT werden die Pins nicht mehr über „Port_DataDir“ bzw. „Port_DataDirBit“ konfiguriert! Da die AVR32Bit UNIT mehr Möglichkeiten bietet die Pins zu konfigurieren, wurde hier der Befehl „Port_Attribute“ eingeführt.

 

 Es ist wichtig, vor der Programmierung die Pinzuordnung  der AVR32Bit zu studieren, da wichtige Funktionen der Programmentwicklung (z.B. LAN, USB) auf bestimmten Pins liegen.

 

 

ADC-Referenzspannung

 

Der Mikrocontroller verfügt über einen Analog-Digital-Wandler mit einer umschaltbaren Auflösung von 8/10/12 Bit. Das heißt, gemessene Spannungen können maximal als ganze Zahlen von -2048 bis 2048 dargestellt werden, da der A/D-Wandler immer differentiell arbeitet. Zudem kann die Verstärkung des ADC-Vorverstärkers von 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 per Software eingestellt werden.

 

Folgende Referenzspannungsquellen stehen zur Verfügung:

 

0,6 * VDDANA intern (0,6 * 3.3V = 1,98V)

interne Referenzspannung von 1V

zwei externe Referenzspannungseingänge, z.B. 2.048V, durch Referenzspannungs-IC erzeugt

 

Ist „x“ ein digitaler Messwert, dann errechnet sich der entsprechende Spannungswert „u“ wie folgt:

Die Auflösung ist von der Konfiguration des ADCs abhängig.

 

Auflösung

Maximaler Wert

8 Bit

-128 bis +127

10 Bit

-512 bis +511

12 Bit

-2048 bis +2047

 

Formel zur Berechnung der anliegenden ADC-Spannung:

u = x * Referenzspannung / Auflösung

 

 

CAN-Abschlusswiderstand

 

Über den Jumper (J2) wird der 120 Ohm Abschlusswiderstand für den CAN-Bus aktiviert. Mehr Informationen zum CAN-BUS und seine Eigenschaften finden Sie in der Rubrik CAN Bus!

 

 

LAN

 

An den Pins VCC2 (+3,3 V), GND, RD-, RD+, RD-, TD+, LED_L und LEDA sind die Anschlüsse für die LAN-Buchse herausgeführt. Auf dem Applicationboard bzw. Mainboard ist bereits eine LAN-Buchse vorhanden, die fest mit den Anschlüssen der UNIT verdrahtet ist. Innerhalb eigener Applikationen in deren die UNIT „stand alone“ eingesetzt wird, kann eine Ethernet-Buchse selber nach unten aufgeführtem Schaltplan nachgerüstet werden.

 

 

 

 

 

Technische Daten

 

Stromversorgung VCC

3 bis 3.6V Nominal 3.3V / >200mA (stabilisiert)

Maximale Spannung an den Pins

-0.3V bis 3.6V

Maximaler Strom an allen Pins (Summe)

120mA

RPULLUP I/O

5 bis 26 kOhm

RPULLDOWN I/O

2 bis 16 kOhm

Input Low-level voltage I/O

0.3 * VCC

Input high-level voltage I/O

0.7 * VCC

Output low-level voltage I/O

-3.5 bis -14mA je nach Konfiguration(1)

Output high-level voltage I/O

3.5 bis 14mA je nach Konfiguration(1)

Abweichung RTC

+/- 20ppm

Umgebungstemperatur (Ta)

0 bis 70°C

Abmessungen

60x40x8mm (ohne Stiftleiste)

Gewicht

ca. 18g

 

(1)-3.5/ 3.5mA fähige Pins sind: PB02 (PORT57), PC04 (PORT34), PC05 (PORT35), PC06 (PORT33).
-7/ 7mA und -14/ 14mA fähige Pins sind: PB06 (PORT7), PB21 (PORT29), PD02 (SPI0-SCK).
Die verbleibenden Pins von PAxx, PBxx, PCxx, PDxx arbeiten mit Strömen von -3.5/ 3.5 mA bzw. -7/ 7mA. Die Stromstärke der Pins wird über die Anweisung „Port_Attribute“ programmiert.