Opis układu
Opisywany układ został opracowany przez firmę Future Technology Devices International. Ltd. Jest to układ konwertera USART - USB. Cały protokół USB został wprowadzony bezpośrednio w układzie. W związku z czym nie ma konieczności stosowania zewnętrznego oprogramowania. Dodatkowym atutem jest możliwość generacji sygnału taktującego z zarówno z zewnętrzengo jak i wewnętrznego układu.
Układ produkowany jest w obudowanie 32 pinowej QFN lub 28 pinowej SSOP.
Rys. 1. Schemat blokowy
Jak można zaobserwować na schemacie blokowym układ składa się z regulatora 3,3V, wewnętrznego oscylatora 12MHz z powielaczem x4, nadajnika USB z rezystorami podciągającymi, dwóch buforów FIFO, wewnętrznej pamięci EEPROM, kontrolera UART FIFO, kontrolera UART.
Poniżej przedstawiam schemat wyprowadzeń wykorzystywanego układu.
Rys. 2. Wyprowadzenia układu
- USBDP - sygnał z USBD+, posiada wewnętrzny rezystor podciągający 1,5kOhm
- USBDM - sygnał z USBD-, posiada wewnętrzny rezystor podciągający.
- VCCIO - zasilanie od 1,8V do 5,25V. Do podłączenia do 3,3V poprzez zasilanie z USB albo podłączyć do VCC aby sterować poprzez 5V.
- GND - uziemienie układu
- 3,3OUT - wyjście 3,3V z wewnętrznego regulatora LDO
- VCC - zasilanie z 3,3V do 5,25V
- AGND - masa analogowa, dla wewnętrznego powielacza częstotliwości.
- RESET - reset układu, aktywowany sygnałem niskim. Jeśli nie wykorzystywany to zostawić nie podłączony lub podpiąć do VCC.
- TEST - wprowadza układ w tryb testu. Do normalnej pracy musi podłączony do GND
- OSCI - wejście dla oscylatora 12MHz. Jeśli nie wykorzystywany to zostawić nie podłączony.
- OSCO - wyjście dla oscylatora 12MHz. Jeśli nie wykorzystywany to zostawić nie podłączony.
- TXD - wyjście danych dla transmisji asynchronicznej
- DTR - sygnał wyjściowy gotowości danych do przesłania (Data terminal ready control output)
- RTS - sygnał wyjściowy żadania wysłania danych (Receiving Asynchronous Data Input)
- RXD - wejście danych dla transmisji asynchronicznej
- RI - pin stosowany do wybudzania układu (Ring Indicator Control)
- DSR - sygnał wejściowy gotowości do wysłania danych (Data Set Ready)
- DCD - sygnał wejściowy (Data Carrier Detect Control), jeśli dane przesyłane zostają wykryte to stan sygnału na linii ulegnie zmianie
- CTS - sygnał wejściowy (Clear to Send Control), czyli wysyłanie danych jest dozwolone.
- CBUS4 - pin możliwy do konfiguracji. Domyślnie SLEEP.
- CBUS2 - pin możliwy do konfiguracji. Domyślnie TXDEN.
- CBUS3 - pin możliwy do konfiguracji. Funkcja pinu konfigurowana poprzez wewnętrzną pamięć EEPROM. Domyślnie PWREN#. Przy domyślnych ustawieniach aby wykorzystywać ten pin należałoby podłączyć rezystor 10kOhm
- CBUS1 - pin możliwy do konfiguracji. Domyślnie RXLED.
- CBUS0 - pin możliwy do konfiguracji. Domyślnie TXLED.
Schemat
Układ może być zasilany z dwóch napięć, albo 3,3V albo 5V. Na wejściu zasilania z USB umieszczony jest bezpiecznik 500mA. Obok układu umieszczono kondensatory filrujące o wartości 10nF, 4,7uF oraz 100nF. Dodatkowym elementem filtrującym jest tutaj cewka.
Sygnały z USB są wprowadzane na piny 15 i 16 układu. Pin 23 i 22 służą do informowania użytkownika o występowaniu transmisji po interfejsie. Pozostałe sygnały zostały wypuszczone na złącza.
Rys. 3. Schemat konwertera
Projekt PCB
Do układu wykonany został projekt dwuwarstwowej płytki PCB. Poniżej przedstawiam widok rozłożonych elementów na płytce, oraz warstwy górnej i dolnej z wylanym polygonem. Sygnały które przechodziły do goldpinów, poprowadziłem poprzez otwory przelotowe. Spowodowane jest to tym iż zdecydowanie łatwiej jest lutować komponenty THT od strony występowania ścieżek. Oczywiście jeśli chodzi o płytki wykonane w domu. Płytki wykonane w zakładzie nie posiadają tego problemu ponieważ są one z reguły metalizowane z obu stron.
Rys. 4. Widok płytki z góry
Rys. 5. Dolna warstwa
Rys. 6. Górna warstwa
