Interface Technieken Roggemans M. 2012
Evaluatie Begrijpen leerstof Figuren kunnen verklaren/uitleggen Kritische kijk op technologie (info van het internet) Basiskennis analoge 1 Herbekijk leerstof en stel vragen!! Interface Technieken 2
Blokschema computersysteem Netspanning Batterij Voedingspanings- i bewaking Syst emvoeding Syst emclock Power saving modes I supply Debugsyst em(pc) MICROCONTROLLER JTAG interface Analoge signalen T sensor CPU 8/16/32 bit Analoge ingang Signaal bewerking Analoge I/O poort ADC DAC I2C SPI USB UART Bus interface Databus Externe businterface Analoge uitgang Signaal bewerking Vref (DC) Timer/Counter circuits Seriële interface Adresbus Galvanisch gescheiden digitaleingang Schakel ar Optocoupler DigitaleI/Oport Digitale signalen DigitaleI/Oport interupt Externe ingangen Interface Technieken 3
Blokschema computersysteem X-tal Osc. POR ADRES DECODER ADRESBUS S CPU ROM SER. (FLASH) PAR. SRAM POORT (EPROM) POORT (EEPROM) TIMER COUNTER DATABUS Interface Technieken 4
De systeemklok: aandachtspunten Snelheid van een systeem (uitvoeren instructies, synchronisatie signalen) Nauwkeurigheid van de klok (meten van tijd) Stabiliteit van de klok (o.a. temp afhankelijk) Toepassings afhankelijke a e eisen: Communicatie (stabiel/nauwkeurig) Tijdsmetingen (genereren van signalen) Kostprijs Mechanische stabiliteit (trillingen) EMC problematiek Stoomverbruik Interface Technieken 5
De systeemklok: PLL (instelbare frequentie) Interface Technieken 6
De systeemklok: RC oscillator Interface Technieken 7
De systeemklok: tolerantie RC oscillator Interface Technieken 8
De systeemklok: kristal oscillator Hier meten, probe 1/10 Interface Technieken 9
De systeemklok: kristal+microcontroller Quartz schijfje Interface Technieken 10
De systeemklok: kristal+microcontroller `GND Interface Technieken 11
De systeemklok: oscillator Interface Technieken 12
De systeemklok: resonator Interface Technieken 13
De systeemklok: keuzecriteria Interface Technieken 14
De systeemklok: Sneller is beter? Systemen vergelijkbaar op klok? Snelheid klok snelheid systeem (PLL) Snelheid is evenredig met stroomverbruik Snelheid klok cyclustijd Snelheid is evenredig met EMC (dit onderdrukken kost geld) Dus: klok zo traag mogelijk (er zijn systemen met ondergrens) Interface Technieken 15
De systeemklok: ATmega8 XC888 Interface Technieken 16
De systeemklok: bewaking Interface Technieken 17
De voeding: NOOIT t NOOIT meten met een Ohm-meter/ diodentester op een schakeling tenzij je weet wat je doet Interface Technieken 18
De voeding: analoog geregeld Interface Technieken 19
De voeding: analoog geregeld + beveiliging Interface Technieken 20
De voeding: applicatie gegevens (Vout-Vin)min=drop( ) out voltage (Normaal 2V, LDO xxx mv) Interface Technieken 21
De voeding: schakelende voeding Interface Technieken 22
De voeding: schakelende voeding feedback Interface Technieken 23
De voeding: schakelende voeding Interface Technieken 24
De voeding: schakelende voeding (regelaars) Analoge regelaars enkel spanning verlagen Analoge regelaars dissiperen vermogen Pregelaar=(Vin-Vout) x Iout Interface Technieken 25
De voeding: schakelende voeding (step up) Interface Technieken 26
De voeding: schakelende voeding (step down) Interface Technieken 27
De voeding Interface Technieken 28
De voeding: Schakelende 78XX Interface Technieken 29
De voeding: Schakelende 7805 Interface Technieken 30
De voeding: schakelende voeding (step U/D) Interface Technieken 31
De voeding: schakelende voeding (inverteren) Interface Technieken 32
De voeding: DC/DC omvormers Interface Technieken 33
De voeding: DC/DC omvormers Interface Technieken 34
De voeding: batterij Interface Technieken 35
De voeding: batterij Interface Technieken 36
De voeding: batterij Interface Technieken 37
De voeding: batterij (VARTA) Interface Technieken 38
De voeding: batterij (VARTA) Interface Technieken 39
De voeding: batterij (VARTA) Spanning batterij niet constant over levensduur Spanningsregelaar tussen batterij en verbruiker is noodzakelijk tenzij verbruiker heeft geen nood aan constante spanning!! Aantal cellen bepaalt step up/down regelaar Interface Technieken 40
De voeding: niet geregeld Voedingsgegevens ARM7 controller NXP Interface Technieken 41
De voeding: Interface Technieken 42
De voeding: inschakelen/uitschakelen Dip Piek BROWN OUT POR Interface Technieken 43
De voeding: reset en spanningsbewaking Interface Technieken 44
De voeding: econoreset Interface Technieken 45
De voeding: ontkoppelen Grote afstand (cm) Interface Technieken 46
De voeding: ontkoppelen Interface Technieken 47
De voeding: ontkoppelen Interface Technieken 48
De voeding: ontkoppelen Interface Technieken 49
De voeding: verschuiving in massapotentiaal Interface Technieken 50
De voeding: verschuiving in massapotentiaal Interface Technieken 51
De voeding: verschuiving in massapotentiaal - Spanningsval 0,5v + Signaal PS 04v 0,4v 09v 0,9v Massapotentiaal (0v?) + Spanningsval 0,5v - Interface Technieken 52
De voeding: gemengde systemen Interface Technieken 53
De voeding: gemengde systemen Interface Technieken 54
De voeding: gemengde systemen Interface Technieken 55
De voeding: gemengde systemen ADuC8xx microcontroller Interface Technieken 56
De voeding: gemengde systemen Sterpunt Interface Technieken 57
De voeding: gemengde systemen Interface Technieken 58
De voeding: gemengde systemen Interface Technieken 59
De voeding: gemengde systemen Meerdere componenten met analoog/digitaal deel 1 sterpunt voor totaal systeem Sterpunt Interface Technieken 60
De voeding: gemengde systemen Meerdere printplaten p in 1 systeem, enkel digitale componenten: 1 massa vlak Interface Technieken 61
De voeding: gemengde systemen Meerdere printplaten p in 1 systeem, digitale en analoge componenten: 1 massa vlak digitaal en 1 massa vlak analoog en 1 sterpunt Interface Technieken 62
De voeding: gemengde systemen besluit: Alle signalen worden gemeten t.o.v. GND Zo min mogelijk storing op deze potentiaal Digitale systemen relatief ongevoelig voor storing op voeding (5%) Problemen voorkomen door ontkoppelen Analoge systemen heel gevoelig voor storingen op voeding (hogere frequenties) Scheiden van digitale componenten Problemen voorkomen door ontkoppelen Indien mogelijk aparte voeding gebruiken Interface Technieken 63
Poorten: push-pull Interface Technieken 64
Poorten: push-pull XC888 data Interface Technieken 65
Poorten: input XC888 Interface Technieken 66
Poorten: Tri state opvangen bij reset Er verloopt tijd tussen inschakelen spanning en initialisatie! Interface Technieken 67
Poorten: beveiliging met Schottky dioden Interface Technieken 68
Poorten: bidirectioneel gebruik (push-pull poort/communicatie) Interface Technieken 69
Poorten: bidirectioneel gebruik (OC poort) Interface Technieken 70
Poorten: OC poort gegevens Interface Technieken 71
Poorten: OC poorten gebruik (als input met internal pull-up) Interface Technieken 72
Poorten: OC poorten gebruik Interface Technieken 73
Poorten: OC poorten gebruik Interface Technieken 74
Ontwerpcriteria: temperatuur: Commercial grade: 0 C to 70 C Industrial grade: 40 C to 85 C Automotive grade: 40 C to 125 C Military grade: 55 C to 125 C Hoe beveiligen tegen overtemperatuur? Inwendige temperatuur sensor in controller? Uitwendige sensor, verwerking door controller zelf? Bimetaal sensor!! (ook als beveiliging bij Vb boilers) Interface Technieken 75
Ontwerpcriteria: behuizing: DIL, DIP Interface Technieken 76
Ontwerpcriteria: behuizing: trough hole Interface Technieken 77
Ontwerpcriteria: behuizing: trough hole Interface Technieken 78
Ontwerpcriteria: behuizing: SMD Interface Technieken 79
Ontwerpcriteria: behuizing: SMD Interface Technieken 80
Ontwerpcriteria: behuizing: SMD Boring 3,5 mm Interface Technieken 81
Ontwerpcriteria: algemeen: Ontwikkelomgeving: IDE (betalend <> gratis (uitzondering 8bit)) Programmeertaal Ontwerpvolgorde: Opgave (lastenboek) Hardware blokschema en schema Software blokschema (flowchart) Opbouw programma Versie controle Debugging Hardware debugging Software debugging (simulator=doen als-of) Documentatie Interface Technieken 82
Ontwerpcriteria Documentatie Interface Technieken 83
Programmeren microcontroller: programmer Interface Technieken 84
Programmeren microcontroller: com poort Bootloader in controller noodzakelijk!! Interface Technieken 85
Programmeren microcontroller: dongle GEEN bootloader in controller nodig. Hardware connectie met inwendig geheugen via SPI Interface Technieken 86
Programmeren microcontroller: JTAG Geen bootloader nodig. Hardware connectie met verschillende hardware units in device. Debugging in runtime!! Interface Technieken 87
Programmeren microcontroller: Fuse- configuration & lock bits Interface Technieken 88
Programmeren microcontroller: Fuse- configuration & lock bits Interface Technieken 89
Materiaal drager: Pertinax (papier en hars) Epoxy (glasvezel en hars) Aluminium Mylar Ceramiek Dikte van de koper laag Kwaliteit etsproces Coatings: Tin Zilver Goud Tin/lood RoHS PCB: Algemeen Interface Technieken 90
PCB: Enkelzijdige PCB Interface Technieken 91
PCB: dubbelzijdige PCB Interface Technieken 92
PCB: dubbelzijdige PCB Interface Technieken 93
PCB: dubbelzijdige PCB Groene laag= soldeermasker Witte opdruk= Silk screen Interface Technieken 94
PCB: dubbelzijdige PCB Interface Technieken 95
PCB: mechanische layout! (mechanische beperkingen opgelegd door fabrikant PCB) Montagegaten!! Interface Technieken 96
Prototyping Interface Technieken 97
Prototyping Interface Technieken 98
Prototyping Interface Technieken 99
Keuzecriteria microcontroller Economische o parameters: a e Stock Ervaring Herbruikbaarheid tools en software Mechanische randvoorwaarden (DIL of SMD) Rekenkracht 8,16,32, bit Speciale controllers (DSP,..) Beschikbaarheid (in tijd en ruimte) Interface Technieken 100
Fail safe: externe watchdog (bewaking spanning, kristal en programmaverloop) Interface Technieken 101
Fail safe werking: temperatuur Interface Technieken 102
Fail safe werking: redundante systemen Interface Technieken 103
Fail safe werking: redundante systemen Interface Technieken 104
Stroomverbruik: i.f.v. kloksnelheid Interface Technieken 105
Stroomverbruik: i.f.v. voedingsspanning Fmax afhankelijk van Vcc Interface Technieken 106
Stroomverbruik: i.f.v. activiteitsgraad (idle) Normal Interface Technieken 107
Stroomverbruik: i.f.v. activiteitsgraad (power down) Interface Technieken 108
Werkingsgebied: Interface Technieken 109
Digitale I/O: contactdender 100R Interface Technieken
Digitale I/O: aansluiten van schakelaars Waarom deze weerstand? Interface Technieken 111
Digitale I/O: keypad Interface Technieken 112
Digitale I/O: keypad????? Interface Technieken 113
Digitale I/O: keypad Interface Technieken 114
Digitale I/O: keypad analoog inlezen Interface Technieken 115
Digitale I/O: galvanische scheiding Wanneer: Gevaar voor elektrocutie Spanningsverschuiving tussen 2 systemen (vb: spanningsvallen over massaverbinding) Koppelen systemen met andere werkspanning (koppeling 5v systeem met 24v I/O) Gevaar voor ongewenste stroompaden (vb: aardingslussen) Detectoren (nuldoorgang g detectie) Interface Technieken 116
Digitale I/O: galvanische scheidingmet weerstanden Interface Technieken 117
Digitale I/O: galvanische scheiding Interface Technieken 118
Digitale I/O: galvanische scheiding Interface Technieken 119
Digitale I/O: galvanische scheiding analoge signalen Interface Technieken 120
Digitale I/O: galvanische scheiding (layout) Interface Technieken 121
Digitale I/O: specificaties optocoupler Interface Technieken 122
Digitale I/O: specificaties optocoupler Interface Technieken 123
Digitale I/O: specificaties optocoupler Interface Technieken 124
Digitale I/O: optocoupler toepassing Interface Technieken 125
Digitale I/O: optocoupler toepassing http://www.freeinfosociety.com Interface Technieken 126
Digitale I/O: optocoupler toepassing output optocoupler kan overal geplaatst worden! Interface Technieken 127
Digitale I/O: optocoupler toepassing Laag impedante input grote tolerantie voor spanningsvallen in ingangscircuit! Interface Technieken 128
Digitale I/O: optocoupler toepassing (AC) Interface Technieken 129
Digitale I/O: solid state relay Interface Technieken 130
Digitale I/O: solid state relay (DC & AC) Interface Technieken 131
Digitale I/O: overgangsverschijnselen Interface Technieken 132
Digitale I/O: overgangsverschijnselen Interface Technieken 133
Digitale I/O: overgangsverschijnselen Interface Technieken 134
Digitale I/O: scheiding met transformator Interface Technieken 135
Digitale I/O: 50Hz klok Bruikbaar voor nuldoorgang detectie?? Interface Technieken 136
Industriële sensoren Interface Technieken 137
Industriële sensoren (12/24 Volt!!) Interface Technieken 138
Industriële sensoren (12/24 Volt!!) Interface Technieken 139
Digitale output: 8051 karakteristieken Interface Technieken 140
Digitale output: AVR karakteristieken Interface Technieken 141
Digitale output: transistor als versterker Wat na/tijdens reset bij OC poorten en Push-Pull Pull poorten? Interface Technieken 142
Digitale output Vcc Nodig bij weak pull-up OC output Interface Technieken 143
Digitale output: ULN280x karakteristiek Interface Technieken 144
Digitale output: Logic level FET Interface Technieken 145
Digitale output: LED s aansturing AVR/8051 AVR Interface Technieken 146
Digitale output: case study Ontkoppelcondensatoren? LM317 programmeerbaar vanuit controller Complex wegens common cathode LED s Interface Technieken 147
Digitale output: 7-segment display Interface Technieken 148
Digitale output: OK? Interface Technieken 149
Digitale output: decoder Interface Technieken 150
Digitale output: display driver Interface Technieken 151
Digitale output: OK? Interface Technieken 152
Digitale output: OK? Interface Technieken 153
Digitale output? Interface Technieken 154
Digitale output: matrix display Interface Technieken 155
Digitale output: LCD display (hoe werkt een LCD scherm?) Interface Technieken 156
Digitale output: LCD display (hoe werkt een LCD scherm?) Interface Technieken 157
Digitale output: LCD display (hoe werkt een LCD scherm?) Interface Technieken 158
Digitale output Interface Technieken 159
Digitale output Interface Technieken 160
Digitale output: grafische module Interface Technieken 161
Digitale output: Alfanumerische module Interface Technieken 162
Digitale output: LCD module aansluitingen(grafisch) Interface Technieken 163
Digitale output (grafisch LCD): Interface Technieken 164
Digitale output (alfa-num) Interface Technieken 165
Digitale output (alfa-num) Interface Technieken 166
Digitale output (alfa-num) Interface Technieken 167
Digitale output (alfa-num) Interface Technieken 168
Interface Technieken 169
Digitale output: inductieve belasting Interface Technieken 170
Digitale output Interface Technieken 171
Digitale output (low side driver) Interface Technieken 172
Digitale output Interface Technieken 173
Digitale output Interface Technieken 174
Digitale output (high side driver) Interface Technieken 175
Digitale output Interface Technieken 176
Digitale output Interface Technieken 177
Digitale output: stappen motoren Interface Technieken 178
Digitale output: stappen motoren Interface Technieken 179
Digitale output Interface Technieken 180
Digitale output Interface Technieken 181
Digitale output Interface Technieken 182
Digitale output Interface Technieken 183
Digitale output: current chopping (hogere stapsnelheden) Interface Technieken 184
Digitale output Interface Technieken 185
Digitale output Interface Technieken 186
Digitale output Interface Technieken 187
Digitale output: full step aansturing Interface Technieken 188
Digitale output: half step aansturing Interface Technieken 189
Digitale output: microstepping Interface Technieken 190
Digitale output Interface Technieken 191
Digitale output: relais en contactoren Voordelen: Je kan zowat elk type belasting schakelen Nadelen: Contactdender Vonkvorming Corrosie contacten Schakelvermogen Inductieve spoel Interface Technieken 192
Digitale output: relais en contactoren Interface Technieken 193
Digitale output Interface Technieken 194
Digitale output Interface Technieken 195
Digitale output Interface Technieken 196
Digitale output Interface Technieken 197
Digitale output AC!! Interface Technieken 198
Digitale output Interface Technieken 199
Digitale output Interface Technieken 200
Digitale output Interface Technieken 201
Digitale output Interface Technieken 202
Analoge I/O Interface Technieken 203
Analoge I/O Interface Technieken 204
Analoge I/O Interface Technieken 205
Analoge I/O Interface Technieken 206
Analoge I/O Interface Technieken 207
Analoge I/O Interface Technieken 208
Analoge I/O Interface Technieken 209
Analoge I/O Interface Technieken 210
Analoge I/O Interface Technieken 211
Analoge I/O Interface Technieken 212
Analoge I/O DAC 3 bit Interface Technieken 213
Analoge I/O Interface Technieken 214
Analoge I/O Interface Technieken 215
Analoge I/O Interface Technieken 216
Analoge I/O (SOC) Interface Technieken 217
Analoge I/O ATtiny25 Interface Technieken 218
Analoge I/O Interface Technieken 219
Analoge I/O Interface Technieken 220
Analoge I/O Interface Technieken 221
Analoge I/O Interface Technieken 222
Analoge I/O Interface Technieken 223
Analoge I/O Interface Technieken 224
Analoge I/O Interface Technieken 225
Analoge I/O Interface Technieken 226
Analoge I/O Interface Technieken 227
Analoge I/O Interface Technieken 228
Analoge I/O Interface Technieken 229
Analoge I/O Interface Technieken 230
Analoge I/O Interface Technieken 231
Analoge I/O Interface Technieken 232
Analoge I/O Interface Technieken 233
Analoge I/O Interface Technieken 234
Timers en counters Interface Technieken 235
Timers en counters Interface Technieken 236
Timers en counters Interface Technieken 237
Timers en counters Interface Technieken 238
Timers en counters Interface Technieken 239
Timers en counters Interface Technieken 240
Timers en counters Interface Technieken 241
Timers en counters Interface Technieken 242
Timers en counters Interface Technieken 243
Timers en counters Interface Technieken 244
Timers en counters Interface Technieken 245
Timers en counters Interface Technieken 246
Timers en counters Interface Technieken 247
Timers en counters Interface Technieken 248
Timers en counters Interface Technieken 249
Communicatie Interface Technieken 250
Communicatie Interface Technieken 251
Communicatie Interface Technieken 252
Communicatie Interface Technieken 253
Communicatie Interface Technieken 254
Communicatie Interface Technieken 255
Communicatie Interface Technieken 256
Communicatie Interface Technieken 257
Communicatie: IIC Interface Technieken 258
Communicatie: IIC Hoe weet slave wanneer de communicatie start? Hoe weet een slave dat data voor hem is? Hoe weet slave einde communicatie Hoe weet slave wanneer antwoorden? Hoe weet master data OK ontvangen? Hoe weet master van welke slave data afkomstig? Wat bij foutieve overdracht? Hoe snelheid communicatie bepalen? Interface Technieken 259
Communicatie Interface Technieken 260
Communicatie Interface Technieken 261
Communicatie Interface Technieken 262
Communicatie Interface Technieken 263
Communicatie Interface Technieken 264
Communicatie Interface Technieken 265
Communicatie Interface Technieken 266
Communicatie Interface Technieken 267
Communicatie Interface Technieken 268
Communicatie Interface Technieken 269
Communicatie Interface Technieken 270
Communicatie Interface Technieken 271
Communicatie Interface Technieken 272
Communicatie Interface Technieken 273
Communicatie Interface Technieken 274
Communicatie Interface Technieken 275
Communicatie Interface Technieken 276
Communicatie Interface Technieken 277
Communicatie Interface Technieken 278
Communicatie Interface Technieken 279
Communicatie Interface Technieken 280
Communicatie Interface Technieken 281
Communicatie Interface Technieken 282
Communicatie Interface Technieken 283
Communicatie Interface Technieken 284
Communicatie Interface Technieken 285
Communicatie Interface Technieken 286
Communicatie Fail safe werking bj bij bussystemen! Interface Technieken 287
Communicatie Interface Technieken 288
Communicatie RC5 communicatie (Manchester coded) Interface Technieken 289
Communicatie Interface Technieken 290
Communicatie Interface Technieken 291
Communicatie SPI <> FM radio Interface Technieken 292
Communicatie Interface Technieken 293
Communicatie Interface Technieken 294
Communicatie DIGI modules Interface Technieken 295
Communicatie Interface Technieken 296
Communicatie Interface Technieken 297
Interrupts Interface Technieken 298
Interrupts Interface Technieken 299
Interrupts Interface Technieken 300
Interrupts Inwendige interrupt bronnen Interface Technieken 301
Interrupts Hardware I/O unit Interrupt pending bit To CPU Wegens contactdender NOOIT schakelaars aansluiten op interrupt input!!! Interface Technieken 302
Interrupts ISR Bewaar registers gebruikt in ISR Berekeningen ISR Herstel registers gebruikt in ISR RETI Interface Technieken 303
Externe busverbindingen Interface Technieken 304
Externe busverbindingen Interface Technieken 305
Externe busverbindingen Interface Technieken 306
The end Interface Technieken 307