Aufbau und Test des Devnode

Aus iSysBus Doku

Der Devnode ist die Entwicklungsplattform des iSysBus-Projektes und somit meist der erste Knoten, welcher aufgebaut wird. Da er bis auf wenige Drahtbrücken einseitig ausgeführt ist und auf SMD-Bauteile verzichtet sollte er auch für ungeübte keine unüberwindbare Aufgabe darstellen. Als Einstieg sollte man die Tipps zum Löten der Platinen durchlesen. Diese Anleitung bezieht sich auf die Version 1-3.0 des Devnode.

Aufbau der Platine

• Als erstes sollte das PCB auf eventuelle Schäden (z.B. durch Kratzer durchtrennte Leiterbahnen) geprüft werden.

• Als erste Bauteile werden die sechs Widerstände des Devnode eingelötet.
  Hinweis: Im Baussatz sind low power LEDs, daher sollten für R3-R5 statt 150 Ohm Widerstände mit 1,5 kOhm verwendet werden

• Es folgen die kompakteren Kondensatoren an den ICs und Quarzen. Bei diesen muss nicht auf die Polarität geachtet werden. Die vier Kondensatoren an den Quarzen sind mit 33pF vorgesehen, bei alle weiteren handelt es sich um 100nF-Typen.

• Im nächsten Schritt die Quarze selbst einlöten. Der Quarz des Prozessors (Q1) ist dabei mit 16MHz getaktet, der des CAN-Controllers (Q2) mit 4MHz.

• Sollten Sockel (empfohlen) für die ICs vorhanden sein diese nun einlöten. Sind keine Sockel vorhanden die Mikrocontroller zu diesem Zeitpunkt noch nicht einbauen! Sockel haben meist an einem Kopf eine Einkerbung, welche auch auf Platinendruck, Layout und dem IC selbst zu finden ist. Diese Kerbe gibt die Polarität an und muss übereinstimmen.

Tipp: Einfache Sockel lassen sich auch aus Buchsenleisten selbst herstellen. Tipp: Gesockelte ICs lassen sich bei Defekten leichter austauschen.

• Als letzte Bauteile dieser Bauhöhe finden nun die LEDs ihren Platz auf der Platine. Die Farben bilden dabei eine umgedrehte Ampel, von oben nach unten also Grün, Gelb und Rot.

Tipp: Achtung die LEDs müssen richtig gepolt eingebaut werden. Normalerweise hat die Kathode "-" einen kürzeren Anschlussdraht. Sie ist auch an dem größeren "Hacken" in der LED und einer Kerbe am unteren Rand der LED zu erkennen. In unserem Fall werden die LEDs nach "+" geschaltet, d.h. die Anode (langer Anschlussdraht) geht zum Widerstand. Kathode auf GND.

• Nun werden die Jumper eingebaut. Je nach Bauteilen kann man die unteren Teile aus einem Streifen Stiftleiste passend abtrennen.

Hinweis: Bei den Prototypen der Version 1-3.0 ist die Beschriftung an JP2 (Neben Stromanschluss) vertauscht – Ist der Jumper auf 1-2 wird die externe Spannung verwendet, bei 2-3 die Bus-Spannung.

• Es folgen die Taster am unteren Rand.

Tipp: Einige Modelle der Taster besitzen einen Bogen in den Anschlussbeinchen. Biegt man die Beinchen gerade lässt sich der Taster wesentlich einfacher anbringen. Die Taster passen nur in einer Richtung.

• Die Wannenstecker sollten ebenfalls keine Probleme bereiten

• Zum Schluss folgen die hohen Bauelemente wie Elkos, Anschlussklemmen und die Sub-D-Buchse, Bei den Elkos auf die Polarität achten! Normalerweise ist bei den Elkos der Minuspol gekennzeichnet, auf den Platinen ist der Pluspol markiert. Ebenfalls wird der Spannungsregler 7805 (IC1) eingelötet. Dieser kann je nach Versorgungsspannung im Betrieb warm/heiß werden, wenn man das Bauteil etwas schräg stellt wird er durch Konvektion etwas besser gekühlt.
• Nun muss die Platine getestet werden. Erste Pflicht sollte eine optische Kontrolle der Pins sein. Eine Lupe lässt Kurzschlüsse, schlechte Lötstellen, etc. leichter erkennen. Danach wird mit einem Multimeter an der Anschlussklemme X1 geprüft, ob ein Kurzschluss vorliegt. Selber Test wird auch zwischen den Testpunkten “VCC” und “GND” durchgeführt. Treten keine Kurzschlüsse auf kann an X1 eine Spannung angelegt werden (GND links), optimal ist hierbei ein regelbares Netzteil mit 7V und einer Spannungsbegrenzung bei etwa 100mA. Nach dem Anlegen der Spannung darf die Strombegrenzung des Netzteils nicht auslösen, zwischen den Testpunkten “VCC” und “GND” sollten sich nun etwa 5V feststellen lassen.
• Waren alle Tests OK können die restlichen ICs eingesteckt bzw. eingelötet werden. Der Aufbau ist damit abgeschlossen.

Testen des Boards

Hinweis Die Debug-Firmwares sind in der aktuellen SVN-Revision nicht mehr verfügbar - die letzte verfügbare Variante ist in Revision #2487 zu finden.

Im Repository des iSysBus-Projektes befinden sich verschiedene Testprogramme um die Hardware des Devnode zu prüfen. Hierzu wird ebenfalls ein passendes Netzteil (vorzugsweise mit Spannungsbegrenzung) benötigt. Zusätzlich ist ein Programmiergerät für den ATMega16 erforderlich. Die Platine besitzt hierzu einen 6-poligen Wannenstecker, auf dem alle nötigen Signale ausgeführt sind. Natürlich ist es auch möglich den µC direkt in einem Programmieradapter zu beschreiben.

Ich setze voraus, dass die Bedienung von Subversion, des Programmieradapters und dessen Software bekannt ist. Die Beispiele beziehen sich auf einen SP12 mit der Software avrdude unter Linux.

• Als erstes wird eine Kopie des SVN-Repositorys auf die lokale Festplatte kopiert.

mkdir isysbus ; cd isysbus ; svn co http://svn.isysbus.org

Hinweis: Existiert bereits eine Kopie des SVN-Repository kann diese gegebenenfalls mit 'svn up' aktualisiert werden

• Die Debug-Images finden sich unter firmware/debug. Die Images sind nach dem Hardware-Code geordnet. Derzeit gibt es keine Images für die aktuelle Version 1-3.0, die Images für 1-2.0 sollten jedoch problemlos funktionieren. im Unterverzeichnis Debug jedes Ordners findet sich ein vorkompiliertes HEX-Image. Zu jeder Firmware existiert eine Readme und ein Screenshot der nötigen Fusebits.
• Wir beginnen mit der Firmware 1.2.0-1. Diese Testet die Pins des Microcontrollers auf Masseverbindungen. Als erstes müssen die Fusebits des ATMega korrekt eingestellt werden (HFuse=0xD9, LFuse=0xFF). Es dürfen keine Jumper gesteckt sein.
• Im nächsten Schritt wird die Hex-Datei auf den µC übertragen. Nach 10 Sekunden liest man den Inhalt des EEPROM aus. Zeigt man die Datei in einem HEX-Editor (Linux: z.B. GHex2) an sollten die ersten 32 Byte jeweils 0x00 lauten. Steht irgendwo ein anderer Wert besteht ein Kontakt zur Masse.
• Die zweite Firmware testet die Ein- und Ausgänge. Hierzu müssen die LED- und Tasterjumper gesteckt sein. Nach dem Schreiben des Flashs stehen folgende Funktionen zur Verfügung:
  • Reset: alle LEDs aus
  • Taster S1: Rote LED an, gelbe LED aus
  • S2: Gelbe LED an, rote LED aus
• Firmware Nummer 3 bietet einen ähnlichen Test: S1 schaltet alle LEDs ein, S2 alle wieder aus.
• Das vierte Testprogramm widmet sich der seriellen Schnittstelle. Hierzu müssen zu den bereits gesetzten Jumpern auch jene an JP1 gesteckt werden. Um eine Verbindung herzustellen muss der Devnode mit einem nicht gekreuztem Kabel angeschlossen werden. Die Geschwindigkeit liegt bei 115200.

Linux: screen /dev/ttyS0 115200
Windows <=XP: Start->Programme->Zubehör(->Kommunikation)->HyperTerminal alternativ PUTTY

Tipp: Sollte der PC keinen seriellen Anschluss besitzen gibt es günstige USB-Adapter

Mit S1 (gelbe LED) wird ein Testtext gesendet, mit S2 (rote LED) werden alle empfangenen Daten zurückgesendet

• Die Firmware -5 sollte prinzipiell den selben Test mit anderen Programmteilen durchführen, in meinem Fall konnte ich die Firmware nicht zum laufen bekommen.
• Mit der letzten Firmware wird schlussendlich der CAN-Controller ins Spiel gebracht. Mit dem Taster S1 wird der Test gestartet, die Werte werden über die serielle Schnittstelle ausgegeben. Hierbei ist zu beachten, dass im Gegensatz zu den bisherigen Tests die Werte nicht in Klartext gesendet werden, die Anzeige des Terminalprogramms zeigt in ASCII einen Text wie z.B. „@@``DD“ - in Hex sollten sich die in der Readme genannten Werte finden lassen.

Siehe auch Erste Schritte zum Minibus bestehend aus Devnode und THR Beschreibung zum Aufbau eines Minibuses