Mikrocomputertechnik 9 Entwicklung von µ-Computer-Hardware Prof. J. Walter Stand November 2007 1...

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Mikrocomputertechnik

Herzlich WillkommenJürgen Walter

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Checkliste Hardware

1. Klärung der Anforderungen

2. Abschätzung der CPU-Belastung - Datenflüsse

3. Wahl der CPU

4. Blockschaltbild der Karte. Wichtig! Top-Down-Entwurf

5. Schaltplan, Einstellungen, I/O Ports

6. Stückliste - Bezugsquellen

7. Layout - Bestückungsplan

8. Fertigungsunterlagen,

Test- und Verarbeitungsunterlagen

Burn-In-Test

9. Fehlerfindung, Diagnose

10. Manual - Lieferumfang

11. Software - Liste Verfügbare Software

12. Weiterentwicklungswünsche, Verbesserungen

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Tabelle 9.1 Anforderungsliste für EURO_535 Karte

Änderung /Datum

FW

Anforderungen für Aufgabe / Teilaufgabe: EURO_535 V2.0

Verantwortlich

Physik.-technische FunktionGeometrie

4.4.1993 F Über serielle Schnittstelle an PC anschließbar J. Entwick4.4.1993 F Grundfläche(L x B) Einsteckkarte

EuropaformatJ. Entwick

4.4.1993 F im Gehäuse, jedoch für Messungen zugänglichF. Mecha4.4.1993 F liegend für Laborbetrieb G. Laba4.4.1993 F Programmentwicklung Remote-Debug System F. Soft

Kinematik4.4.1993 F statisch F. Mecha

Kräfte4.4.1993 W ohne äußere Belastung F. Mecha

Anforderungen an die TechnologieGebrauch

4.4.1993 F Lehre für µ-Controller H. Dozent4.4.1993 W Versuch - Labor H. Dozent

Transport4.4.1993 F Postweg F. Mecha4.4.1993 W Tragekoffer F. Mecha

Montage4.4.1993 F Einfache Handbestückung möglich F. Mecha4.4.1993 W maschinelle Fertigung F. Mecha

Kontrolle4.4.1993 F Diagnoseboard G. Laba4.4.1993 F Endkontrolle G. Laba

Energie4.4.1993 F 5V-Netzteil G. Laba

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Tabelle 9.2 Leitlinien zum Aufstellen einer Anforderungsliste

Änder-ung /Datum

FW

Anforderungen für Aufgabe / Teilaufgabe:

Verant-wortlich

Physik.-technische FunktionGeometrieGröße, Breite, Höhe, Durchmesser, Raumbedarf, Anzahl, Ausbau, AnschlussKinematikBewegungsart, Geschwindigkeit, BeschleunigungKräfteKraftgröße, Kraftrichtung, Gewicht, Stabilität, Resonanzen

Anforderungen an die TechnologieGebrauchGeräusch, Anwendung, Einsatzort, Verschleißrate

TransportBahnprofil, Transportwege, Versandart und -bedingungen

MontageZusammenbau, Einbau

KontrolleMess- und Prüfmöglichkeiten (TÜV)

EnergieLeistung, Wirkungsgrad, Erwärmung, Energie-umformung, Speicherung

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Abb. 9.1 Einfache Aufgabendarstellung für CPU - Datenflussabschätzung

16 Sensoren T RS 232

zum Rechner?

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Tabelle 9.3 Verschiedene Prozessoren - CPU's

CPU Verwendungszweckµ-Controller Gerätebau, Computerperipherie, Telefon, kleine

Automatisierungssysteme; maximale Signalfrequenz < 100 Hz

µ-ProzessorRISC, CISC

Personal Computer, Automatisierungssysteme ( nur zentral )Reduced Instruction Set Computer, Complex Instruction Set Computer

DSP Digitale Signalverarbeitung; Signale im Audio-BereichArithmetik-prozessor

Mathematische Aufgaben

Grafikprozessor Grafische AufgabenTransputer Datentransfer, Kommunikationsaufgaben und Rechenaufgaben

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Abb. 9.2 Blockschaltbild als Unterlage für die Dokumentation

TxD / P3.1

RxD / P3.0

WR / P3.6

RD / P3.7

A15

J1

J2

Low-Byte-Adresse / Datum

High-Byte-Adresse

Low-Byte-Adresse

Datum

Steckerleiste

Port 0

Microcontroller

80535 Port 2

Port 1

AN

Port 3Port 4Port 5

VAGNDVAREF

ALE

PSEN

Adress-Latch Eprom

CEOE

CSOE

RAM

WE

Adress-Logik

J4,5,6,7

V24-

TreiberPC

EURO_535 V1.0

3,8

8

Tabelle 9.4 Stückliste für EURO_535

EAGLE Layout Editor Version 2.61 Copyright (c) 1988,92 CadSoft Partlist EUROPART.LST exported from MCS80535.BRD at 3-01-1994 8:26:03a

Lieferant 1 Lieferant 2

Part Value Package Library Preis PreisC1 27pF C-2,5 DISCRETEC2 27pF C-2,5 DISCRETEC3 100nF C-2,5 DISCRETEC4 100nF C-2,5 DISCRETEC5 100nF C-2,5 DISCRETE C6 100nF C-2,5 DISCRETEC7 100nF C-2,5 DISCRETECE1 10µF ES-2,5 DISCRETE

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Tabelle 9.5 Kabelbelegung EURO_535 - PC

EURO_535Signal Farbe Farbe Signal PC1 Brücke 1 braun ------ braun Carier Detect 12 R1IN orange rot Receive Data 23 T1OUT rot orange Transmit Data 34 Brücke 1 - braun Data Terminal

Ready4

5 Masse gelb ------ gelb Signal Ground 56 Brücke 1 - - Data Set Ready 67 Brücke 2 blau grün Request to send 78 Brücke 2 grün blau Clear to send 89 - schwarz ------ schwarz Ring Indicator 9Schirm Schirm

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Tabelle 9.6 Steckerbelegung VG-Leiste EURO_535

PIN STECKER 1 ( VG-A)

STECKER 2 (VG-B)

STECKER 3 (VG-C)

0102030405060708091011121314151617181920212223242526272829303132

nicht belegtnicht belegtnicht belegtVCCIO23IO21IO19IO17IO24IO26IO28IO30IO0IO2IO4IO6IO15IO13IO11IO9GNDnicht belegtnicht belegtnicht belegtsiehe PIN 31AN8(VAREF)AN0AN2AN4AN6AN9(VAGND)nicht belegt

A0A1A2A3A4A5A6A7AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7A15A14A13A12A11A10A09A08nicht belegtnicht belegtnicht belegtnicht belegtnicht belegtnicht belegtnicht belegtnicht belegt

nicht belegtnicht belegtnicht belegtVCCIO22IO20IO18IO16IO25IO27IO29IO31IO1IO3IO5IO7IO14IO12IO10IO8GNDnicht belegtnicht belegtnicht belegtsiehe PIN 31AN8AN1AN3AN5AN7AN9nicht belegt

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Tabelle 9.7 Pinbelegung des VG-Steckers mit Funktionsbeschreib-ung

SYMBOLPIN Input (I), Output (O)

FUNKTION

A0 - A15 ST2 1-8, 17-24

O A0 -A7: Vollständig gelatchtes niederwertiges Byte der Adresse. A8-A15: High Byte der Adresse direkt aus Port 2

AD0-AD7ST2 9-16O In Gegensatz zu A0 - A7 ungelatchtes niederwertiges Byte der Adresse gemultiplext mit den Datenleitungen. Bei ALE Signal = low Datenübertragung möglich.

ST2 25-32

Nicht belegt

ST1 01-03

Nicht belegt

VCC ST1 04 Betriebsspannung

IO 00IO 01IO 02IO 03IO 04IO 05IO 06IO 07

ST 1 13ST 3 13ST 1 14ST 3 14ST 1 15ST 3 15ST 1 16ST 3 16

I/O I/O Port 1Die Sonderfunktionen werden folgendermaßen genutzt :IO 00: INT3/CC0 IO 04:INT2IO 01: INT4/CC1 IO 05:T2EXIO 02: INT5/CC2 IO 06:CLKOUTIO 03: INT6/CC3 IO 07:T2

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Abb. 9.4 Layout - Bestückungsplan

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Tabelle 9.8 FertigungsunterlagenNr. Tätigkeit Wer ?1. Herstellung der Leiterplatte Lieferant L2. Testen der Leiterplatte Lieferant L3. Bestücken der Leiterplatte mit Lieferant L

FassungenWiderständeKondensatorenSteckerFassungen - ICs

4. Lötbad Lieferant L5. Sichtkontrolle Lieferant L6. Bestücken mit gesockelten Bauteilen wie: Lieferant L

PALs, PROMsSpeicher

7. Selbständige Betriebsart - Stand-alone-Betrieb im HausTest-Programme48 Stunden-Test im Wärmeofen

8. Test in Originalumgebung PC im Haus9. Verpacken im Haus

HardwareSoftware

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Tabelle 9.9 Auszug aus www.infineon.com

Firmen-name

Produkt Name

C500

C800

XC800

Beschreibung

Altium Limited

TASKING 8051 toolset

X X X Das TASKING 8051 ist ein komplettes Werkzeug mit C Compiler, Assembler/Linker und einem Debugger mit einer integrierten Entwicklungsumgebung

Crossware Products

8051 Development Suite

X     Die Crossware 8051 Entwicklung Suite für Windows liefert ein komplette Umgebung, in der 8051 Programme entwickelt werden können. 

Hitex freeHiTOP XC800

    X freeHiTOP XC800 ist eine freie Software-Werkzeugkette für die XC800 8 Familie. Das Paket schließt den SDCC C Compiler mit ein, der für XC800 optimiert wurde. Den HiTOP Debugger, der in einen bedienungsfreundlichen IDE integriert ist.

IAR Systems

Embedded Workbench for 8051

X X  X Der IAR Werktisch EW8051 bietet eine integrierte Entwicklungsumgebung für die Controller von Infineon XC800, C800 und C500 an. 

Keil Software

Professional

Developers Kit for 8051

X X X Die µVision IDE von Keil Software hat Projektmanagement, die Prüfung vom Quellprogramm, das Kompilieren, Debug und Simulation in einer leistungsfähigen Umgebung.

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Tabelle 9.10 Beispiel für kontinuierliche Verbesserung durch Anforderungslisten

ÄnderungDatum

FW

Anforderungen für Aufgabe / Teilaufgabe: EURO_535 V2.0

Verantwort-lich

Physik.-technische FunktionJ. Walter

GeometrieNov. 93 F alle Schnittstellen zum PC und Netzteil auf eine Seite B. Beck

F Taster T1, T2, T3 und Leuchte L1, L2, L3 vollständig in Entflechtung integrieren

B. Beck

Nov. 93 F Kein Experimentierplatz auf der Platine B. BeckNov. 93 F Zweite V24-Schnittstelle auf der Karte realisieren B. BeckFebr. 94 F Verbindung von zwei Boards untereinander über V24

und Standard ModemkabelB. Beck

Nov. 93 W Experimentierfeld an VG-Leiste B. BeckFebr. 94 F Anschlusskabel V24 Modem gleichartig