5.1 Mikrokontroller Hardware

Letztes Update: 17.12.2002

5.1 Hardware

5.1.1 Übersicht

Der Rechner wird dem 68HC11F1 aufgebaut.

Das Bild zeigt die grundlegenen Funktionen des Rechners.

Memory Map des Rechners

Adresse

 Funktion
0000 - 01FF Internes RAM
1000 - 105F Interne Register
2000 - 4FFF RTC
3000 - 3FFF I2C-Bus Controller
4000 - 4FFF 4fach UART
5000 - 5FFF frei
6000 - 6FFF ½ 8k SRAM
7000 - 7FFF ½ 8k SRAM
8000 - FDFF 32k EEPROM
FE00 - FFFF Internes EEPROM

5.1.2 Mikrokontroller

5.1.3 Galvanisch getrenntes RS232 Interface

5.1.4 Schnittstelle für Massen-Speicher

Da ich jetzt doch mit dem 68HC11 arbeite, wird nicht mehr eine CF Karte eingesetzt, sondern höchstwahrscheinlich eine MultiMediaCard. Nach einem Datenblatt von SanDisk kann die MMC direkt am SPI-Bus des 68HC11 betrieben werden.

Die MMC läßt sich leider nicht direkt am Controller betreiben, da sie mit einer Versorgungsspannung von 3V arbeitet. Es ist also ein Levelshifter notwendig. Dazu habe ich mal wieder den altbekannten Treiber Baustein 74LS07 aus der Kiste geholt. Er wird mit 5V betrieben. Der Open Collector Ausgang kann jedoch über einen Widerstand an die 3V für die MMC gelegt werden. Da die High-Schwelle für TTL-Pegel bei 2V beginnt bereitet auch der umgekehrte Weg keine Schwierigkeiten. Für die Erzeugung der 3V wird der Spannungsregler LM317L eingesetzt. Wichtig ist die Pufferung am Spannungsregler durch C1 und C2, da die relativ steilen Flanken beim Signal sonst zu einem Spannungseinbruch führen können, bzw. durch die Reglereigenschaften des LM317L zu einer Spannungserhöhung (gemessen wurden bis zu 3.8V).

Da auf der Platine der Platz inzwischen knapp wird, wird der Massenspeicher als Piggi-Pack gebaut. Ein Problem war noch die Beschaffung einer Fassung für die MMC. Da ich nichts gefunden habe, muß also selbst eine gebaut werden. Dazu werden aus einer Fassung für Platinensteckverbinder mit einem Seitenschneider die Federkontakte entfernt und in die Pins auf die Platine gesteckt. Die Federspannung der Kontakte reicht aus, um die MMC richtig schön fest zu kontaktieren. Der Nachteil ist allerdings, das die MMC nur sehr schwer entfernt werden kann, aber es ist noch möglich.

Schaltplan

Layout

5.1.5 Real Time Clock

Als RTC wird der Standardbaustein RTC72421 eingesetzt.

5.1.6 Acht-Kanal Digital Output (I2C)

Hierfür wird der I2C-Bus Baustein PCF8574 eingesetzt. Er besitzt 8 Kanäle die sowohl als Eingang wie auch als Ausgang benutzt werden können. Desweiteren werden Select Signale für diverse Bausteine am SPI-Bus erzeugt, da dieser Bus leider nicht über eine eigene Adressierungsmöglichkeit verfügt.

Kanal Richtung Signal

1

 Output Chip Selects für diverse Bausteine am SPI-Bus

2

 Output frei

3

 Output frei

4

 Output frei

5

 Output frei

6

 Output frei

7

 Output frei

8

 Output Heizung Ein/Aus

Der Einsatz ist jedoch noch unklar. Durch den 68HC11F1 stehen hier wahrscheinlich noch einige freie Ports zur Verfügung.

5.1.7 Acht-Kanal ADC für Housekeeping Sensoren (SPI)

Eigentlich hatte ich vor, einen ADC mit I2C Interface einzusetzen. Als einzig brauchbaren habe ich nur den MAX128 gefunden, aber der ist schwer zu bekommen (7 Wochen Lieferzeit) und kostet viel Geld (27 Euro). Deshalb wird der preisgünstigere LTC1290 eingesetzt. Der hat aber ein SPI Interface.

Kanal Signal

1

 CPU-Temperatur

2

 Gehäusetemperatur

3

 Akkuladestrom

4

 Hauptstrom

5

 Akkuspannung

6

 Hauptspannung

7

 SRAM-Akkuspannung

8

 frei

5.1.8 Temperatursensor (CPU-Temperatur)

Eingesetzt wird der bereits linearisierte Temperatursensor LM335Z. Er wird auf das Gehäuse des  68HC11 geklebt.

5.1.9 Steckerbelegung

Bemerkung

a

  

c

 Bemerkung

Masse Analog
.
.
Gepufferte Spannung, Analog
Masse, Digital
Gepufferte Spannung, Digital
.
.
.
Galvanisch getrennte Hilfsspannung
RS232 Input
RS232 Input
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Chip Select Heizung
Chip Select 3
Chip Select 1
SPI Data Clock
SPI Data Output
.
Referenzspannung 4.096V
Eingang Hauptspannung Ub
Eingang Akkuspannung Ubat

GND
.
.
Ub
GND
Ub
.
.
.
+5V
RxD
DCD
.
.
.
.
TxD2
RxD2
GND2
TxD4
RxD4
.GND4
.
#CS6
#SC3
#SC1
SCLK
Dout
.
Uref1
U-ba
U-Bat1

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32

GND
.
.
Ub
GND
Ub
.
.
.
GND
TxD
.
.
SCL
SDA
.
TxD1
RxD1
GND1
TxD3
RxD3
GND3
.
RST
#SC2
#SC0
Din
ACLK
.
U-T1
I-ba
I-Bat1

 Masse Analog
.
.
Gepufferte Spannung, Analog
Masse, Digital
Gepufferte Spannung, Digital
.
.
.
RS232 Masse
RS232 Output
.
.
I2C-Bus Clock
I2C-Bus Data
.
.
.
.
.
.
.
.
Reset
Chip Select 2
Chip Select 0
SPI Data Input
ADC Clock

Eingang Gehäusetemperatur
Eingang Hauptstrom Ib
Eingang Akkuladestrom Ibat

5.1.10 Schaltplan und Layout

Schaltplan 1 - Mikrokontroller

Schaltplan 2 - RS232 Interface

Schaltplan 3 - MMC Interface

Schaltplan 4- Memory

Schaltplan 5 - Peripherie

Layout