Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Review Eierlegende Wollmilchsau


von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Inspiriert vom ultimativen USB-Hub
Beitrag "USB-Hub Design" habe ich mal überlegt, was
auf meinem Labortisch für Kabelwirrwarr sorgt und was ich da
zusammenfassen könnte. Herausgekommen ist folgende Anforderungsliste für
die Elwomisa (Eierlegende Wollmilchsau):
* Versorgung über Micro-USB vom Rechner
* STLink v2, galvanisch getrennt
* Saleae-Clone, galvanisch getrennt
* Spannungsversorgung 3,3V und 5V, jeweils 50mA, galvanisch getrennt
* 2 USB-Ports
* Alles in USB2 (USB3 wäre vor allem für den Saleae-Clone schick, aber
das wird was für eine Elwomisa 2)
* Keine eigene Firmware-/Softwareentwicklung
* Gehäuse Hammond 1455C802 (Alu-Halbschalengehäuse 50x80mm)
* Einseitige Bestückung, zweilagige Leiterplatte, weitgehend SMD
* Passive Bauteile in 0603, wo sinnvoll möglich
* Alle Anschlüsse (außer Micro-USB) von oben

Ein kleines Multimeter wäre auch noch schick gewesen, aber das brauche
ich zu selten, als dass es dauernd auf dem Tisch liegen müsste. YMMV.

Aktueller Schaltplanentwurf anbei - für konstruktive Rückmeldungen wäre
ich dankbar. Layout ist einigermaßen fertig, aber noch nicht vorzeigbar
- platzmäßig haut das alles ganz gut hin.
Aufteilung:
* Seite 1: USB-Hub und galvanisch getrennte Versorgung (mit fertigem
Modul Recom R1SE)
* Seite 2 STLink v2
* Seite 3 Saleae-Clone
* Seite 4 externe Versorgung 3,3V/5V

Frage : Hat jemand eine Ahnung, wie genau die bidirektionale
Beschaltung von SWDIO im STLink v2 funktioniert? Ich habe den Verdacht,
dass statt des bidirektionalen Isolators an der Beschaltung hinter PB12
und PB14 es auch zwei unidirektionale täten, wenn man erst nach dem
Isolator die beiden Pfade zusammenschaltet.

Anmerkungen:
* Ich arbeite seit langem extensiv mit Labels im Schaltplan und werde
das auch nicht ändern - dieses Thema bitte, wenn möglich, in einem
anderen Thread diskutieren (es gibt ja genug).
* Bei der Nummerierung habe ich beim Saleae-Clone nicht aufgepasst und
mir die KiCAD-Standardnummerierung eingehandelt (vierstellig). Ansonsten
war ich bei den Nummernkreisen einigermaßen konsequent.
* Der galvanisch getrennte Bereich ist mit einer gestrichelten Linie
gekennzeichnet
* Die Schaltung für den STLink v2 habe ich hier abgemalt:
https://cdn.hackaday.io/files/262941124962496/ISO%20STLINK%20BASIC%20-%20Schematic.pdf
* Die Schaltung für den Saleae-Clone stammt von hier:
https://sigrok.org/wiki/Fx2grok und war Basis für den KiCAD-Schaltplan
* Den R1SE habe ich in einem anderen Projekt schon eingesetzt und bin
ziemlich zufrieden - kompakt, bezahlbar und zuverlässig. Sonderlich
genau ist die Ausgangsspannung aber nicht.
* Am LA ist jeder Eingang doppelt ausgeführt - wenn z.B. Ansteuerung und
Sensor auf zwei Leiterplatten sitzen, kann man so den LA einfach
einschleifen. Um Kurzschlüsse zu verhindern, sind die beiden Pins mit
Widerständen (R3115-R3122) entkoppelt. Wahrscheinlich werde ich am
Schluss 470R oder 1k einbauen.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Hast du keine Sorgen, bei einem Fehlgriff alles gleichzeitig zu 
zerstören?

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Deswegen die galvanische Trennung. Das killt dann nur ein bisschen 
Geraffel auf der getrennten Seite. Das teure Zeug ist geschützt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Max G. schrieb:
> Das teure Zeug ist geschützt.
Was ist denn darauf wesetlich teurer als alles andere?
Das Teuerste dürften wohl die DCDC-Wandler und Isolatoren sein...

> Das teure Zeug ist geschützt.
Aber die Karte trotzdem kaputt. Und du musst sie reparieren oder 
wegschmeißen. Ich habe da einfach alle die Modulchen in eine Kiste mit 
Klappdeckel und Handgriff eingepackt. Und wenn der Programmer abraucht, 
wird er gegen einen neuen getauscht.

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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OK, überzeugt. Dann wird die galvanische Trennung als Steckkarte 
ausgeführt.
10 Euro oder so für die galvanische Trennung stören mich weniger, eher 
der Aufwand, das Gerät neu aufzubauen.

von Andre (Gast)


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Max G. schrieb:
> Spannungsversorgung 3,3V und 5V, jeweils 50mA

Finde ich ein bisschen wenig?
Da würde ich mit einem Netzteil nachhelfen, das man optional anschließen 
kann. Wie gut sind die Spannungsregler entkoppelt? Ich hätte etwas Sorge 
dass ein Lastsprung auf der Testplatine z.B. den Programmieradapter aus 
dem Takt bringt. Mit so einer gemeinsamen Versorgung holt man sich da 
doch leicht eine Abhängigkeit rein.

Max G. schrieb:
> 2 USB-Ports

Den Ausgängen würde ich auch noch zusätzlichen ESD-Schutz und ggf. eine 
Drossel spendieren. Schau mal in die USB Spec wie so ein Ausgang 
aussieht, ich bin der Meinung da muss auch noch ein Elko an die Buchse.

von Stefan F. (Gast)


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Du wirst alle zwei Jahre andere Bedürfnisse haben. Willst du deine 
Eierlegende Wollmilchsau dann jedes mal neu machen oder umbauen?

von Peter D. (peda)


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Ich hab mir einfach nen 7-er USB3-Hub mit externem Netzteil mit 
doppelseitigem Klebeband auf den Tisch getackert.
Dann zieht mir auch keiner mehr Tastatur, Maus und Headset ständig nach 
hinten weg.

von JayLow (Gast)


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Schau mal USB3, USB4 und die Beschaltung des MIC2026 an. Kann es sein, 
dass da was durcheinander ist?

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Du wirst alle zwei Jahre andere Bedürfnisse haben. Willst du deine
> Eierlegende Wollmilchsau dann jedes mal neu machen oder umbauen?

Stellvertretend für die anderen "das ist doch sowieso Blödsinn"-Beiträge 
hier: nein, ich habe mir schon Gedanken gemacht, was ich die nächsten 
Jahre brauche. Das Konzept passt für mich. Und damit EoD zu diesem 
Punkt, das betrachte ich nicht als die konstruktive Kritik, um die ich 
gebeten hatte.

Andre schrieb:
> [50mA] Finde ich ein bisschen wenig?
> Da würde ich mit einem Netzteil nachhelfen, das man optional anschließen
> kann. Wie gut sind die Spannungsregler entkoppelt?

Wenn ich ein "richtiges" Netzteil brauche, steht das direkt über dem 
Labortisch, das kann ich problemlos verwenden.
Ich habe der kleinen Spannungsversorgung noch zwei Elkos spendiert. 
Perfekt ist das nicht, aber ich kann mal schnell ein bisschen Kleinkram 
in Betrieb nehmen - mehr soll das auch gar nicht leisten.

> Den Ausgängen würde ich auch noch zusätzlichen ESD-Schutz und ggf. eine
> Drossel spendieren. Schau mal in die USB Spec wie so ein Ausgang
> aussieht, ich bin der Meinung da muss auch noch ein Elko an die Buchse.

Elko und ESD-Schutz sind nun drin, danke für den Hinweis. Für die 
Drossel war ich zu faul, ist ja nur für hausinternen Gebrauch.

JayLow schrieb:
> Schau mal USB3, USB4 und die Beschaltung des MIC2026 an. Kann es sein,
> dass da was durcheinander ist?

Häuptling Scharfes Auge hat zugeschlagen :)
Super beobachtet, das war mir völlig durchgerutscht - vielen Dank dafür!

Aktualisierter Schaltplan (nun auch mit halbwegs sinnvoller Beschriftung 
der Seiten) anbei.

von Thomas Z. (usbman)


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Da du dem LA kein EEprom spendiert hast vermute ich einfach, dass du nur 
sigrok verwenden willst. Du könntest dann den LA auf 16bit erweitern 
indem du PD mit verwendest. Sigrok kann das. Das setzt natürlich 
vorraus, dass auf der LP noch Platz ist.

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Das EEPROM ist da, U3001 (3. Seite ganz links - zugegebenermaßen 
ziemlich versteckt). Aber die 16-Kanal-Version wäre reizvoll.

Hast du eine geeignete Vorlage dafür?


Ach so: hat jemand einen Vorschlag für ein brauchbares Gehäuse? Ich 
hätte am liebsten Alu extrudiert, das ist stabil und nicht zu leicht. 
Leider gibt es fast nur komplette Schalengehäuse, was mit dem 
senkrechten Abgang der Steckverbinder nicht zusammenpasst. Halbschalen 
habe ich nur von Fischer gefunden, das AKG-69-20-80 wäre gut, ist aber 
nirgends zu kaufen.

Hammond 1455 wäre schick, ist aber nur zum Einschieben.

Ich frage mal im Mechanikforum.

von Thomas Z. (usbman)


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Max G. schrieb:
> Hast du eine geeignete Vorlage dafür?

Einfach deine Beschaltung von PAx verdoppeln und auf PDx  anschliesen.

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