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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Controllerboard mit AT90USB


Autor: Jens Horstmann (firefly)
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Hallo,

ich bastel grad an einem Controllerboard mit dem ich in zukunft arbeiten 
möchte. Ich würde gerne von RS232 auf USB umsteigen, daher habe ich mich 
für den AT90USB entschieden.
Im Angang ist der, von mir erstellte, Schaltplan allerdings habe ich ein 
paar offene Fragen:

1. Wie groß müssen die Kondensatoren am Quarz sein ? (C1 und C2)

2. Wo sollte ich Elko und wo Kerko Kondensatoren verwenden ? Oder ist es 
egal ? Wo ist der Unterschied dieser beiden Bauarten ?

Beste Grüße
Jens

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>1. Wie groß müssen die Kondensatoren am Quarz sein ? (C1 und C2)

Das hängt auch etwas vom Quarz ab -- ich hatte die Werte vom USBKEY bzw. 
STK525 übernommen, glaube 12pF oder so. Steht im meinem Schaltplan. 
Vergiss nicht einen Stützkondensator für VBUS falls Bus-powered, ca. 1uF 
oder so.
Mit nur 100nF ging USB mit 5m Kabel bei mir nicht.

Autor: Jens Horstmann (firefly)
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Danke für die schnelle Antwort, Stefan.
1uF an VBUS ist bereits vorhanden (C8).
Auf vielen Boards habe ich 22pF am Quarz gesehen. Gibts da eine 
Faustregel oder ist es einfach mehr oder weniger unkritisch ?

Und verwende ich nun besser Elkos oder Kerkos ? (Am liebsten mit 
Begründung wills schließlilch auch lernen)

Gruß
Jens

Autor: Nico (Gast)
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Bei CMOS-Bausteinen nimmt man normal Kerkos als Abblockkondensatoren um 
die extrem hohen Stromspitzen die beim umschalten während eines Taktes 
auftreten abzufangen. Diese sollten dafür aber auch im Layout nah an den 
Versorgungspins des Controllers sein.

Kerkos haben einen geringeren ESR als Elkos, das heisst ihr 
Innenwiderstand ist kleiner, somit können sie schneller Strom liefern. 
Elkos nimmt man als "grosse Puffer" die können Ihre Energie zwar nicht 
so schnell abgeben, dafür können sie einfach mehr speichern.

Als Grundregel nutze ich meistens einfach: Elkos strategisch günstig auf 
der Platine verteilen, die Kerkos nah an die Abnehmer. Bei 
Spannungsreglern etc. solltest du natürlich auch die Elkos nah an die 
Regler packen. Wenn du stark schwankende Stromaufnahme erwartest kannst 
du ausserdem am Ein- und Ausgang noch je einen Kerko (100nF) 
dazwischenschalten. Aber zu dem Thema gibt es auch unterschiedliche 
Meinungen.

Atmel hat eine Appnote zu den ganzen Sachen auf die man beim Layout um 
Controller herum beachten sollte: 
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Auf vielen Boards habe ich 22pF am Quarz gesehen. Gibts da eine
>Faustregel oder ist es einfach mehr oder weniger unkritisch ?

Man kann das irgendwie berechnen/abschätzen oder aus den Datenblatt des 
Quarzes entnehmen, dazu hatte ich hier vor langer Zeit auch schon mal 
etwas gelesen. Kann mich aber nicht erinnern. Ein paar pF hat ja auch 
schon die Leiterbahn, wenn es nicht gut funktioniert kann man ja 
tauschen. Ich denke im Datenblatt steht dazu auch etwas. Ich habe davon 
wenig Ahnung.

>Und verwende ich nun besser Elkos oder Kerkos ? (Am liebsten mit
>Begründung wills schließlilch auch lernen)

Suche mal hier im Forum, das wurde schon sehr oft durchgekaut. Evtl. 
steht auch was bei Wikipedia.

Autor: Daniel P. (daniel86)
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HI

1. Also bei den Kondensatoren von den Quarzen wird meistens 22pF 
verwendet.

2. Elkos puffern meist die Versorgungsspannungen, also nach 
Spannungsreglern, Gleichrichtern. Elkos können schnell "viel" Energie 
zur Verfügung stellen, sprich wenn kurzfristig viel Strom benötigt wird. 
Das beste Beispiel ist der berühmte 1Farad Cap im Auto für die Endstufe. 
Elkos sollte nahe am Verbraucher plaziert werden.
Keramik- und Folienkondensatoren haben erstmal wie oben schon 
beschrieben andere Innenwiederstände und verhalten sich somit anderes.
Keramikkondensatoren sind zum Beispiel die am Quarz.
Folienkondensatoren sind da um Spannungsspitzen zb. durch Einstreuungen 
abzufangen. Sie sollten auch nahe an den Bauteilen angeordnet werden.

Eigentlich kannste mit Folienkondensatoren nix falsch machen außer dein 
den Quarzen da nimmste Keramik.


So jetzt zu deinem Schaltplan:

C1 und C2 nimmste Keramikkondensatoren 22pF
C3 und C4 Elko 470µF
Parallel zu C3 würde ich noch nen 100nF Folienkondensator nehmen
bei C5, C6 und C7 weiß ich nicht genau was die Pins machen (würde so auf 
10-47µF Elkos tippen)
C8 so 220µF Elko

Was mir noch aufgefallen ist:
-Du hast den Schirm des USB-Kabel mit GND verbunden. Habe schon öfters 
gelesen das dies zu Problemen führen kann.
-Brauchst du keinen Reset-Taster?

Wenn ich irgendwo Falsch liege korrigiert mich bitte!

Daniel

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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Auf dem STK525 haben sie am 8 MHz Quarz je 15pF.

Autor: Jens Horstmann (Gast)
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Ich danke euch vielmals für eure Hilfe ihr habt mir sehr geholfen.
Ich habe mein Board jetzt entsprechend angepasst und das Layout ist auch 
schon fast fertig. Für den Quarz verwende ich nun 15pF - Nach explizitem 
suchen im Datenblatt des AT90USB bin ich auf eine Tabelle gestoßen in 
der 12-22pF angegeben war. Der Quarz ist mit 15pF angegeben, daher werde 
ich 15pF verwenden.
Die Verbindung des USB-schirms mit GND wurde weggelassen.
Die 250mA Sicherung habe ich auch entfernt.
Es wurden 2 Taster ergänzt: Reset und HWB.

MFG
Jens

Autor: Daniel P. (daniel86)
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HI

Hatte auch schonmal überlegt mit solchen Controllern zu arbeiten, also 
µC mit USB Schnitstelle.

Jens magst du mal deine Erfahrungen, Probleme und sontiges zu posten, 
bzw. auch wie er sich programmieren lässt (ob ein FT232R vielleicht 
einfacher ist).

Danke schonmal

Daniel

Autor: Jens Horstmann (Gast)
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Das kann ich gerne tun, bis jetzt habe ich allerdings auch noch keine 
erfahrungen damit. Ich werde am Wochenende das Layout fertig stellen und 
nächste Woche eine Testplatine Fräsen lassen. Spätestens dann melde ich 
mich wieder mit Fragen und erfahrungen.

Gruß
Jens

Autor: Thomas Pircher (tpircher) Benutzerseite
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Daniel P. wrote:
> Jens magst du mal deine Erfahrungen, Probleme und sontiges zu posten,
> bzw. auch wie er sich programmieren lässt (ob ein FT232R vielleicht
> einfacher ist).

Zur Programmierung: alle AT90USB chip werden mit einen FLIP-kompatiblen 
Bootloader werkseitig ausgeliefert, das heisst du kannst den Chip ohne 
JTAG ueber USB programmieren, sofern das HWB pin korrekt verdrahtet ist. 
Ich bevorzuge aber ButtLoad, da dieser Bootloader ein offenes Protokoll 
verwendet das von avrdude beherrscht wird.

Die Programmierung der USB Schnittstelle ist zusammen mit LUFA 
(http://www.fourwalledcubicle.com/LUFA.php) sehr einfach. Schau dir 
einfach einmal die Beispielprogramme in dieser Bibliothek an.

Ein anderes Beispiel (Achtung Eigenwerbung!) mit HW und SW ist 
http://www.tty1.net/userial/ , eine USB zu I2C, SPI und GPIO bridge. 
Dieses Projekt verwendet eine CDC device class (serielle Emulation) was 
den Vorteil hat dass Linux/BSD/Mac(?) einen Driver von Haus aus 
mitbringen (unter Windows musst du eine simple .inf Datei installieren).

Der grosse Vorteil von AT90USB chips ist dass du mit einem Chip auf der 
Platine auskommen hannst, anstatt einen USB controller und einen 
Applikationschip zu verwenden. BTW: wenn deine Schaltung wenig Strom 
verbraucht, kannst su sogar den internen Spannungsregler (3.3V) des 
AT90USB chips verwenden und du sparst dir einen externen 
Spannungsregler.

Thomas

Autor: Jens Horstmann (Gast)
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Hallo leute

ich danke euch allen sehr für eure Hilfe. Ich werde aber leider 
(vorallem aus Zeitgründen aber auch um nicht an zwei Fronten mit Fehlern 
kämpfen zu müssen) erstmal ein AT90USB_key von Atmel bestellen und damit 
erfahrungen sammeln. Vieleicht entwerfe ich trotzdem später einen 
eigenen.

MFG

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