LPT un COM porti jau ir retums mūsdienu galddatoros, un par klēpjdatoriem nav ko teikt. USB tos lēnām, bet pārliecinoši ir nomainījis, padarot darbu sarežģītāku izstrādātājiem un atvieglojot lietotāju dzīvi. Ak, cik jauki kādreiz bija savienot mikrokontrolleri ar datora COM portu, izmantojot tikai max232 un neuztraucoties par draiveriem. Vēl nedaudz, un tas būs iespējams tikai rūpnieciskajos datoros.

Sekojot vispārējai tendencei, mikroshēmu ražotāji sāka ražot mikroshēmas par pieņemamām cenām darbam ar USB. Piemēram, USB-UART pārveidotāji vai mikrokontrolleri, kas atbalsta šo kopni. Diemžēl pēdējos, neskatoties uz bibliotēku klātbūtni, joprojām ir grūti apgūt, tāpēc nepieredzējušam inženierim ir vieglāk izmantot pirmo iespēju. Un šajā rakstā mēs apskatīsim divas līdzīgas mikroshēmas - FT232 un CP2103 un uz tām balstītas pārveidotāju shēmas.

USB-UART pārveidotājs uz FT232RL

FTDI mikroshēma FT232RL bauda pelnītu popularitāti inženieru aprindās. Tas nodrošina lietotājam iespēju izveidot pilnvērtīgu COM portu, tam ir atsevišķu tapu, draiveru vadības funkcija, vienkārša savienojuma shēma ar minimālu papildu elementu skaitu un lodēšanai piemērots korpuss. Arī šīs mikroshēmas papildu priekšrocība ir iespēja programmēt tās EEPROM atmiņu, kurā var mainīt dažus USB ierīču parametrus. Viens no trūkumiem ir tā augstā cena ~120-150 rubļi, kas ir diezgan salīdzināma ar atmega mikrokontrollera cenu.
Es izveidoju savu USB-UART pārveidotāja versiju uz FT232RL. Visas lietotāja tapas tika novirzītas uz PLS dēļa malās. Es izvēlējos attālumu starp PLS, lai adapteri varētu pievienot maizes panelim. RXD un TXD tapas, kas paredzētas mikrokontrollera UART pievienošanai, savienojuma ērtībai tika novirzītas uz atsevišķu PLS. Uz tāfeles ievietoju arī 2 gaismas diodes, kas norāda uz informācijas pārraides/saņemšanas procesu ar FT232RL mikroshēmu, un džemperus izeju barošanas sprieguma izvēlei. Tas var būt pieci vai trīs volti. Es paņēmu USB savienotāju mini versijā, USB-B ir pārāk apjomīgs. Dēlis tika izklāts vienā kārtā, ar trim džemperiem.

USB-UART adaptera shēma FT232RL

Saņemtās ierīces izskats

Ja saliekat šo USB-UART adapteri, nesteidzieties to nekavējoties pievienot USB portam. Pirms darba jums jāpārliecinās, ka starp barošanas avota pozitīvo, zemi un spailēm D+, D- nav īssavienojumu. Paņemiet testeri un piezvaniet viņiem. Ja nav īssavienojumu, vizuāli pārbaudiet pārējos spailes un tikai pēc tam varat pievienot adapteri.

Pirmo reizi ieslēdzot to, operētājsistēma lūgs instalēt draiverus. Tos var lejupielādēt no ražotāja oficiālās vietnes - draiveris FT232. Draiveru instalēšana nepavisam nav grūta, tāpēc mēs par to nerunāsim.
Kad draiveris ir instalēts, sistēmā parādīsies papildu COM ports. Šis ir tā sauktais virtuālais COM ports, taču to var izmantot tieši tāpat kā parasto. Lai redzētu tā sērijas numuru, jums ir jāatver ierīču pārvaldnieks, ja jums ir Windows. Dodieties uz vadības paneli, atlasiet sistēma > ierīču pārvaldnieks. Sadaļā "Porti (COM un LPT)" jābūt mūsu adapterim - "USB seriālais ports (COM10)". Jums var būt kāds cits porta numurs.
Lai pārliecinātos, ka adapteris darbojas, ir jāatver jebkura termināļa programma, jāatlasa atbilstošais COM ports, jāaizver RXD un TXD tapas ar džemperi un jānosūta jebkura rakstzīmju secība caur termināli. Ja adapteris darbojas, terminālis saņems atbildi atbalss veidā, un uz paneļa īsi mirgos gaismas diodes.
Lai savienotu adapteri ar mikrokontrolleru, nepieciešams savienot mikrokontrollera RXD kontaktu ar adaptera TXD tapu un mikrokontrollera TXD kontaktu ar adaptera RXD tapu. Ir nepieciešams arī savienot viņu zemes.

USB UART adapteris uz CP2103

Silicon Labs CP2103 mikroshēma būtībā ir FT232 analogs. Tam ir vienkārša savienojuma shēma ar minimālu ārējo komponentu skaitu, tas ļauj organizēt pilnvērtīgu COM portu ar visiem tā signāliem, ir papildu lietotāja tapas un programma to konfigurēšanai, draiveri, mazi izmēri un pieejamāka cena. Starp trūkumiem ir vērts atzīmēt, ka korpuss ir mazs un neērts blīvēšanai mājās. Varbūt tas ir galvenais iemesls šīs mikroshēmas nepopularitātei DIY ražotāju vidū.
Prieka pēc uz tā pamata uztaisīju USB UART pārveidotāju. Visas lietotāja tapas tika novirzītas uz PLS gar dēļa malām. RXD un TXD tika izvadīti atsevišķā savienotājā. Džemperis izeju barošanas sprieguma izvēlei šeit nebija vajadzīgs, jo šis spriegums nedrīkst būt lielāks par 3,6 V. Izvēlējos mini USB savienotāju, tāfele tika izklāta vienā kārtā ar četriem džemperiem aizmugurē. Gaismas diodes netaisīju, lai norādītu datu pārraidi/saņemšanu, jo CP2103 mikroshēmā nav šiem nolūkiem atvēlētas tapas. Varat izmantot jebkuras pielāgotas tapas, taču tās ir jākonfigurē, izmantojot īpašu programmatūru. Kad uzzināju, adapteris jau bija gatavs, un man bija slinkums to pārtaisīt, it īpaši pēc aizzīmogošanas sāpēm. Vienīgais, ko es pievienoju no displeja, ir barošanas LED.

USB-UART pārveidotāja shēma priekš CP2103

Saņemtās ierīces izskats

Es nedaudz cīnījos ar šī adaptera izgatavošanu. Pirmkārt, starp CP2103 kājām ir ļoti maza atstarpe, jums rūpīgi jāizgatavo dēlis. Otrkārt, to ir grūti lodēt. Ja man nebūtu fēna, es to nemaz nedarītu.
Es to lodēju šādi. Alvots dēlis ar Rose sakausējumu. Tas kūst 100 grādos, kas ļauj izvairīties no dēļa un mikroshēmas pārkaršanas. Es bagātīgi samitrināju mikroshēmas sēdekli ar plūsmu un novietoju to tur. Izmantojot palielināmo stiklu un pinceti, es to kaut kā orientēju uz sēdekļa. Tālāk sāku čipu sildīt ar fēnu ~150-200 grādu temperatūrā. Kad lodmetāls izkusa, mikroshēma sāka kustēties un virsmas spraiguma spēku dēļ ieņēma precīzu pozīciju uz sēdekļa. Tas izrādījās ļoti gluds, bet adapteris nedarbojās. Es uzsildīju čipu un viegli piespiedu un pārvietoju to ar pinceti. Pēc tam mikroshēma saskārās ar dēļa sliedēm.
Pēc adaptera montāžas jums jāpārliecinās, ka starp barošanas avota pozitīvo, zemējumu un tapām D+, D- un pēc tam starp pārējām tapām nav īssavienojumu. Tā kā mikroshēma ir ļoti maza, puņķi var viegli iesprūst starp tapām. Pēc tapu pārbaudes USB UART adapteri var pievienot datoram.
Tāpat kā ar iepriekšējo adapteri, pirmo reizi ieslēdzot to, sistēma liks instalēt draiverus. Lejupielādējiet tos no ražotāja oficiālās vietnes - draiveris CP2103.
Instalētais adapteris ierīču pārvaldnieka sadaļā "Porti" ir norādīts kā "Silicon Labs CP210X USB uz UART tiltu (COM6)". Jums var būt cits porta numurs.
Izpilde tiek pārbaudīta tāpat, neatkārtošos.

Alternatīvi USB-UART adapteri

Alternatīvus adapterus var izgatavot, izmantojot FT230XS un CP2102 mikroshēmas. Tie ir noņemti un attiecīgi lētāki FT232 un CP2103 analogi. Abām mikroshēmām ir mazāks lietotāja tapu skaits, un tās nesakrīt.

Faili

Saites

Programmatūra FT232RL iestatīšanai - FT Prog
Pielāgošanas programmatūra CP2103 — pielāgošanas utilīta sver daudz!

(ArticleToC: iespējots=jā)

Maza izmēra USB TTL PL 2303 adapteris ir sava veida programmētājs, ko izmanto kopā ar plati, lai nolasītu informāciju no dažādiem sensoriem:

• mitrums;
• temperatūra;
• kustības.

Tas ir iemesls USB TTL PL2303 adaptera plašai izmantošanai radiovadāmās ierīcēs. TTL USB adapteris ir ieprogrammēts C++, t.i. USB TTL adapteris ir "universālā kopne" datu pārsūtīšanai, ko izmanto zema un vidēja ātruma skaitļošanas tehnoloģijās.

Lai to pievienotu USB RS232 TTL adapterim, nepieciešams četru vadu kabelis. Viens vītā pāris ir nepieciešams diferenciālajam savienojumam uztveršanas un pārraides laikā (RX un TX), bet pārējie ir nepieciešami, lai nodrošinātu perifērijas ierīču barošanu (GND un +5 V).

Ar nosacījumu, ka šādu ierīču maksimālā strāva nepārsniedz 500mA, bet USB - 900mA, tās ir savienotas bez sava barošanas avota.

Neskatoties uz to, ka TTL loģikai 0-5 V ir standarta līmeņi, piemēram, USB TTL adapteris nav nepieciešams.

Bet, tā kā USB interfeiss/protokols ir diezgan sarežģīts, lai uz tā bāzes izveidotu ierīci, ir vajadzīgas dziļas zināšanas un mikroprocesori, kas apstrādā datus.

Palīdzībā var izmantot citu protokolu - UART (UART), kas mūsdienās ir visizplatītākais. No daudzu protokolu saimes visbiežāk izmantotais ir RS-232, ko parasti dēvē par COM portu. Tas ir visvecākais no visiem, bet joprojām aktuāls šodien.

Tam ir rindas:

• raidīšana - TXD;
• saimniekdators - RXD.

Ja tos izmanto datu pārsūtīšanai, tad nav nepieciešama aparatūras kontrole. Aparatūrai tiek izmantoti DTS un RTS.

Raidītāja izeja ir savienota ar uztvērēja ieeju un otrādi.

RS-232 atšķiras no standarta (5 voltu) loģikas ar savu elektrisko darbības principu. Šajā versijā “0” atrodas attiecīgi diapazonā no +3 līdz +12 V, viens ir diapazonā no -3 līdz -12.

Secinājums. UART USB TTL adapteru mērķis ir “pievienoties” sarežģītam interfeisam

USB ar vienkāršu un “darbojošu” UART protokolu, ko atbalsta mikrokontrolleri un kas darbojas ar loģikas līmeņiem 0-5V.

USB RS232 TTL Pl 2303 adapteris ir samontēts uz PL2303 mikroshēmas, kas datorā izveido virtuālu COM portu. Izmanto mirgojošām ierīcēm ar mikrokontrolleriem.

Tās izmaksas ir 40,84 rubļi.

Lai piegādātu uz Ukrainu, jums papildus jāmaksā 149,74 rubļi.

Galvenās PL2303 USB uz TTL moduļa adaptera pārveidotāja funkcijas:

• sprieguma veids – regulārs;
• barošana – 3,3/5 V;
• mērķis - datoram;
• temperatūras diapazons - -40 LĪDZ +85;
• Ražotājs: Diymore.

USB 3.3V 5.5V uz TTL mini porta adapteris

Pārskats

• Izmērs – 36x17,5 mm (LxW);
• Tapas: GND, CTS, VCC, TXD, DTR, RXD, RXD;
• Chipset FT232RL;
• Atbalsti – 5V, 3.3V;
• Solis – 2,54 mm.

Izcilas kvalitātes moduļi maksā 100,24 rubļus. piedāvā interneta veikals https://ru.aliexpress.com/popular/ttl-adapter.html .

Lai noteiktu automašīnu, izmantojot GPS adapteri USB TTL PL2303 HX RS232 pārveidotāju

Tās izmaksas ir 42,7 rubļi.

Funkcijas ietver:

• antistatisks iepakojums, kas novērš statiskās elektrības uzkrāšanos,
• negatīvi ietekmē darbu;
• augsta uzticamība, stabilitāte;
• WIN7 atbalsts.

5 gramus smags produkts (bez iepakojuma) tiek izmantots skolēnu ražošanas eksperimentos u.c. Tā izmērs ir 50X15X7 mm. USB PL2303 - RS232 modeļa pārveidotājiem

TL ir pāris saskarņu savienošanai (piecu kontaktu vīrs) un datoram (USB standarts).

FT232RL USB 3.3V 5.5V līdz TTL mini portam

Tās izmaksas ir 106,43 rubļi. Šī ir lēta iespēja palielināt mikrokontrolleru USB iespējas. Aizsardzībai 500 ma pašatiestatošs drošinātājs, kas aizsargā pret strāvas pārslodzi.

Raksturlielumi

• krāsa - sarkana;
• barošanas avots USB-5 vai 3,3 V;
• svars - 4 grami;
• izmēri - 43x17 mm.

Tā mazais izmērs ļauj to izmantot izstrādēs, kur sīkrīka izmērs ir kritisks.

USB uz TTL uz UART PL2303 mikroshēmā

Izmanto Arduino programmēšanai.

Max3232 mikroshēmas pārveidotājs pārveido RS-232 porta signālus tādos, kas ir piemēroti izmantošanai digitālajās shēmās, kuru pamatā ir TTL tehnoloģijas.

Izmaksas 76,11 rubļi.

CP2102 USB 2.0 uz TTL UART 6Pin

Sastāv no CP2102 plates, iebūvēta USB2.0 pilna ātruma, kvarca oscilatora, UART datu kopnes un atbalsta signālus, neprasot ārēju USB modemu.

• Sver 4 gramus;
• LED indikatori: barošanai, pārraidei un saņemšanai;
• Darba stāvoklis – 3,3 un 5 V.

Izmaksas 82,3 rubļi.

Lielākā daļa emuāru ierīču tīmekļa vietne strādā ar UART. Un tas ir dabiski – UART ir ļoti vienkāršs un neprasīgs protokols. Ar to ir viegli strādāt gan no mikrokontrollera puses, gan no datora puses. Bet UART izmantošanai ir viens trūkums. Lielākajā daļā mikrokontrolleru ir UART, bet ar personālajiem datoriem situācija ir nedaudz sliktāka. UART interfeiss ir COM ports (RS232 versijā), taču pieaugošo prasību dēļ datoru perifērijas ierīcēm COM ports sāk novecot. Tas notiek zemā ātruma, nespējas paplašināties utt. dēļ. Tas jau sen ir pazudis no klēpjdatoriem kā portu klase. Pienākusi kārta galddatoriem...
Bet tas viss nav tik slikti. Ir izeja! Daudzi ražotāji ir izstrādājuši un ražo USB-UART pārveidotāju mikroshēmas (tiltus). Viņu darba princips ir šāds. Datorā ir instalēts īpašs draiveris, kas sistēmā izveido virtuālu COM portu. Datorprogrammām šis ports neatšķiras no parastā COM porta - viņi “nepamana” aizstāšanu. Visi ziņojumi, kas nosūtīti uz šo virtuālo portu, tiek pārveidoti par USB protokola ziņojumiem. Pārveidotāja mikroshēma, kas pievienota USB portam, saņem šos ziņojumus un ģenerē UART signālus. Populāras un pieejamas mikroshēmas ietver FT232 un PL-2303 (un ir arī OTI006858 un CP2102).

Tagad ejam tuvāk jautājuma tēmai.
Tātad, mēs sapratām, ka mums ir nepieciešams USB uz UART pārveidotājs. To var iegūt vairākos veidos:
1 Iegādājieties nepieciešamo mikroshēmu un pats pielodējiet ierīci. Ja jūs montējat jebkuru ierīci, tas būs ērti, ja pārveidotājs ir integrēts ierīcē. Ja pameklējat googlē, jūs atradīsiet daudzas šādu pārveidotāju shēmas - dēļa kodināšana un pārveidotāja salikšana nebūs problēma.
2 Pērciet gatavu pārveidotāju. Arī nav slikts variants. Pārdošanā ir daudz šādu ierīču. Dažādos formas faktoros, par dažādām cenām - izvēlies katrai gaumei!
3 Ir vēl viena iespēja - alternatīva. Piekrītu - ne vienmēr tas var būt pieņemami, bet tomēr... Pārveidotāju var “aizņemties” no citas ierīces.

Šajā rakstā es ierosinu izmantot mobilā tālruņa vadu kā USB uz UART pārveidotāju ( Datu kabelis). Kāpēc mobilā tālruņa aukla? Es tagad paskaidrošu.
Pirms kāda laika UART protokols tika plaši izmantots, lai sazinātos starp mobilo tālruni un datoru. Tā plašās izmantošanas iemesli ir skaidri - ražotājiem bija nepieciešams lēts un plaši izplatīts saziņas kanāls ar datoru. Tas varētu būt COM ports vai USB. Tolaik darbs ar USB bija dārgs un nebija izdevīgs - uzvarēja COM. Mobilie tālruņi izvada UART signālu “ārpus”, un datu kabeļa vadi pārvērš to par COM vai USB portu. Mūsdienās elektronika ir tikusi tālu, un USB mobilo tālruņu mikroprocesoros ir kļuvis par obligātu. Mūsdienu tālruņu vadi tiek aizstāti ar parastajiem USB pagarinātājiem.
Un tagad mēs nonākam pie visinteresantākās daļas. Parādās jauni telefoni, vecie pārveidotāju vadi kļūst nevienam nederīgi, kas nozīmē, ka pārdevēji par katru cenu cenšas no tiem atbrīvoties. Cenas šīm vecajām novecojušajām mežģīnēm ir vienkārši smieklīgas. Tā nu es tiku pie šīm kastēm ar mežģīnēm par tādu naudu, ka nevarēju pretoties un nopirku divas. Tagad es jums pastāstīšu kas jādara, lai no tāda vada uztaisītu pilnvērtīgu USB UART pārveidotāju.

Pirmkārt, jums ir jāiegādājas šīs mežģīnes.

Ne visas mežģīnes der. Vispirms vajag googlē meklēt mežģīņu nosaukumus, kurām ir pārveidotājs. Vizuāli jāmeklē vads ar kastīti vidū.

Šeit ir iepakojuma kaste un tās saturs.

Komplektā ietilpst pats vads un draivera disks. Varat uzreiz izmest disku - tur ir tāda atkritumu savākšana, ka atrast kaut ko jums ir problemātiski. Paņemiet pašu mežģīnes.

Tagad Apskatīsim dēli tuvāk pārveidotājs

Pārbaudes rezultātā mēs atrodam mikroshēmu Ražīgais PL-2303HX.

90% gadījumu šādās mežģīnēs redzēsim tieši šo mikroshēmu. Iemesls ir tā lētums. Turklāt šī mikroshēma būs atrodama arī lielākajā daļā USB-UART pārveidotāju, ko iegādājaties veikalā. Jūs ļoti reti redzēsit FT232, jo tas ir dārgāks un nav pieejams lētās ķīniešu šņorēs (ja vien jūs nesaskarsities ar kādu firmas vadu). Ja jūs saskaraties ar FT232RL, uzskatiet, ka esat laimīgs; jūs varat izmantot šādu vadu, lai pasmieties par programmētāju (FT232RL var darboties beatbang režīmā).

Piezīme! Jūs varat atrast Prolific klonu uz tāfeles. Šis, piemēram, bija otrajā, no manis pirktajām mežģīnēm.

Dēlis ir tāds pats, dizains tāds pats, bet kristāls nepārprotami nav ražīgs (spriežot pēc izskata, tas ir lētāks klons). Kvarca trūkums ir satraucošs, bet tāfele darbojas (man ir aizdomas, ka tas darbojas no iekšējā RC oscilatora - tas nav ļoti labi). Jebkurā gadījumā šādas mikroshēmas ir pilnīgi analogas (vismaz kāju ziņā) Prolific.

Tagad dodieties uz vietni Prolific un lejupielādējiet mikroshēmas datu lapu
- Prolific USB-UART pārveidotājs

Datu lapā atrodam spraudni un apskatām, kurās kājās atrodas nepieciešamie UART signāli:
— Raidītājs TXD - 1;
— Uztvērējs RXD - 5.

Mēs atrodam mikroshēmā atbilstošās kājas.

Tālāk, izmantojot parasto testeri, atrodam tuvākos kontaktu paliktņus, pie kuriem varam pielodēt vadus. Pie kājiņām pielodēt nevar – tās ir mazas. Mums ir vajadzīga arī “zeme” - šeit viss ir vienkārši, tas būs lieli daudzstūri. Lodējiet vadus uz atbilstošajiem paliktņiem.
Vada otrā galā pievienojam ērtu savienotāju.

Veicot dažas vienkāršas manipulācijas (kuru apraksts ir vairāk piemērots Habr), atmiņas kartē tika instalēts gan bootloader, gan arhīvs un ierīce tika ieslēgta. Tomēr pēc ielādes mani gaidīja melns ekrāns un iedegās zaļā gaismas diode uz “oranžās”.

Nu, nav problēmu, es nodomāju. UART ir pievienots "oranžajam", es ar to izveidošu savienojumu, izmantojot termināli, un skatīšos, kas notiek. Tika iegādātas nepieciešamās detaļas un vads un pielodēts šāds kabelis (attēls zem spoilera)

Noob kabeļa versija

Ikviens, kas zina, uzreiz sapratīs, kur es kļūdījos, veidojot šādu kabeli, un ir vairāk nekā puse no tiem, kas to lasa. Man radās aizdomas, ka kaut kas nav kārtībā pēc tam, kad es redzēju krakozyabrs, ka mans "apelsīns" spļauj terminālī. Tieši manas stulbās kļūdas iemesla izpratne pamudināja mani veikt tālāk aprakstītās darbības.

1. Kāda ir atšķirība starp UART un RS232

Atšķirība ir līmeņos. Orange Pi un citās līdzīgās ierīcēs ieviestā seriālā saskarne ir balstīta uz TTL loģiku, tas ir, nulles bits atbilst nulles sprieguma līmenim, bet viens atbilst +5 V. RS232 izmanto augstāku sprieguma līmeni, līdz 15 V, un viens atbilst - 15 V, un nulle +15 V. Lai palielinātu kanāla trokšņu noturību, jebkurš sprieguma līmenis, kas mazāks par 3 V moduli, tiek uztverts kā nulle. Datu pārsūtīšanas protokols, kas balstīts uz loģisko vērtību secību, ir absolūti vienāds gan UART, gan RS232. To visu ilustrē šāda baitu pārsūtīšanas diagramma

Kā es par to varēju aizmirst? Kad es strādāju elektrisko lokomotīvju pētniecības institūtā, es zināju šīs lietas. Un tad viņš nez kāpēc pateica kaut ko stulbu. Vispār kļuva skaidrs, ka vajadzīgs kaut kāds līmeņa pārveidotājs ar signāla inversiju. Izvēle krita par labu visas iekārtas pieslēgšanai COM portam, kas atrodas mana mājas datora mātesplatē. Lai gan, protams, jūs varētu skatīties uz UART<->USB, jo vecais seriālais interfeiss pastāvīgi zaudē nozīmi. Tomēr mana tieksme uz vienkāršākiem risinājumiem uzvarēja, un šī ierīce parādījās kā kandidāts iegādei

Pārdots tajā pašā “Ali” par 464 rubļiem. Principā manā pilsētā šo varēja atrast veikalos vai radio tirgū, bet nieze kaut ko darīt ar rokām jau bija pamodusies. Tāpēc es noraidīju domu par interfeisa plates iegādi un nolēmu mēģināt pats tādu izveidot.

Man jāsaka, ka es parasti esmu labi draugi ar lodāmuru. Skolā un augstskolā pirms pirmā datora iegādes lodēt visādas noderīgas un ne tik blēņas bija mans galvenais hobijs. Bet es dzīvoju ciematā, bija deviņdesmitie gadi. Naudas nebija daudz; sastāvdaļas tika iegūtas, demontējot radio atkritumus, kas nonāca redzeslokā. Informācijas avots bija reģionālās bibliotēkas grāmatas - toreiz ne visiem bija internets. Arī bagātu instrumentu nebija. Folija PCB un dzelzs hlorīds bija leģendārs brīnums. Kopumā bija grūti.

Pēc datora iegādes visa mana aizraušanās pārgāja uz to. Un mazo pastiprinātāju un uztvērēju lodēšanas prasme ir nolikta plauktā. Tātad es esmu "tējkanna". Tāpēc es lūdzu būt iecietīgam attiecībā uz lielāko daļu no tā, ko rakstu tālāk. Un šis raksts kopumā ir paredzēts tādiem manekeniem kā es.

2. Ierīces shēmas izvēle un tās datormodelēšana

Šādas ierīces diagrammas atrašana internetā ir vienkārša. Šādu shēmu tiešām ir daudz. Izvēle krita uz šo lēmumu

Visas ierīces sirds ir MAX232 tipa mikroshēma - līmeņa pārveidotājs, kas darbojas pēc “uzlādes sūkņa” principa. Spriegums tiek palielināts no 5 V, pārmaiņus uzlādējot ārējos kondensatorus C4 un C5. Šobrīd signāls tiek izvadīts uz RS232, šie kondensatori ir savienoti virknē, un tajos uzkrātais spriegums tiek summēts. Reversās pārraides laikā mikroshēma darbojas kā dalītājs. Abos signāla pārraides virzienos tas ir apgriezts.

Diode VD1 spēlē “nepārspējamas” lomu - tā aizver strāvas ķēdi, ja tiek pielietots nepareizas polaritātes spriegums.

Pirms ierīces ražošanas uzsākšanas nolēmu paskatīties, kā tas viss darbosies, tāpēc sāku ar topošās ierīces modelēšanu Proteus vidē. Lai pārbaudītu ķēdi, tika salikts virtuāls stends

Pirmā lieta, ko es gribēju darīt, bija simulēt visu, ieskaitot strāvas ķēdes, jo mani interesēja diodes ietekme uz ķēdes darbību. Pēc noklusējuma Proteus mikroshēmu barošanas tapas ir paslēptas un novilktas līdz vēlamajam līmenim un zemei. Lai tos atbloķētu, vispirms ir jāparāda slēptās tapas. Lai to izdarītu, atveriet izvēlni Veidne -> Iestatīt dizaina krāsas un atzīmējiet izvēles rūtiņu Rādīt slēptās tapas

Kurā mēs atzīmējam izvēles rūtiņas Draw body un Draw Name. Pēc tam atlasiet visu mikroshēmu, ieskaitot tekstu, kas apzīmē tapas, un ar peles labo pogu noklikšķiniet uz izvēlnes un atlasiet Izveidot ierīci. Mums tiks lūgts izvēlēties jaunās ierīces nosaukumu un saglabāt to. Tas arī viss, pēc tam jaudas ķēdes tiks skaidri iekļautas simulācijas procesā.

Tālāk mēs pārsūtīsim kaut ko nozīmīgu, izmantojot UART, piemēram, burtu “A”, kas kodēts ASCII ar kodu 65 decimālo skaitļu sistēmā vai secību 01000001b binārā veidā. Turklāt, lai uzsāktu pārsūtīšanu, ir jānosūta sākuma bits ar līmeni “0”, un, lai pabeigtu pārsūtīšanu, jānosūta viens vai divi apturēšanas biti ar līmeni “1”. Tādējādi ar UART pārraidītā kadra laika diagramma izskatīsies šādi

Lai ģenerētu šādu signālu, mēs izmantojam avotu ar nosaukumu Digital Pattern Generator (DPATTERN) ar tādiem iestatījumiem kā

Impulsa platums 104 mikrosekundes atbilst 9600 bodu ātrumam. Viļņu formu nosaka virknes modelis, kur "L" nozīmē zemu līmeni un "F" nozīmē augstu līmeni. Attiecīgi mūsu virkne izskatīsies kā “FLFLLLLLFLF”. Mēs kontrolēsim RS232 saņemtos datus, izmantojot virtuālo termināli, iestatot to šādi:

Mēs neizmantosim paritātes bitu un izmantosim vienu pieturas bitu. Turklāt pieņemsim, ka terminālim piegādātais signāls ir apgriezts, kas atbilst RS232 protokolam. Uzsākot ķēdes simulāciju, mēs iegūstam signālu oscilogrammu un izvadi uz virtuālo termināli

Kanāls A pārraida izejas signālu, kas tiek piegādāts COM portam. Kanāls B ir TTL ievades signāls. Terminālī tiek parādīts vērtīgais burts “A”. Tādējādi mēs esam pārliecināti, ka piedāvātā shēma pilnībā darbojas. Teorētiski.

3. Komponentu izvēle un iegāde

No manai dzīvesvietai vistuvāk esošiem veikaliem, kur var iegādāties radio komponentus, ir divi, kas ir pelnījuši uzmanību: veikals “Radio Components” Budenovska prospektā (šī ir Rostova pie Donas) un “1000 Radio” Components” veikals Nagibina avēnijā, iepretim Rio tirdzniecības centram. Pēdējais izceļas ar to, ka tai ir vietne, kaut arī diezgan sena un acīmredzot slinki atjaunināta (un izveidota Joomla...). Pārmeklējot cenrādi, es saņēmu sarakstu ar to, kas man bija jāiegādājas.

Uzreiz teikšu, ka savas pieredzes dēļ rūpīgi izvairījos no SMD komponentiem. Tāpēc es izvēlējos MAX232CPE versiju ar caurumu. Es paņēmu tos pašus elektrolītus un diodes. Taču izrādījās, ka pieejams tikai MAX232CWE mikroshēma - tas pats, tikai... SMD! Brīdi padomājot, piekritu pārdevēja priekšlikumam - kaut kad jāsāk... 15 V kondensatori nebija, bet bija 100 V kondensatori ar tādu pašu jaudu un vienādiem izmēriem. Labi, tas arī ir labi. Vīrišķā DB-9 savienotāja vietā man piedāvāja sieviešu savienotāju. Tādējādi tika iegūts šāds saraksts

Dzelzs hlorīds, tsapon laka un tekstolīts, protams, netika pilnībā izmantoti. Turklāt es šajā sarakstā neiekļāvu iegādāto instrumentu: vienkāršu lodēšanas staciju (jo pirms tam man bija tikai 40 vatu lodāmurs ar vara galu), sānu frēzes un mazās knaibles, metāla šķēres PCB griešanai, šķidrums kolofonija-spirta plūsma LTI-120 labi un tā tālāk. Kopumā šī epopeja man izmaksāja apmēram 3000 rubļu.

Kopumā komponenti tika iegādāti un atvesti mājās. Tika nozāģēti 40 kontaktu PLS bloki, lai nodrošinātu nepieciešamo kontaktu skaitu. Viens no kontaktiem ir noņemts, lai nodrošinātu nepārprotamu savienojumu. Caurums kontaktligzdas blokā, kas atbilst noņemtajai tapai, ir noslēgts ar polietilēnu.

4. Ierīces salikšana uz maizes dēļa un darbības pārbaude

Principā tik vienkāršai ierīcei tas nav nepieciešams. Bet es esmu iesācējs, tāpēc pirms dēļa izgatavošanas es nolēmu pārbaudīt ķēdi reālā darbībā.

Visgrūtāk bija ar mikroshēmu. Lai to pielodētu uz maizes dēļa, man bija jājaucas ar divpadsmit kāju pielodēšanu pie vara vadītājiem. Iznāca briesmonis zirneklis ar divpadsmit kājām

Tajā brīdī es sapratu divas lietas: labi, ka tomēr nopirku lodēšanas staciju. Sliktā lieta ir tā, ka man būs daudz jāmācās ar šo mazo lietu. Kopumā sastāvdaļas tika pielodētas uz “maizes dēļa”, ķēde tika salikta ar “oranžu” dēli. +5 V jauda, ​​kas ņemta no “oranžās” — 2. kontaktdakša divrindu 40 kontaktu tapu blokā

Lai pieslēgtos ierīcei, izmantojām špakteles termināli, kas pieejams arī Linux un tam atšķirībā no minicom ir krāsu izvade un nav nepieciešama papildus konfigurācija rakstzīmju ievadīšanai terminālī no klaviatūras.

Kopumā dēlis sāka darboties - sāknēšanas žurnāla līnijas skrēja pāri termināļa ekrānam: vispirms no u-boot un pēc tam no linux kodola

Lieki piebilst, cik es biju laimīgs: pirmkārt, shēma darbojas pareizi, un, otrkārt, Linux uz “oranžā” ir instalēts pareizi, tas darbojas normāli vairāku lietotāju režīmā

Tāpēc nefunkcionējošais HDMI savienotājs un Ethernet saskarnes trūkums ir saistīts ar paša izplatīšanas konfigurāciju. Šīs problēmas, protams, tiks atrisinātas, un mēs par tām šeit nerunājam. Tāpēc pāriesim pie nākamā programmas punkta

5. PCB izkārtojums

Es to izveidoju Altium Designer. Plātnes izkārtojumu labāk veikt pēc komponentu iegādes. Iespējams, tāpat kā manā gadījumā, jums būs jāinstalē papildu Altium komponentu bibliotēkas. Sastāvdaļu izmēriem un katras nospieduma izkārtojumam jāatbilst faktiskajām pieejamajām daļām. Šeit es pieļāvu kaitinošu kļūdu, bet vairāk par to zemāk.

Es teikšu uzreiz - neizmantojiet automātisko vadu. Iespējams, tas ir konfigurējams, bet automātiskā vadu sistēma mēģināja vilkt ceļu starp kondensatoru kājām, kas ar 2 mm attālumu starp tiem padara ceļu apmēram ceturtdaļu milimetra platu, kas man bija pārāk stāvs. kā "manekens". Un mana intuīcija lika domāt, ka no tādām lietām ir ieteicams izvairīties. Tāpēc izmantoju manuālo maršrutēšanu (pamatojoties uz automātiskā rezultātiem), maršrutēšanas noteikumos iestatot ceļu platumu uz 0,5 mm (Dizains -> Noteikumi -> Maršrutēšana -> Platums)

Turklāt Altium pēc noklusējuma pieņem, ka tāfele ir divslāņu. Lai piespiestu viņu virzīt vienpusēju dēli, elektroinstalācijas noteikumos ir jānorāda vadi vienā slānī, piemēram, augšējā slānī.

Shēma tika ierakstīta shēmas redaktorā

Šajā gadījumā ir jāņem vērā fakts, ka mikroshēmas brīvās nepielodētās ieejas (8. un 10. kājas) ir jāvelk zemē, pretējā gadījumā Altium nekompilēs shēmu, lai to pārsūtītu uz plates redaktoru.

Rezultātā, patstāvīgi čakarējot programmu un Alekseja Sabuņina mācības mērķis tika sasniegts un maksājums veikts

Visas caurumos uzstādītās sastāvdaļas atrodas PCB tīrajā pusē, un mikroshēma SMD dizaina dēļ atrodas sliežu ceļu malās. Lai izdrukātu shēmas izkārtojumu, ierīces projektā jāizveido tā sauktais Output Job File

Kas ir konfigurēts šādi. Konfigurācijas opciju sarakstā atlasiet Dokumentācijas izvade un noklikšķiniet uz Pievienot jaunu dokumentācijas izvadi, parādītajā izvēlnē atlasot PCB izdrukas un ar mūsu ierīci saistīto plates projektu.

Parādīto dokumentācijas vienumu pārdēvējam, sauksim to par LUT, par transliterācijas tehnoloģiju (LUT), ko izmantosim, lai plates dizainu pārnestu uz vara. Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz LUT un konteksta izvēlnē atlasiet Konfigurēt. Drukājamo slāņu iestatījumos atstājiet tikai divus vienumus: augšējais slānis un daudzslāņu un atzīmējiet izvēles rūtiņas, kā parādīts ekrānuzņēmumā.

Izvēles rūtiņa Spogulis ir nepieciešama, lai atspoguļotu attēlu uz izdrukas. Tas ir svarīgi, pretējā gadījumā, pārceļot dizainu uz vara, jūs iegūsit mūsu pēdu spoguļattēlu, bet mums tas nav vajadzīgs. Jums vajadzētu arī izpētīt lapas iestatīšanu

Lai izvēlētos papīra izmēru un pievērstu uzmanību mēroga koeficientam (Scale). Pirmoreiz drukājot, tas nez kāpēc izrādījās vienāds ar 1,36, bet tam vajadzētu būt vienādam ar vienu

Tagad noklikšķiniet uz Drukāt. Man nav sava printera, tāpēc es to izdrukāju PDF formātā, izmantojot Foxit Reader, un pēc tam iegūto failu zibatmiņas diskā aiznesu uz tuvāko šarašku, kur izdrukāju zīmējumu uz glancēta fotopapīra. Beigās sanāca šādi

Tāfeles izmērs bija 62 x 39 mm, ar metāla šķērēm tika sagriezts PCB gabals līdz šādam izmēram. Iepriekš es zāģēju tekstolītu ar metāla zāģi un bieži (vai drīzāk vienmēr) tas izrādījās briesmīgi. Ar šķērēm tas iznāk gludi, bez gružiem vai vadošā slāņa bojājumiem.

6. Iespiedshēmas plates ražošana

LUT (lāzera gludināšanas tehnoloģija) metode tika izvēlēta tās vienkāršības un pieejamības dēļ. Kalpoja kā rīcības ceļvedis. Centos nepārkāpt tehnoloģiju: pārgāju vara ar nulles punktu, attaukoju, tiesa, ne ar acetonu, jo nevarēju atrast kur nopirkt, bet gan ar universālo attaukošanas līdzekli uz vaitspirta bāzes, pirkts Leruā. Merlina. Rūpīgi un ar piepūli no PCB un raksta izgatavoto sviestmaizi gludināju ar gludekli maksimālā temperatūrā. Vai nu tāpēc, ka es kaut kur kļūdījos, vai tāpēc, ka neļāvu sagatavei atdzist, vai arī viņi vienkārši taupīja toneri uz printera "šaraškā", kopumā tas neizdevās ļoti labi.

Tomēr es gudri krāju Edding 404 pastāvīgo marķieri, ar kuru ar savas mīļotās sievas palīdzību (ar viņas progresīvām prasmēm skropstu uzlikšanā un rakstu zīmēšanā uz nagiem) iezīmēju visus ceļus.

Tālāk tika atšķaidīts 6-ūdens dzelzs hlorīda šķīdums ar ātrumu aptuveni 180 grami uz 300 ml ūdens (ūdens tika ņemts no krāna, karsts) un tāfele tika iemesta kodināšanas kivetē, lai to ēstu. Lai dēli iegravētu, nesaindējot sievu, operācija veikta saulrieta laikā uz balkona

“Khlonyak” nepievīla, klīst baumas, ka viņi bieži pārdod zemas kvalitātes. Kodināšana ilga 13 minūtes, pēdējās vara saliņas pazuda tieši mūsu acu priekšā. Galvenais ir neaizmirst periodiski spārdīt dēli ar pinceti uz kivetes un uzraudzīt procesu. Tiklīdz liekā vara pazūd, mēs steidzami izņemam dēli un noskalojam to ar bagātīgu ūdens strūklu.

Pēc mazgāšanas, noslaucīšanas un žāvēšanas pienāk patiesības brīdis. Aizsargpārklājums ir jānoņem. Es mēģināju to darīt ar vaitspirtu,

Bet lietas gāja slikti. Tad mana sieva piedāvāja savu nagu lakas noņēmēju - šis brīnumeliksīrs acumirklī noņēma pārklājumu (man joprojām ir šausmas par reaģentiem, ko izmanto mūsu sievietes. Skaistumam ir briesmīgs spēks!)

Arī marķieris nelika vilties – visas takas izdzīvoja

Pēc aizsargpārklājuma tīrīšanas varat sākt urbt caurumus. Un šeit es pieļāvu nelaimīgu kļūdu - man nebija 0,5 mm urbja, un tā vietā, lai atliktu lietu uz rītdienu, nopirku nepieciešamo urbi, es steidzos un paņēmu milimetru, domājot, ka derēs. Rezultātā es sabojāju daudzus kontaktu paliktņus, par laimi, ne slikti un ne neatgriezeniski. Bet tomēr nekad nesteidzieties. Kā teica mans draugs Marks no Minhenes Universitātes Mehatronikas katedras laboratorijas, kur es stažējos pirms absolvēšanas: "Dmitrij, ņemiet katram darbam pareizo instrumentu." Un viņam bija tūkstoš reižu taisnība.

7. Plātnes un komponentu lodēšana

Vietas, kur tiek lodētas detaļas, jāpārklāj ar plānu, spīdīgu lodēšanas slāni. Tas ir galvenais nosacījums veiksmīgam darbam. Es neskāru visas dziesmas. Pirmkārt, es baidījos tos deformēt, otrkārt, es joprojām grasījos pārklāt dēli ar laku. Tāpēc es alvoju tikai lodēšanas vietas. Lai to izdarītu, ar otu uzklājiet uz tiem kolofonija-spirta plūsmu LTI-120 un izmantojiet līdz 250-300 grādiem uzkarsētu lodāmuru, no kura gala karājas niecīga lodēšanas lāse, velciet to gar vēlamajiem dēļa punktiem. . Tā kā plūsmas rezultātā palielinās virsmas spraigums, lodmetāls izkliedējas tieši pa kontaktu paliktņiem.

Pēc tam “maizes dēlis” tika izjaukts, elektroinstalācija tika noņemta no mikroshēmas un vispirms tika pielodēta. Ar rokām vai pinceti uzmanīgi novietojiet mikroshēmu savā vietā saskaņā ar spraudni, lai katra kāja aizņemtu savu laukumu. Tad mēs eļļojam kāju rindas ar plūsmu. Īsām un precīzām kustībām pieskaramies pēc kārtas visām kājiņām, neaizmirstot uzlikt lodāmura galu (bet ne pārāk, pietiek ar mazu pilienu). Ja viss ir izdarīts pareizi, tad kājas tiek pielodētas pie paliktņa ļoti ātri un precīzi, bez “puņķiem” vai kaimiņu tilta. Man vajadzēja mazāk nekā minūti, lai pielodētu mikroshēmu, un šī ir pirmā reize, kad to daru. Mani iedvesmoja uz šo varoņdarbu šis video, par ko esmu ļoti pateicīgs tās autoram. Viss izrādījās īsti ne tik biedējoši.

Pārējās detaļas es izdomāju līdzīgi. Galvenais šeit ir rūpīgi nogriezt detaļu vadus vajadzīgajā garumā - es atstāju ne vairāk kā milimetru no svina, kas izlīda virs sliežu ceļa, un, ja nepieciešams, pareizi un uzmanīgi salieku. Svarīgi, ārkārtīgi svarīgi nekur nesteigties un visu darīt pārdomāti. Galu galā notika tas, kas notika

Nevarēju atrauties no “puņķiem”, taču pirmajā reizē tas izrādījās diezgan paciešami, lai gan, iespējams, mani kritizēs.

8. Ķēžu pārbaude un vēl viena kaitinoša kļūda

Pēc lodēšanas mēs nomazgājam visu plūsmu ar spirtu, paņemam multimetru un izsaucam visas ķēdes, lai pārbaudītu to vadītspēju un atbilstību shēmas shēmai. Un te sliktā lieta uzlīda nemanot. COM porta savienotājs izrādījās savienots spoguļveidā! “Zeme” sēdēja pirmajā, nevis piektajā posmā, Rx – ceturtajā, nevis otrajā. Un es joprojām nesaprotu, kā, jo, savienojot Altium, viss bija pareizi. Tas man paliek noslēpums. Nav nekāda noslēpuma - vienkārši, kam patiesībā ir “sieviešu” savienotājs, veidojot ķēdi Altium, es joprojām izmantoju “vīriņu”. Līdz ar to radās spoguļa elektroinstalācija. Par laimi, es atrisināju šo problēmu, atbilstoši savienojot kabeli, kas paredzēts ierīces pievienošanai datora COM portam. Bet šīs kļūdas dēļ COM uz tāfeles izrādījās tik “patentēts”.

Citādi instalācija izrādījās pareiza un es, atlodējis savienojuma vadus un sakārtojis darba vietu, pievienoju jauno plati "oranžajam" un datoram.

Lejupielādes žurnāla rindas atkal skrēja pāri termināļa logam. ES biju laimīgs!

9. Skaistuma atnesšana

Lai pasargātu kontaktus no oksidēšanās un ierīcei piešķirtu “industriālu” izskatu, dēlis tika nokrāsots ar zaļu kapona laku. Visas zīmes, kas tika veiktas pirms uzstādīšanas ar pastāvīgo marķieri, tika nomazgātas ar šo pašu laku. Ak, labi... Šeit ir gatavā produkta foto kopā ar kabeļu komplektu

Tagad mēs varam turpināt uzlabot programmatūru "oranžajam". Tagad es nebūšu akls un mēms, bet varēšu iestatīt sistēmu, izmantojot seriālo termināli.

Secinājums

Bija interesanti. Man tas ir interesanti, jo tā ir pirmā reize. Pirmā ierīce, kas izstrādāta datorā un ar savām rokām samontēta uz iespiedshēmas plates. Un, ja kāds ironiski pasmaida, tad lai atceras, ka arī viņš reiz tā darīja pirmo reizi... Pievieno tagus