TriloBITE 2560 profesionálny MIKROPOČÍTAČ

SO 100% ATmega2560

Pridal EUESLAB 09.05.2021

331 zobrazení

Arduino a príbuzné platformy

Čo je TriloBITE 2560 PRO?

Jedná sa o miniatúrny profesionálny vývojový modul, ktorý pohodlne oživí vstavaný mikrokontrolér ATmega2560. Vďaka tomu, že TriloBITE 2560 PRO obsahuje množstvo periférií, nie je potrebné sa už takmer o nič starať.

TriloBITE 2560 PRO je naviac navrhnutý tak, aby sa všetky interné periféria dali od ATmega2560 pohodlne odpojiť a tým je MCU dostupný kreativite vývojára. Je možné s ním pracovať ako s "čistým" mikrokontrolérom.

Vlastnosti

Mikrokontrolér ATmega2560 - 100% dostupné všetky porty a funkcie.
Dva LDO zdroje 5V0 a 3V3.
Napätia interných zdrojov sú permanentne dostupné na viacpinových konektoroch.
Možnosť napájať MCU z viacerých miest. Napájanie od 1,8V_DC do 5,5V_DC a od 6,5V_DC do 20V_DC.
Možnosť trvale napájať mikrokontrolér aj cez ICSP.
Vymeniteľný kryštál v dutinkách.
Možnosť pomocou SMD jumperov úplne odpojiť obvod s kryštálom a používať externé hodiny.
Dolno-priepustný filter s možnosťou jednoducho ho vylúčiť z funkcie.
Programovanie pomocou ICSP.
11 logicky zoradených portov.
Konektor FEATURES s funkciami:
- Externý RESET.
- Externé hodiny.
- AREF MCU.
Integrované poistky a ochrany TVS.
GND na viacpinovom konektore.
Tlačidlo RESET

Použitie

Riadiace jednotky
Data loggery
Roboty
Regulátory
PLC
Displeje
Batériou napájané systémy
Mobilné aplikácie

Porovnanie vlastností TriloBITE 2560 PRO a ostatné platformy s ATmega2560

Poznámka : Účelom tohto produktu je poskytnúť používateľovi ďalšie možnosti pri používaní ATmega2560, nie však výslovne konkurovať Arduinu.

Trilobite 2560PRO	Arduino Mega
ATmega2560 100% dostupné všetky porty a funkcie.	Niektoré porty nie sú k dispozícii.
Konektory sú usporiadané podľa portov MCU.	Konektory sú usporiadané podľa alternatívnych funkcií MCU.
Dva LDO zdroje 5V0 a 3V3.	Napájací zdroj iba 5V0.
Napätia interných zdrojov sú permanentne dostupné na viacpinových konektoroch.	Napätie interného napájania je trvalo k dispozícii iba na jednom konektore.
Vymeniteľný kryštál v dutinkách.	Kryštál je pevne pripevnený k PCB.
Možnosť pomocou SMD jumperov úplne odpojiť obvod s kryštálom a používať externé hodiny.	Nie je možné odpojiť obvod s kryštálom a použiť externé hodiny.
Dolno-priepustný filter s možnosťou jednoducho ho vylúčiť z funkcie.	Dolno-priepustný filter neexistuje.
Podstatne odolnejšia voči rušeniu vďaka presnému selektívnemu filtrovaniu.	Podstatne náchylnejšie na rušenie.
Možnosť trvale napájať mikrokontrolér aj cez ICSP.	Nie je možné spoľahlivo napájať cez konektor ICSP.
USB neexistuje (programovanie cez ICSP).	USB je k dispozícii na úkor obsadených portov.
Maximálne napájacie napätie je 20VDC. (Chránené obvody.)	Maximálne napájacie napätie nad 20VDC.
Možnosť používať "čistý" MCU.	Neodpojiteľné zdroje napájania a obslužné obvody.
Výrazne menšie rozmery.	Veľké rozmery.

Vzhľad PCB

Pohľad na TriloBITE 2560 PRO z vrchnej strany.

Usporiadanie PCB

Usporiadanie z vrchnej strany TriloBITE 2560 PRO.

Usporiadanie zo spodnej strany TriloBITE 2560 PRO.

Interné a externé zdroje
Porty
Konektor FEATURES
Konektor ICSP
Tlačidlo RESET
Interné a externé hodiny
Mikrokontrolér ATmega2560
Chladenie LDO zdrojov
Poistka F1
Poistka F2
AVCC filter (dolno-priepustný filter)
Montážne diery
Poistka F3
QR kód – webstránka a dokumentácia

Bloková schéma

Bloková schéma TriloBITE 2560 PRO.

TriloBITE 2560 PRO je vytvorený s dôrazom na dostupnosť 100% portov a všetkých funkcií, ktoré ATmega2560 ponúka. Architektúra obvodov je navrhnutá tak, aby zjednodušila oživenie MCU pomocou interných periférii priamo na PCB. Všetky tieto interné periféria sa dajú vylúčiť z funkcie tak, aby nevplývali na zapojenie MCU. Vylúčenie všetkých interných periférií z funkcie, umožňuje používať vlastné návrhy periférií postavených na mieru (zdroje, variabilný kryštál, externé hodiny a reset) a pracovať s čistým ATmega2560, napríklad pri skúmaní a používaní módov nízkej spotreby energie, alebo módov režimu spánku. TriloBITE 2560 PRO umožňuje použiť interný dolno-priepustný filter pre napájanie A/D prevodníka, alebo ho jednoducho vylúčiť z funkcie.

IDE a programovací hardvér

Možnosť programovať cez všetky programovacie IDE a hardvér, ktoré podporujú programovanie ATmega2560.

Príklady:

Rozhranie: Konektor ICSP; Ostatné (po pridaní potrebného externého hardvéru).
IDE: AVR studio, Atmel studio, Eclipse a ďalšie...
Programovací hw: USB ASP a ďalšie...

Všeobecné údaje

PARAMETER (TA = 25°C pokiaľ nie je uvedené inak)	SYMBOL	MIN	TYP	MAX	UNIT
Napájací zdroj cez "Power input" konektor
Vstupné napätie	V_IN	6.5	-	20.0	V
Vstupný prúd (Ak LDO nie sú zaťažené)	I_IN	0.01	0.01	0.01	A
Vstupný zaťažovací prúd	I_LOAD	-	-	1.0	A
Napájací zdroj cez "VCC MCU" konektor
Vstupné napätie	V_IN	1.8	-	5.5	V
Vstupný zaťažovací prúd	I_LOAD	Limituje AT Mega2560	-	1.0	A
Napájací zdroj cez ISCP konektor
Vstupné napätie	V_IN	1.8	-	5.5	V
Vstupný zaťažovací prúd	I_LOAD	Limituje AT Mega2560	-	1.0	A
LDO 3V3
Výstupné napätie	V_out	-	3.3	-	V
Výstupný zaťažovací prúd	I_out	-	-	1.0	A
Celkový stratový výkon @ Tc = +70°C	P_max	-	-	2.0	W
LDO 5V0
Výstupné napätie	V_out	-	5.0	-	V
Výstupný zaťažovací prúd	I_out	-	-	1.0	A
Celkový stratový výkon @ Tc = +70°C	P_max	-	-	2.0	W
MCU ATmega 2560
Pracovná frekvencia	f	-	-	16.0	MHz
Všeobecné informácie o TriloBITE 2560 PRO
Rozsah prevádzkovej a skladovacej teploty	T_J , T_TSG	- 20	-	+ 70	ºC
Výška	V.	13.5	14.0	15.0	mm
Šírka	Š.	-	50.0	-	mm
Dĺžka	D.	-	84.5	-	mm
Hmotnosť	m	270	300	330	g

Poznámka:
Tabuľka vyššie v niektorých prípadoch vychádza z údajov tretích strán a neslúži ako komplexná, alebo referenčná tabuľka. Pre používanie mikrokontroléra ATmega2560 je potrebné vychádzať z údajov poskytovaných výrobcom mikrokontroléra - napríklad datasheet ATmega2560 .

Interné a externé zdroje

Rozhranie interných a externých zdrojov umožňuje rôzne kombinácie napájania MCU, alebo externých periférií (pozri Tabuľku nižšie Konfigurácie interných a externých zdrojov). K dispozícií sú dva LDO zdroje 5V0 a 3V3 s maximálnym povoleným zaťažením do 1A (pozri Graf Charakteristika maximálneho prúdového zaťaženia interných LDO zdrojov 3V3 a 5V0). Napájanie 6,5V_DC až 20,0V_DC nesmie prekročiť prúd 1A. Rozhranie zdrojov umožňuje odpojenie interných zdrojov od MCU a napájať MCU vlastným externým zdrojom. Tento spôsob napájania je výhodný, ak je požadované používať MCU bez obvodov na vetve napájania a využívať jeho vlastnosti napájania (napríklad módy nízkej spotreby mikrokontroléra ATmega2560 viz. datasheet ATmega2560. Pri špecializovaných aplikáciách je treba brať do úvahy spoločnú GND pre všetky interné a externé zdroje.

Tabuľka konfigurácie interných a externých zdrojov

Konfigurácia	Popis	Schéma
1	Napájanie MCU z interného zdroja 5V0 Pre použitie interných zdrojov, je potrebné pripojiť napájanie z externého zdroja 6,5-20,0V_DC na konektor "Power input". Premostením interného zdroja 5V0 pomocou jumpera do pozície vľavo, je MCU napájaný zdrojom 5V0 a napätie je k dispozícií na dvoch konektoroch pre ľubovoľné použitie. Interný zdroj 3V3, je k dispozícii na jednom konektore pre pripojenie alternatívnych periférií. Obidve LED svietia.
2	Napájanie MCU z interného zdroja 3V3 Pre použitie interných zdrojov, je potrebné pripojiť napájanie z externého zdroja 6,5-20,0V_DC na konektor "Power input". Premostením interného zdroja 3V3 pomocou jumpera do pozície vpravo, je MCU napájaný zdrojom 3V3 a napätie je k dispozícií na dvoch konektoroch pre ľubovoľné použitie. Interný zdroj 5V0, je k dispozícii na jednom konektore pre pripojenie alternatívnych periférií. Obidve LED svietia.
3	Napájanie MCU externým zdrojom 1,8-5,5VDC Pripojením externého zdroja na konektory "GND" na - a "MCU V_CC" na +, je možné MCU napájať pomocou externého zdroja 1,8-5,5V_DC. Jumper nie je použitý a LED nesvietia. Tento spôsob napájania je výhodný, ak je požadované používať MCU bez obvodov na vetve napájania a využívať jeho vlastnosti napájania (napríklad módy nízkej spotreby mikrokontroléra ATmega2560
4	Napájanie MCU externým zdrojom 5VDC a spustenie interného zdroja 3V3 Pripojením externého zdroja 5V_DC na konektor "Power input" a na "V_CC MCU", je MCU napájaný externým zdrojom 5V_DC a interný zdroj 3V3 je spustený pre alternatívne použitie. Jumper musí byť na pozícií vľavo. Pri tejto konfigurácii jumper nesmie byť použitý vpravo, aby nedošlo ku kolízií zdrojov s rôznymi napätiami. Obidve LED svietia. Táto konfigurácia je výhodná, ak je k dispozícii len 5V_DC externý zdroj. V tejto konfigurácii je prúd každého zdroja max. 1A.
5	Napájanie MCU externým zdrojom a spustenie interných zdrojov pre alternatívne použitie Pre použitie interných zdrojov, je potrebné pripojiť externý zdroj 6,5-20,0 V_DC na konektor "Power input". Pripojením druhého externého zdroja na konektory "GND" na - a "V_CC MCU" na +, je možné MCU napájať externým zdrojom 1,8-5,5V_DC nezávisle od interných zdrojov. Výhodou tejto konfigurácie je napájanie MCU napríklad na 1,8V_DC a interné zdroje 5V0 a 3V3 použiť pre napájanie alternatívnych periférií. Je potrebné brať do úvahy spoločnú GND pre všetky zdroje. Jumper nesmie byť použitý pri tejto konfigurácii, aby nedošlo ku kolízií zdrojov s rôznymi napätiami.

Typické možnosti konfigurácie zdrojov zobrazuje tabuľka konfigurácie interných a externých zdrojov. Iné typy konfigurácií sa neodporúčajú. Je potrebné brať do úvahy princíp interných a externých zdrojov, a funkciu jumpera. V opačnom prípade môže dôjsť ku kolízii interných a externých zdrojov, a následne k zničeniu TriloBITE 2560 PRO, alebo externých periférii. Napájacie vstupy sú vybavené ochrannými obvodmi, to však nezaručuje 100% bezpečnosť pri nesprávnom použití.

Charakteristika maximálneho prúdového zaťaženia interných LDO zdrojov 3V3 a 5V0

Maximálny výstupný prúd jedného zdroja LDO je závislý na maximálnom povolenom stratovom výkone zdroja (2,0W) pri teplote púzdra neprekračujúceho 70°C. Súčet výstupných prúdov obidvoch LDO zdrojov, nesmie prekročiť hodnotu vstupného istiaceho prvku.

Porty

Konektory PORTA až PORTL sú ku portom mikrokontroléra pripojené analogicky podľa váhy jednotlivých bitov ako znázorňuje obrázok nižšie.

Číslovanie konektorov PORTA až PORTL a FEATURES.

Schéma pripojenia konektorov PORTA až PORTL a FEATURES k mikrokontroléru ATmega2560.

Konektor Features

Pripojenie AREF

Toto je pin analógovej referencie pre A/D prevodník mikrokontroléra. Podrobnosti fungovania AREF a A/D popisuje datasheet ATmega2560.

Pripojenie AREF.

Interný a externý reset

Po pripojení TriloBITE 2560 PRO k napájaniu, dochádza automaticky k reštartovaniu MCU pomocou interného RESET systému. Pin 2 konektora FEARTURES slúži na pripojenie externého RESET systému. Pin je spojený so vstavaným RESET tlačidlom a interným RESET systémom cez pull-up rezistor, aby sa zachovala vyššia priorita pre externý RESET. Integrované tlačidlo RESET a interný RESET systém sú vyradené z funkcie, ak je na pin externý RESET privedený GND, alebo V_CC MCU. Tento pin umožňuje pripojenie napríklad supervízora napájania.

Pripojenie externého RESET.

Pripojenie externého hodinového signálu

Tento pin umožňuje pripojenie externého hodinového signálu pre ovládanie mikrokontroléra ATmega2560. Pre ovládanie externým hodinovým signálom je potrebná konfigurácia jumperov na PCB.

Pripojenie externého hodinového signálu.

Interné a externé hodiny

Pred použitím mikrokontroléra je potrebné nakonfigurovať ako zdroj hodinového signálu interný vymeniteľný kryštál, alebo externé hodiny.

Interné hodiny

Na používanie interných hodín ¹ je potrebné zvoliť hodnotu kryštálu, nastaviť poistky mikrokontroléra tak, ako uvádza datasheet ATmega2560, a spojiť jumpre "CRYSTAL". V tomto móde by mal byť jumper "EXTERNAL CLOCK" rozpojený.

Externé hodiny

Na používanie externého hodinového signálu je potrebné spojiť jumper "EXTERNAL CLOCK" a nakonfigurovať poistky mikrokontroléra tak, ako uvádza datasheet ATmega2560. Externý hodinový signál sa privádza na konektor "FEATURES" pin 3. Pred použitím externého hodinového signálu je potrebné odpojiť interný kryštál1) od mikrokontroléra rozpojením jumperov "CRYSTAL".

Poznámka:
¹ Interné hodiny (kryštál) je potrebné chápať ako kryštál pripojený k rezonančnému obvodu. Pri použití externých hodín nestačí vytiahnuť kryštál z dutiniek, pretože to neodpojí celý rezonančný obvod od mikrokontroléra. Rezonančný obvod je potrebné od mikrokontroléra odpojiť rozpojením jumperov "CRYSTAL".

AVCC FILTER dolno-priepustný filter

AVCC FILTER je dolno-priepustný filter určený na napájanie A/D prevodníka. V prípade napájania PORT F bez A/D prevodníka sa odporúča AVCC FILTER vylúčiť z funkcie spojením jumpera "SHORT". Podrobnosti použitia "low-pass filter" špecifikuje datasheet ATmega2560.

AVCC Filter.

Konektor ICSP

Rozhranie konektora ICSP (In Circuit Serial Programming) umožňuje programovanie mikrokontroléra ATmega2560. Konektor ICSP má vylepšené obvody napájania a ochrany. Vďaka tomu je možné TriloBITE 2560 PRO trvale napájať cez ICSP rovnako ako cez konektor "V_CC MCU" (1,8-5,5V_DC).

Zapojenie konektora ICSP.

Tlačidlo RESET

Stlačením tlačidla RESET dochádza k reštartovaniu mikrokontroléra. Ak je pripojený externý systém RESET cez konektor FEATURES, vyššiu prioritnú má externý reset.

MIKROKONTROLÉR ATmega2560

Vývojová doska TriloBITE 2560 PRO je osadená mikrokontrolérom ATmega2560. Osadený mikrokontrolér ATmega2560 je možné používať bez obmedzení, tak ako definuje datasheet ATmega2560.

Niektoré výhody a možnosti používania :

Napájanie od 1,8V_DC do 5,5V_DC a od 6,5V_DC do 20V_DC.
Rýchlosť 0-16MHz.
100% dostupnosť všetkých portov.
Dostupné všetky funkcie a vlastnosti MCU.
Mikrokontrolér je možné odpojiť od interných zdrojov a pracovať s režimami úspory energie (Ultra-Low Power Consumption).
Používanie všetkých režimov spánku, bez vplyvu okolitých systémov na celkovú spotrebu energie (v prípade odpojenia interných zdrojov).
Možnosť využívať vstavaný dolno-priepustný filter, alebo ho jednoducho vylúčiť z funkcie.
Plnohodnotné používanie vstupu RESET.

Chladenie LDO zdrojov

Chladenie LDO zdrojov je zabezpečené pomocou dvoch chladiacich plôch - obrázok nižšie. Chladenie LDO zdrojov je možné zlepšiť pridaním dvoch od seba galvanicky oddelených chladiacich profilov v miestach chladiacich plôch. Chladiace plochy sú elektricky spojené s LDO zdrojmi, preto je potrebné zabezpečiť ich dostatočnú izoláciu od okolia (napríklad od kovového chassi, alebo od elektroniky).

Poznámka:
Aby bolo možné garantovať dlhú životnosť PCB, je nutné neprekročovať maximálnu povolenú teplotu 70 °C.

Poistka F1

Poistka F1 slúži ako ochrana vstupu "Power input 6,5-20,0V_DC". K pretaveniu dochádza v prípade preťaženia, skratu, prepätí, alebo pri prepólovaní vstupných svoriek.

Parameter	Hodnota	Jednotka
Trvalé zaťaženie	1	A
Maximálne napätie vstupu	20.0	V_DC
Rýchlosť pretavenia	Pomalá

Poistka F2

Poistka F2 slúži ako ochrana vstupu napájania MCU z externého zdroja 1,8-5,5V_DC cez konektor "V_CC MCU". K pretaveniu dochádza v prípade preťaženia, skratu, prepätí, alebo pri prepólovaní vstupných svoriek.

Parameter	Hodnota	Jednotka
Trvalé zaťaženie	1	A
Maximálne napätie vstupu	5.5	V_DC
Rýchlosť pretavenia	Pomalá

Poistka F3

Poistka F3 slúži ako ochrana vstupu napájania MCU z externého zdroja 1,8-5,5V_DC cez ICSP konektor. K pretaveniu dochádza v prípade preťaženia, skratu, prepätí, alebo pri prepólovaní vstupných svoriek.