Giriş
Bu projede 5V'da çalışan FTDI232 devresinden 3.3V ile çalışan bir devre arasında bağlantı için yol ve yöntemler incelenecektirir.
FTDI232BL
Geniş bir uygulama alanında kullanılabilecek şekilde tasarlanan ürün,
özellikle bilgisayarın USB portu ile işlemciler UART arasında (bu blog
sayfalarında kullanılan ATMEL serisi gibi) bir köprü hizmeti vermektedir. 5V ile
çalışan bir çok sistemde rahatlıkla ihtiyacı karşılayabilir. Günümüzde artık pek çok 8 bitlik işlemciler üzerinde USB modülü bulunmaktadır. Ama Üzerinde USB portu bulunmayan işlemciler için FTDI232BL ve benzerleri elemanlar proje için işlemcinin USB bağlantı ihtiyacını karşılamak için gerekli bir öğe olacaktır.
USB portu şu anki durumda 1.1 ve 2.0 sürümlerinde sadece 4 kablo üzerinden çevre birimlerin bağlanmasına olana tanıyan bir iletişim sistemidir.(3.0 sürümünün farklı bir bağlantı şekline ve kablo sayısına sahiptir.) Değişik şekillerde bulunan bağlantı kabloları basitçe +5V,D+,D- ve GND uçlarından oluşan bir bağlantı içerir. USB portuna bağlanan çevre birim çektiği akım 500mA geçmediği sürece bilgisayar üzerindeki USB portundan beslenebilir. Eğer 500mA geçerse bu durumda bilgisayara zarar vermemesi için harici besleme sistemleri gerekir.
Şekil-1:USB 5V çıkış ayarlanmış köprü bağlantısı
Şekil-2:TXD bacağının osilaskoptaki görünümü (2V/div ayarlı)
Her ne kadar FT232 5V ile beslense de, üzerinde 3.3V için bir çıkış ucu mevcuttur. Gerektiğinde düzenlemeler yapılarak sistem 3.3V ile çalıştırılabilir. Bunun için FT232 üzerindeki VCCIO bacağına uygulanan 3.0 ile 5.25V arasındaki besleme gerilimine göre çıkışlar üzerindeki gerilim değerleri kontrol edilebilmektedir. VCCIO bacağına uygulanan gerilim seviyesinden;
| Bacak | Simgesi | Durumu |
| 10 | SLEED# | çıkış |
| 11 | RXLED# | LED sürücü |
| 12 | TXLED# | LED sürücü |
| 14 | PWRCTL | giriş |
| 15 | PWREN# | çıkış |
| 16 | TXDEN | giriş |
| 18 | RI# | giriş |
| 19 | DCD# | giriş |
| 20 | DSR# | giriş |
| 21 | DTR# | çıkış |
| 22 | CTS# | giriş |
| 23 | RTS# | çıkış |
| 24 | RXD | giriş |
| 25 | TXD | çıkış |
bacakları etkilenmektedir. Özellikle projelerimizde yoğun olarak kullandığımız
çıkışlar olan RXD ve TXD bacakları RS232 için gerilim seviyesi değişir.
Şekil-3:USB 3.3Vçıkış ayarlanmış köprü bağlantısı
Şekil-4:TXD bacağının osilaskoptaki görünümü (2V/div ayarlı)
D+ ve D- uçları ise iletişim uçlarıdır. Her iki yöndeki iletişim bu hatlar kullanılarak yerine getirilir. Şimdi bu alet USB1.1 veya USB2.0 olduğunu nasıl anlar. Aslında bunu çip üzerindeki bir parça değil de, D+ veya D- uçlarına bağlanmış bir direnç belirler.
D- ile +5V arasına eklenen 1K5 direnç USB1.1 belirler
D+ ile +5V arasına eklenen 1K5 direnç USB 2.0 olmasını sağlar.
Bunun anlamı eğer herhangi bir alet yokken bu bağlantıları yaparsanız bilgisayarınız doğrudan USB cihaz bulduğunu ama tanımlayamadığını belirtir. Çünkü bu USB tipini belirledikten sonra bilgisayar USB çevre birimle iletişime geçer ve ne olduğunu öğrenmeye çalışır.
Bu noktada dikkate alınması gereken D- ve D+ uçlarının lojik seviyesinin 3.6V civarında olduğunu unutmamak olur.
Devre
Devre zaten başlıktan anlaşılacağı üzere iki adet USB bağlantı ucu (D+ ve D-)
var. Bu uçlar direnç üzerinden USB portuna bağlanabilir.Devre üzerinde bazı ayarlamalar yapılacak ve saklanacaksa devreye bir EEPROM eklenme gerekir. Tüm devre üzerinde donanım olarak yer alan EEPROM sürücüsü sayesinde bu ihtiyacı çözecektir. Önerilen EEPROM çeşitli üreticiler tarafından üretilen 93C46,93C56 ve 93C66 ailesidir.
Seri port için ek kontrol bacakları (özellikle modem gibi araçlar ile iletişimde) ek kontrol olanakları sunacak şekilde eklenmiştir.
Seri port üzerinden iletişim yaparken bir şekilde bu iletişimin izlenmesi gerekir. Bunu olanak tanıyan iki adet LED bacağı var.
Tüm devre üzerinde kristal veya rezonatör bağlantısı mevcut. Üretici firma tarafından verilen örneklerde bu 6MHz olduğu görülür. Ama bu sizi yanıltmasın tüm devre içinde frekans çarpıcı devre var ve devre 12MHZ ve 48MHz iç sistemlerinde kullanılmak üzere üretiliyor.
FT232BL görüldüğü üzere 32 bacaklı bir yüzey montaj yapısında. Aslında internet üzerindeki birçok örnekte tüm elemanların (USB port hariç) yüzey montaj olacak şekilde örnekler mevcut. Ama devrenin bu şekliyle de çalıştığını söyleyebilirim. Bu tüm devrenin başka bacak bağlantı yapısına sahip sürümü yok
Bu devredeki kırmızı köprü ile belirtilen seçme bölümüdür. Bu köprü çıkışların 3.3V ve 5V arasında bir seçme imkanı tanıyacaktır. Yeşil ve mavi renkli köprülerin olduğu gibi kullanılmaları önerilir. Aksi durumu devre için harici besleme gerekecektir. Bu durum bu sistem için öngörülmemiştir.
Şekil-5:Kart üzerine köprülerin bağlantıları
Şema
Devrenin kalbi zaten görüldüğü üzere FT232BL IC1. Tüm iletişim sistemini bu
eleman kontrol ediyor. Bu tüm devreye bağlı olan R9 ve R10 seri USB akım
sınırlama dirençleri. Burada R9 ucuna bağlı olan R8 direnci USB’nin tipini
(USB2.0) belirleyen dirençtir. Buradaki R6 ve R7 devre harici besleme durumunda
bilgisayarın kapatılması durumunda USB cihazın sıfırlanması ile ilgili bir
görevi var. R1 ve R2 dirençleri D1 ve D2 LED’lerinin akım sınırlama
dirençleridir. D1 ve D2 LED’leri seri port iletişim monitörü olarak çalışır. R3
ve R4 IC2 EEPROM’un veri aktarma uçlarının FT232BL entegresine bağlantısında
kullanılır. Bu bağlantı şekli konusunda ayrıntılı bilgi için FT232BL veri
kağıtlarını incelenmesi yerinde olabilir. C1,C2 ve XTL1 ise IC1 için saat
frekans üretim sistemini oluşturuyor. USB-A USB bağlantı konektörü. (isteyen
doğrudan USB kablosunu doğrudan lehimleyebilir.) P1 seri bağlantı için bağlantı
portudur. P2 ve P3 ise besleme bağlantısı için seçim konnektörleridir. Her
ikisine takılacak köprü yardımıyla kullanılabilir. Geri kalan kondansatörler ise
filtre için kullanılıyor.
Şekil-6:Blok şeması
Şekil-7:Devrenin şeması
Devrenin Çalışması
Devre üzerinde çalışma durumanda fazla bir ayar yok. Sadece P2, P3 ve P4
üzerindeki köprülerin konumu ayarlanması gerekiyor. Bu köprüler devrenin USB
hattından mı, yoksa ayrı bir besleme üzerinden mi besleneceğini belirler.
Şekil-8 köprülerin nasıl ayarlanacağını göstermektedir.Buradaki asıl marifet POWERCTL ucunda(P3):POWERCTL=1 ise harici beslemeli olur, POWERCTL=0 ise USB üzerinden beslenir.
Şekil-8:Kırmızı köprülü bacak çıkış gerilimini ayarlamaktadır.
Soldaki 3.3V için, sağdaki 5V içindir.
Devre Yapımı
Devrenin yapımına aslında her zaman direnç ve köprülerle başlanır. Ama bir
değişiklik olarak yüzey montaj elemanları önce yapmak yerinde olabilir.
Dikkatlice FT232BL yerine doğru olarak bacakları PCB üzerindeki yollara
hizalanmış olarak sabitlenir ve sonra iki bacağı sabitlenerek diğer bacakları
dikkatlice lehimlenir.Geri kalan elemanların takılmasında bir şey yok. Burada
söyle IC2 için bir entegre soketi kullanılması olası durumlarda bu tüm devre
üzerindeki hataları ortadan kaldırmak için gerekebilir. Sadece lehimlerken soğuk
lehim yapılmaması veya kısa devreye yol açabilecek durumlardan kaçınılması için
dikkatli olmak yerinde olacaktır. Tüm dirençler çeyrek wattır.
Besleme konusunda bir sorun oluşturmayacağınızı düşünüyorsanız girişteki köprüyü devre dışı bırakabilir veya tek bir diyotla değiştiribilirsiniz. (Kendi besleme kaynağınız varsa ve devreyi kendiniz kullanacaksanız). Bacak bağlantıları uyan başka bir LED kullanılabilir. Entegreler için soket kullanılması sonradan oluşabilecek sorunların çözümünde size yardımcı olabilecektir. Belki daha sonra tümdevreleri başka bir devre üzerinde kullanmak isteyebilirsiniz. Sizin imkan ve tercihlerinize kalmış bir durum...
Şekil-9:Devrenin baskı planı(eleman yüzü tarafından görünüm)
Şekil-10:Devrenin yerleşim şekli (IC1 kartın yollar tarafında lehimlenir-ters
çevrilir, nokta sola bakar)
Şekil-11:Devrenin yollarla birlikte yerleşim planı
Şekil-11:Kartın alttan görünümü.Protatip yaparken yapılan küçük
bir hata. Bir parça kablo ile sorun çözüldü. Biraz da tembellik mi desek, C1 ve
C2 SMD kondansatör kullanıldı.
Devre Elemanları
| 27R | R9,R10 |
| 220R | R1,R2 |
| 470R | R5 |
| 1k5 | R8 |
| 2k2 | R4 |
| 4k7 | R6 |
| 10K | R3,R7 |
| 27pF | C1,C2 |
| 100nF | C3,C4,C5 |
| 3mm Kırmızı LED | D2 |
| 3mm Yeşil LED | D1 |
| FT232BL | IC1 |
| 93C46 | IC2 |
| 6Mhz kristal | XTL1 |
| 10 Header | P1 |
| USB-A konnektör | USB-A |
| 3 bacak sıra pin | P2,P3,P4 |
| köprü | 3 köprü(jumper) |
Malzeme listesi. Burada işlemci için soket verilmemiştir. Kaliteli 8 bacaklı
soketler oluşabilecek problemlerin önüne geçecektir.
Program
Bu noktada bilinmesi gereken şey, gerekli sürücü EEPROM programlayıcı ve
devre ile ilgili örnekler için FTDI Chip firmasının internet sitesi size
yardımcı olacaktır.
Bir USB alet tek başına doğrudan bilgisayara bağlanmaz, yani bilgisayar için
sürücü gerekir. Devreyi bilgisayara bağladığınızda zaten bilgisayar durumu
algılar ve sürücü yüklenmesi konusunda size uyaracaktır ve sizden sürücüleri
isteyecektir. Siz bu sürücülerin yerini belirledikten sonra bilgisayar
sürücüleri yükleyecek, USB alet olarak tanıyacak ve seri port bölümüne alet için
bir port ekleyecek.
İsteyen FTDI sitesinden elde edebileceği programlayıcı program ile aletin
ismi ve seri numarası ve birkaç seçeneği ayarlayıp devreye yükleyebilir.
Şekil-13: USB-seri dönüştürücü üzerindeki parametrelerin ayarlandığı program
Şekil-13 EEPROM programlamak için yapılan düzenlemeler için bir örnek
göstermektedir. Burada USB alet için özel bir isim ve seri numarası atandığı
görülmektedir. Bu kısım özellikle birden fazla aynı özellikli USB aletin
takıldığı bilgisayarlarda neyin ne olduğunu belirlemek açısından önemlidir.
Yani iki tane alet bilgisayara takıldığında seçilen USB cihazın hangisi
olduğunu belirlemek için gereklidir. Özellikle USB üzerinden doğrudan kontrol
ediliyorsa..
Şekil-14: Bilgisayara takılan USB-seri dönüştürücünün "Aygıt
Yöneticisi" üzerinde belirlenmesi
Bu proje üzerinde doğrudan bir program verilmeyecektir. Programlar kendi
uygulama özelliği olan devreler ile verilecektir. FTDI Chip internet sitesinden
bu devre için gerekli sürücü ve programlara erişilebilir.
Şekil-15: Kartın UART bağlantıları(P1)
Ekler:
FT232BL için bilgi
Devre için gereken dosyalar.
Bu devrenin yapım sorumluluğu size aittir. Devre yapıldı ve çalışıyor. K.A....
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder