OpenDCC Handregler - Schaltplan

Prozessor

    Als Prozessor wird ein At90can128 verwendet. Dieser wird mit 3,3V betrieben und sollte daher nur mit 10MHz getaktet werden. Der Takt wird mittels eines externen Quarzes (HC49, SMD) erzeugt.

Interfaces

    Die Schnittstellen zum Xpressnet und zum CAN sind mit entsprechenden Transceivern ausgeführt. Hier gibt es am Markt pinkompatible Typen für 3,3V und 5V Betrieb. (siehe hierzu auch die Erläuterungen zur Stromversorgung). Es sind beim RS485 Baustein beide Enables an den Atmel geführt, damit kann dieser bei mobilen Betrieb komplett in Suspend geschaltet werden. Ebenso erlaubt der SN65HVD231 das Abschalten des CAN-Tranceivers, der Stromverbrauch kann so bei mobilen Betrieb minimiert werden.

    In den Zuleitungen zu den Peripherie Chips sind Schutzwiderstände möglich, diese werden nur bestückt, wenn sich die Versorgungsspannung von CPU und Peripeherie unterscheiden. Die Bauform ist so ausgelegt, dass man dort ein eine Lötbrücke setzen kann.
    Abschlußwiderstände für die Busleitungen: Eine differentielle Übertragung soll an beiden Enden terminiert werden, der Handregler wird i.d.R. irgendwo dazwischen angesteckt und hat daher normalerweise keine Terminierung.

    Der USB Anschluß ist mit FT232R von FTDI realisiert, der Logikteil des USB-Chips läuft mit 3,3V (diese Spannung wird bereits im FTDI intern erzeugt).

    Die Funkanbindung erfolgt mit einem Funkmodul XBEE von www.digi.com, das unten auf die Platine gesteckt oder eingelötet wird. Es sollten möglichst niedrige Steckverbinder verwendet werden, neben der Durchsteckvariante sind auch die SMD-Typen von SAMTEC montierbar. Das Modul sendet gemäß 802.15.4 (ZigBEE).
    Die serielle Schnittstelle UART1 des Prozessors wird sowohl für USB als auch für das XBEE Modul verwendet. Es wird jeweils Hardwarehandshake (über RTS und CTS) verwendet, die Schnittstellenparameter sind 115200 Baud, 8N1. Mittels des Treiber 74LVX125 wird zwischen den Schnittstellen umgeschaltet. Wenn XBEE verwendet wird, dann wird der USB-Chip per Reset abgeschaltet, dessen Ausgänge gehen in diesem Fall auf Tristate.

    In den Stromzuleitungen sind Vorwiderstände bzw. Ferrite vorgesehen, diese dienen als Vorbeugung gegen EMV-Probleme und Spannungseinbrüche beim An- und Abstecken des Reglers.

Tasten, Drehgeber

    Es sind hochwertige Tasten der Fa. MEC verbaut, und zwar Multimec® sowie Navimec. Die Tasten werden als Matrix abgefragt, die Leitungen für die Zeilen (KEYSCAN0 und -1) sind mit Widerständen (R8, R9) versehen, um geringere Abstrahlwerte zu erhalten.
    Es können sowohl Durchsteck- als auch SMD-Typen bestückt werden, wobei bei den SMD-Typen die Positionierung schwierig ist. Der Handregler bietet die Möglichkeit, die Tasten zu beleuchten. Hierzu werden die normalen Tasten zu beleuchteten Tasten 'getunt'.
    Man biegt bei einer 3mm Dual Color LED die Beinchen auseinander und fädelt diese durch (die auch bei unbeleuchteten Tasten vorhanden) Drahtführungen durch. Die Anschlußdrähte werden dann in der Platine verlötet. Beleuchtbar sind die Softkeys und die Nothalttaste.

    Elektrisch sind die LED jeweils zwischen zwei Pins des Prozessors verdrahtet, man kann also durch Programmierung sowohl Farbe als auch Helligkeit verändern.

    Als Drehgeber ist ein Alps EC11 in SMD vorgesehen; Ich empfinde ein Rastmoment von 1,5Ncm als optimal. Sollte der Drehgeber in SMD nicht beschaffbar sein, so ist im Layout auch die Bestückung eines STEC12 möglich; Die Löcher hierfür sind allerdings nicht gebohrt, jedoch auf der Lötseite vorgezeichnet. Nach dem Bohren und Bestücken muß man den Drehgeber dann auch oben anlöten. Andere Drehgeber (wie z.B. Elma E33 (den finde ich besser als den Alps, ist allerdings kaum zu bekommen)) sind auch möglich, allerdings muß dann eine Schaltungsanpassung erfolgen - die Anschlüsse sind auf größere Vias geführt und mit A, B und S beschriftet. Ab V1.4 des Layout wird die Umrüstung auf Elma ohne Drahtbrücken möglich sein.

Display

    Es sind Anschlüsse für verschiedene Displays vorgesehen.
    Display Type Ansteuerung Stecker
    Reichelt LCD162 Charakter 16 x 2 4 Bit parallel J1
    EA 204-4 Charakter 20 x 4 SPI J2
    EA DOGM128-6 Graphik 128 x 64 SPI + Adresse J2
    Siemens S65 Graphik 176 x 132 SPI + Low Voltage J2
    Empfohlen ist das EA DOGM128-6, es wird für rein drahtgebundenen Betrieb auch das EA204-4 unterstützt, allerdings sind dort mache Menü-Feinheiten nicht darstellbar.

    Hintergrundbeleuchtung:
    Es gibt hier zwei Alternativen: entweder direkt an der Versorgungsspannung und mit FET geschalten oder mittels eines DC/DC-Wandlers. Beim direkten Betrieb muß die LED-Spannung kleiner als VCC sein, der Strom wird über einen Widerstand eingestellt.
    Mit dem DC/DC-Wandler lassen sich auch LED-Ketten betreiben (z.B. bei Mobilfunkdisplays). Der LT3465A ist ein Step-Up Wandler und kann nicht Dimmen, wenn die Spannung an der Display-LED zu klein ist. Die Spannung zwischen den Klemmen A und K muß mind. 2,5V betragen. Wenn also der Schaltwandler zusammen mit einem Display mit nur einer LED (speziell bei grüner bzw. gelber Hintergrundbeleuchtung) verwendet wird, dann muß man in die LED-Zuleitung eine 1N4148 in Serie schalten. Bei mehr als einer LED kann diese Diode überbrückt werden.
    Angesteuert wird das mit einem PWM Signal, deshalb muß der LT3465A verwendet werden, der LT3465 ist nicht geeignet (Softstart).

Lötbrücken

    Um die Platine universell zu halten, sind eine Reihe Lötbrücken vorgesehen, welche je nach Bestückung und gewünschter Funktion geschlossen werden müssen.
    Lötbrücke Schaltungsteil Beschreibung
    SJ1 IC4, Buck-Boost geschlossen: dauernd ein (sinnvoll bei Leitungsbetrieb)
    offen: Stromversorgung wird per Taster und Prozessor geschaltet
    SJ2 Keyboard geschlossen: Direkter Anschluß Key7 (bei Leitungsbetrieb, D2 kann entfallen)
    offen: Key7 über Diode D2 (wird für Power on/off bei Li-Ion gebraucht)
    SJ3 Kontrastpoti geschlossen: Kontrast gegen VCC (je nach Display, z.B. bei EA204-4)
    SJ4 Kontrastpoti geschlossen: Kontrast gegen GND (je nach Display, z.B. bei LCD162-2)
    SJ6, SJ7 Backlight beide geschlossen: LED Backlight mit Schaltregler (default)
    SJ8, SJ9 Backlight beide geschlossen: LED Backlight direkt, mit FET geschaltet
    entweder SJ6+SJ7 oder SJ8+SJ9 schließen, nicht beide gleichzeitig
    SJ10 USB - Li-Ion Charger geschlossen: USB Charge mit 500mA (default, siehe auch Akkuauswahl)
    offen: USB Charge mit 100mA
    SJ11 USB - Li-Ion Charger geschlossen: USB Suspend (default)
    offen: kein USB Suspend
    SJ13 VCC Peripherie offen: (default)
    geschlossen: Versorgung der Peripherie aus VCCIO (nur bei 5V Bausteinen); zusammen mit SJ14 kann der Regler auf eine einzelne Versorgung zusammengekoppelt werden.
    SJ14 VCC Peripherie geschlossen: Versorgung der Peripherie aus VCC (default)
    R110, R111, R112 XP Peripherie geschlossen: Leitungen verbunden (default)
    Hinweis:
    Beim erstmaligen Einspielen des Bootloaders muß R110 vorübergehend geöffnet werden.
    R113 Display offen: (default)
    geschlossen: ADR0 am Displaystecker (only for DOGM128)
    R114 Display offen: (wenn R113 geschlossen)
    geschlossen: MISO (default)

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