I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 1 PRUS - Projektowanie Programowalnych Układów Scalonych Krzysztof Jasiński

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 2 Wprowadzenie do tematyki projektów Transceiver (nadajnik- odbiornik) RF: - budowa i zasady działania, - parametry i konfiguracja, - sterowanie, wymagania czasowe Konwerter USB port równoległy (FPGA) - budowa i zasady działania, - sterowanie, obsługa transmisji Wyświetlacz alfanumeryczny LCD - budowa i zasady działania - procedury obsługi, wymagania czasowe

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 3 Transceiver RF – nRF2401A ( NORDIC ) Charakterystyka modułu transceivera nadajnik-odbiornik sterowany cyfrowo (2.4 GHz) szybkość transmisji 250kbs/1Mbs 125 kanałów w odstępach co 1 MHZ transmisja pakietowa w dwóch trybach pracy: ShockBurst i Direct pamięć konfiguracji nietrwała (rekonfiguracja po włączeniu zasilania) automatyczna obsługa nadawania/odbioru (tryb ShockBurst) dodatkowy odbiornik (praca równoległa w kanale N+8) zasilanie: 1.9 ÷ 3.6 V czułość: -93 dBm maksymalna moc wyjściowa: 1 mW (standard ISM)

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 4 Transceiver nRF2401A Schemat blokowy

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 5 Transceiver nRF2401A: Stany i tryby pracy Stan pracy Sygnały sterujące Tryby pracy (w stanie aktywnym) ShockBurst Direct Mode Stany pracy

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 6 Transceiver nRF2401A: Zasady działania – tryb ShockBurst Nadawanie TX 1.nRF2401: TX; jeśli CE = 1, to 2. (inaczej 1.) 2.Wprowadzanie adresu i bloku danych (Payload); (3.) 3.Obliczanie sygnatury CRC; (4.) 4.Jeśli CE = 0, to 5. (inaczej 4.) 5.Tworzenie pakietu – dodanie preambuły; (6.); 6.Wysyłanie pakietu w eter; (7) 7.Jeśli wysyłanie pakietu zakończone, to 1. (inaczej 7.)

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 7 Transceiver nRF2401A: Zasady działania – tryb ShockBurst Odbiór RX 1.Jeśli nRF2401 w RX to 2. (inaczej 1.) 2.Jeśli wykryta preambuła, to odbiór pakietu; (3.) 3.Jeśli poprawny adres, to odbiór danych (payload); (4.) 4.Jeśli CRC odebrane jest zgodne z obliczonym, to 5. (inaczej 1.) 5.Ustawienie sygnału DR = 1 (dane gotowe); (6.) 6.Odczytywanie pakietu; jeśli koniec, to (7) ( inaczej 6.) 7.Ustawienie sygnału DR = 0 (dane odczytane); (1.)

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 8 Transceiver nRF2401A: Konfiguracja układu Konfiguracja dla trybu ShockBurst interfejs 3-liniowy; słowo konfiguracyjne 15 byteów; parametry pakietu: - rozmiar bloku danych (liczba bitów) - rozmiar pola adresu - adres własny - rozmiar pola CRC budowa pakietu:

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 9 Transceiver nRF2401A: Budowa słowa konfiguracyjnego

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 10 Transceiver nRF2401A: Budowa słowa konfiguracyjnego DATAx_W = 256 – ADDR_W – CRC ADDR_W – długość pola adresu CRC – 8 lub 16 bitów PRE – preambuła 8 bitów, dołączana automatycznie do pakietu Liczba bitów w bloku danych (odbiór) kanał 1 kanał 2

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 11 Transceiver nRF2401A: Budowa słowa konfiguracyjnego ADDRx – adres odbiorczy kanału 1/2 ADDR1/ ADDR2: do 40 bitów Bity adresu powyżej zadeklarowanej długości są nadmiarowe i mogą dowolną wartość.

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 12 Transceiver nRF2401A: Budowa słowa konfiguracyjnego ADDR_W & CRC ADDR_W: liczba bitów pola adresu (max. = 40); większe liczby są ignorowane, CRC_L: bitów CRC, bitów CRC, CRC_EN: 0 - CRC nieaktywne, 1 - CRC aktywne

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 13 Transceiver nRF2401A: Budowa słowa konfiguracyjnego Ogólna konfiguracja RX2_EN: 0 – jeden kanał (1-szy), 1 – dwa kanały, CM: 0 - nRF2401A w trybie Direct Mode, 1 - nRF2401A w trybie ShockBurst, RFDR_SB: kbps; 1 - 1Mbps,

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 14 Transceiver nRF2401A: Budowa słowa konfiguracyjnego Ogólna konfiguracja XO_F – wybór częstotliwości kwarcu,

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 15 Transceiver nRF2401A: Budowa słowa konfiguracyjnego Ogólna konfiguracja RF_PWR – wybór mocy nadajnika,

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 16 Transceiver nRF2401A: Budowa słowa konfiguracyjnego Ogólna konfiguracja RF_CH#x – numer częstotliwości kanału x, RXEN – wybór kierunku transmisji: 0 – TX (nadawanie) 1 – RX (odbiór) RF_CH# MHz ÷ 2527 MHz RF_CH#2 = RF_CH1 + 8 MHz RF_CH#1 – kanał podstawowy, RF_CH#2 – kanał dodatkowy

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 17 Transceiver nRF2401A: Budowa pakietu 1.Preambuła jeśli 1-szy bit adresu= jeśli 1-szy bit adresu= 1 jest automatycznie dołączana do pakietu przy nadawaniu, jest automatycznie usuwana z pakietu przy odbiorze

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 18 Transceiver nRF2401A: Budowa pakietu 2.Adres Pole adresu - 8÷40 bitów Jest automatycznie usuwany przy odbiorze 3.PAYLOAD 256 – (Adres + CRC) 4.CRC Sygnatura 8 lub 16 bitów, Automatycznie usuwana przy odbiorze

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 19 Transceiver nRF2401A: Sterowanie – zależności czasowe (timing) Sygnały i ich funkcje PWR_UP – stan wyłączenia – uśpienie, konfiguracja, działanie (RX lub TX) Stan aktywny CS – konfiguracja CE – działanie Port szeregowy CLK1/2 – zegar (kanał 1/2) DATA1/2 – linia transmisji danych konfiguracyjnych lub radiowych

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 20 Transceiver nRF2401A: Sterowanie – zależności czasowe (timing) Wprowadzanie w stan konfiguracji Tpd2cfgm – czas przejścia do stanu konfiguracji (z uśpienia) 3ms

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 21 Transceiver nRF2401A: Sterowanie – zależności czasowe (timing) Wprowadzanie w stan aktywny – RX/TX Tpd2a – czas przejścia do stanu aktywnego RX/TX (z uśpienia) 3ms

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 22 Transceiver nRF2401A: Sterowanie – zależności czasowe (timing) Sterowanie w trybie konfiguracji Tcs2data – odstęp pomiędzy sygnałem CS a konfiguracją T d 50 ns;Tcs2data 10 µs; Ts, Th 500 nsThmin 500 ns (CLK1 = 1)

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 23 Transceiver nRF2401A: Sterowanie – zależności czasowe (timing) Sterowanie w trybie TX (ShockBurst) T d 50 ns;Tce2data 10 µsThmin 500 nsTsby2txSB 300 µsTs, Th 500 ns Tsby2txSB – czas przygotowania pakietu przed wysłaniem w eter Tce2data – odstęp pomiędzy sygnałem CE a stanem aktywnym TX

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 24 Transceiver nRF2401A: Sterowanie – zależności czasowe (timing) Sterowanie w trybie RX (ShockBurst) T d 50 ns;Tce2data 10 µsThmin 500 nsTsby2rx 300 µsTs, Th 500 ns Tsby2rxSB – czas przygotowania pakietu po odbiorze z eteru Tce2data – odstęp pomiędzy sygnałem CE a stanem aktywnym RX

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 25 Transceiver nRF2401A: Sterowanie w trybie nadawania PWR_UP=0 PWR_UP=1 / t=T3ms (OFF) t=0 / CS_s=1 S0S0 S2S2 S7S7 S3S3 S4S4 S5S5 S8S8 S6S6 t=T 10µs t=t-1 t>0 t=0 L=120 L=L-1, DATA=RC[L] L>0 L=0 / CS_r=1, t=T10µs t=t-1 t>0 t=t-1 t>0 L>0 L=L-1, DATA=TX[L] PWR_UP=0 S1S1 t=t-1 t>0 t=0 A=0 A=PLUS v MINUS A=1 / t=T 10µs, CE_s=1 t=0 / TX[ ]=(AD[ ],BD[ ]) (L=L AD +L BD) L=0 / t=T300µs, CE_r=1 S9S9 t>0 t=t-1 t=0

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 26 Transceiver nRF2401A: Sterowanie w trybie odbioru PWR_UP=0 PWR_UP=1 t=T3ms (OFF) t=0 / CS_s=1 S0S0 S2S2 S7S7 S3S3 S4S4 S5S5 S8S8 S9S9 S 10 t=T10µs OE_s=1 t=t-1 t>0 t=0 / L=120, OE_r=1 L=L-1, DATA=RC[L] L>0 L=0 / OE_r=1, t=T10µs, CS_r=1 t>0 t=t-1 t>0 t=t-1 DR1=0 L>0 L=L-1, RX[L]=DATA S1S1 t=t-1 t>0 t=0 / CE_s=1, t=T10µs CE_s=1 t=T 10µs DR1=1 / L=8 DR1=1 DR1=0 / CE_r=1write_s=1 TX[ ]=RX[ ] write=1 / USB[ ]=TX[ ] write=0 / t=T10µs S6S6

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 27 Transceiver nRF2401A: Sterowanie – zasady transmisji transmisja danych- szeregowa synchroniczna, zegar CLK1/2 - Fmax 1 MHz, wpis/odczyt danych- przy zmianie zegara: 0 -> 1 kolejność przekazu- od MSB do LSB odstęp pomiędzy stanami aktywnymi - 10 µs

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 28 Wprowadzenie do tematyki projektów Transceiver (nadajnik- odbiornik) RF: - budowa i zasady działania, - parametry i konfiguracja, - sterowanie, wymagania czasowe Konwerter USB port równoległy (FPGA) - budowa i zasady działania, - sterowanie, obsługa transmisji Wyświetlacz alfanumeryczny LCD - budowa i zasady działania - procedury obsługi, wymagania czasowe

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 29 FT245BM Konwerter USB port równoległy

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 30 FT245BM Konwerter USB port równoległy

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 31 FT245BM Schemat blokowy

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 32 FT245BM Schemat wyprowadzeń

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 33 FT245BM Opis wyprowadzeń: magistrala danych

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 34 FT245BM Opis wyprowadzeń: sygnały sterujące Po odczycie RXF# zmienia wartość 0 =>1 (na krótko)

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 35 FT245BM Opis wyprowadzeń: sygnały interfejsu USB

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 36 FT245BM: o pis wyprowadzeń - sygnały pamięci konfiguracyjnej

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 37 FT245BM: o pis wyprowadzeń - sygnały sterujące (dodatkowe)

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 38 FT245BM: konfiguracja (full speed) - zasilanie z USB Rezystor konfiguracyjny (full speed) Filtr zasilania

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 39 FT245BM: diagram sterowania – cykl odczytu FIFO (z USB) Czas na przeładowanie rejestru FIFO Tabela wymagań czasowych

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 40 FT245BM: diagram sterowania – cykl zapisu FIFO (do USB) Czas na przeładowanie rejestru FIFO Tabela wymagań czasowych

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 41 Transceiver (nadajnik- odbiornik) RF: - budowa i zasady działania, - parametry i konfiguracja, - sterowanie, wymagania czasowe Konwerter USB port równoległy (FPGA) - budowa i zasady działania, - sterowanie, obsługa transmisji Wyświetlacz alfanumeryczny LCD - budowa i zasady działania - procedury obsługi, wymagania czasowe Wprowadzenie do tematyki projektów

I T P W ZPT PRUS 2007 Krzysztof Jasiński 42 Transceiver (nadajnik- odbiornik) RF: - budowa i zasady działania, - parametry i konfiguracja, - sterowanie, wymagania czasowe Konwerter USB port równoległy (FPGA) - budowa i zasady działania, - sterowanie, obsługa transmisji Wyświetlacz alfanumeryczny LCD - budowa i zasady działania - procedury obsługi, wymagania czasowe Wyświetlacz alfanumeryczny LCD (2x16)