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Das Herz unserer Controller PCB 10 ist ein 32-Bit ARM Cortex-M4F Mikrocontroller. Dieser Controller hat 1 MB Flash, 192 KB RAM und läuft mit einer Taktfrequenz von 168 MHz. Steuerungs-PCB 10 verwendet die STM32F4DISCOVERY-Karte, die auch einen ST-LINK / V2-Programmierer enthält. Die Verwendung dieses Breakout Boards ist nur eine vorübergehende Lösung. Wenn der Controller mit dem Ausbruch gut funktioniert In einer späteren Version werden wir dann den ARM Cortex-M4F Mikrocontroller auf unseren Controller setzen Tafel.

Der ARM Cortex-M4F-Mikrocontroller verfügt über drei 12-Bit-Analog-Digital-Wandler. Diese Konverter sind in der Lage, einen Durchsatz von bis zu 1.000 kSps = 1.000.000 Abtastungen pro Sekunde zu liefern wenn beide Eingangsbuchsen der Anschaltbaugruppe gemultiplext sind. Der DMA des Controllers wird verwendet speichern Sie die umgewandelten Signale kontinuierlich in den Speicher, so dass wir die Signalproben auslesen können gespeichert, bevor das Signal einen Schwellenwert erreicht.

Das Blockdiagramm, Schaltplan, Leiterplatte und eine bestückte Leiterplatte des Controllers 10.4 sind in 42, 43, 44, 46 bzw. 47 gezeigt.

The electronic parts necessary for Controller 10.4 are listed in Table 7.

Breakout board		STM32F4DISCOVERY
Display		LCD 122DIP
GPS module		GlobalTop PA6H (MT3339)
Ethernet Controller		ENC28J60
Voltage transformer		LF33CV
Transistors	T40, T41	BC338
LEDs	GPS fix LED	LED 3mm (green)
Diodes	D40, D41, D42, D43, D44, D45, D46, D47, D48, D49, D50, D51	1N4148
Resistor, metal 1%	R47, R55, R56, R65	10kΩ
	R46, R50, R52, R53	2.2kΩ
	R62, R63, R64	1kΩ
	R40, R41, R57	680Ω
	R54	470Ω
	R58, R59, R60, R61	330Ω
	R42, R43, R44, R45	49.9Ω
	R48	47Ω
	R49, R51	10Ω
Resistor network, star, 8-9	RN42	10kΩ A103
Resistor network, 2 x 3-6	2 x RN41	1kΩ B102
Resistor network, star, 8-9	RN40	100Ω A101
Capacitors, electrolytic, 5mm	C45	470 µF
Capacitors, electrolytic, 2.5mm	C44, C48, C55, C56	100 µF
Capacitor, ceramic, 2.54mm	C57, C58, C59, C60, C62, C63	220 nF (224)
	C40, C43, C46, C47, C49, C50, C51, C52, C53, C54, C61, C64	100 nF (104)
	C41, C42	18 pF (18)
Inductances, HBCC	L40, L41, L42	10 µH
Crystal		25 MHz

Tabelle 7: Die elektronische Bauteilliste für die Anschaltbaugruppe 10.4

Diese Platine ist auf der Anschaltbaugruppe huckepack platziert. Es hat zwei Drucktasten, einen schwarzen Reset Schaltfläche und eine blaue benutzerdefinierte Schaltfläche. Die Funktionalität des blauen Tasters hängt vom Zustand ab des Programms. Die vier benutzerdefinierten LEDs, LED3 (orange), LED4 (grün), LED5 (rot) und LED6 (blau) werden verwendet, um die empfangenen Signale, den GPS-Zustand, das 1PPS-Signal, den Interferenzmodus anzuzeigen und andere Probleme.

Die andere zusätzliche Hardware der STM32F4DISCOVERY-Karte wird vom Controller nicht verwendet. Dies betrifft insbesondere den Bewegungssensor, den Beschleunigungsmesser, das Mikrofon und den Audio-DAC.

Beim Hochfahren zeigen die verschiedenen Kombinationen der vier leuchtenden LED die Schritte der Initialisierung an Phasen. Sie können hilfreich sein, um Probleme zu untersuchen. Es gibt andere LEDs auf dem STM32F4DISCOVERY. Eine große rote / grüne LED links neben dem Mini-USB-Anschluss für den ST-Link Firmware-Programmer und eine kleine rote LED auf der gegenüberliegenden Seite als Stromanzeige. Beide LEDs können nicht von der CPU gesteuert werden, so dass die ST-Link-LED ständig blinkt, wenn keine USB-Verbindung besteht verfügbar. In der Nähe des Micro-USB-Anschlusses befindet sich eine weitere rote LED. Es kann bei der Verwendung von leuchten analoge Benutzereingabe.

Das LCD-DIP122-Grafikdisplay bietet eine 122 x 32-Punktmatrix und dient zur Darstellung mehrerer Stücke von Informationen über das System. Die Punktmatrix ermöglicht die Anzeige von grafischen Symbolen und Illustrationen neben Buchstaben und Ziffern. Der Benutzer kann den Status des Netzwerks, den Status des GPS-Moduls, der Zustand der Verstärker und viele andere nützliche Hinweise. Das Display ist mit verschiedenen LEDs erhältlich Hintergrundbeleuchtung Farben. Wir empfehlen das robusteste und billigste grüne Display, dessen Größe nur ist 67 mm x 27 mm. Der Kontrast und die Helligkeit sind jedoch auf dem gelben Display brillanter als auf dem Display das grüne und blaue Display. Die bernsteinfarbenen und blauen Displays haben eine Größe von 75mm x 27mm und sind ein wenig etwas teurer als die grünen Anzeigen. Die grüne Hintergrundbeleuchtung hat einen höheren Stromverbrauch als die Anderen. Die Hintergrundbeleuchtung wird über einen Transistor angesteuert, der an einen PWM-Ausgang von geschaltet ist Der Controller. So kann die Helligkeit per Software eingestellt werden. Eine Ladungspumpe, die von angesteuert wird Ein weiterer Die PWM des Controllers wandelt 3V in die Kontrastspannung um -5V um. Die richtige Spannung hängt von der Art des Displays, der Versorgungsspannung und der Temperatur ab. Das LCD hat eine integrierte Temperatur Kompensation, so sollte der Kontrast stabil sein, auch wenn Sie das LCD außerhalb verwenden.

Der Summer der Anschaltbaugruppe kann verwendet werden, um verschiedene Zustände und Ereignisse durch verschiedene anzuzeigen Tonsignale. Zum Beispiel kann jedes empfangene Signal durch einen Beat-Sound angezeigt werden. Der Summer kann einen Alarm ausgeben, wenn das System in den Störungsmodus wechselt oder wenn die Netzwerkverbindung unterbrochen wird. Das Summer kann auch als ein Lautsprecher verwendet werden, um die empfangenen VLF-Signale auszugeben. Dies bietet eine sehr nützliches Werkzeug, um Quellen von Interferenzen zu lokalisieren und so den besten Platz der Antennen in einem lauten zu finden Umgebung. In jedem Fall kann der Summer auch ausgeschaltet werden.

Der Controller benötigt ein GPS-Gerät mit einer seriellen TTL-Pegelschnittstelle und einem 1PPS-Signal. Wir empfehlen das integrierte GPS-Modul GlobalTop PA6H zu verwenden. Mit diesem Modul können Sie eine externe Verbindung herstellen Antenne mit einem SMA-Stecker. Die meisten externen Antennen haben ein Verbindungskabel zwischen 2 und 5 Meter. Je länger das Kabel, desto größer der Verlust. Die grüne LED neben dem GPS-Modul hört auf zu blinken wenn das GPS seine Position gefunden hat. Die LED leuchtet dann vor der Version kontinuierlich auf den Boards 10.3b und auf neueren Boards ausgeschaltet.

Wenn Sie das GPS-Modul GlobalTop PA6H nicht verwenden möchten, empfehlen wir, das NaviLock zu verwenden oder GlobalSat EM-406A GPS-Modul. Die Pinbelegung des GPS-Anschlusses am Controller Die Platine ist in Tabelle 8 gezeigt. Diese Pinbelegung ist identisch mit der Pinbelegung des EM-406A. Andere GPS-Module können ebenfalls verwendet werden, aber die Firmware des Controllers unterstützt derzeit nur die MediaTek MT3339 und SiRF Chipsätze.

Tabelle 8: Pinbelegung des EM-406A-Moduls und dessen Verbindung zum GPS-Anschluss

Der Controller verfügt über zwei RJ45-Anschlüsse für zwei Verstärker mit je maximal 3 Kanälen. Das Die Firmware erkennt automatisch den Typ des angeschlossenen Verstärkers. Beide Anschlüsse können unabhängig voneinander verwendet werden. Schließen Sie keine Verstärker der Version 5.x oder früher an!

Die Anschaltbaugruppe ist über ein geschirmtes CAT - Netzwerkkabel von der RJ45-Netzwerkanschluss. Diese Buchse hat integrierte Transformatoren und LEDs. Es gibt nur sehr wenige kompatible Buchsen, also schauen Sie sich die Datenblätter genau an, wenn Sie einen anderen Stecker verwenden möchten! Die auf dem ARM Cortex M4 basierenden STM32F4 Mikrocontroller verfügen zwar bereits über ein internes Ethernet Controller enthalten sie keinen Ethernet Physical Layer Transceiver (PHY). Aus experimentellen Gründen wir haben zusätzlich den Ethernet-Controller ENC28J60 auf der Platine von Controller 10.x platziert. Der ENC28J60 ist ein sehr weit verbreiteter „All-in-One“ Ethernet-Controller, kann aber nur 10Mbit / s verarbeiten Ethernet-Verbindungen. Mit ca. 150mA Stromaufnahme hat es einen relativ hohen Stromverbrauch. Der ENC28J60 ist über SPI mit dem Prozessor verbunden. In einer kommenden Version beabsichtigen wir zu entfernen die ENC28J60 und ersetzen Sie sie durch einen Ethernet Physical Layer Transceiver auf der Anschaltbaugruppe. Dann werden wir das verwenden interner Ethernet-Controller des Prozessors, der DMA nutzt und auch kann handle 100MBit / s Verbindungen.

Das empfangende System sollte einen guten Grund haben, effektiv zu arbeiten. Die Masse des Verstärkers und somit sollte auch der Boden der Anschaltbaugruppe an eine große Fläche aus Metall, z als Sicherheitshandlauf um ein Dach oder einen Heizkern. Beachten Sie, dass der Boden des Systems niemals mit dem Erdungskabel des elektrischen Versorgungssystems verbunden sein. Gewöhnlich ist schon etwas Erdung gegeben, wenn das abgeschirmte Netzwerkkabel mit dem Router verbunden ist.

In manchen Situationen kann die Erdung noch mehr Störungen in Ihr System bringen. Erdung auf beiden, Controller und Verstärker, kann auch einige negative Nebenwirkungen erzeugen. Wenn eine Erdung für Ihr benötigt wird Wir empfehlen, das System nur an den Controller anzuschließen, da es hierfür einen speziellen Anschlussblock gibt Zweck. Siehe auch Abbildung 44.

Die Karte hat eine serielle Schnittstelle mit 3,3 V TTL-Pegel, die 5 V tolerant ist. Diese Schnittstelle kann für verwendet werden Debug-Zwecke. Der Anschluss bietet auch die Stromversorgung für einen TTL zu RS232 oder TTL zu USB Konverter. Die Pinbelegung ist auf der Platine aufgedruckt und befindet sich auch im Schaltplan.

Schließen Sie für die erste Hardware-Überprüfung nichts an. Entfernen Sie die STM32F4DISCOVERY-Platine und entferne das Display. Nach dem Anschluss eines 5V USB-Netzteils sollte die grüne GPS-Fix-LED leuchten beginnen zu blinken, wenn Sie das GlobalTop PA6H GPS-Modul verwenden. Als nächstes entfernen Sie das Netzteil und Montieren Sie die STM32F4DISCOVERY-Platine und das Display. Schließen Sie den Jumper 1 nur, wenn Sie den grüne Anzeige, andernfalls, wenn Sie die gelbe oder blaue Anzeige verwenden, Jumper 1 öffnen. Dann verbinden Sie die Stromversorgung wieder am Mini-USB-Anschluss der Anschaltbaugruppe, nicht am Mini-USB-Anschluss der STM32F4DISCOVERY-Karte. Einige der LEDs auf der STM32F4DISCOVERY-Platine sollten fangen an zu blinken. Das Display sollte nichts anzeigen, da die STM32F4DISCOVERY-Platine dies tut enthält unsere Firmware noch nicht. Der nächste Schritt ist das Hochladen der Firmware. Beachten Sie, dass die USB-Anschlüsse auf der STM32F4DISCOVERY-Karte werden nur zur Programmierung der Karte verwendet, nicht zur Stromversorgung.

Tabelle 9: Änderungsprotokoll des Controllers 10

Abbildung 42: Blockdiagramm des Controllers 10.x

Abbildung 43: Schaltplan des Controllers 10.4

Abbildung 44: Leiterplatte des Controllers 10.4

Abbildung 45: Montageschema des Controllers 10.4

Abbildung 46: Montierter Controller 10.3

Abbildung 47: Montierter Controller 10.3 mit STM32F4DISCOVERY-Karte und -Display