1000 и одна микронтроллерная схема. Вып. 4
Покупка
Тематика:
Схемотехника. Общие вопросы
Издательство:
ДМК Пресс
Автор:
Рюмик Сергей Максимович
Год издания: 2017
Кол-во страниц: 336
Дополнительно
Доступ онлайн
439 ₽
В корзину
Книга дополняет и развивает схемотехнические идеи, изложенные в аналогичных по названию авторских сборниках под общим заголовком «1000 и одна микроконтроллерная схема». Ранее вышли в свет книги: «Выпуск 1» (2010 г.), «Выпуск 2» (2011 г.), «Выпуск 3» (2016 г.). Новая
книга «Выпуск 4» отличается профессиональной направленностью, поскольку в ней анализируются технические решения, применяемые фирмами в реальных конструкциях, прошедших проверку практикой. За основу взяты так называемые отладочные платы, входящие в обязательный инструментарий современных разработчиков аппаратуры. Платы позволяют оценить потенциальные возможности разных микроконтроллерных семейств. Пользователь точно знает, что схемотехнических «сюрпризов» в отладочной плате нет, и она будет устойчиво функционировать в широком диапазоне температур, нагрузок и питающих напряжений. Это способствует тому, что специалист может полностью сосредоточиться на отработке программного обеспечения. Если внимательно присмотреться, то в отладочных платах присутствуют все элементы микроконтроллерных подсистем: ввода и вывода сигналов, питания, тактирования, сброса, интерфейсов, программирования. Системный уровень позволяет рассматривать схемы через призму небольших, но функционально завершённых узлов.
Все электрические схемы, как и в прежних книгах цикла, систематизируются по разделам и снабжаются краткими пояснениями о назначении элементов. Из новинок — дополнительный раздел, посвящённый конструктивным особенностям и топологии размещения радиоэлементов на печатных платах. Используемые конструктивные идеи взяты из реальных отладочных плат, что может в дальнейшем пригодиться при разработке своей собственной аппаратуры. Общее число рисунков в книге достигает 1000, что хорошо согласуется с её названием. Книга будет полезна разработчикам электронной аппаратуры, радиолюбителям (в том числе начинающим), студентам, а также всем неспециалистам в области электроники, самостоятельно осваивающим микроконтроллеры.
Тематика:
ББК:
УДК:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
С. М. РЮМИК 1000 и одна микроконтроллерная схема ВЫПУСК 4 Москва ДМК-Пресс 2017
УДК 621.316.544.1 + 004.312.46 ББК 31.264 Р97 Р97 Рюмик С. М. 1000 и одна микронтроллерная схема. Вып. 4 / С. М. Рюмик. — М.: ДМК-Пресс, 2017. — 336 с.: ил. — ISBN 978-5-97060-565-3. Книга дополняет и развивает схемотехнические идеи, изложенные в аналогичных по названию авторских сборниках под общим заголовком «1000 и одна микроконтроллерная схема». Ранее вышли в свет книги: «Выпуск 1» (2010 г.), «Выпуск 2» (2011 г.), «Выпуск 3» (2016 г.). Новая книга «Выпуск 4» отличается профессиональной направленностью, поскольку в ней анализируются технические решения, применяемые фирмами в реальных конструкциях, прошедших проверку практикой. За основу взяты так называемые отладочные платы, входящие в обязательный инструментарий современных разработчиков аппаратуры. Платы позволяют оценить потенциальные возможности разных микроконтроллерных семейств. Пользователь точно знает, что схемотехнических «сюрпризов» в отладочной плате нет, и она будет устойчиво функционировать в широком диапазоне температур, нагрузок и питающих напряжений. Это способствует тому, что специалист может полностью сосредоточиться на отработке программного обеспечения. Если внимательно присмотреться, то в отладочных платах присутствуют все элементы микроконтроллерных подсистем: ввода и вывода сигналов, питания, тактирования, сброса, интерфейсов, программирования. Системный уровень позволяет рассматривать схемы через призму небольших, но функционально завершённых узлов. Все электрические схемы, как и в прежних книгах цикла, систематизируются по разделам и снабжаются краткими пояснениями о назначении элементов. Из новинок — дополнительный раздел, посвящённый конструктивным особенностям и топологии размещения радиоэлементов на печатных платах. Используемые конструктивные идеи взяты из реальных отладочных плат, что может в дальнейшем пригодиться при разработке своей собственной аппаратуры. Общее число рисунков в книге достигает 1000, что хорошо согласуется с её названием. Книга будет полезна разработчикам электронной аппаратуры, радиолюбителям (в том числе начинающим), студентам, а также всем неспециалистам в области электроники, самостоятельно осваивающим микроконтроллеры. . УДК 621.316.544.1 + 004.312.46 ББК 31.264 Все права защищены. Никакая часть этого издания не может быть воспроизведена в любой форме или любыми средствами, электронными или механическими, включая фотографирование, ксерокопирование или иные средства копирования или сохранения информации, без письменного разрешения издательства. ISBN 978-5-97060-565-3 © Рюмик, С.М., 2017 © Оформление, Издание, ДМК Пресс, 2017
Содержание Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Глава 1. Отладочные платы для МК 1.1. Опытное знание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.2. Историческая справка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.3. Классификация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.3.1. Оценочный инструментарий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.3.2. Плата или набор? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.4. Внутреннее устройство отладочной платы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.4.1. Cхема подключений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.4.2. Cтруктурный уровень . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.4.3. Подсистема памяти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.4.4. Подсистема программирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.4.5. Подсистема ввода/вывода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.4.6. Подсистема питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.4.7. Подсистема интерфейсов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.4.8. Подсистема тактирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.4.9. Подсистема сброса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.4.10. Особенности элементной базы отладочных плат . . . . . . . . . . . . . . 25 1.4.11. Разгадка надписей на схемах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.5. Условные обозначения на схемах с МК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Список использованных источников и литературы к главе 1 . . . . . . . . . . . . . . 33 Глава 2. Схемы узлов ввода сигналов 2.1. Приём аналоговых и цифровых сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.1.1. Непосредственная связь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.1.2. Подача аналоговых сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.1.3. Транзисторные формирователи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.1.4. Буферные повторители сигналов на ОУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.1.5. Активные фильтры на ОУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.1.6. Подключение внешних АЦП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Оглавление 2.2. Механические датчики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.2.1. Энкодеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.2.2. Пользовательские кнопки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.2.3. Многокнопочное управление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.2.4. Движковые переключатели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.2.5. Механические джойстики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.3. Резистивные датчики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 2.4. Акустические датчики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2.5. Оптические датчики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.6. Ёмкостные датчики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.7. Температурные датчики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.7.1. Терморезисторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.7.2. Интегральные аналоговые термодатчики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 2.7.3. Интегральные цифровые термодатчики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.8. Погодные датчики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2.8.1. Датчики атмосферного давления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2.8.2. Датчики влажности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2.9. Датчики пространственной ориентации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 2.10. Прочие схемы узлов ввода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Список использованных источников и литературы к главе 2 . . . . . . . . . . . . . . 66 Глава 3. Схемы узлов управления и тактирования 3.1. Формирователи сигналов начального сброса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3.1.1. Узлы внешнего сброса МК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3.1.2. Начальный сброс МК от тактовой кнопки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 3.1.3. Сброс МК от супервизоров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.2. Внешние источники опорного напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.3. Тактирование от внешних генераторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.4. Кварцевая стабилизация тактовой частоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 3.5. Узлы подсистемы программирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Список использованных источников и литературы к главе 3 . . . . . . . . . . . . . . 85 Глава 4. Схемы подачи питания 4.1. Стабилизаторы напряжения 1.2 В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 4.2. Стабилизаторы напряжения 1.8 В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.3. Стабилизаторы напряжения 2.5 В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 4.4. Стабилизаторы напряжения 3.3 В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4.5. Стабилизаторы напряжения 3.6 В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 4.6. Стабилизаторы напряжения 4.3 В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 4.7. Стабилизаторы напряжения 5 В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 4.8. Регулируемое питание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4.9. Понижающие DC/DC-преобразователи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 4.10. Инвертирующие DC/DC-преобразователи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 4.11. Повышающие DC/DC-преобразователи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 4.12. Фильтрация аналогового питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 4.13. Фильтрация цифрового питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Оглавление 5 4.14. Батарейное/аккумуляторное питание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 4.15. Автоматическое переключение питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 4.16. Зависимая подача питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 4.17. Электронное включение питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 4.18. Использование ионисторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 4.19. Питание внешних устройств . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 4.20. Защита от переполюсовки питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 4.21. Электронные ограничители тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 4.22. Защита плавкими предохранителями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 4.23. Индикация наличия питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 4.24. Прочие схемы организации питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Список использованных источников и литературы к главе 4 . . . . . . . . . . . . . . 126 Глава 5. Схемы узлов вывода 5.1. Светодиодные индикаторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 5.1.1. Одиночные светодиоды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 5.1.2. Одиночные светодиоды с буферными элементами . . . . . . . . . . . . . 129 5.1.3. Многоцветные светодиоды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 5.1.4. Семисегментные светодиодные индикаторы . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 5.2. Жидкокристаллические индикаторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 5.2.1. Мультиплексированные сегментные ЖКИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 5.2.2. Алфавитно-цифровые ЖК-модули (АЦЖК) . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 5.2.3. Монохромные ЖК-дисплеи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 5.2.4. Цветные TFT-дисплеи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 5.2.5. OLED-дисплеи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 5.3. Звуковая система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 5.3.1. Вывод звука на пьезоизлучатели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 5.3.2. Вывод звука на динамические излучатели . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 5.3.3. Транзисторные усилители звука . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 5.3.4. Интегральные усилители звука . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 5.3.5. Стереоусилители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 5.3.6. Формирование сигналов через внутренний ЦАП МК . . . . . . . . . . . 152 5.3.7. Подключение внешних ЦАП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 5.4. Ключевые узлы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 5.4.1. Преобразователи уровней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 5.4.2. Узлы управления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 5.4.3. Генераторные узлы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 5.5. Силовая электроника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 5.5.1. Механические и электронные реле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 5.6. Прочие схемы узлов вывода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Список использованных источников и литературы к главе 5 . . . . . . . . . . . . . . 164 Глава 6. Схемы комбинированных узлов ввода/вывода 6.1. Измерительные узлы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 6.2. Схемы узлов с обратной связью . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 6.3. Двунаправленное прохождение сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Оглавление 6.4. Двунаправленные конверторы уровней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 6.5. Опрос тастатуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 6.6. Прочие схемы узлов ввода/вывода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 Список использованных источников и литературы к главе 6 . . . . . . . . . . . . . . 175 Глава 7. Схемы интерфейсных узлов 7.1. COM-порт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 7.2. Интерфейс RS-485 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 7.3. Интерфейс RS-422 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 7.4. Интерфейс CAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 7.5. Интерфейс «1-Wire» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 7.6. Интерфейс I2C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 7.7. Интерфейс S/PDIF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 7.8. Интерфейс Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 7.9. Интерфейс JTAG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 7.10. Интерфейс SWD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 7.11. Интерфейс LIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 7.12. Часы реального времени RTC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 7.13. Интерфейс IrDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 7.14. Интерфейс SPI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 7.15. SIM-карты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 7.16. Схемотехника внешних подключений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 7.17. Прочие интерфейсы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Список использованных источников и литературы к главе 7 . . . . . . . . . . . . . . 207 Глава 8. Интерфейс USB 8.1. Общие замечания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 8.2. Конверторы USB-UART . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 8.3. Информационные цепи D+, D– . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 8.4. Силовая цепь VBus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 8.5. Резисторы выбора режима . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 8.6. Защитные элементы USB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 8.7. Экран USB-разъёма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 8.8. Режимы «Device», «Host», «OTG» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 8.9. Питание в режимах «Host»/«OTG» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Список использованных источников и литературы к главе 8 . . . . . . . . . . . . . . 227 Глава 9. Внешняя память 9.1. Микросхемы EEPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 9.2. Микросхемы последовательной Flash-памяти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 9.3. Микросхемы параллельной Flash-памяти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 9.4. Микросхемы последовательно-параллельной Flash-памяти . . . . . . . . . . . 235 9.5. Микросхемы ОЗУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 9.6. Микросхемы SDRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 9.7. Карты памяти microSD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 9.8. Прочие схемы устройств памяти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 Список использованных источников и литературы к главе 9 . . . . . . . . . . . . . . 247
Оглавление 7 Глава 10. Измерительные схемы 10.1. Особенности измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 10.2. Измерение напряжения в отладочных платах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 10.3. Измерение тока в отладочных платах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 Список использованных источников и литературы к главе 10 . . . . . . . . . . . . . 255 Глава 11. Схемы с нюансами 11.1. Нюансы в тракте питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 11.2. Нюансы в схемах применения ЭРИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 11.3. Нюансы в цепях входа и выхода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 Список использованных источников и литературы к главе 11 . . . . . . . . . . . . . 262 Глава 12. Схемы, которые можно улучшить 12.1. Неточности в схемах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 12.2. Улучшения в тракте питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 12.3. Улучшения в канале USB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 12.4. Улучшения в цепях ввода/вывода сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 Список использованных источников и литературы к главе 12 . . . . . . . . . . . . . 271 Глава 13. Конструктивные особенности 13.1. Принципы конструирования РЭА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 13.2. «Золотое сечение» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 13.3. Характеристики печатных плат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 13.4. Спецификация элементов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 13.5. Отсутствующие ЭРИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 13.6. Прямоугольные платы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 13.7. Фигурные платы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 13.8. Крепёжные отверстия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 13.9. Контактные отверстия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 13.10. Физически разделяемые платы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 13.11. Разъёмы на платах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 13.12. Угловое подключение шилдов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 13.13. Макетная область . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 13.14. Топология контактных площадок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 13.15. Сенсорные кнопки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 13.16. Сенсорные слайдеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 13.17. Встроенные дисплеи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 13.18. Элементы индикации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 13.19. Групповое расположение кнопок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 13.20. Универсальная разводка посадочных мест . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 13.21. Элементы на краю платы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 13.22. Двухвыводные SMD-элементы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 13.23. Маркировка SMD-диодов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 13.24. Маркировка танталовых SMD-конденсаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 13.25. Маркировка столбиковых SMD-конденсаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 13.26. Маркировка микросхем в SOIC-корпусе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 13.27. Маркировка микросхем в TQFP-корпусе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
Оглавление 13.28. Маркировка штыревых разъёмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303 13.29. Выносной разъём USB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 13.30. Топология цепей питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 13.31. Джамперные соединители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 13.32. Кварцевые резонаторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 13.33. Графика под элементами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 13.34. Групповая маркировка ЭРИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 13.35. Текстовые пояснения на платах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 13.36. Графические пояснения на платах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 13.37. Реперные знаки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 13.38. Идентификационные знаки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 13.39. Фирменные знаки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 13.40. Сертификационные знаки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319 13.41. Конструктивные нюансы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 Список использованных источников и литературы к главе 13 . . . . . . . . . . . . . 323 Послесловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 Приложения Приложение 1. Ссылки и адреса в Интернете . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 Приложение 2. Список аббревиатур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
Введение Время — колесо; рано или поздно всё возвращается к тому, с чего началось. (Стивен Кинг) «Всё знает и ничего не хочет». Хотелось бы надеяться, что читатель, взявший в руки настоящую книгу, весьма далёк от такого состояния. Практичный человек ещё много чего хочет, а любопытный человек ещё много чего не знает. Как же соединить практичность и любознательность в единое целое? Каждое утро банк под названием «Время» выдаёт нам кредит на 86 400 с. Ровно через сутки этот счёт обнуляется. Остаток не переходит в будущее, потери не возмещаются. Вчерашний день уже ушёл в историю, а завтрашний день ещё предстоит прожить. Сегодняшний день – вот ценный подарок судьбы, который каждый волен использовать по своему усмотрению. Чтобы достичь чего-либо, надо точно поставить цель и правильно распределить время. Относится это и к занятиям электроникой, будь то хобби или профессионально. Сложно за одну ночь выучить микроконтроллерную схемотехнику или в совершенстве освоить язык программирования. Требуется время. Сберечь время помогают книги. Те книги, в которых собраны оригинальные идеи, теоретические подсказки и реальные примеры из практики. В 2010, 2011 и 2016 годах в издательствах «Додэка-XXI» и «ДМК-Пресс» были выпущены три авторские книги под общим заголовком «1000 и одна микроконтроллерная схема» (далее — «Выпуск 1», «Выпуск 2», «Выпуск 3»). В них представлены сведения об архитектуре микроконтроллеров (МК), дана классификация семейств, сделан подробный анализ так называемого «идеализированного» МК на структурном, функциональном и логическом уровнях. Проанализированы электрические схемы типовых узлов ввода/вывода, питания, начального сброса, тактирования, интерфейсов, программирования. Настоящая книга является правопреемницей первых трёх выпусков. С её появлением трёхтомник превращается в четырёхтомник. Главная особенность предлагаемого материала заключается в профессиональной направленности. Если базой прежних выпусков были в основном любительские конструкции из журналов и Интернета, то сейчас упор сделан на разработки, которые применяют на практике «профи». Здесь есть чему поучиться и что позаимствовать. В книге рассматриваются изделия фирм-изготовителей из разных стран и континентов, следовательно, на выходе получается большой интернациональный сборник схем и конструкций. Во главу угла поставлено сравнение технических решений между собой, а также анализ методов, технологий и подходов, которые встречаются у разных разработчиков. Свой отпечаток накладывают фирменные ограничения, правила, стандарты и даже национальный колорит.
Введение Откуда разработчики черпают схемные идеи? Во-первых, из технологических макетов предшественников, во-вторых, из своих проектов, реализованных ранее, в-третьих, из книг, журналов, Интернета. Есть ещё один путь — проанализировать электрические схемы промышленных конструкций и образцов. Речь не идёт о хакерском взломе, шпионских штучках или рисовании схем по проводникам печатной платы. Имеются в виду официальные фирменные даташиты, находящиеся в свободном доступе. Понять альтруизм изготовителей, открывающих схемную информацию широкой публике, достаточно просто. Это не массовое рассекречивание важных сведений, а элемент рекламы и маркетинговой политики в отдельно взятом товарном сегменте. На всеобщее обозрение выставляются единичные и относительно несложные ознакомительные изделия, предназначенные для быстрого старта и оценки возможностей производимой продукции, например МК. На таких схемах гриф «Секретно», «Для служебного пользования» или «Confidential» не ставится. Ознакомительные изделия в электронике обычно включают в себя так называемые отладочные платы. Они могут поставляться отдельно, а могут входить в состав стартового комплекта разработчика. В классическом понимании это печатная плата с тестируемым МК и аппаратной обвязкой, достаточной для того, чтобы осуществить пробный запуск изделия. В идеальном варианте пользователь получает плату, свободную от ошибок монтажа, в которой ЭРИ используются в рекомендованных даташитами режимах. Рациональная разводка проводников исключает паразитную генерацию и сводит к минимуму взаимовлияние между элементами. Если схема рабочая, то основное внимание можно и нужно уделить программированию МК. В продаже фирменные отладочные платы реализуются, как правило, по минимальной цене с низким уровнем рентабельности или даже себе в убыток. На многих выставках такие платы можно получить в подарок, а иногда и бесплатно заказать через Интернет по акции. Электрические схемы отладочных плат содержат узлы всех подсистем МК. Следовательно, они идеально вписываются в концепцию книг «1000 и одна микроконтроллерная схема». Читатель в первых трёх выпусках получает универсальную базу знаний и любительские примеры, а в конце подкрепляет их изучением профессиональных схем, прошедших обкатку «огнём, водой и медными трубами». Отличительной особенностью графики в настоящей книге будет указание (по возможности) точных названий ЭРИ на схемах. Если это транзистор или диод, то какого именно типа, если дроссель, то с указанием силы тока, если нестандартный модуль, то с полным каталожным наименованием. Некоторые схемы будут похожи на рассмотренные ранее в «Выпусках 1…3». Это естественно, поскольку базовых законов радиоэлектроники никто не отменял. К слову сказать, многие схемы публикуются впервые, а те, которые в чём-то повторяются, содержат объяснение важных практических нюансов. Стиль рисования электрических схем, подача материала и оформление первоисточников остаются прежними. К каждой схеме даются краткие текстовые пояснения. Иногда их больше, иногда их меньше, что зависит от объёма графики на странице. Главное, чтобы схемы и пояснения к ним физически находились в одном месте и не требовали перелистывания страниц.
Доступ онлайн
439 ₽
В корзину