Manual - intesc

Índice de contenido
Introducción.................................................................................................................................................................. 3
Diagrama a bloques de la tarjeta SYMBHIA............................................................................................................4
Mapa de conexiones de la tarjeta SYMBHIA...........................................................................................................5
Recursos....................................................................................................................................................................... 6
LEDs..................................................................................................................................................................... 6
Interruptores....................................................................................................................................................... 6
Puertos de Expansión........................................................................................................................................ 7
Convertidor USB-RS232................................................................................................................................. 11
Oscilador........................................................................................................................................................... 12
PSoC.................................................................................................................................................................. 12
Introducción
La tarjeta de desarrollo SYMBHIA está diseñada para usarse en sistemas de gran flexibilidad y alto
rendimiento, gracias a la arquitectura programable de un FPGA y al sistema analógico reconfigurable de
un PSoC, la tarjeta SYMBHIA puede usarse en una gran cantidad de aplicaciones.
SYMBHIA cuenta con dos dispositivos programables, un FPGA y un PSoC, y una serie de recursos que
ayudarán al programador al desarrollo de aplicaciones. A continuación una lista de los elementos
disponibles en la tarjeta:
•
FPGA Spartan 6 XC6SLX4/XC6SLX9:
Recursos en SYMBHIA:
◦ Empaquetado CSG225
◦ Convertidor USB-RS232
◦ 216/576 Kb de Block RAM
◦ 31 pines de entrada/salida digital
(FPGA)
◦ Oscilador de 50 Mhz
◦ Memoria Flash 64Mb
•
•
PSoC CY8C4245AXI-483 :
◦ Procesador ARM Cortex-M0 de 32
bits a 48MHz
◦ 11 pines analógicos o entrada/salida
digital (PSoC)
◦ 9 LEDs
◦ 8 Interruptores de dos posiciones
◦ 1 ADC 12 bits 1 Msps
◦ 1 Interruptor táctil (botón)
◦ 2 IDAC 8 bits
◦ Conectores compatibles
Shields de Arduino UNO
◦ 2 OpAmp
◦ 2 Comparadores analógicos
con
los
Diagrama a bloques de la tarjeta SYMBHIA
Mapa de conexiones de la tarjeta SYMBHIA
Recursos
LEDs
Interruptores
La tarjeta SYMBHIA cuenta con 9 LEDs, 8
conectados al FPGA y 1 conectado al PSoC, todos
los LEDs están conectados como se muestra en el
siguiente esquemático:
SYMBHIA tiene 11 interruptores, 9 conectados
conectados al FPGA y 2 conectados al PSoC.
De todos los interruptores 9 son de propósito
general, 8 están conectados al FPGA y uno al
PSoC, los interruptores del FPGA están conectados
de la siguiente manera:
En la siguiente tabla se muestran los LEDs
disponibles con sus conexiones.
LED
FPGA
LED0
G15
LED1
C15
LED2
D15
LED3
E15
LED4
F15
LED5
M15
LED6
N15
LED7
P15
LED
PSoC
LED PSoC
P0[6]
Además SYMBHIA tiene un LED que notifica que la
tarjeta está encendida, este LED está etiquetado
como: PWR LED.
Y el interruptor del PSoC está conectado como se
muestra en el siguiente esquemático:
En la siguiente tabla se muestran las conexiones
entre el FPGA, el PSoC y sus respectivos
interruptores.
Interruptor
FPGA
SW0
B14
SW1
C14
SW2
D13
SW3
E14
SW4
F13
SW5
M13
SW6
N14
SW7
P14
Interruptor
PSoC
BOOT PSoC
P0[7]
Además de los interruptores de propósito general
ambos dispositivos, el FPGA y el PSoC, cuentan
con un interruptor para reiniciar el dispositivo, el
interruptor de reinicio del FPGA programará lo que
se tiene guardado en la memoria PROM y el
interruptor de reinicio del PSoC reinicia el
dispositivo.
Estos interruptores están conectados como se
muestra en el siguiente esquemático
Puertos de Expansión
SYMBHIA cuenta con 5 puertos de expansión que
le permiten conectar al FPGA o al PSoC con
dispositivos externos.
En total se tiene acceso a 42 pines mediante los
puertos de expansión, 31 de ellos están
conectados a pines del FPGA y pueden ser
utilizados como entrada/salida digital y los otros
11 están conectados al PSoC y pueden ser usados
como analógicos ó entrada/salida digital.
Todos los pines del FPGA y del PSoC operan a 3.3V,
adicionalmente se proporciona la alimentación de
5V que en realidad conecta directamente al voltaje
proveniente del USB.
Además de los interruptores de propósito general
SYMBHIA cuenta con un interruptor de
alimentación, este interruptor está conectado de la
siguiente manera
Los puertos de expansión son: P1, P3, P4, P5 y P6.
A continuación se muestra una imagen
simplificada de la tarjeta resaltando los puertos, su
nombre y la enumeración de los pines.
En la siguiente imagen se muestran resaltados los
interruptores de la tarjeta con sus etiquetas:
El puerto P1 está diseñado para conectarse
directamente a un “Protoboard”. Los puertos P3,
P6, P4 y P5 tienen compatibilidad con Shields de
Arduino UNO. Para más información sobre la
compatibilidad con los Shields visite la página:
www.intesc.mx
En las siguientes tablas se describen
conexiones entre los puertos de expansión.
las
Puerto P1
FPGA
Función
Puerto P3
PSoC
Función
1
5V
Voltaje USB
1
P1[2]
AN, E/S
2
3.3V
3.3 Volts
2
P1[1]
AN, E/S
3
GND
Tierra
3
P1[0]
AN, E/S
4
G1
E/S,CLK
4
GND
AN, E/S
5
F1
E/S
Puerto P3
FPGA
Función
6
E1
E/S
5
D1
E/S
7
F3
E/S
6
G2
E/S,CLK
8
B3
E/S
7
C2
E/S
9
A3
E/S
8
D3
E/S
10
A4
E/S
11
B5
E/S
Puerto P4
Alimentación
12
A5
E/S
1
Sin Conectar
13
A6
E/S
2
3.3V
14
C6
E/S
3
Sin Conectar
15
A7
E/S,CLK
4
3.3V
16
B7
E/S,CLK
5
5V
17
A8
E/S,CLK
6
GND
18
A9
E/S,CLK
7
GND
19
B9
E/S,CLK
8
Sin Conectar
20
F10
E/S
E/S = Entrada Salida Digital.
CLK = Entrada de reloj para el FPGA.
AN = Analógico, puede ser utilizado para cualquier función del PSoC (Canal ADC, DAC, CapSense).
5V = Los pines etiquetados como 5V están conectados directamente al voltaje proveniente del puerto USB.
Puerto P5
PSoC
Función
Convertidor USB-RS232
1
P2[3]
E/S, AN
2
P2[2]
E/S, AN
3
P2[1]
E/S, AN
4
P2[0]
E/S, AN
5
P1[7]
E/S, AN
6
P1[6]
E/S, AN
7
P1[4]
E/S, AN
8
P1[3]
E/S, AN
9
P1[2]
E/S, AN
SYMBHIA tiene un convertidor de USB-RS232
basado en el circuito integrado FT2232 para su
fácil comunicación con un computador, este tipo
de comunicación puede ser utilizada desde
distintos sistemas operativos como Windows, Mac
OS y Linux, al conectar la tarjeta SYMBHIA a un
computador el sistema operativo identifica un
puerto serie que puede ser utilizados desde
diversos programas como Hyperterminal en
Windows y también se pueden crear aplicaciones
utilizando diversos entornos de programación
como Java, Labview, etc.
10
P1[1]
E/S, AN
Puerto P6
FPGA
Función
1
D5
2
RS232
FPGA
RX
L1*
TX
M1*
E/S
RTS
K3
C5
E/S
CTS
K1
3
C9
E/S
DTR
J2
4
D8
E/S,CLK
DSR
J1
5
C8
E/S,CLK
RI
H3
6
D10
E/S
DCD
H1
7
C10
E/S
8
D11
E/S
En SYMBHIA opcionalmente se puede configurar
para que sus entradas/salidas digitales del FPGA
estén en alta impedancia mientras el dispositivo
no ha sido programado, para configurarlo de esa
forma se debe soldar el conector etiquetado como
P2 y poner un “jumper” en él.
*En SYMBHIA y en el mapa de conexiones de SYMBHIA se
especifica la conexión que debe tener el FPGA con el
convertidor USB-RS232. Es decir:
TX (FPGA) <= RX [L1](USB-RS232)
RX (FPGA) <= TX [M1](USB-RS232)
Oscilador
SYMBHIA cuenta con un oscilador de 50MHz
soldado al pin E7. Este oscilador es la principal
fuente de reloj, aunque pueden usarse los recursos
internos del Spartan 6 para incrementar o
disminuir la frecuencia usando sus CTM internos.
E/S = Entrada Salida Digital.
CLK = Entrada de reloj para el FPGA.
AN = Analógico, puede ser utilizado para cualquier función del PSoC (Canal ADC, DAC, CapSense).
5V = Los pines etiquetados como 5V están conectados directamente al voltaje proveniente del puerto USB.
PSoC
El PSoC CY8C4245AXI-483 es un dispositivo programable de la empresa Cypress que tiene un
procesador en su interior, en este caso es un procesador ARM Cortex-M0 de 32 bits a 48MHz, pero a
diferencia de los microcontroladores comunes, éste tiene una arquitectura reconfigurable, lo cuál
permite ajustar la arquitectura del PSoC a las necesidades de la aplicación.
Para crear aplicaciones para el PSoC se utiliza PSoC Creator el cuál se puede descargar gratuitamente
desde su página de internet.
En SYMBHIA se han agregado elementos que facilitarán la creación de aplicaciones con el PSoC para el
uso del IDAC y del CapSense se han añadido a la tarjeta un resistor y un capacitor. El resistor es de 10K Ω
y es para usar el IDAC (DAC de corriente) como un VDAC (DAC de voltaje) y está conectado en el pin P1[7]
del PSoC. El Capacitor es de 2200 pF y es para usarse con el CapSense del PSoC.
El PSoC de la tarjeta SYMBHIA está programado con un Bootloader, el Bootloader le permite reprogramar
el PSoC, lo cual permite actualizar el PSoC con una aplicación diseñada por INTESC o por una diseñada
por el usuario.
El objetivo de la tarjeta SYMBHIA es que el usuario pueda diseñar la arquitectura del PSoC y del FPGA de
una manera más ajustada para la aplicación del usuario. Para más información sobre la programación
del PSoC y del FPGA visite www.intesc.mx
Las siguientes tablas especifican las conexiones entre el FPGA y el PSoC, las conexiones entre el PSoC y
los puertos de expansión ya fueron especificadas anteriormente al explicar los puertos de expansión.
PSoC
Puerto P5
PSoC
FPGA
P2[3]
1
P0[0]
B13
P2[2]
2
P0[1]
C12
P2[1]
3
P0[2]
A12
P2[0]
4
P0[3]
C11
P1[7]
5*
P0[4]
B11
P1[6]
6
P0[5]
A11
P1[4]
7
P2[4]
L14
P1[3]
8
P2[5]
L15
P1[2]
9
P2[6]
K13
P2[7]
K15
P3[0]
J15
P3[1]
J14
P3[4]
J13
P1[1]
10
*Además de ir conectado al pin 5 del puerto P5
también está conectada una resistencia de 10K
para usarse con el IDAC
PSoC
Puerto P3
P3[5]
J11
1
P1[2]
P3[6]
H15
2
P1[1]
P3[7]
H13
3
P1[0]
P4[0]
L12
P4[1]
G14
P4[3]
A13
PSoC
Componente
P0[6]
LED PSoC
P0[7]
BOOT
P4[2]
Capacitor 2200pF
XRES
Interruptor
P3[2]
Conector P7[3]
P3[3]
Conector P7[4]
Al adquirir SYMBHIA, el usuario acepta su responsabilidad en el uso de sus recursos e Intesc no se hace responsable por el
uso que se le dé a este kit de desarrollo.