ACU3

Type 3 von ANSARI's Steuerungsmodule mit mehrfach Prozessorkernen

» Gepostet am 29.Jul.2012

  Artikel in Deutsch

 

ACU3 – Steuerungsmodul

 

ACU3_ASSEMBLYphoto

 

Beschreibung

ANSARI’s Controlling Unit – Type 3 (ACU3) ist ein echtes Multi-Kern-Prozessor-Modul mit einem DSP und zwei MCU-RISC Prozessoren. Zusammen bilden sie zwei getrennte Systeme die unabhängig von einander die gesamte Funktionalität des Moduls gewährleisten. Diese Steuereinheiten sind besonders gut geeignet, um in sensiblen Bereichen eingesetzt zu werden wo hohe Anforderungen an Funktionszuverlässigkeit gestellt wird. Die besonderen Merkmale der Baugruppe sind:

 
  1. Zwei getrennte Singalbearbeitungspfade [mehr lesen]
  2. Signalaufbereitungen im analogen Bereich [mehr lesen]
  3. Transparente Überwachungsmöglichkeit der Messeinheit während der Messungen
  4. Zusätzliche Konfiguration & Überwachungsmöglichkeit über Bluetooth (iPhone/Smartphone)
  5. Flexible Benutzeranwendungen innerhalb eines vorhandenen Echtzeitsbetriebssystems
  6. Lokale Mini-Datenbank mit einer Kapazität zwischen 4MB und 128MB, je nach Ausführung
  7. Netz- & Batterie Betrieb mit integrierten Aufladegerät
  8. Einseitig bestückte Platine
  9. Kleiner Formfaktor

 

Blockdiagramm

ACU3_block_diagram

 

Dimensionen

Die Anschlüsse an der Kanten von ACU3 sind so aufgebaut, dass das Modul direkt auf eine Trägerplatine aufgelötet werden kann. Auf der Rückseite befinden sich keine Bauteile. Die gesamthöhe des Moduls (ohne den USB-Printbuchse) liegt unter 3mm.

Alle Dimensionen in Millimeter.

 ACU3_dimensions

Leiterplatten Design

Die Leiterkarte ist auf 6 Lagen aufgebaut. Oberfläche ist chemisch Gold und jede Lage ist aus 18µm Kupfer gebaut. Das verwendete Material ist FR4 und die Dicke der Platine beträgt ca. 1,6mm.

Mindest Kupfer-Kupfer Abstand ist 0.1mm, die schmalste Leitung ist 0.1mm breit und der kleinste Bohrungsdurchmesser beträt 0.1mm. Insgesamt sind 465 Bohrungen auf der Platine vorhanden und alle Durchkontaktierungen sing völlig geschlossen (plugged). 

ACU3_CAD with COT2

 

 

Elektrische Anschlüsse

Die Signalen an den Kannten sind so gruppiert, dass auf einer Seite alle Applikationsspezifische Signale zusammen geführt sind und auf der anderen Seite all die Signale zusammengefasst sind, die für Stromversorgung, Verbraucher Zu- & Abschaltung und Überwachung bestimmt sind.

 ACU3_interfacing

 

Netzspannungsorientierte Anschlüsse

Pin# Pin-Name Type Descriptions
1 VBAT Power One-Cell Li-Ion battery positive terminal input
2 +5V Power Main power supply input
3 MCUP2.4 I/O MCUcore GPIO 2.4
4 MCUP2.5 I/O MCUcore GPIO 2.5
DSPSCL Output DSPcore I2C bus clock line
DSPSDA I/O DSPcore I2C bus data line
+3V3 Power Linear regulated 3,3V power output (max 100mA)
auxVoltSens Input Auxiliary voltage sense
GND Power Power ground
10  VoltSens Input Main power voltage sense
11  Fault Input Over current fault detector signal
12  VoltageCross Input Main Power voltage zero-crossing signal
13  DSPAIO0 Analog DSPcore analog I/O signal
14  MCUP2.6 I/O MCUcore GPIO 2.6
15  ON/nOFF1 Output Main Power switching control
16  ON/nOFF2 Output Optional (secondary) switching control 
17  extPWRShutDown Output Disable on board main power supply
18  CurrentSens Input Main Load Current sense
19  GND Power Power Ground 
20  Vbatchg Passive DSPcore SMPS bypass capacitor

 

 Audio Anschlüsse

Pin# Pin-Name Type Descriptions
21  DSPPCMOUT Output DSPcore slave PCM data output
22  DSPPCMSYNC Input DSPcore salve PCM sync signal
23  DSPPCMIN Input DSPcore slave PCM data input
24  DSPPCMCLK Output DSPcore salve PCM clock input
25  DSPAUXDAC Output DSPcore auxiliary digital to analog output
26  DSPDAC0N Output DSPcore 16-bit negative DAC0 output signal
27  DSPDAC0P Output DSPcore 16-bit positive DAC0 output signal
28  DSPDAC1N Output DSPcore 16-bit negative DAC1 output signal
29  DSPDAC1P Output DSPcore 16-bit positive DAC1 output signal

 

Multi-Funktionale Anschlüsse

Pin# Pin-Name Type Descriptions
30 MCUP4.0 I/O MCUcore Port Map 0
31 MCUP4.1 I/O MCUcore Port Map 1
32 MCUP4.2 I/O MCUcore Port Map 2
33 MCUP4.3 I/O MCUcore Port Map 3
34 MCUP4.4 I/O MCUcore Port Map 4
35 MCUP4.5 I/O MCUcore Port Map 5
36 MCUP4.6 I/O MCUcore Port Map 6
37 MCUP4.7 I/O MCUcore Port Map 7
38 DSPGPIO14 I/O DSPcore GPIO 14
39 DSPDPIO13 I/O DSPcore GPIO 13
40 DSPGPIO15 I/O DSPcore GPIO 15
41 MCUPU1 Power, I/O MCUcore PU1, switchable +3,3V power (max 20mA)
42 MCUPU0 Power, I/O MCUcore PU0, switchable +3,3V power (max 20mA)
43 +3V3 Power +3,3V Power power supply (max 100mA)
44 GND Power Power Ground
45 MCUADC7 Analog, I/O MCUcore ADC7, GPIO6.7
46 MCUADC1 Analog, I/O MCUcore ADC1, GPIO6.1
47 MCUADC3 Analog, I/O MCUcore ADC3, GPIO6.3
48 MCUADC5 Analog, I/O MCUcore ADC5, GPIO6.5
49 MCUADC9 Analog, I/O MCUcore ADC9, GPIO5.1, Vref-
50 MCUADC0 Analog, I/O MCUcore ADC0, GPIO6.0
51 MCUADC2 Analog, I/O MCUcore ADC2, GPIO6.2
52 MCUADC4 Analog, I/O MCUcore ADC4, GPIO6.4
53 MCUADC6 Analog, I/O MCUcore ADC6, GPIO6.6
54 MCUADC8 Analog, I/O MCUcore ADC8, GPIO5.0, Vref+
55 MCUP2.1 I/O MCUcore GPIO 2.1
56 MCUP2.3 I/O MCUcore GPIO 2.3
57 MCUP2.2 I/O MCUcore GPIO 2.2
58 MCUP2.0 I/O MCUcore GPIO 2.0
59 MCUXT2IN  XTAL, I/O MCUcore GPIO 5.2, Crystal XT2in
60 MCUXT2OUT XTAL, I/O MCUcore GPIO 5.3, Crystal XT2out

 

DSP Programmierungsanschlüsse

Folgende Anschlüsse werden nur während der Produktion zum erstmaligen Programmierung des DSPs benötigt. Später kann der DSP und die gespeicherten Einstellungen für den DSP über dem Bootloader bzw. direkt über MCU programmiert werden.

 

Pin# Pin-Name Type Descriptions
61 GND Power Power Ground 
62 DSPCS Input DSPcore Programming interface (SPI-CS)
63 DSPMISO Output DSPcore Programming interface (SPI-Master In, Slave Out)
64 DSPCLK Input DSPcore Programming interface (SPI-Clock)
65 DSPMOSI Input DSPcore Programming interface (SPI-Master Out, Slave In)

 

 MCU Programmierung und Host Anschlüsse

Die folgende Gruppe von Signalen können über einen Flachbandkabel zur Programmierung und Debugging des Moduls verwendet werden. Es kann entweder ein mini USB Buchse Typ B oder ein 2×6 poliger Jumper-Reihe aufgelötet werden, um sich mit dem Entwicklungsumgebung zu verbinden. 

 

Pin# Pin-Name Type Descriptions
66 MCUTEST JTAG MCUcore JATG interface – TEST
67 MCUTDO JTAG, I/O MCUcore JATG interface – TDO, GPIO J.0
68 MCUTDI JTAG, I/O MCUcore JATG interface – TDI, GPIO J.1
69 MCUTMS JTAG, I/O MCUcore JATG interface – TMS, GPIO J.2
70 MCUTCK JTAG, I/O MCUcore JATG interface – TCK, GPIO J.3
71 MCURST Reset MCUcore Reset
72 +5V Power Main power supply input
73 DSPTXD I/O DSPcore Tx out, MCUcore Rx in 
74 DSPDN USB DSPcore USB- 
75 DSPDP USB DSPcore USB+ 
76 DSPRXD I/O DSPcore Rx in, MCUcore Tx out
77 GND Power Power Ground

 

 Antennen & Batterie Anschlüsse

Dieses Modul hat eine Aufgedruckte Antenne auf der Leiterkarte. Es kann zwischen eine externe Antenne und den vorhandenen Antenne durch Bestückung umgeschaltet werden.

Ein Lithium-polymer Batterie mit mindestens 110mA/h kann das Modul über Stunden im Betrieb halten. Ein integriertes Ladegerät kann die Batterie über die Hauptspannung aufladen und überwacht die Batterie über die gesamte Zeit.

 

Pin# Pin-Name Type Descriptions
78 VBAT Battery Positive terminal of a one cell Li-Ion Battery
79  GND Power Negative terminal of a one cell Li-Ion Battery
80 VBATCHG Passive DSPcore SMPS bypass low ESR capacitor
81 extANT Passive external Bluetooth antenna
82 GND Power Ground for external Bluetooth Antenna

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