Радиомодуль стандарта nanoNET с интерфейсом USB

16.09.2015

Радиомодуль nanoNET используется в качестве приемного или передающего устройства для осуществления беспроводной передачи данных. Программирование и настройка радиомодуля производится по интерфейсу SPI.

 

Рис. 1. Радиомодуль nanoNET

Устройство подключается к компьютеру по интерфейсу USB и состоит из следующих блоков:

• управляющий микроконтроллер (ATmega32L);
• трансивер стандарта nanoNET (nanoPAN 5361);
• контроллер шины USB (FT245RL).

На рис. 2 приведена функциональная блок-схема устройства (расположение блоков слева направо обратно по отношению к порядку на принципиальной схеме, рис. 3).

 

Рис. 2. Блок-схема радиомодуля nanoNET

Рис. 3. Принципиальная схема радиомодуля nanoNET

 

Принцип работы радиомодуля

Питание устройства осуществляется по шине USB (+5 В) стабилизатором ADP3330 (U1), формирующим шину с напряжением +3 В (для питания ATmega32L и nano PAN5361). Кроме этого, возможно подключение внешнего питания (не более +5…6 В) к разъему X7 (например, в режиме программирования микроконтроллера ATmega32L).

Не следует подключать одновременно оба источника питания (через шину USB и через разъем Х7), это может вызвать выход из строя устройства.

Конденсаторы C5, C9, C10, C11, C12, С13, C15 емкостью 0.1…1 мкФ – блокировочные. Ферритовое кольцо (Ferrite_Bead) и конденсатор C6 образуют LC-цепочку и необходимы для уменьшения проникновения высокочастотных наводок в компьютер по шине USB.

Управляющий микроконтроллер ATmega32L (U13) тактируется с помощью цепи из кварцевого резонатора на 8 МГц (8 MHz) и двух возбуждающих колебания конденсаторов C3 и C4 емкостью по 22 пФ. RC-цепочка (R1 номиналом 10 кОм, C2 номиналом 10 нФ) формирует импульс сброса в момент включения питания для корректного запуска микроконтроллера.

Светодиоды U10, U14 (рядом с ограничивающими ток резисторами R2, R3) можно использовать, например, для индикации режима приема-передачи устройства или обозначения факта обмена данными по шине USB. (Внимание: светодиоды могут отсутствовать на вашей плате или быть подключены к общей шине, на принципиальной схеме они подключены к шине питания).

Линии PC0, PC3, PB2, PB5, PB6, PB7, PD2 формируют шину управления/данных, связывающую микроконтроллер ATmega32L и трансивер nanoPAN 5361 (линии SPISSN, PWRUPRESET, UCRESET, SPIRXD, SPITXD, SPICLK, UCIRQ соответственно). В данной модификации программного обечения, поставляемого с устройством, линия PD2 (прерывание от трансивера) не используется; осуществлен программный опрос готовности приемо-передатчика.

Линии PB5, PB6, PB7, RESET, GND также выведены на разъем ISP для внешнего программирования ATmega32L по интерфейсу SPI (линия RESET в этом случае выступает в качестве SPISSN).

Интерфейс RS-232 (и соответствующий разъем) служит для отладочных целей. Следует отметить, что для подключения к компьютеру необходимо использовать дополнительную микросхему формирователя уровней, например МАХ232, или воспользоваться формирователем, встроенным в некоторые программаторы (например, STK-500).

8 цифровых линий порта А (шина данных ШД 8 на блок-схеме) и 6 линий порта С (все, кроме PC0 и PC3, ШУ 6 на блок-схеме) используются для обмена данными с микросхемой контроллера шины USB FT245RL, питающейся непосредственно от шины USB через упомянутую LC-цепь.

FT245RL (производитель FTDI chip) представляет собой практически законченный модуль для сопряжения с микроконтроллером с преобразованием данных из формата USB в параллельный формат.

Программирование радиомодуля USB-nanoNET

 Программирование радиомодуля осуществляется с помощью внешнего программатора по интерфейсу SPI. Удобно использовать отладочный комплект STK-500 (см. рис. 4), поскольку контакты разъема ISP6PIN (STK-500, с краю платы посередине длинной верхней стороны на рисунке) полностью совпадают по расположению с контактами разъема ISP на радиомодуле.

 

Рис. 4. Отладочный комплект STK-500

Процедура программирования радиомодуля USB-nanoNET:

1. Отладить и откомпилировать исходный код программы (в результате сгенерируется hex-файл).
2. Отключить питание от радиомодуля.
3. Подключить радиомодуль к программатору (например, шлейфом из 6 проводов).
4. Подключить внешнее питание через разъем X7 Power, соблюдая полярность (питание от шины USB отключено). Несоблюдение полярности чаще всего приводит к выходу из строя стабилизатора ADP3330.
5. Опознать программным обеспечением микроконтроллер (ATmega32L или ATmega32) и убедиться, что логические перемычки (fuses) выставлены правильно (запуск от внешнего кварцевого резонатора высокой частоты и отключение интерфейса JTAG, поскольку линии порта B используются для взаимодействия с чипом FT245RL).
6. Запрограммировать радиомодуль.
7. Отключить питание через разъем X7 Power, если модуль планируется подключать к шине USB.

Если ATmega32L программируется с ошибками, попробуйте уменьшить тактовую частоту ISP до 115 кбод и ниже (например, параметр ISP Freq во вкладке Board окна программирования в AVRStudio 4).