1000 и одна микроконтроллерная схема. Выпуск 4

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, посвященный 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.

Введение


Глава 1. Отладочные платы для МК

Опытное знание
Историческая справка
Классификация
Внутреннее устройство отладочной платы
Условные обозначения на схемах с МК
Список использованных источников и литературы к главе 1


Глава 2. Схемы узлов ввода сигналов

Приём аналоговых и цифровых сигналов
Механические датчики
Резистивные датчики
Акустические датчики
Оптические датчики
Ёмкостные датчики
Температурные датчики
Погодные датчики
Датчики пространственной ориентации
Прочие схемы узлов ввода
Список использованных источников и литературы к главе 2


Глава 3. Схемы узлов управления и тактирования

Формирователи сигналов начального сброса
Внешние источники опорного напряжения
Тактирование от внешних генераторов
Кварцевая стабилизация тактовой частоты
Узлы подсистемы программирования
Список использованных источников и литературы к главе 3


Глава 4. Схемы подачи питания

Стабилизаторы напряжения 1.2 В
Стабилизаторы напряжения 1.8 В
Стабилизаторы напряжения 2.5 В
Стабилизаторы напряжения 3.3 В
Стабилизаторы напряжения 3.6 В
Стабилизаторы напряжения 4.3 В
Стабилизаторы напряжения 5 В
Регулируемое питание
Понижающие DC/DC-преобразователи
Инвертирующие DC/DC-преобразователи
Повышающие DC/DC-преобразователи
Фильтрация аналогового питания
Фильтрация цифрового питания
Батарейное/аккумуляторное питание
Автоматическое переключение питания
Зависимая подача питания
Электронное включение питания
Использование ионисторов
Питание внешних устройств
Защита от переполюсовки питания
Электронные ограничители тока
Защита плавкими предохранителями
Индикация наличия питания
Прочие схемы организации питания
Список использованных источников и литературы к главе 4


Глава 5. Схемы узлов вывода

Светодиодные индикаторы
Жидкокристаллические индикаторы
Звуковая система
Ключевые узлы
Силовая электроника
Прочие схемы узлов вывода
Список использованных источников и литературы к главе 5


Глава 6. Схемы комбинированных узлов ввода/вывода

Измерительные узлы
Схемы узлов с обратной связью
Двунаправленное прохождение сигналов
Двунаправленные конверторы уровней
Опрос тастатуры
Прочие схемы узлов ввода/вывода
Список использованных источников и литературы к главе 6


Глава 7. Схемы интерфейсных узлов

СОМ-порт
Интерфейс RS-485
Интерфейс RS-422
Интерфейс CAN
Интерфейс «1-Wire»
Интерфейс I2С
Интерфейс S/PDIF
Интерфейс Ethernet
Интерфейс JTAG
Интерфейс SWD
Интерфейс LIN
Часы реального времени RTC
Интерфейс IrDA
Интерфейс SPI
SIM-карты
Схемотехника внешних подключений
Прочие интерфейсы
Список использованных источников и литературы к главе 7


Глава 8. Интерфейс USB

Общие замечания
Конверторы USB-UART
Информационные цепи D+, D-
Силовая цепь VBus
Резисторы выбора режима
Защитные элементы USB
Экран USB-разъёма
Режимы «Device», «Host», «OTG»
Питание в режимах «Host»/«OTG»
Список использованных источников и литературы к главе 8


Глава 9. Внешняя память

Микросхемы EEPROM
Микросхемы последовательной Flash-памяти
Микросхемы параллельной Flash-памяти
Микросхемы последовательно-параллельной Flash-памяти
Микросхемы ОЗУ
Микросхемы SDRAM
Карты памяти microSD
Прочие схемы устройств памяти
Список использованных источников и литературы к главе 9


Глава 10. Измерительные схемы

Особенности измерений
Измерение напряжения в отладочных платах
Измерение тока в отладочных платах
Список использованных источников и литературы к главе 10


Глава 11. Схемы с нюансами

Нюансы в тракте питания
Нюансы в схемах применения ЭРИ
Нюансы в цепях входа и выхода
Список использованных источников и литературы к главе 11


Глава 12. Схемы, которые можно улучшить

Неточности в схемах
Улучшения в тракте питания
Улучшения в канале USB
Улучшения в цепях ввода/вывода сигналов
Список использованных источников и литературы к главе 12


Глава 13. Конструктивные особенности

Принципы конструирования РЭА
«Золотое сечение»
Характеристики печатных плат
Спецификация элементов
Отсутствующие ЭРИ
Прямоугольные платы
Фигурные платы
Крепёжные отверстия
Контактные отверстия
Физически разделяемые платы
Разъёмы на платах
Угловое подключение шилдов
Макетная область
Топология контактных площадок
Сенсорные кнопки
Сенсорные слайдеры
Встроенные дисплеи
Элементы индикации
Групповое расположение кнопок
Универсальная разводка посадочных мест
Элементы на краю платы
Двухвыводные SMD-элементы
Маркировка SMD-диодов
Маркировка танталовых SMD-конденсаторов
Маркировка столбиковых SMD-конденсаторов
Маркировка микросхем в SOIC-корпусе
Маркировка микросхем в TQFP-корпусе
Маркировка штыревых разъёмов
Выносной разъём USB
Топология цепей питания
Джамперные соединители
Кварцевые резонаторы
Графика под элементами
Групповая маркировка ЭРИ
Текстовые пояснения на платах
Графические пояснения на платах
Реперные знаки
Идентификационные знаки
Фирменные знаки
Сертификационные знаки
Конструктивные нюансы
Список использованных источников и литературы к главе 13


Послесловие

Приложения

Приложение 1. Ссылки и адреса в Интернете
Приложение 2. Список аббревиатур