ФРАКТАЛ. Терминальный модуль FR-MCX53-21.x

И снова представляю заинтересованным лицам разработчика и производителя систем промышленной/домашней автоматики и модульных микроконтроллеров — ООО «ФРАКТАЛ» (г.Зеленоград).

Уже писал о терминальных модулях FR-MCX53-20.x, а сегодня расскажу о новой серия FR-MCX53-21.x, которая предназначена для отображения алфавитно-цифровой и графической информации и ввода информации с кнопок. Может использоваться как законченное терминальное устройство или как управляющее (ведущее) устройство.

Модуль включает в себя графический ЖКИ 122×32 с  подсветкой, 4 кнопки, малогабаритный динамик,  часы реального времени с литиевой батареей, модуль питания, 12 универсальных линий ввода-вывода.

Работа с модулем может осуществляться по интерфейсам USB, I2C и RS485.

Основой FR-MCX53-21.21 является микроконтроллер ARM7 Cortex-M3 STMicroelectronics STM32F103, который обеспечивает работу с последовательными каналами и работу с ЖКИ, кнопками, звуком и линиями ввода-вывода.  Применение этого функционально насыщенного и содержащего большие объемы памяти микроконтроллера, позволило предустанавливать в модуль FR-MCX53-21.21 однокристальный интерпретатор Fractal-BASIC-Cortex.

Для вывода символов обеспечиваются эмуляция символьного режима 20 символов на 4 строки, символы двойной высоты/ширины в разных режимах вывода. Для графики реализован вывод точек/линий/прямоугольников в разных режимах вывода.

Яркость подсветки и контрастность ЖКИ программно регулируются , что создает дополнительные удобства при отображении информации.

Краткие технические характеристики

Микроконтроллер STM32F103RET6 / STM32F103RGT6

• Быстродействие 72 MHz / 120 MHz / 1.25 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1)
• Flash 512 Кбайт / 1024 Кбайт
• RAM 64 Кбайт / 96 Кбайт
• Отладочный разъем Serial wire debug (SWD)

Встроенный однокристальный интерпретатор Fractal-BASIC-Cortex
Интерфейсы без развязки — USB, RS485, I2C/SPI, MicroLan (1-Wire)
Предустановленные параметры RS485 — 115200 bps, 8бит/без четности/1стоп
Скорость работы I2C  — 400кГц
ЖКИ — WG12232E — 122×32
Подсветка
Кнопки — 4

Универсальные линии ввода-вывода -12 , в т.ч:

• АЦП 12 бит — 4(8)
• ЦАП 12 бит — 2
• ШИМ 16 бит — 4
• Счетчик / энкодер  — 1
• Линия MicroLan (1-Wire)  — 4(8)

Часы реального времени с литиевым элементом CR2032
Светодиодная индикация – Работа, прием, передача
Питание +5V+-5% или + 8…30V
Габаритные размеры 99x36x25 мм

Состав и функционирование

FR-MCX53-21.21 можно условно разделить на следующие составные части:

• Микроконтроллер с резонаторами и стабилизатором;
• группа интерфейсов USB , RS485, I2C(SPI), MicroLan (1-Wire);
• графический ЖКИ WG12232E  с подсветкой;
• кнопки;
• звук;
• линии ввода-вывода
• отладочный разъем;
• разъем межмодульного соединения;
• элемент питания для RTC;
• импульсный стабилизатор;
• светодиодная индикация.

Микроконтроллер с резонаторами и стабилизатором

В модуле применен микроконтроллер  ARM7 Cortex-M3 STM32F103RET6(GET6). Для тактирования основного генератора используется кварц 8 МГц. Из этой частоты микроконтроллер синтезирует нужные тактовые частоты, вплоть до 72 МГц. В нем так же имеется прецизионный RC-тактовый генератор на 8 МГц. При необходимости можно им воспользоваться. Для тактирования часов реального времени используется отдельный кварц на 32768Гц.

В микроконтроллере имеются встроенный температурный датчик и источник опорного напряжения 1.2В. Они доступны пользователю из Fractal-BASIC-Cortex.

Группа интерфейсов  

Для работы с USB на контроллере установлен mini-USB-B разъем. USB рассматривается, в основном, как терминальный канал для занесения BASIC-программ, занесения параметров, приема накопленных данных, обновления версий интерпретатора и отладки. При подключении к PC FR-MCX53-21.21 будет виден как  VCP  ->   виртуальный COM–порт (предварительно необходимо установить соответствующий драйвер). Драйвер VCP под Windows доступен на нашем сайте или на сайте STMicroelectronics. Для Linux специальный драйвер VCP не требуется, он должен быть просто разрешен в ядре, но обычно он разрешен к использованию по умолчанию. Параметры канала по умолчанию : скорость 115200 бод, 8 бит, 1 стоп бит,  без четности, аппаратный контроль.

Канал RS485 выведен на две группы разъемов: на разъем короткого межмодульного соединения и винтовые клеммы. Контроллер может работать и в качестве master  и в качестве slave устройства в сети MODBUS. Параметры канала по умолчанию : адрес MODBUS =2, скорость 115200 бод, 8 бит, 1 стоп бит,  без четности. Список поддерживаемых команд MODBUS приведен в описании интерпретатора Fractal-BASIC-Cortex. В Fractal-BASIC-Cortex этот канал фигурирует как канал 0(UART1). В контроллере установлены 3 джампера, которые в случае необходимости подключают подтяжки и терминатор.

Канал I2C(SPI) выведен на короткого межмодульного соединения. По умолчанию линии инициализированы как I2C. Канал позволяет получить доступ ко всей пользовательской  RAM.

Графический ЖКИ WG12232E c подсветкой В модуле устанавливается графический ЖКИ WG12232E или аналогичный с SED1520 — совместимым контроллером  разрешением 122*32 точки. Индикатор подключен по параллельному каналу. Поддерживается и вывод на ЖКИ прямо из интерпретатора (например оператором PRINT), и обработка команд приходящих по интерфейсам RS485 и I2C (полностью аналогично другим терминальным модулям). Обеспечивается вывод символов в символьном режиме(по знакоместам), в графическом режиме(в любой точке экрана). Доступны символы двойной ширины / высоты (+). Можно выводить точки, линии, прямоугольники, заранее сохраненные графические фрагменты. Все это при полном наборе режимов вывода: перо белое/черное, забой, наложение, инверсия и т.д. Пользователь может программно устанавливать яркость подсветки и требуемую контрастность.

Кнопки Установлено 4 кнопки. По интерфейсам RS485 и I2C доступен регистр 8 бит с их состоянием после устранения дребезга.

Звук На модуле установлен малогабаритный звуковой излучатель. Из BASIC или по интерфейсам можно задавать тон и длительность сигнала.

Отладочный разъем. !!! обратите внимание, что попытка стирания битов конфигурации или записи Flash памяти микроконтроллера при использовании отладочных средств или через Boot-loader STMicroelectronics приведет к полному стиранию Flash и потере не только Fractal-BASIC-Cortex, но и Boot-loader Fractal. Восстановление будет возможно только у производителя. Разъем – джамперное поле установлен недалеко от разъема USB. Разъем скомпонован их 4-х джамперов. Джамперы расположены так чтобы минимальным числом контактов удобно использовать функции сброса, задания BOOT-режима, работы с SWD –отладчиком.

Разъем короткого межмодульного соединения. На этот разъем выведены:  сигналы локальных шин I2C/SPI , сигналы дублирующие клеммы гальванически не развязанного канала RS485  и питание +5В & GND.  SPI реализован программно.

Элемент питания для RTC Для питания часов реального времени и backup регистров в отсутствие основного питания используется литиевый элемент. Держатель элемента CR2032 расположен над микроконтроллером. Элемент устанавливается плюсом вверх – на контакте держателя есть обозначение «+».

Импульсный стабилизатор(питание узла). Для питания FR-MCX53-21.21 требуется постоянное напряжение в диапазоне 8…30В. В зависимости от партии контроллеров могут устанавливаться разные типы импульсных стабилизаторов с идентичными параметрами. На выходе стабилизатора получается +5В. Это основное напряжение используемое большинством узлов контроллера.

На модуле установлено три светодиода. Два красный и желтый —  это прием / передача по внешним интерфейсам UART1, UART3, USB. Оставшийся зеленый указывает на что микроконтроллер начал выполнение программы.