Bakalářská práce - cvut.cz · systémů, které nedovolí kolo zcela zablokovat (ABS), často...

ČESKE VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

KATEDRA ŘÍDÍCÍ TECHNIKY

Bakalářská práceČerná skřínka do automobilu

Vypracoval : Ladislav RůžičkaVedoucí práce : Ing. Pavel Růžička

červen 2006

ČVUT PRAHA

ii

Poděkování

Chtěl bych poděkovat a vyslovit uznání všem, kteří mi pomáhali při vzniku této práce.

Především Ing. Pavlu Růžičkovi, vedoucímu této bakalářské práce, za trpělivé vedení a množství

praktických rad.

Zařízení potřebné k této práci bylo pořízeno z prostředků grantu ČR GAČR 102/05/0467.

iii

Prohlášení

Prohlašuji, že jsem svou bakalářskou práci vypracoval samostatně a použil jsem pouze

podklady (literaturu, projekty, SW atd.) uvedené v přiloženém seznamu.

V Praze dne ………………………. …………………………………….podpis

iv

Anotace

Bakalářská práce popisuje návrh „Černé skřínky“ do auta. Jádrem zařízení je procesor

PXA255 od firmy Intel, který je zabudován na zásuvném modulu. Na modulu je nainstalován

operační systém Linux 2.4. Hlavními obvody zařízení jsou rozhraní pro USB Host (pomocí, níž

bude k desce připojena kamera), rozhraní pro komunikaci s automobilem je sběrnice CAN

(Controller Area Network) a sada akcelerometrů a A/D převodníků.

Návrh se skládá z několika částí : 1. určení parametrů zařízení, 2. výběr vhodné kamery

(vyhovujícím našim požadavkům), 3. návrh zvoleného zařízení a jeho realizace. Pro lepší ilustraci

je práce doplněna přílohami.

Annotation

This bachelor degree work describes a design of a black box in a car. Kernel device is based

on processor PXA255 produced by the firm Intel, which is installed on a sliding module. The

operating system Linux 2.4 is installed on the module. The main circuits of the device are interfaces

for USB Host (with the help of which a camera will be connected to the board), the interface for the

communication with the car is the bus CAN (Controller Area Network) and a set of acceleration

meters and A/D convertors.

The design consists of several parts: 1. the determination of parameters of the device, 2. the

selection of a suitable camera meeting our requirements, 3. the design of a selected device and its

implementation. As an illustration the work is completed with inserts.

v

Obsah

1. Úvod 1

2. Informace o zařízení 2

2.1 Charakteristika zařízení......................................................................................................2

2.2 Zařízení na trhu...................................................................................................................4

2.3 Periferie a rozhraní..............................................................................................................5

3. CAN (Controller Area Network) 7

3.1 Popis sběrnice.....................................................................................................................7

3.1.1 Úvod.........................................................................................................................7

3.1.2 Základní struktura a vlastnosti sběrnice...................................................................7

3.1.3 Prvky protokolu CAN...............................................................................................9

3.1.4 Komunikace po sběrnici CAN.................................................................................10

3.1.4.1 Datový rámec..........................................................................................11

3.1.4.2 Požadavkový blok...................................................................................12

3.1.4.3 Chybový blok..........................................................................................13

3.1.4.4 Zpožďovací blok.....................................................................................13

3.2 CAN návrh rozhraní...........................................................................................................14

3.2.1 Budič sběrnice CAN – PCA82C251........................................................................14

3.2.2 CAN Controller – CC750........................................................................................14

3.2.3 Obvodové řešení......................................................................................................16

4. USB Host 17

4.1 ISP 1161A..........................................................................................................................17

4.1.1 Funkční blokový diagram a popis signálů...............................................................17

4.1.2 Charakteristika obvodu............................................................................................18

4.2 Obvodové řešení................................................................................................................19

5. Kamera 20

5.1 Optický senzor – VS6650..................................................................................................20

5.2 Grafický procesor – STV0976...........................................................................................20

5.3 Evaluation Kit – MOB-976/650.........................................................................................21

5.4 Kompatibilita datové propustnosti.....................................................................................22

6. Akcelerometry a A/D převodníky 25

6.1 Akcelerometry....................................................................................................................25

6.1.1 Funkční blokový diagram........................................................................................25

vi

6.1.2 Charakteristika senzoru...........................................................................................26

6.2 A/D převodníky.................................................................................................................26

6.2.1 Funkční blokový diagram a popis signálů...............................................................27

6.2.2 Charakteristika obvodu............................................................................................27

6.3 Stanovení parametrů akcelerometrů a ADC......................................................................28

6.4 Obvodové řešení................................................................................................................28

7. Realizace modelu zařízení 30

8. Závěr 31

9. Seznam obrázků 32

10. Literatura 33

11. Přílohy 34

vii

1. Úvod

Hlavním úkolem této práce je vytvořit návrh zařízení pro zaznamenávání údajů krátce

před dopravní nehodou a během ní. Cílem je shromáždit dostatečné množství informací

k pozdějšímu vyhodnocení příčin nehody a popřípadě k určení viníka.

Tato zařízení se již řadu let využívají v moderních typech automobilů dodávaných do

USA nebo Kanady. Velké automobilky například Ford, Isuzu, General Motors a Toyota již

montují tato zařízení do svých nových automobilů dodávaných výhradně na americký trh.

Prozatím se tyto společnosti neodhodlaly dodávat tato zařízení do Evropy, důvod tohoto jednání

by mohl být v legislativě evropských zemích a poměr ceny tohoto zařízení k ceně automobilu.

Cílem práce je navrhnou zařízení podobné zařízením používaným ve Spojených státech

amerických a Kanadě. Naše „černá skřínka“¨využije jako centrální mozek zásuvný modul od

firmy Voipac, který obsahuje procesor PXA255 od firmy Intel, operační paměť a flash paměť

pro operační systém a program zajišťující správnou funkci zařízení. Tento zásuvný modul je

doplněn o podpůrnou desku, která obsahuje obvody pro sběr a ukládání dat o jízdě.

Mezi základní obvody patří USB Controller, obvody pro přístup k průmyslové sběrnici

CAN a v neposlední řadě obvody pro měření zrychlení - akcelerometrický senzor a analogově-

číslicový převodník.

Cílem této práce je navrhnou zařízení srovnatelné se zařízením, které je již na trhu.

V budoucnu je možné ho vylepšit o prvky umožňující přesnou lokalizaci vozidla pomocí GPS a

napojit zařízení na mobilní telekomunikační síť, aby mohlo samo zavolat pomoc při nehodě.

Dále ho vylepšit o radiomaják, který by v případě nehody varoval ostatní vozidla v okolí.

Následující kapitoly popisují kriteria návrhu zařízení, popis použitých měřících

a rozšiřujících obvodů, popis jednotlivých komunikačních rozhraní a komunikačního protokolu

CAN2.0A/B.

1

2. Informace o zařízení

Tato kapitola se zabývá možnostmi využití „černých skříněk“ (dále jen. „záznamové

zařízení“) v osobních i nákladních automobilech, dále se zabývá jejich dostupností na trhu a

důvody, proč byla tato zařízení použita.

2.1 Charakteristika zařízení

Záznamová zařízení se dají rozdělit podle několika kritérií :

a) podle stupně integrace do vozidla

Obr. 1. : Rozdělení záznamových zařízení

- CCR integrované do řídícího počítače – záznam dat a videosignálu provádí řídící

jednotka automobilu.

- CCR přípojný modul - automobil není vybaven zařízením CCR a toto zařízení je

instalováno dodatečně.

- CCR připojeno sběrnicí - CCR modul je připojen přes průmyslovou sběrnici, s jejíž

pomocí získává kritická data o automobilu (rychlost, zrychlení, natočení kol…).CCR

modul si tato data musí vyžádat od řídící jednotky. Všechna moderní auta jsou již

připravena na připojení CCR zařízení (auta jsou vybavena průmyslovou sběrnicí

pro přenos dat a komunikaci jednotek)

2

záznamové zařízení

(CCR – Car Crash Recorder)

CCR integrované do řídícího počítače

CCR přípojný modul

CCR připojeno sběrnicí

CCR samostatný systém

- CCR samostatný systém - CCR není propojeno s řídící jednotkou. Všechna data

o vozidle musí CCR změřit a zpracovat samo.

b) podle zpracování dat

– rozdělení se hodí spíše pro firemní vozidla (nákladní doprava –

kamionová, doručovací služby...)

off-line - záznamové zařízení je doplněno o GPS sledovací systém. Zaznamenává

polohu, rychlost, přestávky, spotřebu a otevření zavazadlového prostoru

automobilu…Tyto informace jsou uloženy do záznamového zařízení a

po návratu vozidla do firmy jsou načteny do počítače a zpracovány.

on-line - je doplněno o sledování jako v případě off-line, ale ještě navíc o přenos dat

do centrály k dispečerovi. Ten má kompletní přehled o všech vozidlech,

což má za následek zefektivnění práce.

c) podle způsobu určování rychlosti

- rychlost může být zjišťována přes průmyslovou sběrnici ve vozidle (většinou

CAN). Hlavní výhodou tohoto řešení je především přesnost měření rychlosti.

Přesnost měření je dostatečně vysoká, protože se změřený údaj dále využívá např.

k zobrazení rychlosti na tachometru, k výpočtu spotřeby atd. Nevýhodou připojení

by mohla být kompatibilita automobilů a záznamového zařízení.

- rychlost může záznamové zařízení měřit :

I. pomocí indukčních senzorů přidaných do automobilu

– měření rychlosti touto metodou by bylo velmi přesné, ale je

zbytečné přidávat do automobilu další senzory (tyto senzory se

ve vozidle již vyskytují). Také by tato možnost značně

komplikovala montáž záznamového zařízení.

II. pomocí kamery (korelace snímků)

– tato metoda by fungovala jen za velmi přesně specifikovaných

podmínek (záleželo by na počasí, rychlosti jízdy – rozmazání

snímků atd.). Tento způsob určení rychlosti je velmi

nespolehlivý, proto je zcela nepoužitelný.

III. pomocí GPS

– GPS moduly jsou schopny přímo určit rychlost. Rychlost je

určována s dostatečnou přesností, ale GPS nefunguje např.

3

v tunelech, hlubokých údolí atd. Tato omezení jsou pro náš

návrh nepřijatelná.

Pro námi zpracovaný návrh byla zvolena tato koncepce :

Záznamové zařízení bude připojeno k vozidlu pomocí průmyslové sběrnice CAN, s jejíž

pomocí bude provádět zjišťování rychlosti. Naměřená data budou zpracovávána formou off-

line.

Koncepce pro návrh byla zvolena po dohodě s vedoucím bakalářské práce.

2.2 Zařízení na trhu

Jak je uvedeno v úvodu, záznamová zařízení se především prodávají a montují do automobilů

v USA a Kanadě. Software pro dekódování údajů zajišťuje kalifornská společnost Vectronix.

V podobě zařízení známého jako Crash Data Retrieval System si jej lze pořídit za dva a půl

tisíce dolarů, což je v přepočtu na českou korunu asi sedmdesát pět tisíc korun. Když

porovnáme cenu průměrného automobilu v České republice s cenou Crash Data Retrieval

Systemu, je toto zařízení pro průměrného motoristu nadstandní. Masové nasazení tohoto

zařízení v naších zemích, bude při této ceně problematické. Firmy Ford, Isuzu, General Motors

nejsou pravděpodobně ochotny z tohoto důvodu dodávat tato zařízení do Evropy. Je také

možné, že neochota dodávat tato zařízení do Evropy je dána legislativou v evropských zemích.

Bohužel přesný důvod není známý.

Důvodem, který vedl americké automobilky k zavedení záznamového zařízení, byly

časté námitky řidičů ohledně selhání bezpečnostního vybavení. Řidiči například tvrdili, že

příčinou nehody bylo nechtěné otevření airbagu a vinu přičítali výrobcům. Což již po analýze

záznamu „černé skřínky“ není možné, protože záznam přesně ukáže, co se vlastně stalo.

Další důvod zavedení záznamového zařízení ani tak nesouvisí s dopravními nehodami,

jako s vyplácením životních pojistek. Kamera není v tomto případě nasměrována ven z vozidla,

ale naopak na řidiče. Aby se předešlo vyplácení životních pojistek lidem, kteří hazardují se

svým životem např. telefonují za jízdy bez handfree a způsobí nehodu nebo se zcela nevěnují

řízení vozidla.

Klady a zápory záznamového zařízení :

Záznamové zařízení by znamenalo definitivní konec černých jízd služebními vozy. Má

nezanedbatelné výhody při vyšetřování příčin dopravních nehod. Zdokonalováním brzdných

4

systémů, které nedovolí kolo zcela zablokovat (ABS), často chybí přesvědčivé důkazy

o podobě brzdné dráhy, z níž by bylo možné vyčíst rychlost jízdy řidiče. S každou generací

automobilů se tento problém zvětšuje. Bez záznamu o rychlosti je obtížné viníky nehod

usvědčit.

Podle zpráv metropolitních policií klesly počty dopravních nehod až o 25%

po “nasazení“ záznamových zařízení. Řidiči jezdili opatrněji a více se soustředili na jízdu.

Záznamová zařízení nemají jen klady, ale i zápory. Jedním z nich je zásah do soukromí

řidiče a celé posádky. Tento argument odpůrců instalace zařízení přestal mít valný význam po

výroku soudu v New Jersey, který se nyní může brát jako precedens. Podle soudního výroku je

shromažďování údajů o jízdě přípustné. Experti na nehody souhlasí. Silnice je veřejným

prostorem, kde si člověk nemůže dělat, co se mu zlíbí. Přesto již někteří řidiči začínají

požadovat, aby měli možnost v určitých momentech záznam údajů vypnout. K tomu se však

američtí výrobci automobilů zřejmě neodhodlají.

2.3 Periferie a rozhraní

Tato část se zabývá určením periferií a jejich technických specifikací, která jsou nutná

pro splnění tohoto návrhu, a také zde určíme rozhraní, které bude zařízení používat. Za hlavní

periferii byla zvolena digitální kamera (z hlediska analýzy prostoru před vozidlem). Jako další

typ periferie by se dalo považovat i vlastní vozidlo, které je připojeno k zařízení.

Kamera– obecné požadavky :

– rychlé rozhraní pro připojení k záznamovému zařízení

– vysoké rozlišení snímků při vysoké frekvenci snímání (focení)

– malá velikost

– malá spotřeba – žádné externí napájení (napájí se po komunikačním

rozhraní)

– určení konkrétních vlastností

– rozhraní : USB – dostatečná rychlost, je možné přes něj napájet

kameru

– frekvence snímání : minimálně 12 sn/s (to znamená 1 snímek na 2 metry

ujeté dráhy při rychlosti 90 km/h)

5

– rozlišení : je dáno typem kamery, která splňuje předchozí vlastnosti a je

dostupná na trhu

Vozidlo– musí přesně měřit rychlost (rychlost je přenášena přes průmyslovou sběrnici do palubní

desky - rychloměr => je měřena dostatečně přesně)

– musí být vybaveno průmyslovou sběrnicí (CAN)

Požadavky na vozidlo jsou zákonitě splněny. Zařízení je určeno pro vozidlo Škoda Octavia

(nachází se v laboratoři).

6

3. CAN (Controller Area Network)

V této kapitole se budeme zabývat průmyslovou sběrnicí CAN (Controller Area

Network). Seznámíme se s jejím principem a projdeme návrh CAN rozhraní v naší práci.

3.1 Popis sběrnice

3.1.1 ÚvodController Area Network (CAN) je protokol multiplexní sériové komunikace, vzniklý

v laboratořích společnosti BOSCH, vytvořený pro použití v automobilové technice.

CAN se začal vyvíjet v roce 1983 ve vývojových laboratořích společnosti Bosch

a oficiálně byl představen jako komunikační protokol v roce 1986. V následujícím roce se

pro aplikace na trhu objevily první kontroléry od společnosti Philips Semiconductors.

Na přelomu tisíciletí se systém rozšiřuje do evropských automobilů. Pro tyto se stává

standardem.

Základní verze CAN 2.0 získala podobu v roce 1991. Vývojem se modifikovala

do dvou navzájem kompatibilních systémů 2.0A a 2.0B. V roce 1993 je CAN přenesen

do mezinárodního standardu ISO 11898. V naší aglomeraci jsou známy derivace ČSN EN

50325.

3.1.2 Základní struktura a vlastnosti sběrnice

Jednotlivé komunikační uzly musí být propojeny přenosovým médiem. CAN

nepředepisuje ani úrovně ani fyzikální média. Je také důležité věnovat pozornost

impedančnímu přizpůsobení a ochraně proti rušení. V podstatě je množství uzlů pro

komunikaci neomezené, je limitováno jen možnostmi jednotlivých uzlů a výkonovým

zatížením sítě. V protokolu není nutno specifikovat nadřazenost a prioritu jednotlivých uzlů.

Jak poznáme později jsou tyto informace kódovány v přenášené zprávě. Výhodou je možnost

modifikace vystavěné sítě přidáváním nebo ubíráním počtu členů sítě. Využití principu je

například v odstavení zdroje chybných zpráv, nebo naopak přidání uzlu pro diagnostiku

systému. V principu je možno představit konfiguraci jednoduché sítě v následujícím schématu.

7

Popis obr. 2. :– CAN_L,CAN_H – vodiče tvořící sběrnici, kde dominant či recessive úroveň na

sběrnici je definována rozdílovým napětím těchto dvou vodičů

(viz. kapitola 3.1.4).

– MCU – kontrolér / CAN MCU – kontrolér s integrovaným budičem sběrnice.

Kontrolér může být integrovaný do procesoru.

Časová návaznost signálů na sběrnici a logických úrovních Tx a Rx.

8

Obr. 2. : Základní struktura sběrnice CAN

Obr. 3. : Příklad časové návaznosti signálů na sbernici CAN a signálů Tx a Rx z budiče sběrnice.

Přenosová rychlost je jedním z dominantních parametrů sériového přenosu. Již

v konfiguraci protokolu bylo cílem dosáhnout komunikační rychlosti 1Mbit/sec. Prakticky

užívané jsou rychlosti do 125 Kbit/sec a nad 250Kbit/sec. Rozlišujeme tak nízkorychlostní

a vysokorychlostní CANbus. Konfigurační rychlost v konkrétní síti je v daných mezích

volitelná a není ji možno měnit ve stanovené aplikaci. Informaci o této rychlosti přenáší

speciální blok.

Vlastnosti, které sběrnice CAN zabezpečuje, mj. relativně vysoká rychlost přenosu,

vysoká spolehlivost a odolnost při extrémních podmínkách (teplota, rušení apod.), nízká cena

komunikačních obvodů, jsou pochopitelně výhodné, takže tento typ komunikační sítě nachází

uplatnění i v dalších oblastech řídící techniky.

Výhody použití CAN

• Vysoká rychlost přenosu dat 1Mbit/s při délce sběrnice do 40m

• Rozlišení zpráv identifikátorem CAN 2.0A 11bitů a CAN 2.0B 29bitů

• Selekce přijímaných identifikátorů zpráv

• Prioritní přístup zabezpečující urychlené doručení významných zpráv

• Diagnostika sběrnice např.: chyba doručení zprávy, chyba CRC, přetečení bufferu

• Značná úroveň zabezpečení přenosu

• Vysoká provozní spolehlivost

• Stále se rozšiřující součástková základna

• Nízká cena

Nevýhody použití CAN

• Omezený počet dat přenášených v rámci jedné zprávy (0 až 8 Byte)

• Prvotní náročnost nastavení registrů CAN sběrnice

3.1.3 Prvky protokolu CAN

Jedním ze stěžejních prvků CAN je chybové zabezpečení. V protokolu se počítá

s těmito prvky:

• Monitorování sběrnice

• Kontrola cyklickým kódem

9

• Kontrola vyrovnávacích bitů

• Kontrolní zpráva

Všechna kontrolní místa tak sledují komunikace a podle povahy zajišťují přerušení

komunikace, opakování zprávy nebo generaci chybového protokolu. V případě opakování chyb

z uzlu je možné jeho odstavení od komunikace. Těmito opatřeními je zajištěna

pravděpodobnost výskytu chyby v matematickém vyjádření v úrovni 4,7x10-11 .

3.1.4 Komunikace po sběrnici CAN

Datová komunikační síť CAN původně používala modifikované rozhraní RS 485,

později bylo definováno normou ISO. Tato norma uvádí specifikaci elektrického rozhraní

(fyzická vrstva) a specifikaci datového protokolu (linková vrstva).

Přenosovým prostředkem je sběrnice tvořená dvouvodičovým vedením, jehož signálové

vodiče jsou označeny CAN_H a CAN_L a zakončovacími rezistory 120 Ω. K této sběrnici se

připojují jednotlivé komunikační uzly obr. 4. Počet těchto uzlů může být až 110 (dle typu

budičů CAN).

Sběrnice využívá dvou logických stavů: aktivní (dominant - dominantní) a pasivní

(recessive - recesivní), přičemž dominantní stav představuje log.0., recesivní stav log.1.

Sběrnice je v dominantním (aktivním) stavu, je-li alespoň jeden její uzel v dominantním stavu.

10

Obr. 4.: Principiální schéma sběrnice CAN.

V recesním (pasivním) stavu je sběrnice tehdy, když všechny její uzly jsou v recesním stavu.

V recesním stavu je rozdíl napětí mezi vodiči CAN_H a CAN_L nulový, Dominantní stav je

reprezentován nenulovým rozdílem napětí. Spínače signálových vodičů jsou konstruovány tak,

aby v dominantním stavu na vodiči CAN_H bylo napětí v rozsahu 3,5 až 5V, na vodiči CAN_L

napětí v rozsahu 0 až 1,5V. V recesivním stavu je napětí vodičů CAN_H a CAN_L stejné a je

zajištěno odporovou sítí na vstupu přijímače.

3.1.4.1 Datový rámec

Sekvence bitů pro CAN2.0A :

Blok začíná jedním start bitem v úrovni dominant (dále jen - logická nula).Bit č.1 1Bit Úroveň 0

Adresní pole je 12bitové a je rozděleno do dvou části.

Bit č.2-12 11Bitů Binární vyjádření adresy uzlu. První je přenášen nejméně významový bit – ID0. Je stanoveno, že všech 7 nejvýznamnějších bitů nesmí být na úrovni 1.

Bit č.13 1Bit Úroveň 0 znamená, že se jedná o datový přenos, úroveň 1 přísluší požadavku na zprávu.

Kontrolní pole má 6 Bitů a je rozděleno do dvou částí.

11

Obr. 5.: Datové zprávy podle jednotlivých specifikací.

Bit č.14-15 2Bity Rezerva

Bit č.16-19 4Bity Binární číslo udává počet Bytů datového pole = N. První je opět přenášen nejméně významový bit – DLC0. Příklad: 0010 představuje 2 Byty dat.

Datové pole je tvořeno 1 až 8 Byty podle údajů kontrolního pole. V rozložení pole uvažujeme s přenosem jednoho Bytu.

Bit č.20-27 8Bitů Data přenášená MSB.

Kontrolní pole je 15bitové a celý blok je zakončen jedním bitem. Přenášená informace v bloku se srovnává s kalkulovanou hodnotou a v případě neshody vyvolává chybové hlášení.

Bit č.28-42 15 Bitů Údaj kalkulovaný z bitových údajů zahrnuje startovací, adresní, kontrolní bit a datové bity.

Bit č.43 1 Bit Úroveň 1

Potvrzovací pole dává informaci o správnosti převzatého bloku.

Bit č.44 1 Bit Úroveň 1 udává, že se jedná o předávanou zprávu, úroveň 0 potvrzuje správnost přijaté zprávy.

Bit č.45 1 Bit Úroveň 1

Konec bloku je dán sekvencí 7bitů

Bit č.46-52 7 Bitů Úroveň 1

3.1.4.2 Požadavkový rámec

Struktura požadavkového bloku je velmi podobná datovému bloku. Odlišnost je pouze

v absenci dat. Principem bloku je předat požadavek příslušnému uzlu k předání potřebných dat.

12

Obr. 6.: Struktura požadavkové zprávy.

3.1.4.3 Chybový rámec

Chybový rámec nejlépe zachycuje následující obrázek (obr. 7.).

3.1.4.4 Zpožďovací rámec

Zpožďovací rámec má podobnou strukturu jako rámec chybový. Používá se

k prodloužení odezvy po ukončení bloku dat, výzvy nebo chyby. Odpovědní blok je jenom

jednobitový a týká se pouze konkrétního bloku. Pro jiné bloky je prvních šest bloků signálem

pro chybovou funkci.

13

Obr. 7. : Struktura chybového rámce.

Obr. 8. : Struktura zpožďovacího bloku.

3.2 CAN rozhraní

Tato kapitola se zabývá návrhem CAN rozhraní, popisem použitých prvků a jejich

vzájemným propojením.

3.2.1 Budič sběrnice CAN - PCA82C251

Budič sběrnice CAN zajišťuje převod napěťových hladin používaných na CAN sběrnici

na napěťové úrovně v rozsahu 0 – 5 V pro zpracování CAN kontrolérem.

Po konzultaci se zástupci firmy Škoda Auto a panem Ing. Janem Krákorou, byly

zjištěny typy prověřených budičů ( = schváleny výrobce vozidla):

• TC1054-OPTO (CAN 1054 Opto-isolated low-speed trigger coupler)

• TC251-OPTO (CAN 251 Opto-isolated High-speed Trigger Coupler)

Pro naše účely byl vybrán budič TC251 (PCA82C251).

3.2.2 CAN Controller - CC750

Jedná se o CAN kontrolér, který je vybaven velmi rychlým sériovým komunikačním

rozhraním SPI (Serial Peripheral Interface). Schopný realizovat komunikaci protokolem

CAN2.0A i CAN2.0B (viz. kapitola 3.1). Dále následuje popis obvodu a jeho základní

charakteristika.

3.2.2.1 Funkční blokový diagram a popis signálů

14

Obr. 9. : Blokové schéma obvodu CC750

Popis bloků na obr. 9. :

• Intelligent Memory – je adresována od 00h do FFh. Paměť adresována CAN

CONTROLLERem přes CAM. Během jednoho hodinového taktu dochází k filtraci

zpráv. CPU INTERFACE LOGIC přistupuje k paměti přes registr adres (RAM).

Výhodou tohoto přístupu je rychlost.

• CAN CONTROLLER – slouží k převodu sériových dat CAN sběrnice na paralelní data

ukládaná do Intelligent Memory (buffer).

• CPU INTERFACE LOGIC – zajišťuje komunikaci mezi SPI a Intelligent Memory

Popis základních signálů :

• nINT – signál pro žádost o přerušení

• nRESET – signál pro resetování obvodu

• XTAL1 a XTAL2 – piny pro připojení krystalu oscilátoru

• SPI rozhraní – MISO, MOSI, SPICLK, nCS – tyto signály slouží ke komunikaci přes

SPI rozhraní

• Tx a Rx – pro připojení signálů z budiče sběrnice

3.2.2.2 Charakteristika obvodu• podpora protokolů CAN2.0A a CAN2.0B

• programovatelné globální masky

• 15 objektů pro zprávy

14 Tx/Rx buffrů

1 Rx buffer se stínovým buffrem a programovatelnou maskou

• sériové rozhraní

• flexibilní přerušovací struktura

• pracovní teploty -40ºC až 150ºC

15

3.2.3 Obvodové řešení

Tato část se zabývá obvodovým řešením CAN rozhraní. Následující schéma obr. 10.

ukazuje zapojení rozhraní CAN pomocí obvodů CC750 a PCA82C251.

Protože obvody komunikující po sběrnici CAN vyžadují napájecí napětí 5V, je nutné při

připojení těchto obvodů k zásuvnému modulu zapojit převaděč napětí, který zajistí převod

signálů na sběrnici SPI a ochrání tak obvody s nižším napájecím napětím. To zajišťuje obvod

74LVC245 (označení ve schématu - U26).

16

Obr. 10. : Schéma zapojení CAN rozhraní.

4. USB Host

Kapitola popisuje obvod použitý pro realizaci portu USB Host pro připojení kamery.

V další části této kapitoly se zabýváme obvodovým řešením rozhraní USB Host.

4.1 ISP 1161

Jedná se o autonomní USB kontrolér schopný realizovat služby USB Host a USB

Device. Dále následuje popis tohoto kontroléru a jeho základní charakteristika.

4.1.1 Funkční blokový diagram a popis signálů

17

Obr. 11. : Blokové schéma obvodu ISP 1161

Popis některých řídících signálů :

• DREQ1 – signál žádosti o kanál DMA pro zařízení USB Host (DREQ2 - pro USB

Device)

• nDACK1 – signál přidělení DMA pro USB Host (nDACK2 – pro USB Device)

• EOT – signál určující způsob ukončení komunikace přes DMA

• INT1 – signál žádost o přerušení pro USB Host (INT2 – pro USB Device)

• H_WAKEUP – signál pro vzbuzení nebo uspání pro USB Host

• H_SUSPEND – signál o stavu obvodu (sleep/wake up) pro USB Host

• A0 – signál pro určení typu dat na sběrnici (A0 = 0 – data, A0 = 1 – command)

• A1 – signál pro výběr obvodů USB Host/Device (A1 = 0 – Host, A1 = 1 – Device)

• NDP_SEL – signál pro výběr počtu Host portů (NDP_SEL = 0 – 1. port, NDP_SEL = 1

– 2. porty)

• nRESET – signál pro vnější resetování obvodu

4.1.2 Charakteristika obvodu

• podpora Universal Serial Bus Specification Rev. 2.0

• přenosová rychlost full-speed (12 Mbit/s) a low-speed (1.5 Mbit/s)

• lze připojit dva porty USB Host a jeden port USB Device

• 6 MHz frekvence hodin

• napájení 5V nebo 3.3V

18

Obr. 12. : Blokové schéma obvodů pro USB Host

• lze použít v digitálních fotoaparátech

• pracovní teploty -40ºC až 85ºC

4.2 Obvodové řešení

Tato část práce se zabývá obvodovým řešením pouze USB Host rozhraní. Rozhraní

USB Device není realizováno pomocí obvodu ISP 1161, protože je již integrováno do

procesoru PXA 255 a je vyvedeno na sběrnici přípojného modulu. Schéma zapojení viz.

příloha.

19

5. Kamera

Obsahem této kapitoly je návrh kamerového systému zařízení. Je zde poskytnut přehled

stěžejních částí, potřebných pro zaznamenání videa. Také je popsána kompatibilita všech částí

černé skřínky z hlediska rychlosti přenosu dat. Požadavky na kamerový systém jsou popsány v

kapitole 2.3. Dále je představeno vybrané řešení.

5.1 Optický senzor – VS6650

Jedná se o 1.0 Megapixelový SMIA (Standard Mobile Imaging Architecture) kamerový

modul. Určený pro mobilní telefony, PDA , bezdrátové bezpečnostní kamery atd.

Specifikace :

Aktivní rozlišení 1152H x 864V

Velikost pixelu 4.0μm x 4.0μm

Frekvence snímání 5 – 30 Hz (1152x864)

Grafické rozhraní CCP 2.0 high-speed serial

390 Mbit/s D/S encoding

1.8 V LVDS

Poměr signál-šum 35dB při 100lux

Spotřeba při 15 fps : 85mW (max)

Provozní teplota -30 až +70°C

5.2 Grafický procesor – STV0976

Jedná se o 1.0 Megapixelový SMIA (Standard Mobile Imaging Architecture) procesor.

Procesor je navržen pro zpracování dat z optického senzoru VS6650. Praktická aplikace

procesoru je velmi široká od mobilních telefonů přes PDA až k bezdrátovým bezpečnostním

kamerám.

20

Obr. 13. : Blokové schéma senzoru VS6650

Specifikace :

Frekvence snímání 1 - 15 Hz (1152 x 864)

1 - 30 Hz (800 x 600)

Výstupní formát fotografií YUV 4:2:2, RGB 565,

RGB 444, JPEG

Spotřeba při 15 fps : 85mW (max)

Grafický výstup 1 SMIA class 0 high-speed

serial 208Mbit/s data/clock

1.8 V LVDS

Grafický výstup 2 8-bit parallel video

HSYNC/VSYNC/PCLK

24 MHz max

Provozní teplota -25 až +70°C

5.3 Evaluation Kit – MOB-976/650

Evaluation Kit je podpůrná deska pro optický senzor VS6650 a grafický procesor

STV0976. Deska je vybavena podpůrnými obvody jak pro senzor, tak pro procesor. Na desce

nechybí ani rozhraní USB 2.0.

21

Obr. 14. : Blokové schéma procesoru STV0976

Obr. 15. : Blokové schéma propojení optického senzoru a procesoru.

Charakteristika desky

• Podporuje STV0976 procesor a VS6650 1.0 Megapixelovou (1152H x 864V) kamerou

jednotku.

• Až do 30 snímků za sekundu (fps) v rozlišení SVGA nebo 15fps v 1.0 Megapixelovém

rozlišení.

• Spojení přes USB 2.0 zajišťuje snadnou kontrolu a snadný přenos dat.

• JPEG komprese s programovatelnou velikostí výstupního souboru.

• Integrovaný kamerový kontrolér zajišťuje automatické vyvážení bílé a anti - flicker.

5.4 Kompatibilita datové propustnosti

V této kapitola je řešena problematika kompatibility rychlostí a datové propustnosti

sběrnic a periferií, přes které bude realizován přenos video dat.

Výpočet datového toku (formát snímku JPEG - komprese ) :

1. snímek : 250kB

12 snímků za sekundu : 12*250kB = 3MB

přepočet na bit/s : 3MB*8 = 24Mbit/s

Datový tok : 24Mbit/s

22

Obr. 16. : Evaluation Kit

Z parametrů kamerového systému jsme zjistili, že datový tok kamerový systém

zrealizuje bez větších problémů.

USB rozhraní :

Ideální datový tok USB 2.0 : 480Mbit/s

Odhad reálného datového toku : 120Mbit/s (pokles na 1/4 z max.)

24 Mbit/s < 120Mbit/s – USB nebude limitujícím prvkem

Měření zrychlení (viz. kapitola 6.3) :

Vzorkovací frekvence : 2kHz

1. vzorek : 16bitů

Velikost vzorků za 1 sekundu : 2000 * 16bit = 32kbit

Toto množství je zanedbatelné.

Měření rychlosti :

Frekvence zjišťování rychlosti : 10Hz – 50Hz

Velikost vzorků za 1 sekundu : max. 50 * 32bit = 1,6kbit

Toto množství je zanedbatelné.

Vnitřní sběrnice černé skřínky :

Pracovní frekvence sběrnice : 100MHz

Velikost datového slova : 32 bit

Doba potřebná na zápis nebo čtení dat. slova(maximální doba) : 250 ns

Počet slov za 1 sekundu : 1/250ns = 4 000 000 slov

Datový tok na sběrnici : 32bit * 4 000 000 = 128Mbit/s

Příjem dat (USB->OP) : 24Mbit/s

Odesílání dat (OP->Compact Flash) : 24Mbit/s

Přenos dat po sběrnici : 2*24Mbit/s = 48Mbit/s

48 Mbit/s < 128Mbit/s – sběrnice nebude limitovat přenosovou rychlost

23

Compact Flash :

Ideální rychlost zápisu : 16MB/s = 128Mbit/s

(rychlost pro kartu - Kingston 1 GB Compact Flash Ultimate 100x)

Odhad reálné rychlosti zápisu : 30Mbit/s (pokles na 1/4 z max.)

24Mbit/s < 30Mbit/s – tato periferie je nejslabším (nejpomalejší) článkem přenosu

Compact Flash bude určovat rychlost přenosu, a tím i velikost snímků.

24

6. Akcelerometry a A/D převodníky

Problematikou této kapitoly jsou způsoby a možnosti měření zrychlení pomocí

akcelerometrů, převody zrychlení vyjádřeného analogovým signálem na číselnou podobu pro

jeho další zpracování.

6.1 Akcelerometry

Tato část práce popisuje akcelerometry. Použili jsme akcelerometr ADXL278 od firmy

Analog Devices, který je schopen měřit zrychlení v rozsahu ±50g ve dvou osách.

6.1.1 Funkční blokový diagram

Na výstupní napětí akcelerometrického senzoru má samozřejmě vliv i tíhové (gravitační)

zrychlení. Vliv tíhového zrychlení je dán polohou senzoru a jeho natočením (viz. obr. 18.).

Vezmeme-li rovnovážnou polohu (tíhové zrychlení se neprojevuje) a začneme senzor natáčet o

úhel α podél jedné z os (x nebo y), bude se toto tíhové zrychlení projevovat v měřeném

zrychlení s velikostí funkce sin α (až do hodnoty α = 90º – maximální) :

UOUT ≈ sin α

25

Obr. 17. : Blokové schéma akcelerometru ADXL278

Tato chyba měření se projeví při jízdě autem z kopce nebo do kopce, při nakláněním vozidla,

při jízdě smykem atd. Pro odstranění této chyby jsme zvolili dvouosý senzor. Jedna osa bude

měřit zrychlení vozidla vpřed/vzad a druhá bude měřit zrychlení zprava nebo zleva. Tímto

odstraníme většinu příčin rušivých vlivů.

6.1.2 Charakteristika senzoru

• měřící rozsah zrychlení ±50g / ±50g

• typické napájecí napětí 5V

• hodnota výstupního napětí při a = 0g je UOUT = 2,500V při napájecím napětí 5V

• provozní teplota -40ºC až 105ºC

• výstupní filtr : 2 pólový Besselův filtr pro frekvenci 400Hz

6.2 A/D převodníky

V této části je představen analogově-digitální převodník ADS7828 od firmy Texas

Instrument. Jedná se o 12-bitový 8-kanálový A/D převodník s komunikačním rozhraním I2C,

díky kterému je možné provádět měření na velmi vysoké frekvenci a pomocí průměrování

zvyšovat přesnost měření.

26

Obr. 18. : Výstupní napětí vs. natočení a poloha akcelerometru.

6.2.1 Funkční blokový diagram a popis signálů

Popis některých signálů :

• REFIN/REFOUT - připojení externího zdroje referenčního napětí nebo výstup vnitřního

zdroje referenčního napětí

• CH0 - CH7 – vstupní kanály převodníku

• COM – uzemnění, lze jej použít jako analogovou ze pro kanály

• A0,A1 – doplňují adresu zařízení

6.2.2 Charakteristika obvodu

• sériový výstup I2C

• rozsah napájecího napětí 2,7V až 5V

• vestavěný zdroj referenčního napětí 2,5V

• 8-mi kanálový multiplexer

• provozní teplota -40ºC až 85ºC

27

Obr. 19. : Blokové schéma ADC ADS7828

6.3 Stanovení parametrů akcelerometrů a ADC

Po konzultaci se zástupci firmy Škoda Auto, byla stanovena vzorkovací frekvence

signálu z akcelerometru na 2 kHz a rozsah zrychlení, které je akcelerometr schopen změřit byl

stanoven na ±50g. Vzorkovací frekvence 2 kHz může být použita, protože akcelerometr má na

výstupu filtr 400Hz. Tedy je splněna vzorkovací věta.

Vzhledem ke zveřejnění této zprávy na internetu nebylo možné zde zveřejnit průběhy

zrychlení při nárazu vozidla. Firma Škoda Auto si to nepřála.

6.4 Obvodové řešení

Tématem této části je obvodové řešení měření zrychlení a jeho převod z napěťových

úrovní do digitální podoby. Při návrhu řešení jsme museli použít externí AD převodník, protože

integrovaný AD převodník v audiočipu, má rozsah vstupního signálu jen 0 - 3,3V. Tento rozsah

nám nestačí, protože výstupní napětí z akcelerometrického senzoru nabývá hodnot 0 – 5V.

Jedním z řešení by bylo převést toto výstupní napětí na napětí v rozsahu 0 – 3,3V. Tuto

možnost jsme zamítli, vzhledem k náročnosti a vysokým požadavkům na rychlost a přesnost

převodu.

28

Obr. 20. : Schéma zapojení ADC a akcelerometru.

Akcelerometr a ADC využívají jak digitální obvody, tak i analogové, proto bylo nutné

vytvořit analogové napětí (bez šumu vyvolaného digitálními obvody). Proto byly do obvodu

přidány cívky, které odfiltrují vysokofrekvenční šum. Také bylo nutné oddělit části sběrnice

I2C, na kterou jsou připojeny odvody s napájecím napětím 5V od části s obvody napájenými

napětím nižším. To zajistí obvod FDG6303N (označení ve schématu U38).

29

7. Realizace modelu zařízení

Podstatou této kapitoly je hardwarová realizace záznamového zařízení do automobilu.

Spočívá ve výrobě rozšiřujících obvodů, které jsou připojeny k hlavnímu modulu.

Modul a kit od firmy Voipac není vybaven obvody pro realizaci portu USB Host,

a proto jsme pro hardwarovou realizaci použili modul a kit od firmy Teco. K tomuto modulu je

možno lépe připojit přídavná zařízení CAN rozhraní a obvody pro měření zrychlení. Tyto

přídavné obvody jsou připojeny přes rozhraní SPI a I2C.

30

Obr. 21. : Blokové schéma modelu záznamového zařízení

8. Závěr

Výsledkem této bakalářské práce je hardwarový návrh záznamového zařízení do

automobilu. Tento návrh je popsán v předchozích kapitolách a vyhovuje všem požadavkům,

které jsou součástí zadání a zároveň umožňuje rozšiřování, vylepšování a zefektivnění návrhu

v případných dalších pracích.

Hlavní výhodou naší koncepce zařízení je záložní zdroj energie. V případě přerušení

přívodu elektrické energie do záznamového zařízení, dojde z přepnutí na záložní zdroj

elektrické energie. Proto bude mít zařízení dostatek času uložit všechna nasbíraná data

a legálně ukončit svoji činnost. Po opětovném zapojení přívodu elektrické energie, se zařízení

uvede znovu do provozu a dochází také k dobíjení záložního zdroje energie. Další výhodou

návrhu je použití schválených součástek výrobcem automobilu (Škoda Auto). Přesněji budiče

sběrnice CAN, což nám umožňuje nejen odposlouchávat komunikaci na sběrnici, ale i vysílat

na ni, aniž by došlo k rušení komunikace. Poslední výhodou koncepce je rozhraní USB Device,

s jehož pomocí je možné záznamové zařízení snadno připojit k počítači.

Omezením naší koncepce záznamového zařízení je paměťové médium, na které se

ukládají zaznamenaná data. Paměťové medium je paměťová karta CompactFlash, která má

omezený počet přepisů (zápisů) – tento údaj se neustále zvyšuje, ale zpravidla se udává kolem

10 000 zápisů, což při rychlosti zápisu 3MB/s (viz. kapitola 5.4) znamená, že kartu o velikosti

1GB zaplníme za zhruba 5 minut jízdy, tj. inzerovaná životnost záznamové karty bude

vyčerpána přibližně za 166 dní při provozu 5 hodin denně (3MB/s * 60s * 5min ≈ 1GB,

10000 /12 / 5hod = 166 dní). Záznamové zařízení obsahuje jen jednu paměťovou kartu,

tj. životnost zařízení je zhruba 5 měsíců. Toto omezení se nedá odstranit, ale vzhledem k rychle

se zlepšujícím vlastnostem paměťových karet se v budoucnu nemusí projevovat.

Zadání této práce je zpracováno v sedmi kapitolách. Součástí sedmé kapitoly je pouze

popis předpokládané realizace zařízení. Z časových důvodů nebyla provedena vlastní realizace.

Hlavní příčinou nekompletnosti této kapitoly jsou velké problémy při komunikaci s dodavateli

požadovaných součástek, kteří nebyli ochotni dodat součástky v námi požadovaném množství

(dodávky jen ve velkém množství), ani v námi požadovaném termínu.

Tato práce byla pro mě velmi přínosná i po odborné stránce i z hlediska spolupráce

s vedoucím práce panem Ing. Pavlem Růžičkou, rád bych na tomto projektu pracoval v rámci

diplomové práce na magisterském studiu, abych dokončil realizaci tohoto zařízení a ověřil jeho

funkčnost.

31

9. Seznam obrázků

1. Rozdělení záznamových zařízení.........................................................................................2

2. Základní struktura sběrnice CAN........................................................................................8

3. Příklad časové návaznosti signálů na sběrnici CAN a signálů Tx a Rx z budiče sběrnice..8

4. Principiální schéma sběrnice CAN. ...................................................................................10

5. Datové zprávy podle jednotlivých specifikací. ..................................................................11

6. Struktura požadavkové zprávy............................................................................................12

7. Struktura chybového rámce................................................................................................13

8. Struktura zpožďovacího bloku............................................................................................13

9. Blokové schéma obvodu CC750.........................................................................................14

10. Schéma zapojení CAN rozhraní..........................................................................................16

11. Blokové schéma obvodu ISP 1161......................................................................................17

12. Blokové schéma obvodů pro USB Host ............................................................................18

13. Blokové schéma senzoru VS6650.......................................................................................20

14. Blokové schéma procesoru STV0976.................................................................................21

15. Blokové schéma propojení optického senzoru a procesoru................................................21

16. Evaluation Kit.....................................................................................................................22

17. Blokové schéma akcelerometru ADXL278........................................................................25

18. Výstupní napětí vs. natočení a poloha akcelerometru.........................................................26

19. Blokové schéma ADC ADS7828........................................................................................27

20. Schéma zapojení ADC a akcelerometru..............................................................................28

21. Blokové schéma modelu záznamového zařízení................................................................30

32

10. Literatura

[1] 100+1 Černá skřínka pro automobily, číslo 6/2004

[2] Event Data Recorders : http://www.tttonline.com/product/edr/edr.htm

[3] Crash Data Retreival : http://www.accidentreconstruction.com/newsletter/nov04/crash-data-

retrieval-system.asp

[4] Crash Data Recorders : http://www.harristechnical.com/cdr.htm

[5] Prodejce CDR : http://www.crash-data-retrieval-system.com/

[6] Event Data Recorders Applications : http://www-nrd.nhtsa.dot.gov/edr-site/index.html

[7] Popis CAN : http://fieldbus.feld.cvut.cz/can/

[8] CAN konektor : http://www.interfacebus.com/Design_Connector_CAN.html

[9] Popis CAN : http://www.hw.cz/Rozhrani/ART1173-Aplikovani-sbernice-CAN.html

[10] Popis struktury CAN : http://www.hw.cz/Rozhrani/ART1111-CAN---popis-struktury.html

[11] Popis sběrnice SPI : http://en.wikipedia.org/wiki/Serial_Peripheral_Interface_Bus

[12] Popis sběrnice I2C :

http://www.semiconductors.philips.com/acrobat_download/literature/9398/39340011.pdf

[13] Datasheet ISP1161 – Philips

[14] Datasheet ADS7828 – Texas Instruments

[15] Datasheet CC750 – Bosch

[16] Datasheet ADXL278 – Analog Devices

[17] Datasheet VS6650, STV0976, MOB-976/650 – ST Microelectronics

[18] Dokumentace k Development Kitu do firmy Voipac

33

http://www.tttonline.com/product/edr/edr.htm

http://www.semiconductors.philips.com/acrobat_download/literature/9398/39340011.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Serial_Peripheral_Interface_Bus

http://www.hw.cz/Rozhrani/ART1111-CAN---popis-struktury.html

http://www.hw.cz/Rozhrani/ART1173-Aplikovani-sbernice-CAN.html

http://www.interfacebus.com/Design_Connector_CAN.html

http://fieldbus.feld.cvut.cz/can/

http://www-nrd.nhtsa.dot.gov/edr-site/index.html

http://www.tttonline.com/product/edr/edr.htm

http://www.crash-data-retrieval-system.com/

http://www.harristechnical.com/cdr.htm

http://www.accidentreconstruction.com/newsletter/nov04/crash-data-retrieval-system.asp

http://www.accidentreconstruction.com/newsletter/nov04/crash-data-retrieval-system.asp

11. Přílohy

1. CD s digitální verzí bakalářské práce.

2. Schémata návrhu rozšiřovací desky k modulu s XScale procesorem.

3. Návrh plošného spoje (Layout z programu OrCAD).

34

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

D D

C C

B B

A A

RESET+

-OE

-PWE

-CS2

IRQ_P1

SCLSDA

-PIOW-POE-PIOR

USBN

USBP

-PREG

RESET-

-CS3

SSP_TXDSSP_CLK SSP_FRM

SSP_RXD

MD00MD02MD04MD06MD08MD10MD12MD14

MD01MD03MD05MD07MD09MD11MD13MD15

R/-WR/-W

MA01MA03 MA02

MA10

MA16

-CS4

-PWAIT -PIOIS16

USBINT

H_SUSPENDH_WAKEUP

-WE

HPOWERHSEL_PCONN_DEV-CANINT

-RESET_IN

-RESET_IN

TCKTDOTDI

TMS-TRST

-CSBUS

-CS1-CS2-CS3

-CS4-CS5

3V3

-CSBUS

-CS1

-CS5

VCC_WARN

-CSBUSR/-W

MA04

3V3

3V3

3V3

3V3

3V3

3V3

3V3

3V3

3V3

3V3

3V3

Title

Size Document Number Rev

Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

DIMM Socket 144

A3

1 7Thursday, July 06, 2006

Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

DIMM Socket 144

A3


Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

DIMM Socket 144

A3


R7010K/5%/1/16W

R7010K/5%/1/16W

1212

13

147

U31A

74LVC11/SO

U31A

74LVC11/SO

C80

10nF/50V/10%

C80

10nF/50V/10%

C841nF/25V/10%

C841nF/25V/10%

+C76

10uF/25V/20%

+C76

10uF/25V/20%

1

24

53U8

NC7S00/SOT23

U8

NC7S00/SOT23

R4433/5%/1/16W

R4433/5%/1/16W

A0 2A1 3A2 4A3 5A4 6A5 7A6 8A7 9

OE 19DIR 1

B018 B117 B216 B315 B414 B513 B612 B711

VC

C20

GN

D10

U24

74LVC245/SO

U24

74LVC245/SO

+C75

10uF/25V/20%

+C75

10uF/25V/20%

R2933/5%/1/16W

R2933/5%/1/16W

C93

10nF/50V/10%

C93

10nF/50V/10%

C86

10nF/50V/10%

C86

10nF/50V/10%

C92

100nF/50V/10%

C92

100nF/50V/10%

C851nF/25V/10%C85

1nF/25V/10%C89

1nF/25V/10%C89

1nF/25V/10%

SW1

SW PUSHBUTTON

SW1

SW PUSHBUTTON

C91

100nF/50V/10%

C91

100nF/50V/10%

C90

10nF/50V/10%

C90

10nF/50V/10%

TSMY1 TSMX 2TSPY3 TSPX 4MICP5 FF_RI/GPIO38 6MICGND7 LINE_IN_R 8LINE_OUT_R9 LINE_IN_L 10VREFDRV11 LINE_OUT_L 12AD313 AD2 14AD115 AD0 16AGND17 GND7 18TMS19 TCK 20-TRST21 TDO 22-RESET_INPUT23 TDI 24-RESET_OUT25 L_BIAS/GPIO77 26BT_RXD/GPIO4227 BATT_FAULT 28BT_TXD/GPIO4329 IR_RXD/GPIO46 30FF_RXD/GPIO3431 IR_TXD/GPIO47 32FF_RXD/GPIO3933 USB_N 34+3.3V_A35 +3.3V 36SDA37 USB_P 38SSP_TXD/GPIO2539 SCL 40SSP_CLK/GPIO2341 SSP_FRM/GPIO24 42DREQ0/GPIO2043 SSP_RXD/GPIO26 44FF_DCD/GPIO3645 DREQ1/GPIO19 46FF_DTR/GPIO4047 FF_DSR/GPIO37 48FF_RTS/GPIO4149 FF_CTS/GPIO35 50BT_RTS/GPIO4551 BT_CTS/GPIO44 52GPIO1053 GPIO11 54LDD14/GPIO7255 LDD15/GPIO73 56LDD12/GPIO7057 LDD13/GPIO71 58LDD10/GPIO6859 LDD11/PGIO69 60LDD8/GPIO6661 LDD9/GPIO67 62GPIO063 GPIO1 64GND165 GND6 66L_FCLK/GPIO7467 L_LCLK/GPIO75 68L_PCLK/GPIO7669 LDD6/GPIO64 70LDD7/GPIO6571 LDD4/GPIO62 72LDD5/GPIO6373 LDD2/GPIO60 74LDD3/GPIO6175 LDD0/GPIO58 76LDD1/GPIO5977 GND5 78-PWE/GPIO4979 -POE/GPIO48 80-PIOW/GPIO5181 -PIOR/GPIO50 82-PWAIT/GPIO5683 -PIOIS16/GPIO57 84-PREG/GPIO5585 -PSKTSEL/GPIO54 86-PCE1/GPIO5287 -PCE2/GPIO53 88+3.3V89 +3.3V 90D1491 D15 92D1293 D13 94D1095 D11 96D897 D9 98D699 D7 100D4101 D5 102D2103 D3 104D0105 D1 106GND2107 GND4 108RDY/GPIO18109 -WE 110RD/-WR111 -OE 112GND3113 -CS5/GPIO33 114-CS4/GPIO80115 -CS3/GPIO79 116-CS2/GPIO78117 -CS1/GPIO15 118A25119 A24 120A23121 A22 122A21123 A20 124A19125 A18 126A17127 A16 128A15129 A14 130A13131 A12 132A11133 A10 134A9135 A8 136A7137 A6 138A5139 A4 140A3141 A2 142A1143 A0 144

J6

DIMM144

J6

DIMM144

A02A13A24A35A46A57A68A79

OE19 DIR1

B0 18B1 17B2 16B3 15B4 14B5 13B6 12B7 11

VC

C20

GN

D10

U25

74LVC245/SO

U25

74LVC245/SO

C87

10nF/50V/10%

C87

10nF/50V/10%

89

1011

147

U31C

74LVC11/SO

U31C

74LVC11/SO

R3033/5%/1/16W

R3033/5%/1/16W

R4033/5%/1/16W

R4033/5%/1/16W

6345

147

U31B

74LVC11/SO

U31B

74LVC11/SO

R3933/5%/1/16W

R3933/5%/1/16W

C881nF/25V/10%

C881nF/25V/10%

R4733/5%/1/16W

R4733/5%/1/16W

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

D D

C C

B B

A A

3V3

MA01

-OE-WE

H_WAKEUP

RESET+

-CS2

MD00MD01MD02MD03MD04MD05MD06MD07MD08MD09MD10MD11MD12MD13MD14MD15

H_SUSPEND

MA02

USBINT

HPOWER

HSEL_P

3V3

5V

3V3

3V3

3V3

Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

USB HOST

A3


Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

USB HOST

A3


Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

USB HOST

A3


Sviti OK, blika Error

C847pF/50V/10%C847pF/50V/10%

C11100nF/50V/10%

C11100nF/50V/10%

Q1NDS9435A/SOQ1NDS9435A/SO

C5

100nF/50V/10%

C5

100nF/50V/10%

R522/5%/1/16WR522/5%/1/16W

F1 B 2

F1

BLM21P221SG

F1

BLM21P221SG

R910K/5%/1/16W

R910K/5%/1/16W

R10470/5%/1/16W

R10470/5%/1/16W

Y1

HCM49-6.000MABJT

Y1

HCM49-6.000MABJT

C2

100uF/50V/10%

C2

100uF/50V/10%

C4

100nF/50V/10%

C4

100nF/50V/10%

C947pF/50V/10%

C947pF/50V/10%

C718PF/50V/5%

C718PF/50V/5%

R315K/5%/1/16WR315K/5%/1/16W

GN

D3

1C

2

GN

D4

3D

4

GN

D2

5B

6

GN

D1

7A

8

U30

SN75240PW

U30

SN75240PW

+ C1022uF/16V/20%

+ C1022uF/16V/20%

R2

15K/5%/1/16W

R2

15K/5%/1/16W

C3

100nF/50V/10%

C3

100nF/50V/10%

D1

LED

D1

LED

R4 22/5%/1/16WR4 22/5%/1/16W

A059 A160

D0063 D0164 D022 D033 D044 D055 D066 D077 D089 D0910 D1011 D1112 D1213 D1314 D1416 D1517

nCS21nWR23nRD22

INT129 INT230

nRESET32

DREQ125

DREQ226

nDACK127

nDACK228D

GN

D1

DG

ND

8D

GN

D15

DG

ND

18D

GN

D35

DG

ND

62D

GN

D45

AG

ND

57

TEST 31

EOT 34

XTAL1 43XTAL2 44

D_VBUS 39

CLKOUT 41

nGL 38

D_DP 49D_DM 48

H_DP1 51

H_DP2 53

H_DM1 50

H_DM2 52

nH_PSW1 46

nH_PSW2 47

nH_OC1 54

nH_OC2 55

NDP_SEL 33

D_SUSPEND 36

H_SUSPEND 42

D_WAKEUP 37

H_WAKEUP 40

VC

C56

Vre

g(3.

3)58

Vho

ld2

24V

hold

119U1

ISP1161A1

U1

ISP1161A1

R110K/5%/1/16W

R110K/5%/1/16W

VBUS1

DM2DP3

GND4SHIELD15SHIELD26

J1

USBHOST

J1

USBHOST

C618pF/50V/5%C618pF/50V/5%

R1510K/5%/1/16W

R1510K/5%/1/16W

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

D D

C C

B B

A A

USBNUSBP

CONN_DEV

3V3

3V3

Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

USB DEVICE

A3


Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

USB DEVICE

A3


Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

USB DEVICE

A3


C16100nF/50V/10%C16100nF/50V/10%

F1 B 2

F2

BLM21P221SG

F2

BLM21P221SG

R1233/5%/1/16W

R1233/5%/1/16W

C1547pF/50V/10%

C1547pF/50V/10%

GN

D3

1C

2

GN

D4

3D

4

GN

D2

5B

6

GN

D1

7A

8

U29

SN75240PW

U29

SN75240PW

VBUS1

D-2D+3

GND4

SCHIELD15SCHIELD26

J3

USBDEVICE

J3

USBDEVICE

Q7BSS84Q7BSS84

R1333K/5%/1/16W

R1333K/5%/1/16W

24

53

U6

NC7SZ14/SOT23

U6

NC7SZ14/SOT23

R141.5K/5%/1/16W

R141.5K/5%/1/16W

R1133/5%/1/16W

R1133/5%/1/16W

C1447pF/50V/10%C1447pF/50V/10%

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

D D

C C

B B

A A

SCL

SDA

3V3 5V

5V

Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

Akcelerometr a ADC

A3


Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

Akcelerometr a ADC

A3


Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

Akcelerometr a ADC

A3


R8015K/5%/1/16WR8015K/5%/1/16W

L3

100uH/520mA

L3

100uH/520mA

CH0 1CH1 2CH2 3CH3 4CH4 5CH5 6CH6 7CH7 8

COM 11

GND9

Vref10

A012A113

VD

D16

SCL14SDA15

U32

ADS7828

U32

ADS7828

VD

D3

1

Yout2

GN

D3

ST 4

NC 5Xout6

VD

D1

7V

DD

28U33

ADXL278

U33

ADXL278

R7915K/5%/1/16W

R7915K/5%/1/16W

C103

1nF/25V/10%

C103

1nF/25V/10%

L2

100uH/520mA

L2

100uH/520mA

C104

10nF/50V/10%

C104

10nF/50V/10%

D11 G1

2

S2 3D24

G2

5

S1 6

U38

FDG6303N

U38

FDG6303N

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

D D

C C

B B

A A

SSP_FRMSSP_CLKSSP_TXD

SSP_RXD

RESET-

-CANINT

3V3

5V

5V

Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

CAN interface - SPI

A3


Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

CAN interface - SPI

A3


Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

CAN interface - SPI

A3


TXD1

GN

D2

VC

C3

RXD4

Vref5

CANL 6

CANH 7Rs8

U27

PCA82C251

U27

PCA82C251

A0 2A1 3A2 4A3 5A4 6A5 7A6 8A7 9

OE 19DIR 1

B018B117B216B315B414B513B612B711

VC

C20

GN

D10

U26

74LVC245/SO

U26

74LVC245/SO

Y3

HCM49-20.000MABJT

Y3

HCM49-20.000MABJT

594837261

P1

DB9 - Male

P1

DB9 - Male

VC

C1

GN

D2

nCS4SPICLK5

MISO7 MOSI8

TXCAN 9

RXCAN 10

nINT12

nRESET13

XTAL2 15XTAL1 16

U28

CC750

U28

CC750

C6310nF/50V/10%

C6310nF/50V/10%

C6010nF/50V/10%

C6010nF/50V/10%

C61

10nF/50V/10%

C61

10nF/50V/10%

C6410nF/50V/10%

C6410nF/50V/10%

C1318PF/50V/5%

C1318PF/50V/5%

C1218PF/50V/5%C1218PF/50V/5%

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

D D

C C

B B

A A

P1_BVD2/-SPKRP1_BVD1/-STSCHG

-P1_INPACK-P1_INPACK-P1_WAIT-P1_WAIT-P1_WAIT-P1_WAIT

CD1_2CD2_2

-P1_IOIS16

-P1_WAIT-P1_WAIT

MD00MD01MD02

MD03MD04MD05MD06MD07

MD08MD09MD10

MD11MD12MD13MD14MD15

MA00MA01MA02MA03MA04MA05MA06

MA07MA08MA09

MA10

-PWE

-POE

-PIOR-PIOW

RESET+

-PREG

IRQ_P1

CE1_2

CE1_2

CD1_2CD2_2-P1_IOIS16

CE2_2

CE2_2

-P1_WAIT

-P1_IOIS16

CD2_2CD1_2

MA03MA04

MA16-P1_WAIT

-CS4

-PWAIT-PIOIS16

R/-W

-CS3MA10

CD1_3CE1_4-P1_WAITCD2_1CD1_3

CE1_4

CD2_1

-TRSTTDITMSTCK

TDO-RESET_IN

3V3

3V3

3V3

3V3

3V3

3V3

3V3

3V33V3

3V3

Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

Compact Flash, CPLD - Xilin + X_JTAG, JTAG

A3


Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>


A3


Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>


A3


R604.7K/5%/1/16W

R604.7K/5%/1/16W

R674.7K/5%/1/16W

R674.7K/5%/1/16W

R644.7K/5%/1/16W

R644.7K/5%/1/16W

VREF1 VDD 2*TRST3 VSS 4TDI5 VSS 6TMS7 VSS 8TCK9 VSS 10RTCK11 VSS 12TDO13 VSS 14*SRST15 VSS 16DBGRQ17 VSS 18DBGACK19 VSS 20

J10

JTAG

J10

JTAG

IO1/4/TDI1IO1/52IO1/63

IO1/142IO1/243IO1/344

IO2/1 35IO2/2 34IO2/3 33

IO2/4/TDO 32IO2/5 31IO2/6 30IO2/7 28IO2/8 27

IO2/9/TCK 26IO2/10 25IO2/11 23IO2/12 22IO2/13 21IO2/14 20IO2/15 19IO2/16 18

IN3/CLK337 IN2/CLK238 IN1/CLK139 IN0/CLK040

PORT_EN4

VCC 9VCC 17VCC 29VCC 41

GND 16GND 24GND 36

IO1/75IO1/86IO1/9/TMS7IO1/108IO1/1110IO1/1211IO1/1312IO1/1413IO1/1514IO1/1615

U10

XCR3032VQFP

U10

XCR3032VQFP

1 2J7

JUMPER

J7

JUMPER

C79

10nF/50V/10%

C79

10nF/50V/10%

C78

10nF/50V/10%

C78

10nF/50V/10%

123456

J9

X_JTAG

J9

X_JTAG

R654.7K/5%/1/16W

R654.7K/5%/1/16W

C831nF/25V/10%

C831nF/25V/10%

C811nF/25V/10%

C811nF/25V/10%

C821nF/25V/10%C82

1nF/25V/10%

R624.7K/5%/1/16W

R624.7K/5%/1/16W

D10

BAR43A

D10

BAR43A

R6610K/5%/1/16WR6610K/5%/1/16W

D2

BAR43A

D2

BAR43A

R684.7K/5%/1/16W

R684.7K/5%/1/16W

R694.7K/5%/1/16WR694.7K/5%/1/16W

C77

10nF/50V/10%

C77

10nF/50V/10%

R634.7K/5%/1/16W

R634.7K/5%/1/16W

R614.7K/5%/1/16W

R614.7K/5%/1/16W

+C74

10uF/25V/20%

+C74

10uF/25V/20%

GND1 1D3 2D4 3D5 4D6 5D7 6

nCE1 7A10 8nOE 9

A9 10A8 11A7 12

VCC1 13A6 14A5 15A4 16A3 17A2 18A1 19A0 20D0 21D1 22D2 23

nIOIS16 24nCD2 25nCD1 26

D11 27D12 28D13 29D14 30D15 31

nCE2 32nVS1 33

nIORD 34nIOWR 35

nWE 36IRQ 37

VCC2 38nCSEL 39

nVS2 40RESET 41nWAIT 42

nINPACK 43nREG 44

BVD2/SPKR 45BVD1/STSCHG 46

D8 47D9 48

D10 49GND2 50

J5

COMPACT_FLASH

J5

COMPACT_FLASH

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

D D

C C

B B

A A

VCC_WARN

VBAT

VBAT

GPIO0SCL

SDA

VBAT

3V33V33V3

3V33V3

5V

5V

5V

5V

5V

Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

POWER, BATTERY

A3


Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

POWER, BATTERY

A3


Title


Date: Sheet of

<Doc> <RevCode>

POWER, BATTERY

A3


R9410K/5%/1/16WR9410K/5%/1/16W

C123

10nF/50V/10%

C123

10nF/50V/10%

C117

100nF/50V/10%

C117

100nF/50V/10%

GN

D1

Vout 2Vin3

U21

ADP3339AKC-3.3-RL

U21

ADP3339AKC-3.3-RL

+C23330uF/35V/20%

+C23330uF/35V/20%

C121

100nF/50V/10%

C121

100nF/50V/10%

C126

100nF/50V/10%

C126

100nF/50V/10%

GN

D1

Vout 2Vin3

U22

ADP3339AKC-3.3-RL

U22

ADP3339AKC-3.3-RL

C116

10nF/50V/10%

C116

10nF/50V/10%

R93100K/1%/1/4WR93100K/1%/1/4W

+ C22330uF/35V/20%

+ C22330uF/35V/20%

BT41-CELL 3.6V, Li-IonBT41-CELL 3.6V, Li-IonC58

22nF/25V/10%C58

22nF/25V/10%

R92300K/1%/1/4WR92300K/1%/1/4W

R9810K/1%/1/4WR9810K/1%/1/4W

Y5

32.768kHz/CM200S

Y5

32.768kHz/CM200S

C1241nF/25V/10%

C1241nF/25V/10%

C55100nF/25V/10%

C55100nF/25V/10%

X1

1

X2

2

GN

D4

VC

C8

SDA5

SCL6

Vbat 3

RESET 7

U13

DS1339U-3.3

U13

DS1339U-3.3

R9510K/5%/1/16WR9510K/5%/1/16W

+C53

10uF/25V/20%

+C53

10uF/25V/20%

+ C3010uF/25V/20%

+ C3010uF/25V/20%

+C56

10uF/25V/20%

+C56

10uF/25V/20%

C1251nF/25V/10%C125

1nF/25V/10%

C120

10nF/50V/10%

C120

10nF/50V/10%

C119

10nF/50V/10%

C119

10nF/50V/10%

+ C3110uF/25V/20%

+ C3110uF/25V/20%

C5747nF/25V/10%

C5747nF/25V/10%

SENSE 1

nACPR2

Vin

3

GN

D4

TIM

ER

5

nCHRG6 GATE 7

BAT 8

U20

LTC4052

U20

LTC4052

12

J8POWER- 12V

J8POWER- 12V

R10010K/5%/1/16WR10010K/5%/1/16W

R9910K/5%/1/16WR9910K/5%/1/16W

C122

10nF/50V/10%

C122

10nF/50V/10%

Vin3 Vout 2

GN

D1

U36

LD1085D2M50

U36

LD1085D2M50

+ C3210uF/25V/20%

+ C3210uF/25V/20%

C118

10nF/50V/10%

C118

10nF/50V/10%

+C2510uF/25V/20%

+C2510uF/25V/20%

VCC1

VBAT2

NC3

Vout 4

GND5

IN 6

nNMI 7

nRST/RST 8

U37

DS1836C/D

U37

DS1836C/D

Date post:	06-Jan-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	7 times
Download:	0 times

Bakalářská práce - cvut.cz · systémů, které nedovolí kolo zcela zablokovat (ABS), často...

Documents