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Geschrieben von: Super User

Kategorie: AVR Atmega Projekte

Veröffentlicht: 05. Oktober 2014

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• LFB PWM DA-Wandlung LT6001

Einleitung

In machen Fahrzeugen liegen die Lenkradbedientasten noch in analoger Form da, ( und sind somit nicht auf dem CAN-Bus als Signale vorhanden). Das Grundprinzip ist meistens, dass die Lenkradbedientasten jeweils ein Widerstandsnetzwerk zusammen schalten und das original Radio somit immer einen festen Spannungswert im Bereich von 0-5 V für eine bestimmte Taste bekommt um zu erkennen welche Taste gedrückt wurde. In manchen Fahrzeugen (z.B. Fiat , Peugeot sind es sogar 2 Netzwerke).

Möchte man nun ein Nachrüstradio nachrüsten, welches ein analoge Remote-Steuerung ermöglicht, so benötigt man dieses LFB-Adapter um das Nachrüstradio mit den original Lenkradbedientasten steuern zu können.

Gleichzeitig diente dieses Projekt dazu, sich mit dem Hardware PWM-Modul vom ATiny vertraut zu machen und demonstriert somit wie man eine  DA-Wandlung mittels eines PWM-Signals durchführen kann.

Die PWM-Grundfrequenz beträgt hierbei 50 kHz
Ausgangsspannungsbereich: 0-5 V
Auflösung: 50mV

Anforderung

• preiswert 
• universell einsetzbar, d.h. es sollen verschieden Fahrzeuge und Nachrüstmodelle unterstützt werden (nur Software Modifikation)
• 2 analoge Eingänge für die Erfassung der Lenkradbedientasten
• 1 analoges Ausgangssignal im Bereich von 0-5 V für die Remotesteuerung des Nachrüstradios
• 1 digitales Ausgangssignal ( 0V oder 5 V) für die Shift-Funktion von manchen Nachrüstradios
• LCD-Debug-Schnittstelle für mein LCD-Modul (LCD Anzeige Modul (HD44780 kompatible) )

Realisierung

• Die Prozessorauswahl für das Adapter viel auf den ATiny26 von Atmel (klein und preiswert).
  Für die 2 erforderlichen analoge Eingänge werden die integrierte ADC-Wandler vom ATiny verwendet.
  Ebenso wurde auf den externe Quarz verzichtet und stattdessen der interne RC-Oszillator vom ATiny verwendet.
• Das analoge Ausgangssignal wird mittels eines PWM - Signal erzeugt:
  - Grundfrequenz 50 kHz  
  - Ausgangsspanungsbereich 0-5V
  - Auflösung 50 mV
  Um dies zu erreichen, wird das PWM-Signal vom Prozessor über einen passiven Tiefpass 3.Ordnung geführt und mittels eines Operations-Verstärker der hier als Impedanzwandler verwendet wird vom Tiefpass entkoppelt.
• Der digitale Schaltausgang schaltet nach Masse und hat einen Pull-Up-Widerstand von 10 kohm nach +5V
• Da die Schaltung am Bordnetz eines Fahrzeuges betrieben wird, werden ein paar zusätzliche Bauteile zum Schutz der Schaltung vorgesehen:
  - Diode D2 dient als Verpolschutz 
  - Diode D3 Begrenzung von Spannungsspitzen
  - R9 dient zur Strombegrenzung (vor allem im Zusammenspiel mit D3)
  - L1 dient zur Filterung von hohen Störspannungen mit hoher Frequenz 
  - D4 und D5 sind nur optional und werden nicht bestückt
• ISP-Schnittstelle für die In Circuit Programmierung des Prozessors

Hier kommt noch ein LT-Spice Simulation rein für die Dimensionierung des Tiefpasses.

Software

 ....todo....

Hardware

Schaltplan

Hardware- Leiterplatte:

(letzte Änderung 31.12.2011)

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Geschrieben von: Super User

Kategorie: AVR Atmega Projekte

Veröffentlicht: 04. Oktober 2014

Zugriffe: 16762

• PWM RGB-LED Stripe,

Testschaltung um mit einem ATmega 88 mittels PWM eine RGB-LED - Stripe  (5m) anzusteuern.
Es werden alle 6 Hardware PWM-Kanäle benutzt, wobei 3 Kanäle MOSFET's ansteuern.

Abweichend vom Schaltplan hatte ich in meinem Testaufbau den IAR 1010N - MOSFET'S verwendet. Dieser MOSFET Typ ist etwas überdimensioniert und hat eine relative hohe Gate-Kapazität von 120 nC. Bei dem gewählten Gate-Vorwiderstand von 100 Ω ergibt dies einen maximalen Gatestrom von ca. 2.6 mA (s. LT-Spice Simulation). Dieser MOSFET's ist für diese Anwendung überdimensioniert, deshalb kann das LED-Stripe um weitere 5m Ketten erweitert werden.

Beim Einsatz von IRLZ34n kann der Vorwiderstand ganz entfallen, da dies ein Logic Leve MOSFET ist

Abb. 3D-Visiualisierung mit Eagle3D von der fertigen Leiterplatte

Projekt-Archive:

Das Projektarchive besteht aus den Eagle-Dateien,LT-Spice Mosfet Simulation und Testsoftware für Codevision AVR.
Download: rgb_stripe.rar (192 kB)

PDF-Dokumentation:

• Schaltplan
• Bestückungsplan
• Layout (Ansicht von Bestückungsseite, rote Leiterbahnen wurden als Drahtbrücken eingesetzt
• LTSPICE MOSFET Simulation (IRLZ34N , IRF 7401, IRF 3704, IRF3706sl,  IRF1010N)

Datenblätter:

• IRLZ 34n - Logic Level MOSFET N-Kanal 27A / 55V (Reichelt: 0,47 Euro)
• IRF1010n MOSFET N-Kanal 85A / 55V (Conrad: 1,96 Euro  , zu teuer :-) )
• AVR ATmega 88 (Reichelt: 3,65 Euro)
• Spannungsregler 7805 (Reichelt: 0,29 EURO)
• BC550C NPN Transistor TO-92, 45V, 0,1A , 625mW (Reichelt:  0,04 Euro)

Erweiterte Version von der RGB -Schaltung

Obige Schaltung wurde jetzt um folgendes erweitert:

• optional können jetzt die 3 Transistoren ebenfalls durch Mosfets ersetzt werden. Layout wurde so angepasst das wahlweise die Transistoren oder weitere 3 MOS-Fets bestück werden können
• 3 Trimmer hinzugefügt um einen RGB-Farbwert mit den Trimmern einzustellen.
• 1 Taster hinzugefügt um den Modus zwischen automatischen Ablauf/RGB-Trimmerwert umzuschalten.
  ( In der Software wurden noch weitere Unterscheidung eingefügt, die davon abhängen, ober der Taster beim Einschalten der Versorgungsspannung gedrückt war oder nicht.
• 6-polige Stiftleiste für die RS-232-Schnittstelle hinzugefügt (bis jetzt nur im Schaltplan, im Layout der die Stifleiste noch nciht platziert) um mein RS232-Modul anschließen um die RGB-Stripes vom PC aus zu steuern.

Schaltplan

Bestückungsplan:

Layout

Das Layout ist wird als einseitige Leiterplatte ausgeführt, die Verbindungen im Top-Layer sind Drahtbrücken auf der LP

Eagle-3D- Visualisierungen von der 2.Variante:

Testaufbau von der 2. Variante:

Ansicht Bestückungsseite

Ansicht Leiterbahnseite

PDF-Dokumentation von der 2.Variante:

• Schaltplan
• Bestückungsplan
• Layout (Ansicht von Bestückungsseite, rote Leiterbahnen wurden als Drahtbrücken eingesetzt)

Software

... todo: noch Online stellen.......

(letzte Änderungen 31.12.2011)

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Geschrieben von: Super User

Kategorie: AVR Atmega Projekte

Veröffentlicht: 04. Oktober 2014

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• MP3 VS1011

AVR-MP3-Player mit dem MP3 Dekoder VS1011

..... in Kürze kommt hier mehr.

Dies sind meine ersten SD-Karten und MP3-Dekoder Versuche.
Der VS1011 und der SD-Karten-Slott hängen beide an der gleichen SPI-Schnittstelle vom Prozessor und der SPI-Busstakt beträgt 4 MHz.
Die SD-Karte muss mit FAT16 formatiert sein und alle Audiodateien müssen im Root-Verzeichnis abgelegt sein. Dies ist notwendig um nicht so viele Resourcen vom Prozessor zu belegen.

Bis jetzt habe ich das Audiomodul mit MP3-Dateien:
- Abtastrate 22kHz ; Bitrate = 32 kbit/s ; Mono
- Abtastrate 16kHz ; Bitrate = 32 kbit/s ; Stereo
getestet.

Die sehr gute Klangqualität hat mich hierbei etwas überrascht.
Zur Zeit betreibe ich den Mikrocontroller mit dem internen RC-Oszillator ( 8 MHz).



Projektziel
Universielles Audio-Modul, welches MP3 / WAV-Files von der SD-Karte abspielen kann. Für die Steuerung welche Dateien abgespielt werden sollen, werden später diverse IO-Pins verwendet.

Für Testzwecke (Entwicklungsphase) steht eine RS232-Schnittstelle zur Verfügung um direkt mit dem Audio-Modul interaktieren zu können.

Konzept
Für die Umsetzung habe ich mich für den MP3-Dekoder Chip VS1011E von VLSI entschieden. Und als Mikrocontroller kommt mein geliebter ATmega 162 (wegen der JTAG-Schnittstelle) zum Einsatz.

Mein Konzept sieht zur Zeit vor, dass die Audiodaten erst vom Prozessor in 32 Bytes Blöcken von der SD-Karte gelesen werden, und dann vom Prozessor an den Audiocontroller gesendet werden. Hierdurch wird quasi die Hälfte der möglichen Bandbreite verschwendet. An dieser Stelle kann die Software dahingehend optimiert werden, dass man den Audioprozessor und die SD-Karte im Streamingmode ( SD-Karte: CMD18) verwendet, und die Audiodaten direkt von der SD-Karte an VS1011E Controller sendet. Dadurch würde sich die mögliche Bandbreite wahrscheinlich verdoppeln.

Da der VS1011E und die SD-Karte mit 3,3 V betrieben werden und ich keine Pegelanpassung für den Atmel-Controller machen wollte, habe ich mich dafür entschieden, den ATmega162 ebenfalls mit 3,3 V zu betreiben. Dafür wird in Kauf genommen, dass man den Prozessor nicht mit einem 16 MHz Quarz betreiben kann. Für die Anbindung des MAX-232 Schnittstellentreibers kann die RXD-Leitung zum Prozessor hin mit einem einfachen Widerstandsspannungsteiler an den 3,3 V Pegel angepasst werden.

Realisierung

Schaltplan:



Abb. 1 - Schaltplan - 1. Seite - Audiomodul




Abb. 2 Schaltplan - 2.Seite - Audiomodul serielle Schnittstelle RS232

Hinweise zur 2.Seite: R15 = 0 ohm, R16 und R17 entfallen

Eagle3D-Bild:


Downloads:
Schaltplan als PDF-Datei
Bauteilliste




Vorab-Info:

• ATmega 162 (Versorgungsspannung 3,3V )
  Für den ersten Test wurde der interne RC-Oszillator (8 MHz) verwendet. Damit RS232 Schnittstelle richtig funktioniert, muss bei der Programmierung an die EEPROM - Adresse 0x000 das OSCAL-Byte hinterlegt werden, da die Software eine Kalibrietung der Oszillatorfrequenz durchführt.
• MP3-Dekoder VS1011 , der im Newmode betrieben wird.
• SD-Karte Schnittstelle basiert auf der PETIT-FAT - Libraray, welche ich an CodevisionAVR angepasst habe. Weitere Infos sind hier zu finden : Petit FAT Filesystem
  Der Vorteil der Petiit Lib ist, dass hier nur wenige Resourcen vom Prozessor belegt werden.
• SPI und JTAG Schnittstelle , ISP
• RS232-Schnittstelle ( 19200 8 N 1)
• Bei der Programmierung darauf achten, dass der Prozessor mit 3,3 V betrieben wird, deshalb sollte der Programmer auf 3,3 V eingegestellt werden, sonst kann der VS1011 zerstört werden
• Programmierung in C mit dem CodeVisionAVR Compiler
• SD-Karte muss mit FAT 16 formartiert werden. Prinzipiell könnte auch FAT32 verwendet werden, da dies von der Petit - Lib auch unterstützt wird. Für meine Testzwecke beschränke ich mich auf FAT 16

Überarbeitete Version (Index 01) von der Schaltung

Modifikationen:

• SD-Kartenslot um 180° gedreht
• 5 Abblockkondensatoren für den VS1011E auf der PCB platziert (vorher nur im Schaltplan)
• Mehr Platz für den ISP-Wannenstecker vorgesehen
• Signale für von dem SD-Karten-Slot:
  - Detect- SD-Karte eingeschoben
  - WP-Prot:  Status für den  Schreibschutz
  auf I/O Eingänge von Atmel geführt
• 2x Schutzwiderstände in den Audioausgangsleitungen vor den Elkos eingefüght (18 Ohm)

Schaltplan

Downloads:
Schaltplan als PDF-Datei (Index 01)

Vorschau von der  überarbeitete Version:

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Geschrieben von: Super User

Kategorie: AVR Atmega Projekte

Veröffentlicht: 04. Oktober 2014

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• RFM12

RFM12 - 868 MHz Funkmodul mit Atmel Prozessor ansteuern

Kurzbeschreibung:
Hier wird demonstriert wie einfach man eine Funkverbindung mit den  868-MHz-Funkmodule des Typs RFM12 aufbauen kann. Für die Ansteuerung der Module werden Atmel-Mikrocontroller verwendet. Die Anforderung an die Hardware sind sehr gering, da die Funktmodule über eine SPI-Schnittstelle verfügen, über die die Module angesprochen werden. Somit benötigt man legendlich 4 I/O Schnittstellenleitungen um  mit dem Modul zu kommunizieren. Der Preis eines Funkmoduls liegt bei ca. 6,00 €. Die Programmierung erfolgt in C mit dem C-Compiler Codevision AVR C. In diesem Projekt habe ich mich zum erstenmal mit den RFM12 - Modulen befasst und dient somit zum Aufbau der Grundlagen mit den Funkmodulen. Ebenso werden dann die C-Routinen (RFM12-lib) in Zukünftigen Projekten verwendet.
Funktionsumfang:
Das Sendemodul sendet periodisch im Sekundentakt 5  Hex-Werte. Das Empfangsmodul empfängt diese und gibt Sie dann über die serielle Schnitsstelle aus.
Hardware:
Funkmodul RFM12: Das Funkmodul verwendet den Si4420 Universal ISM Bank Fsck Transceiver von Integration / Siliconlaps (Datasheet). Das Funkmodul lässt sich zwischen den Frequenzbereichen (315/433/868/915 MHz) umschalten wobei man immer nur das Frequenzband verwenden sollte, auf dass das Modul abgestimmt ist, um eine optimal Sende/Empfangsleistung zu erreichen. Über die integrierte SPI-Schnittstelle kann das Modul leicht mit einem Microcontroller programmiert und angesteuert werden. Hersteller Hope-RF, Technische Daten: • Betriebsspannung: 2,2 V bis 5,4 V • Stromaufnahme beim Senden: 23 mA • Stromaufnahme beim Empfang: 14 mA • Frequenzbereich: 860,48 MHz bis 879,51 MHz • Sendeleistung: bis 4 dBm (ca. 2,5 mW) • Empfindlichkeit: –100 dBm (ca. 2 μV) • Übertragungsrate: bis 115,2 kBaud • Modulationshub: 15 kHz bis 240 kHz • Empfängerbandbreite: 67 kHz bis 400 kHz • 16 bit Empfänger-FIFO • Zwei 8-bit-Sende-Datenregister
Sendemodul: Das Sendemodul wurde auf einer Lochrasterkarte aufgebaut. Zum Einsatz kommt der ATiny26 DIP unter Verwendung des intern 8MHz Oszillator. Zusätzlich wurde die Schaltung mit einer LED für Debug-Zwecke und der ISP-Schnittstelle zum Programmieren des Prozessors versehen. Da die Programmierung und Ansteuerung des Funktmoduls über die gleiche Schnittstelle erfolgt, werden die Leitungen mittels 1kohm Widerstände für das Funkmodul entkoppelt. Schaltplan: Korrigierter Schaltpan von 06.06.2012 - Danke für den Hinweis Stephan M. (Allerdings ist dies schon die 2.Variante, einfach den Taster S1  wegdenken für die 1.Variante :-) )
Stückliste Sendemodul: C1       1 µF           C2       100n C3       10 pF   C4       100 nF C5       100 nF C6       100 nF  D1      1N4148 IC1      RFM12THT256    IC2      ATTINY26-16P JP1      AVR-ISP-6    ( 2x6 Stifleitste) LED1    LED5MM  R1       10 k  R2       10 k R3       1 k R4       1 k  R5       1 k  R6       10 k  R7       560 ohm gesamte Bauteilkosten ca. 7,00 €
Empfänger (Testaufbau mit STK 500 Testboard und ATMEGA 48): Für das Empfängermodul wird ein ATMega 48 verwendet. Der Testaufbau erfolgt auf dem Entwicklungskit STK500. Somit muss man das Funkmodul RFM12 nur noch auf einen Adaptersockel löten, welchter dann direkt auf das STK-500 Board auf den Port B gesteckt wird. Da hier die Testausgaben über die RS232 Schnittstelle erfolgen, muss man auf dem STK 500 noch ein Brückkabel  von RXD/TXD auf den Port PortD ( PD0/PD1) setzen. Für Test-LED ist ein Brückenkabel vom PortD (PD6/PD7) auf die LED's erforderlich. Der Prozessor verwendet ebenfalls den intern 8MHz Oszillator. Für den PC wird ein Terminalprogramm für die Anzeige der Textausgaben benötigt, dass auf folgende Parameter: 19200 Baud 8N1 einzustellen ist. Aufbau der Adapterplatine ( 10 polige Buchsenleiste):
Software
Empfänger-Modul: Version V1.0  vom 16.08.2009 Download: rfm_rx_test_V1_00.rar Fusesettings: Prozessor: ATMega48 RSTDISBL: nicht aktivert DEWN: nicht aktiviert SPIEN: aktiviert WDTON: nicht aktiviert BODLEVEL: Brownout Detection 2.7V CKDIV8: nicht aktiviert CKOUT: nicht aktiviert SUT_CKSEL: Interner RC-Oszilator 8MHz (Fusebits:  Extend: 0xFF,  High: 0xDD,   Low: 0xD2)
Sende - Modul: Version V1.0 vom   16.08.2009 Download: rfm_tx_test_V1_00.rar Fusesettings: Prozessor: ATiny26 RSTDISBL: nicht aktiviert SPIEN: aktiviert EESAVE: nicht aktiviert BODLEVL: 2.7V BODEN:  aktiviert CKOPT: nicht aktiviert PLLCK_SUT_CKSEL: Interner RC-Oszilator 8 MHz (Fusesbits:   High: 0xF6,   Low: 0xE4) Erweiterungen: Empfänger 2.Variante auf Lochrasterkarte mit dem ATTiny13: Das Empfängermodul wurde ebenfalls auf einer Lochrasterkarte unter Verwendung eins ATTiny13 -Prozessors aufgebaut. Das Sendemodul wurde um einen Taster erweitert (PORT PA6 Taster nach Masse und die Verwendung des internen Pullups für PA6). Der Tasterstatus wird jetzt als erstes Byte gesendet und dementsprechend wird dann eine LED auf der Empfängerplatine angesteuert. Der Download der Modifikationen , Software und Schaltplan folgt in Kürze. Downloads für die Erweiterungen: Schaltplan vom modifzierten Sendemodul Software Sendemodul - Version V1.01  vom 17.08.2009 Download: rfm_transmitter2_V1_01.rar Software Empfangsmodul - Version V1.01 vom 17.082009 Download: rfm_receiver2_V1_01.rar
Links: Atmel Datenblätter RF-Hope Funktmodule RFM12-Artikel im Mikrocontroller.net - Forum Elektor Artikel über die RFM12 Module (diente als Anregung für meine Programmierung) C-Compiler CodeVision AVR-C Bezugsquellen für obige Bauteile: Reichelt (günstigster Lieferant für alle Kleinteile und Atmel Prozessoren) Pollin ( RFM12 Module günstig und auch sonst nicht viel teuerer als Reichelt)

(letzte Änderungen 18.08.2009)