MultiMedia Board pour PIC32MX4 Les systèmes de développement sont des outils irremplaçables pour le développement et la programmation des microcontrôleurs. Un choix attentif des composants ainsi que l utilisation d appareils de dernière génération pour le montage et le test constitue la meilleure garantie de fi abilité de nos produits. Grâce à leur simplicité, leur nombre important de modules intégrés et d exemples prêt à l emploi, tous nos utilisateurs, indépendamment de leur expérience, ont la possibilité de réaliser leur projet de manière rapide et effi cace. Manuel utilisateur Système de développement
CHER CLIENT, Je tiens à vous remercier pour l intérêt que vous avez porté à nos produits et pour la confi ance que vous avez accordée à. Notre objectif est de vous fournir des produits de la meilleure qualité possible. En outre, nous continuerons à améliorer nos performances afi n de répondre à vos besoins. Nebojsa Matic General Manager
MultiMedia Board 3 TABLE DES MATIERES Présentation de la MultiMedia Board... 4 Caractéristiques principales... 5 1.0. Alimentation électrique... 6 2.0. Microcontrôleur PIC32MX4... 8 3.0. Interface de communication RS-232... 9 4.0 Accéléromètre... 10 5.0 Capteur de température... 11 6.0. Module ZigBee... 12 7.0. Joystick... 13 8.0. Ecran tactile... 14 9.0. Mémoire fl ash... 15 10.0. EEPROM série... 16 11.0. Lecteur MMC/SD... 17 12.0. Diodes LED... 18 13.0. Entrée micro... 19 14.0. Sortie audio... 20 15.0. Connecteurs USB... 21 16.0. Programmateur ICD... 22
4 MultiMedia Board Présentation de la MultiMedia Board La MultiMedia Board est un système de développement compact offrant une plateforme idéal pour le développement d applications multimédia. Le système est commandé par le microcontrôleur 32-bit PIC32MX4XXL programmable par l intermédiaire des programmateurs externes ICD2 et ICD3 de Microchip. La MultiMedia Board intègre des fonctionnalités telles que la communication sans fi l ZigBee, la communication série RS-232, un écran tactile TFT 320x240, deux connecteurs USB pour la communication avec le microcontrôleur, un capteur de température, etc. Système multimédia pouvant être utilisé comme équipement de contrôle indépendant Afficheur TFT 320X240 fournissant une palette de 262.000 couleurs Panneau tactile intégré à l affi cheur TFT. Ensemble ils forment un écran tactile Communication ZigBee basée sur le standard IEEE 802.15.4 Joystick intégré au système multimédia Le programme MPLAB de Microchip est utilisé pour programmer le microcontrôleur. La liste mise à jour des microcontrôleurs supportés est disponible sur le site web de Microchip: www.microchip.com Contenu du pack: Système de développement: MultiMedia Board CD: product CD contenant le software approprié Câble: Câble USB Documentation: Manuel MultiMedia Board; Schéma électronique du système Spécification du système: Alimentation: par connecteur AC/DC (de 7V à 23V AC ou de 9V à 32V DC); par câble USB (5V DC) Consommation: 50mA en mode idle (quand tous les modules embarqués sont inactifs) Dimensions: 12,6 x 8,9cm (4,9 x 3,5inch) Poids: ~200g (0.5lbs)
MultiMedia Board 5 1 2 3 4 5 6 15 7 14 8 9 13 12 11 10 Caractéristiques principales 1. Connecteur prise casque 2. Connecteur prise micro 3. Connecteur USB A HOST 4. Connecteur USB MINI-B 5. Capteur de température 6. Indicateur d activité du lecteur MMC/SD 7. Diodes LED de signal 8. Joystick de navigation 9. Points de connexion (soldering pads) 10. Connecteurs du programmateur ICD2 et ICD3 11. Module optionnel ZigBee 12. Connecteur pour communication RS-232 13. Connecteur AC/DC 14. Affi cheur TFT 320x240 15. Points de connexion (soldering pads)
6 MultiMedia Board 1.0. Alimentation électrique Le connecteur DC POWER sert d interface entre la MultiMedia Board et la source électrique. Branchez une alimentation électrique AC ou DC compatible (A) au connecteur DC POWER (B) (voir Figure 1-1). 1 2 B A Figure 1-1: Branchement au connecteur DC Figure 1-2: Connecteur DC branché Grâce à la connexion USB, l alimentation d un PC peut également être utilisé comme source d alimentation. Pour cela, il vous faudra un câble USB possédant un connecteur de type A à l une de ses extrémités (pour le raccordement au PC) et un connecteur de type MINI-B à l autre (pour la connexion au connecteur USB MINI-B femelle de la multimedia board). 1 2 A B Figure 1-3: Branchement au connecteur USB Figure 1-4: Connecteur USB branché Connecteur USB type A à connecter au PC Connecteur USB MINI-B à connecter à la multimedia board Figure 1-5: Câble USB pour la connexion au PC NOTE: Le câble USB avec connecteur MINI-B n est pas fournit avec le système.
MultiMedia Board 7 La MultiMedia Board supporte deux types d alimentations électriques: 1. Alimentation extérieur relié au connecteur DC de la carte de développement; 2. Alimentation +5V via le câble USB. Dans le cas 1, le régulateur de tension MC34063A et le redresseur de Gretz autorisent une alimentation AC (entre 7V et 23V) et DC (entre 9V et 32V). Le circuit de stabilisation en tension MCP36063A fournit une tension de +5V en sortie. L objectif du régulateur de tension REG1 est d abaisser la tension de 5V à 3.3V (tension d alimentation du microcontrôleur) grâce au MCP1825. Le système est prêt à l emploi dès qu il reçoit l une des deux alimentations supportées. Enfi n, notez que la MultiMedia Board peut être connectée aux deux sources d alimentation électrique à la fois. Régulateur de tension Connecteur DC Figure 1-6: Alimentation Figure 1-7: Connecteur USB MINI-B Figure 1-8: Schéma de l alimentation électrique
8 MultiMedia Board 2.0. Microcontrôleur PIC32MX4 Le microcontrôleur PIC32MX460F512L intégré à la multimedia board appartient à la famille des microcontrôleur PIC 32-bit de Microchip. Il sert d interface entres les différents modules de la carte, et par conséquent a de nombreuses applications. Etant performant dans le domaine du traitement de données, le PIC32MX460F512L est le choix parfait pour le développement des dispositifs multimédia. Figure 2-1: Microcontrôleur PIC32MX4 Ce microcontrôleur possède deux oscillateurs quartz cristal. L oscillateur 8MHz sert d horloge principale, tandis que l oscillateur 32.768 khz est utilisé comme horloge temps réel (date, heure). Le microcontrôleur PIC32MX460F512L possède également une mémoire fl ash de 512KB et une mémoire RAM de 32KB ainsi que de nombreux modules intégrés: communications SPI et I 2 C, canaux DMA, broches E/S (85 au total), RTC, oscillateur interne etc. Le rôle du microcontrôleur est de contrôler les différents modules de la MultiMedia Board. L accès aux broches du microcontrôleur s effectue par l intermédiaire de points de contact (soldering pads) disposés sur les bords de la carte. A chacun des points est associé le nom de la broche. Ce-ci permet d accéder directement aux broches du microcontrôleur qui ne sont pas utilisées par les modules de la MultiMedia Board. Ainsi, vous pourrez jouir de toutes les capacités du microcontrôleur 32-bit.
MultiMedia Board 9 3.0. Interface de communication RS-232 La communication UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) est l un des moyens les plus utilisés pour l échange d informations entre un PC et ses périphériques. La communication série RS-232 s effectue par l intermédiaire du connecteur SUB-D 9 broches et du module UART du microcontrôleur. La MultiMedia Board est équipée d un seul port RS-232. Les broches du microcontrôleur utilisées pour une telle communication sont les suivantes: RX - donnée reçue, TX - donnée transmise. Le débit atteint 115 kbps. Le convertisseur de tension MAX3232CDR permet au module UART de recevoir des signaux d entrées de tensions différentes provenant du PC. Connecteur RS-232 Figure 3-1: Module RS-232 Figure 3-2: Schéma du module RS-232
10 MultiMedia Board 4.0. Accéléromètre Le circuit ADXL345 permet à la MultiMedia Board de mesurer l accélération, l orientation spatiale, la gravitation etc. Une de ses fonctions principales est de déterminer l orientation du contenu graphique de l affi cheur TFT. La communication entre le ADXL345 et le microcontrôleur s effectue via l interface série SPI. Le circuit intégré ADXL345 est un accéléromètre à trois axes, capable d effectuer des mesures avec une résolution de 13-bit. Sa petite taille et sa faible consommation le rendent idéal pour les systèmes embarqués. Figure 4-1: Circuit intégré ADXL345 Figure 4-2: Schéma des connexions entre l accéléromètre et le microcontrôleur
MultiMedia Board 11 5.0. Capteur de température La mesure de la température est l une des opérations de mesure les plus courantes. La MultiMedia Board est capable grâce au MCP9700A de mesurer les températures comprises entre -40 o C et +125 o C avec une précision de +/-2 o C. La température convertie en signal analogique alimente la broche RB8 du microcontrôleur. Ce signal est ensuite numérisé par le convertisseur Analogique/Numérique du microcontrôleur. Figure 5-1: Capteur de température MCP9700A Figure 5-2: Schéma de connexions entre le MCP9700A et le microcontrôleur
12 MultiMedia Board 6.0. Module ZigBee suit de près l évolution des techniques de communication sans fil. C est dans ce contexte que la multimedia board intègre un module ZigBee. Le fonctionnement du module ZigBee est basé sur le standard IEEE 802.15.4-2003. Zigbee est un protocole de communication basse consommation pour distances courtes. Le module ZigBee MRF24J40MA fournit avec la MultiMedia Board est un module optionnel. Ses principales caractéristiques sont les suivantes: débit de 250kbps, fréquence de fonctionnement de 2.4GHz, consommation ~20mA, couverture atteignant 400m etc. Le microcontrôleur communique avec ce module via l interface série SPI. Figure 6-1: Module ZigBee MRF24J40MA Figure 6-2: Antenne du module ZigBee Figure 6-3: Schéma des connexions entres le MRF24J40MA et le module ZigBee
MultiMedia Board 13 7.0. Joystick La MultiMedia Board est équipée d un joystick pouvant bouger suivant quatre directions et être utilisé comme bouton poussoir. Les fonctions associées au joystick sont spécifi ées dans le programme écrit par l utilisateur et chargé dans le microcontrôleur. le joystick peut donc avoir plusieurs usage comme par exemple servir de navigateur pour un menu utilisateur. Figure 7-1: Joystick Figure 7-2: Schéma des connexions entre le microcontrôleur et le joystick
14 MultiMedia Board 8.0. Ecran tactile La MultiMedia Board possède un affi cheur TFT 262.000 couleurs 320x240 recouvert d un panneau tactile. Ensemble, l afficheur TFT et le panneau tactile forment un écran tactile. Celui-ci peut servir à l affi chage d images, de vidéos, de menus de navigation etc. Il rend possible la réalisation d applications interactives comme par exemple un clavier virtuel. L ajustement du rétro-éclairage de l écran s effectue par software via la ligne LCD-BLED. Figure 8-1: Ecran tactile Figure 8-2: Schéma de connexion entre l écran tactile et le microcontrôleur
MultiMedia Board 15 9.0. Mémoire Flash Avec le développement des applications multimédia, la demande en espace mémoire devient de plus en plus forte. La multimedia board possède donc une mémoire fl ash additionnelle de 8Mbit. Le circuit intégré M25P80 permet l utilisation de cette mémoire par le microcontrôleur. Une telle mémoire est connectée au microcontrôleur via l interface série SPI. Figure 9-1: Circuit M25P80 et mémoire flash 8Mbit Figure 9-2: Schéma de connexion de la mémoire fl ash et du microcontrôleur
16 MultiMedia Board 10.0. EEPROM série L EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) est un module mémoire intégré, destiné à stocker les données ne devant pas être effacées lorsque le courant est éteint. Le 24LC01 est capable de stocker jusqu à 1Kbit de données. Il utilise la communication série I 2 C via les broches RA14 et RA15 du microcontrôleur. Figure 10-1: Circuit intégré 24LC01 et mémoire EEPROM 1Kbit Figure 10-2: Schéma des connexions entre l EEPROM série et le microcontrôleur
MultiMedia Board 17 11.0. Lecteur MMC/SD La multimedia board possède un lecteur de cartes MMC/SD. Celui-ci peut être utilisé pour augmenter la capacité mémoire du système ou bien pour exporter des données. L interface série SPI assure la communication entre le microcontrôleur et la carte MMC/SD. La LED MMC/SD CARD ACTIVITY (LD4) sert à signaler le transfert de données. Figure 11-1: Connecteur MMC/SD Figure 11-2: Carte MMC/SD Figure 11-3: Schéma des connexions entre le connecteur MMC/SD et le microcontrôleur
18 MultiMedia Board 12.0. Diodes LEDs Une diode LED (Light-Emitting Diode) est une source de lumière couramment utilisée en électronique. Pour chacune des LEDs, l utilisation d une résistance pour limiter le courant est indispensable. La tension aux bornes d une LED standard est de l ordre de 2.5V tandis que le courant peut varier entre 1mA et 20mA. L intensité du courant qui traverse les LEDs de la Multimedia board est de 1mA. La MultiMedia Board est équipée de quatre LEDs pour lesquelles vous pouvez assigner un signal. Ces LEDs sont reliées aux broches d E/S du microcontrôleur: LD0 - RA0, LD1 - RA1, LD2 - RA2 et LD3 - RA3. La LED POWER sert à indiquer que le système est sous tension, alors que la diode MMC/SD indique l état d activité de la carte mémoire. Figure 12-1: Diodes LED Figure 12-2: Schéma des connexions entre les LEDs LD1-4 et le microcontrôleur
MultiMedia Board 19 13.0. Entrée micro Un micro peut être branché au système grâce un connecteur CN7 3.5mm et au circuit intégré WM8731SEDS. Ce circuit est un CODEC stéréo avec driver casque intégré. Sa fonction est de numériser le signal analogique issu du microphone avant de le transmettre au microcontrôleur. En plaçant les jumpers J1 et J2 en position haute (Figure 13-2), la sortie casque du WM8731SEDS (lignes LHPO et RHPO) est connectée à la prise casque CN6 3.5mm. Figure 13-1: Prise micro CN7 3.5mm Figure 13-2: Jumpers J1 et J2 en position haute Figure 13-3: Schéma de connexion du WM8731SEDS avec le microcontrôleur
20 MultiMedia Board 14.0. Sortie audio La MultiMedia Board est capable de générer un signal audio par l intermédiaire des circuits intégrés WM8731SEDS ou MCP6022. Le WM8731SEDS est utilisé pour convertir les données numériques issues du microcontrôleur en signal analogique utilisable par le casque. La communication entre ce circuit intégré et le microcontrôleur s effectue via l interface série SPI. Le MCP6022 sert au fi ltrage du PWM généré par le microcontrôleur. Un casque peut être connecté au système par l intermédiaire de la prise CN6 3.5mm. La fonction des jumpers J1 et J2 est de sélectionner le signal à transférer au connecteur 3.5mm. Lorsque les jumpers J1 et J2 sont en position basse (Figure 14-2), CN6 est alimenté par le signal issu du MCP6022. En position haute, la sortie casque du WM8731SEDS (lignes LHPO et RHPO) est connectée à la prise casque CN6 3.5mm. Figure 14-1: Prise casque CN6 3.5mm Figure 14-2: Jumpers J1 et J2 en position basse Figure 14-3: Jumpers J1 et J2 en position haute VCC3 E9 10uF LLPO LHP0 J1 E16 220uF CN6 VCC3 SDI1 VCC3 RE4 RG15 VCC RE5 RE6 RE7 RC1 RC2 RC3 RC4 RG6 RG7 RG8 MCLR RG9 GND VCC RA0 RE8 RE9 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0 RE3 RE2 RG13 RG12 RG14 RE1 RE0 RA7 RA6 RG0 RG1 RF1 RF0 ENVREG VCAP RD7 RD6 RD5 RD4 RD13 RD12 RD3 RD2 RD1 PIC32MX460F512L RB6 RB7 RA9 RA10 AVCC AGND RB8 RB9 RB10 RB11 GND VCC RA1 RF13 RF12 RB12 RB13 RB14 RB15 GND VCC RD14 RD15 RF4 RF5 VCC3 VCC3 GND RC14 RC13 RD0 RD11 RD10 RD9 RD8 RA15 RA14 GND OSC2 OSC1 VCC RA5 RA4 RA3 RA2 RG2 RG3 VUSB VBUS RF8 RF2 RF3 SDO1 SCK1 LRC SDA1 SCL1 VCC3 RHP0 LLPO SDO1 SDA1 SCL1 SCK1 SDO1 LRC SDI1 LHPO RHPO J2 R60 1K VCC3 R58 1K R59 1K E17 220uF R61 1K U7 C41 18nF C42 18nF DBVCC CLKOUT BCLK DACDAT DACLRC ADCDAT ADCLRC HPVDD LHPOUT RHPOUT HPGND LOUT R36 47K DGND DCVCC XTO XTI/MCLK SCLK SDIN CSB MODE LLINEIN RLINEIN MICIN MICBIAS R37 47K U15 PHONEJACK STEREO OUTPUT VOUTA VCC VINA- VOUTB VINA+ VINB- GND VINB+ MCP6022 SCL1 SDA1 X3 12.288MHz R32 1K R33 330 VCCA3 C43 18nF C23 1nF C44 18nF R31 1K R63 1K C22 C21 VCC3 22pF 22pF R62 SDO1 1K CN7 VCC3 L2 VCCA3 FB1.5A ROUT VMID AVCC AGND WM8731SEDS E14 10uF R34 680 C24 1nF R35 47K PHONEJACK MIC IN Figure 14-4: Schéma des connexions entre le microcontrôleur et les circuits intégrés WM8731SEDS et MCP6022
MultiMedia Board 21 15.0. Connecteurs USB La MultiMedia Board est équipée de deux connecteurs USB. Le connecteur USB MINI-B est utilisé pour la connexion au PC. Le connecteur USB A permet la connexion de périphériques (imprimante par exemple) au système. La communication entre les périphériques USB et le microcontrôleur s effectue via les broches RG2, RG3 et RF3. Figure 15-1: Connecteurs USB Figure 15-2: Schéma de connexion du microcontrôleur aux connecteurs USB
22 MultiMedia Board 16.0. Programmateur ICD Le microcontrôleur intégré à la MultiMedia Board peut être programmé grâce aux programmateurs ICD2 ou ICD3 de Microchip. Afi n d utiliser ces programmateurs, la carte devra être sous tension. Dans le cas ou le système est alimenté par les programmateurs ICD2 ou ICD3, il est essentiel d activer l option appropriée à l intérieur du programme MPLAB. Figure 16-1: MultiMedia Board connectée au programmateur ICD3 Figure 16-2: Schéma des connexions entre le connecteur ICD et le microcontrôleur Pour charger un fi chier.hex dans le microcontrôleur, il faut impérativement fournir un programme approprié. Le programme MPLAB de Microchip vous permet d écrire un code compatible avec le microcontrôleur et de le charger dans le système. Utilisez l option Programmer de la fenêtre de programmation de MPLAB afi n de sélectionner le programmateur utilisé.
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