Vbat на схеме что это

Русские Блоги

Разница и подключение stm32’s VCC / VDD / VSS / VEE / VBAT / VREF

Сначала посмотрите на схему контактов stm32vet6:

При проектировании схем и производстве печатных плат я часто сталкиваюсь с символами питания: VCC, VDD, VEE, VSS, VREF, какие у них отношения?
Один, объяснение
VCC: C = circuit означает цепь, то есть напряжение, подключенное к цепи.

VDD: D = device означает устройство, то есть рабочее напряжение внутри устройства

VSS: S = серия означает общее соединение, обычно относится к напряжению общей клеммы заземления цепи

VEE: источник питания с отрицательным напряжением; источник (S) полевого транзистора или эмиттер (E) триода

VBAT: BAT = Аккумулятор указывает напряжение аккумулятора, подключенного к положительному электроду аккумулятора.

VREF: иое = опорные средства опорное напряжение

2. Описание
1. Для цифровых схем VCC — это напряжение питания схемы, VDD — рабочее напряжение микросхемы (обычно Vcc> Vdd), а VSS — точка заземления.
Например, для микроконтроллера ARM его напряжение питания VCC обычно составляет 5 В, и оно обычно преобразуется в рабочее напряжение микроконтроллера VDD = 3,3 В модулем регулятора напряжения.
2. Некоторые ИС имеют контакты как VDD, так и VCC, что указывает на то, что это устройство имеет собственную функцию преобразования напряжения.
3. В полевом транзисторе (или устройстве CMOS) VDD — сток, а VSS — исток. VDD и VSS относятся к выводам компонента, а не к напряжению питания.

1. Почему он разделен на 5 пар VDD и VSS?
2, какие модули отвечают за питание этих 5 групп VDD VSS? Это отдельно? Или они все вместе?

Это как-то связано с дизайном чипа. Как правило, выводы VDD и VSS равномерно распределены по микросхеме. Это основано на учете целостности питания, которая может обеспечить микросхему с наилучшим качеством питания, снизить сопротивление источника питания и обеспечить надежную работу высокоскоростного цифровые схемы.

1. Внутри DSP имеется множество функциональных блоков, и все они нуждаются в источнике питания.Многоконтактный источник питания может использоваться для получения питания в ближайшем месте без внутреннего прохода.
2. Иногда не ожидается, что блоки питания влияют друг на друга между разными блоками, и можно использовать независимые выводы блока питания, чтобы избежать этого эффекта.
3. При фактическом использовании не только каждый вывод должен быть подключен к источнику питания, но также должен быть добавлен разделительный конденсатор рядом с выводом источника питания.
Его цель заключается в том, что во время работы устройства изменения тока вызывают небольшие колебания напряжения источника питания.
После добавления развязывающего конденсатора такое колебание нелегко передать на другие выводы питания.

При использовании батареи или другого источника питания для подключения к выводу VBAT, когда VDD выключен, содержимое резервного регистра может быть сохранено, а функция RTC может поддерживаться.

Если в приложении не используется внешняя батарея, вывод VBAT должен быть подключен к выводу VDD.

VREF является / D опорного напряжения и стандарт для измерения напряжения / D. Точность VREF высока, а точность преобразования А / D гарантируется. Как и линейка, шкала неточная, и измерения, естественно, неточны. Некоторые А / D чипы VREF может быть непосредственно от внутреннего опорного источника, внешняя цепь проста, и некоторые из них могут ввести источник опорного сигнала выше точность внешне.

Vref относится к максимальному значению входного аналогового напряжения, которое используется для сравнения входного напряжения. Эффективный диапазон входа AD: 0-Vref, если это 10-битный АЦП, Vref = 5v, 2 ^ 10 (1024): 5в, то разрешение АЦП Скорость 5/1024 = 0,00488в

Vref — это опорный выход микросхемы, а VrefA — внешний опорный вход микросхемы. Соединение этих двух состоит в том, чтобы использовать Vref как ссылку для VrefA.

Конденсаторы 4,7 мкФ и 0,1 мкФ должны быть подключены между Vref и AGND, где 0,1 мкФ находится рядом с выводами микросхемы, а 4,7 мкФ — снаружи, что может предотвратить перекрестные помехи из-за цифрового шума микросхемы.

ARM. STM32 быстрый старт

Данная статья, которая является еще одним «быстрым стартом» в освоении ARM-контроллеров, возможно поможет сделать первые шаги в освоении 32-битных контроллеров ARM на базе ядра Cortex-M3 — STM32F1xxx серии. Возможно данная статья (которых на эту тему появляется как грибов после дождя) станет для кого-то полезной.

Введение

Почему ARM?
1. Есть из чего выбрать (разными производителями сегодня выпускается более 240 ARM-контроллеров)
2. Низкая цена (например за 1$ можно получить 37хI / O, 16K Flash, 4K RAM, 2xUART, 10x12bitADC, 6x16bitPWM).

А начнем нашу работу с контроллеров фирмы ST Microelectronics. Контроллеры на основе ядра ARM Cortex-M3 характеризуются широким набором периферии, высоким уровнем рабочих характеристик, низкой цене
P.S. В самом начале создается впечатление, что ARM’ы это какие-то страшные (в пайке, разводке, программировании) существа. Но это только на первый взгляд 🙂 и вы в этом сами убедитесь.

Итак, изучать ARMы будем на примере контроллеров STM32F1. Одновременно эта серия имеет несколько линеек:

• Value line STM32F100 — 24 МГц CPU, motor control, CEC.
• Access line STM32F101 — 36 МГц CPU, до 1 Mб Flash
• USB access line STM32F102 — 48 МГц CPU with USB FS
• Performance line STM32F103 — 72 МГц, до 1 Mб Flash, motor control, USB, CAN
• Connectivity line STM32F105/107 — 72 МГц CPU, Ethernet MAC, CAN, USB 2.0 OTG

Также существует следующая классификация:

STM32F101xx, STM32F102xx, STM32F103xx

STM32F101xx, STM32F102xx, STM32F103xx

Connectivity line devices

Придется часто лазить здесь
Еще скажу несколько слов об этом ресурсе. Ясное дело, выбираем нужный контроллер и попадаем на страницу с кучей файлов в формате. рdf. (вкладка Design support). Можно читать все, но достаточно ознакомиться с такими файлами:
1. REFERENCE MANUAL (содержит полную спецификацию на контроллер).
2. ERRATA SHEET (содержит описание ошибок, которые могут возникать при работе с периферией).
3. Остальные документы содержат примеры работы с периферией, вопросы, связанные с программированием, описание некоторых библиотек, а с самого низа страницы можно найти EVARM-проекты демоплат и подобное ПО.

Архитектура

Итак, наш контроллер STM32 содержит в себе Cortex-M3 процессор (M означает серию для бюджетных устройств). Для того, чтобы начать программировать ARMы и не пользоваться только default’ными примерам и настройками нужно иметь представление об их архитектуре. Для начала:
1) 32-битный МК, выполненный по Гарвардской архитектуре (память программ и данных разделены),
2) имеет несколько отдельных шин и 3-ступенчатый конвейер и более 10 регистров общего назначения, что позволяет выполнять операции параллельно и (большинство) — за один такт.
3) набор инструкций — Thumb-2 (смесь 16 — и 32-битных команд, ориентированный на компиляторы C / C + +).

Рассмотрим упрощенную блок-схему шинной архитектуры STM32:

Архитектура на примере линейки Connectivity devices

Итак, давайте коротко пройдемся по основам основ:
Матрица шин (bus matrix) — контроллер высокоскоростных шин, обеспечивающий независимую связь и арбитраж (в случае одновременного доступа к одному ресурсу) между системной шиной и шиной данных ядра, DMA, Ethernet (masters) и периферией — SRAM, FLASH, AHB (slaves) .

Шины ядра:
ICode bus — 32-битная шина инструкций — обеспечивает связь ядра с интерфейсом инструкций Flash.
DCode bus — шина данных — обеспечивает связь ядра с интерфейсом данных во Flash.
System bus — системная шина ядра — обеспечивает связь ядра и периферии
Flash interface (FLITF) интерфейс Flash-памяти — обеспечивает чтение, запись, стирание, чтение с буфером предварительной выборки, защиту памяти (от записи или чтения).
AHB system bus (Advanced High-performance Bus) — шина, которая связывает матрицу шин и периферийные шины APB (Advanced Peripheral Bus (Bridge)). Шина AHB, предназначена для управления, например, регистрами системной периферии (GPIO ЦАП и т.п.). Надо сказать, что шины APB1,2 работают на разных частотах: так APB2 может работать на частоте ядра, а быстродействие APB1 ограничено 36 МГц. Поэтому, на APB2 и висит скоростная периферия (АЦП, некоторые таймеры порты ввода / вывода и т.д.)
DMA (Direct Memory Access) — обеспечивает прямой доступ к памяти в обход ядра (нужно лишь задать что, откуда и куда передать, а DMA сам все возьмет и передаст кому надо через матрицу шин)
Reset & Clock Control (RCC) — обеспечивает тактирование ядра и периферии (которая по дефолту отключена от тактового сигнала) и сброс контроллера.

Стандартная схема подключения

И здесь для начинающих возникает вопрос в чем и как рисовать и разводить печатные платы для, например, 144-ногого микроконтроллера (48-ноги еще куда не шло). Однако ничего страшного в рисовании схемы, разводке и пайке данных контроллеров нет. Для этого можно пользоваться программой Eagle (она содержит библиотеку компонентов ST или в крайнем случае можно поискать в Интернете или скачать внизу статьи), можно попробовать рисовать платы в старом добром Sprint-е (хотя, первый вариант мне кажется более надежным). Ниже приведены стандартные схемы включения контроллеров семейства Value line STM32F100С4 и Connectivity line STM32F105

Привожу базовую схему подключения контроллеров STM32F1 и некоторые их нюансы:

1. Корпус: контроллеры STM32 помещены в корпусах LQFP с числом лапок от 48 до 144, при этом распиновка ножек контроллеров в одинаковых корпусах — совпадает, что не может не радовать.
2. Питание:
   1. Контроллер питается от источника в 3.3 В (хотя можно подключать 2-3.6 В).
   2. Хотя напряжение питания равно 3.3В, много ножек контроллера толерантны к 5В сигналов (см. в спецификации лапки с пометкой FT).
   3. Vbat — используется для подключения резервного источника питания. Если в схеме резервный источник не используется, то Vbat надо посадить на общий источник питания.
   4. Vdd_1 . 4 подтягиваем к «+», Vss_1 . 4 сажаем на «-» источника питания.
   5. Спецификация на контроллер советует поставить параллельно источнику питания 5 конденсаторов в 100нФ (поближе к контроллеру) и один на 4.7мкФ (ближе к Vdd_3). Во многих схемах авторы часто не ставят их, думаю, если контроллер питается от чистого стабилизированного источника их можно не ставить.
   6. Питание АЦП (он питается напряжением 2,4-3,6 В) и цифровой части схемы в STM32 разделены (для большей надежности, очевидно) и если мы не используем отдельный источник для АЦП, Vdda / Vssa сажаем на соответствующие выводы общего источника, иначе схема может работать некорректно и непредсказуемо. В 100-пиновых корпусах есть еще дополнительные лапки опорного источника АЦП Vref + / Vref-. Vref- нужно повесить на Vdda, а на Vref + можно бросить от 2,4 В до Vdda.
   1. Внутреннего высокочастотного генератора на 8 МГц (HSI).
   2. Внутреннего низкочастотного источника тактовых импульсов 40 кГц (LSI).
   3. Внешнего высокочастотного осциллятора (HSE).
   4. Внешнего низкочастотного осциллятора на 32,768 кГц (LSE-генератор может работать вместе с HSE или синхросигналом и обеспечивает синхронизацию часов реального времени и работу оконного сторожевого таймера).
   5. Внешнего сигнала синхронизации (его частота должна быть целым делителем максимальной рабочей частоты контроллера).
   1. «заземлив» лапку NRST. Стоит сказать, что разработчик постарался и уже включил подтягивающий резистор этой лапки. (external reset)
   2. С помощью одного из сторожевых таймеров независимого или оконного (IWDG или WWDG reset).
   3. С помощью схемы слежения за низким напряжением (low-power management reset)
   4. при входе в режим Standby
   5. при входе в режим Stop
   6. Программно — установкой определенного бита

   Для удобства пайки LQFP корпусов, существуют переходники. Продаются на eBay, бывают универсальные и под фиксированное количество ножек. Средняя цена: 1$ за штуку, посмотреть можно здесь.

   Площадки на материнской плате планшета

   

   Материнская плата планшета Fly Flylife Connect 7.85 3G 2.
   На плате площадки.

   Для чего нужны эти площадки? Сброс чего-нибудь? Замер чего-нибудь?
   В интернетах по этому поводу только про ремонт оторванных площадок/пятачков.

   Напряжения мерял, в выключенном состоянии.

   Название, например, VBAT BAT_ON интуитивно похоже на включении чего-нибуть при их замыкании. Замыкал, ничего не включилось.

   

   

   

   

   VBat — контроль напряжения батареи.

   VBat_on — контроль включения питания.

   NTC- вывод термистора (контроль температуры батареи). Обычно терморезистор 10K, подключен к земляному выводу батареи.

   Utxd/Rtxd… — вход для последовательного порта (через преобразователь уровней TTL-RS232), для залива прошивки, диагностики и т.д.

   PWKey — похоже на включение питания (может быть параллельно кнопке?).

   Kcol — возможно связано с дисплеем.

   А в чем проблема собственно с планшетом? Если принудительно он вкдючается, стало быть кнопка питания сломана.

   NTC, как уже сказал, это обычно термистор с сопротивлением 10К, встроен в плату защиты батареи (его можно вызвонить на этом выводе тестером в режиме сопротивления относительно земли, должен показать это сопротивление). Если это сопротивление ноль (как я уже сказал, судя по фото — очень плохая пайка, может быть замыкание этого вывода на землю), то планшет будет считать что батарея перегревается (сопротивление нагоретого термистора стремится к нулю), и может вырубать питание. Если ремонт серьезный (не просто результат чьей-то ошибки при пайке), то лучше отдать в ремонт специалисту. Без схемы и сервисного мануала ремонт может превратиться в пустую трату времени.

   Проблем особых нет. Была разорвана дорожка включения шлейфа кнопок, исправил, пропаяв поверх проводок 0,4мм (дорожки шлейфа 0,5). До этого включал, замыкая дорожку шлейфа от кнопки включения на общую дорожку того же шлейфа кнопок, что было неудобно, поэтому спросил про прощадки, в т.ч., PWKey, с которой стало намного удобнее. Зря не спросил раньше.

   Сопротивление NTC относительно земли 10К, т.е., замыкания нет.

   Пайка, я бы сказал, не то, чтобы совсем плохая — припой сияет, как у кота елочные украшения, т.е., температура пайки была в норме. Неаккуратно, это да. Убрал соплю от плюса, промыл, как бы стало получше, визуально. Надо бы убрать соплю со среднего контакта (терморезистор, я так понимаю), но пока тепит.

   Vbat на схеме что это

   Варистор – полупроводниковый резистор, сопротивление которого изменяется при изменении приложенного напряжения. Основная задача варистора в блоках питания – защита цепей от перенапряжения.

   

   Обозначение варистора на плате.

   VZ (Принтер)	MV (Источник бесперебойного питания)	ZNR (Блок питания АТХ)
   MOV (Источник бесперебойного питания)	Z (Блок питания светодиодного прожектора)	DNR
   фото отсутствует	фото отсутствует	фото отсутствует
   RU	RV	VAR
   фото отсутствует
   VDR

   Обозначение варистора на схеме.

   Особенности применения варисторов.

   • Варисторы являются безинерционным элементом. Полностью восстанавливает свои свойства мгновенно, в результате чего чрезвычайно эффективен при борьбе с импульсными выбросами напряжения.
   • Количество импульсов прикладываемых к варистору ограничено, фактически это значит, что со временем варистор теряет свои свойства.

   Терморезистор – полупроводниковый резистор, сопротивление которого изменяется при изменении температуры.
   Различают два вида терморезисторов
   Термистор (NTC-термистор) — сопротивление терморезистора с повышением температуры уменьшается.
   Позистор (PTC-позистор) — сопротивление терморезистора с повышением температуры увеличивается
   Применение терморезисторов в блоках питания

   Обозначение термистора на плате.

   TH	THR	TR
   RTH	RT	PTC

   Обозначение термистора на схеме.

   Особенности применения термисторов.

   • Термисторы являются инерционным элементом. Полностью восстанавливает свои свойства только через 5-10 мин. Фактически при кратковременном отключении питания, при повторном пуске термистор не работает как элемент защиты.
   • Выводы термистора являются радиаторами, необходимо оставлять выводы как можно длиннее.
   • Температура термистора в состоянии сопротивления близкого к нулю может доходить до 250 градусов, нежелательно устанавливать корпус термистора в непосредственной близости от других элементов.

   Как практик, могу сказать, название помехи не играет большой роли на принцип борьбы с помехой. Как теоретик, лично я, всегда путаю термины синфазной и противофазной помехи между собой, поэтому дальше обе помехи мы будем разделять по принципу возникновения.

   Конденсатор X типа – конденсатор для подавления помехи возникающей между фазой и нулем (не путать с заземлением). Задача Х конденсатора не пропускать помеху из внешней сети в блок питания, а так же не выпускать помеху созданную блоком питания во внешнюю сеть.

   Обозначение X конденсатора на плате.

   Cx	С

   Обозначение X конденсатора на схеме.

   Особенности применения Х конденсаторов.

   • Конденсатор невозгораемый при любых условиях
   • Неисправность конденсатора не приведет к поражению электрическим током.
   • Емкость Х конденсатора, чем больше — тем лучше.
   • X2 конденсатор с рабочим напряжением 250В, выдерживают импульс до 2.5кВ.
   • Какая бы не была емкость Х конденсатора, полностью помеху убрать невозможно, можно только ее уменьшить.

   Конденсатор Y типа – конденсатор для подавления помехи возникающей между

   • фазой и землей (не путать с нулем)
   • нулем и землей.

   Обозначение Y конденсатора на плате.

   Обозначение Y конденсатора на схеме.

   Особенности применения Y конденсаторов.