zabika.ru 1

(версия от 04.04.2013)

www.nedopc.com


Сборка и настройка ZX Evolution

(ZX Evolution revision C)






Оглавление

1 Введение 3

2 Порядок сборки 4

3 Настройка 6

3.1 Прошивка бутлоадера в ATMEGA128 6

3.2 Прошивка рабочей конфигурации 7

3.3 Прошивка ROM в M29F040 7

4 Приложение 1. Маркировка деталей 8

4.1 SMD резисторы 8

4.2 SMD конденсаторы 8

4.3 Танталовые SMD конденсаторы 8

4.4 Выводные конденсаторы 8

4.5 Диоды 9

4.6 Транзисторы 9

4.7 Стабилизаторы 9

5 Приложение 2. Рекомендуемые доработки 11

5.1 Исправление торможения определения наличия IDE устройств 11

6 Приложение 3. Состав комплекта деталей 11

7 Приложение 4. Схема программатора ByteBlasterMV 12


1 Введение


Для сборки компьютера ZX Evolution необходимы навыки пайки SMD компонентов и микросхем в корпусе QFP.

Для загрузки бутлоадера в микроконтроллер ATMEGA достаточно иметь программатор Altera ByteBlaterMV или подобный.

Компьютер ZX Evolution построен на основе программируемой матрицы ALTERA ACEX и поэтому его схема зависит от загруженной в матрицу конфигурации. NedoPC поставляет свою конфигурацию, описание которой не входит в рамки документа (см. соответствующий документ).

Перед сборкой необходимо распечатать монтажную схему. На ней отмечены все номиналы используемых элементов.

Рекомендуется прочитать это описание полностью до начала сборки, чтобы уяснить некоторые непонятные моменты и представлять как и в каком порядке осуществлять сборку.


Несколько обычных советов, собирающим компьютер самостоятельно:


  • Пожалуйста соблюдайте порядок сборки, некоторые элементы сложно установить если порядок сборки нарушен;

  • Не спешите и старайтесь сверять с монтажной схемой каждую устанавливаемую деталь. Выпаивать деталь припаянную неверно гораздо сложнее, чем лишний раз сверить соответствие с монтажной схемой;

  • Соблюдайте полярность элементов, элементы установленные неправильно в большинстве случаев могут привести не только к сбою самого элемента, но и выгоранию других элементов;

  • Помните, что аккуратная сборка гарантирует быстрый запуск и наладку компьютера;

  • Не смешивайте разные элементы в кучу, некоторые элементы не имеют маркировки (например, SMD конденсаторы) и найти нужный будет проблематично;

  • Если есть возможность проверить элементы, проверьте их до установки (например звуковой сопроцессор или микросхему-контроллер дисковода).

В приложениях к описанию приведены примеры маркировки деталей и описан состав деталей поставляемых в комплекте, пожалуйста ознакомитесь с этими пунктами до сборки.

2 Порядок сборки


  1. Пайка SMD резисторов и конденсаторов. При пайке танталовых конденсаторов следует обращать внимание на полярность (плюсовой вывод танталовых конденсаторов отмечен чертой или скосом корпуса).
    ВНИМАНИЕ: При пайке блокировочных конденсаторов (0.1mkF) следите за тем, чтобы контакт конденсатора не попадал на зазор между контактной площадкой и полем GND. Это может привести к замыканию напряжения питания на GND.

  2. Напайка микросхем в QFP корпусах (D1, D2 и D4).
    ЗАМЕЧАНИЯ:

    • Обязательно устанавливать корпус согласно ключу, отмечающему первый вывод микросхемы;
    • Зафиксируйте микросхему так, чтобы выводы попадали точно на контактные площадки и проведите аккуратно пайку (описания метода пайки не входит в рамки документа, автор использует метод волны — т.е. сперва покрывает контакты обильно флюсом и потом проводит паяльником, сразу припаивая одну сторону микросхемы);


    • В случае, если не удалось припаять микросхему аккуратно, снимать припой нужно повторно, смочив контакты микросхемы флюсом и проводя аккуратно очищенным паяльником. Не пытайтесь снимать припой механическим путем с помощью иголок или других приспособлений, так можно погнуть выводы микросхемы.

  1. Пайка микросхем в SOIC, SOJ (RAM1, RAM2) и PLCC (D3) корпусах.
    ВНИМАНИЕ:При пайке SOJ микросхем (RAM1,RAM2) и PLCC (D3) следите за тем, чтобы выводы микросхемы точно совпадали с контактными площадками. При смещении вывода за пределы контактной площадки, возможно замыкание на поля, находящиеся между площадок.

  2. Пайка выводных элементов и SMD компонентов, имеющих большой размер (диоды, конденсаторы, дроссели, кварцы).
    ЗАМЕЧАНИЯ:

    • При использовании стандартных АТХ/ITX корпусов, рекомендуется не впаивать светодиоды (LED1, LED2), а паять вместо них штыревой разъем (для подсоединения и использования штатных светодиодов на передней панели корпуса).

  1. Пайка DIP микросхем.
    ЗАМЕЧАНИЯ:

    • Устанавливать микросхемы/панельки обязательно согласно ключу.

    • D5, D8 желательно устанавливать на панельки. Причем, для D5 (КР1818ВГ93) не рекомендуется использовать цанговую панель, так как у микросхем советского производства шаг 2.5мм, а не 2.54мм как у панелек.

    • При пайке надо учитывать, что маска может не закрывать окружающее вывод пространство. Поэтому во избежание короткого замыкания нужно паяльник отрывать вверх от припаиваемого контакта (тоже касается пайки всех выводных элементов).

ВНИМАНИЕ: Зазор между контактными площадками выводных элементов и полем GND слишком мал. Изза небольшого смещения маски (дефект производства), края поля GND рядом с контактной площадкой оголены. Изза этого, при неаккуратной пайке, возможны замыкания контакта на GND.


  1. Пайка штыревых разъемов.
    ЗАМЕЧАНИЯ:

    • Если вы не являетесь разработчиком конфигураций, то скорей всего вам не пригодятся разъемы X4, X14 — их можно не впаивать.

ВНИМАНИЕ: Зазор между контактными площадками выводных элементов и полем GND слишком мал. Изза небольшого смещения маски (дефект производства), края поля GND рядом с контактной площадкой оголены. Изза этого, при неаккуратной пайке, возможны замыкания контакта на GND.

  1. Пайка остальных разъемов.
    ЗАМЕЧАНИЯ:

    • Достаточно впаивать тот разъем питания, который планируете использовать.

    • Сперва можно впаять только те разъемы, которые необходимы для запуска/настройки компьютера (выход видеосигнала, PS/2 клавиатуры, держатель SD карт). Остальные паять в процессе настройки по необходимости.


Действия после сборки платы:

  • Желательно промыть плату спиртом для очистки от флюса. Рекомендуется промывать плату на определенных этапах, например после пайки всех SMD компонентов и перед пайкой разъёмов. При промывке следите, что бы растворённый флюс не попадал на рабочую поверхность контактов разъемов. Удалить его впоследствии будет сложно или невозможно.

  • Обязательно тестером (или прозвонкой) проверить на замыкание с GND все рабочие напряжения питания платы (плата должна быть отключена от источников питания). Причем проверять не только на разъеме питания, но и на выходах стабилизаторов. В случае обнаружения замыкания обяазтельно устранить причину (см. «ВНИМАНИЕ» п2, п5, п6).

  • Рекомендуется тестером (или прозвонкой) проверить на замыкание с GND все контакты выводных элементов (неподсоединенных схемно к GND). В случае обнаружения замыкания обяазтельно устранить причину (см. «ВНИМАНИЕ» п5, п6).


3 Настройка

Компьютер не требует подстройки каких либо элементов и при использовании исправных деталей и правильной, аккуратной сборке должен работать. Платы, изготовляемые по заказу от NedoPC проходят электротест и не должны содержать дефектов (в случае использования плат из других источников — спрашивать у соответствующих поставщиков).

Запуск и проверка работоспособности компьютера состоит из следующих этапов:


  • Прошивка бутлоадера в ATMEGA128, используя программатор ByteBlasterMV или специализированный программатор.

  • Загрузка рабочей конфигурации с помощью бутлоадера, используя USB, RS232 разъем или SD карту. Удобно использовать TEST&SERVICE конфигурацию для настройки компьютера.

  • Проверка корректной загрузки рабочей конфигурации в программируемую матрицу EP1K50Q208.

  • Проверка работоспособности различных блоков системы.

Для запуска компьютера необходимо выполнить следующие прошивки:

  • прописать бутлоадер в ATMEGA128;

  • прописать рабочую конфигурацию в ATMEGA128;

  • прописать содержимое ROM в M29F040.

3.1 Прошивка бутлоадера в ATMEGA128


Бутлоадер (bootloader) предназначен для прошивания или замены основной рабочей конфигурации. После включения компьютера в сеть, сперва стартует бутлоадер и либо передает управление основной прошивке (рабочей конфигурации), либо пытается загрузить ее при выполнении определенных условий.

Плата имеет два разъема для прошивки контроллера ATMEGA128 — ISP [X5] и JTAG [X14].

Прошивку можно осуществлять двумя способами:

  • по ISP [X5] с помощью программатора Byte Blaster MV по спецификации фирмы Altera (см. Приложение 4. Схема программатора ByteBlasterMV) и программы AVReal (http://real.kiev.ua/avreal/download/)

    ВНИМАНИЕ: Если используется какой либо другой программатор для прошивки через ISP разъем, убедитесь, что контакты разъема программатора соответствуют стандарту ByteBlaster MV от фирмы Altera (см. Приложение 4. Схема программатора ByteBlasterMV ). Иначе возможно повреждение платы.


  • по JTAG [X14] с помощью программаторов, совместимых с AVR JTAG ICE.

    ВНИМАНИЕ: Рекомендуется убедиться, что контакты разъема программатора соответствуют контактам JTAG [X14] платы ZX Evolution. Описание разъема приведено в документе «ZX Evolution. Руководство пользователя».

Необходимые фьюзы (пресеты) для ATMEGA128:

Fuse

Значение

Комментарий

CKOPT

0

Ext. Crystal/Resonator High Freq.;
Start-up time: 16K CK + 64 ms

CKSEL3..1

111

CKSEL0

1

SUT1..0

11

BODEN

0

Brown-out Detector level at 4.0 V

BODLEVEL

0

BOOTRST

0

При сбросе переход на boot-блок

BOOTSZ10

00

Размер boot-блока 8Кб


EESAVE

1

При ChipErase стирать EEPROM

SPIEN

0

Программирование через ISP разрешено

JTAGEN

0

JTAG разрешён

OCDEN

1

On-chip Debug запрещён

M103C

1

Режим совместимости с ATMEGA103 отключен

WDTON

1

Watchdog Timer по-умолчанию запрещён

BLB1

10

Запись в область boot-блока коммандой SPM запрещена

Пример командной строки для записи бутлоадера в ATMEGA128 с помощью программы AVREAL и программатора ByteBlasterMV:

avreal32.exe -ab -p1 +ATMEGA128 -e -w zxevo_bl.hex -f_low=3F,_high=88,_ext=FF,_lock=EF -v

Более подробно смотрите описание бутлоадера и файлы readme в комплекте поставляемых прошивок и их исходных кодов.

3.2 Прошивка рабочей конфигурации


Рабочая конфигурация осуществляет заполнение логической матрицы (FPGA) EP1K50Q208 и поддерживает работу с периферийными устройствами компьютера (клавиатура, мышь, джойстик, часы и т.п.).

Прошивку рабочей конфигурации можно произвести с помощью miniUSB-USB или RS232 нуль-модем кабеля , либо с помощью SD карты. Прошивка загружается бутлоадером. Более подробно смотрите в документации на бутлоадер.

3.3 Прошивка ROM в M29F040


ROM содержит образы ПЗУ, необходимые для работы компьютера (например BASIC, сервисные утилиты). В случае поставки от NedoPC, микрохема ПЗУ поставляется уже прошитой. Если есть необходимость прошить ПЗУ своей прошивкой, то можно для этого использовать специальную сервисную прошивку. Более подробно смотрите документацию на сервисную прошивку.

4 Приложение 1. Маркировка деталей

4.1 SMD резисторы


Для сборки можно использовать SMD резисторы типоразмеров 1206 или 0805 (контактные площадки поддерживают оба размера).

SMD резисторы маркируются следующим образом:

XYZ где XY – значение, Z — количество нулей, т.е значение равно XY*10^Z ом.

Например:
102 = 10*10^2 = 1000 ом (или 1 ком);
510 = 51*10^0 = 51ом.

SMD резисторы сопротивлением меньше десяти ом обозначаются следующим образом:

XRY где X - значение единиц ом, Y — значение десятых ома.

Например:
1R0 = 1,0 = 1 ом;
2R2 = 2,2 = 2,2 ом.

4.2 SMD конденсаторы


Для сборки можно использовать SMD конденсаторы типоразмеров 1206 или 0805 (контактные площадки поддерживают оба размера).

Обычные SMD конденсаторы никак не маркируются.

4.3 Танталовые SMD конденсаторы


Танталовые конденсаторы бывают типоразмеров Type A, Type B, Type C, Type D. Во избежания несоответствия используйте конденсаторы того размера, который указан в перечне деталей.

Маркировка танталовых конденсаторов сильно зависит от производителя, но практически всегда используются следующие правила:

Например:
105 = 10*10^5 = 1000000пФ = 1мкФ
476 = 47*10^6 = 47000000пФ = 47мкФ

4.4 Выводные конденсаторы

На выводных конденсаторах, как правило, пишут полностью емкость и максимальное напряжение в нормальном виде — например 100mkF x 16v.


Минусовой вывод отмечен жирной чертой на корпусе конденсатора, как правило минусовой вывод более длинный.

4.5 Диоды


  • VD1,VD2 являются сборкой из двух диодов шотки в корпусе SOT-23 типа BAT54C. Сборка производства Fairchild маркируется надписью L43 на корпусе, сборка производства Philips - WW1 (маркировка у других производителей может отличаться, сверяйте с datasheet).



  • VD4,VD5,VD7,VD8 можно использовать как SMD в корпусе SOD80 так и выводные в корпусе SOD27 (DO-35) диоды серии 1N4148 (аналоги LL4148, KД521, КД522).

4.6
Транзисторы


Транзисторы VT2-VT4 можно использовать любые серий BC846-BC850 в корпусе SOT-23.





1. База

2. Эмиттер

3. Коллектор

Транзисторы производства Fairchild маркируются надписью на корпусе, как приведено ниже в таблице:

Type

BC846

BC847

BC848


BC849

BC850

A

B

C

A

B

C

A

B

C

A

B

C

A

B

C

Mark

8AA

8AB

8AC

8BA

8BB

8BC

8CA

8CB

8CC

8DA

8DB

8DC

8EA

8EB

8EC

Транзисторы производства Philips маркируются надписью на корпусе, как приведено ниже в таблице:

Type

BC846

BC847

BC848

BC849

BC850

A

B


C

A

B

C

A

B

C

A

B

C

A

B

C

Mark

1A*

1B*

1D*

1E*

1F*

1G*

1J*

1K*

1L*




2B*

2C*




2F*

2G*

Где * может принимать значение 'p' (made in HK), 'm' (made in Malaysia), 'W' (made in China).

Маркировка у других производителей может отличаться, сверяйте с datasheet.

4.7 Стабилизаторы


Стабилизатор DA5 можно использовать любой классический стабилизатор серии 78xx в корпусе TO-252 (DPACK) с пиковой нагрузкой по току до 500mA.





1. Вход

2. Общий

3. Выход

Стабилизаторы DA2-DA4 можно использовать любые, совместимые с серией LM1117 в корпусе TO-252 (DPACK).




1. Общий

2. Выход

3. Вход

Маркировку лучше смотреть в datasheet производителя. Укажу несколько маркировок, которые встречаются чаще всего:

Part

Uout

LM1117

K1254

IL1117

SPX1117

DA2

ADJ

LM1117DT-ADJ

К1254ЕР1Т

IL1117-1.25D0T

SPX1117R

DA3

3.3V

LM1117DT-3.3V

К1254ЕН3АТ

IL1117-3.3D0T

SPX1117R-3.3

DA4

2.5V

LM1117DT-2.5V

К1254ЕН2АТ

IL1117-2.5D0T

SPX1117R-2.5

5 Приложение 2. Рекомендуемые доработки


В процессе эксплуатации были найдены решения (доработки), позволяющие улучшить стабильную работу платы ZX Evolution. На собранных платах от NedoPC эти доработки производятся в процессе сборки. Тем кто собирает плату самостоятельно, рекомендуется сделать доработки.

5.1 Исправление торможения определения наличия IDE устройств


Необходимо для устранения торможения определения наличия IDE устройств (в случае их отсутствие на IDE интерфейсе).




6 Приложение 3. Состав комплекта деталей


Состав комплекта деталей (в случае поставки от NedoPC) формируется в количестве достаточном для сборки и запуска компьютера. Собранные платы также включают такой же комплект деталей. Но сама схема избыточна и некоторые детали не включены в комплект. Ниже будет приведен список деталей, которые не поставляются в комплекте от NedoPC (или не установлены на собранной плате):

Обозначение

Номинал

Комментарий

VD3,VD6

LED5

Вместо светодиодов установлены штыревые разъемы, для подсоединения светодиодов стандартного ATX или ITX корпуса:

  • VD3 – HDD LED;

  • VD6 – PWR LED.


7 Приложение 4. Схема программатора ByteBlasterMV


Приводится по оригинальной схеме из документации Altera “ByteBlasterMV Parallel Port Download Cable Data Sheet”.




ЗАМЕЧАНИЯ:

  • Подключение программатора к PC компьютеру производится через принтерный разъем.

  • При изготовлении программатора необходимо учесть, чтобы длина кабеля соединяющего программатор с 10-гнездовым разъемом была не более 10..15см.

Описание контактов разъема X5 [AVR ISP] платы ZX Evolution:



Название

Комментарий



Название

Комментарий

1

CK

Тактовый сигнал (clock)

2

GND

Земля

3

DO

Выходные данные (data output)

4

VCC5

Напряжение питания +5В

5

RST

Сброс (reset)

6




Не используется

7




Не используется

8

EXCLOCK

Внешний тактовый сигнал

9

DI

Входные данные (data input)

10

GND

Земля