AQM8S105 Modul

Das AQM8S105 Modul ist auf einem 28-pin Dual-In-Line Trägersockel aufgebaut und umfasst alle nötigen externen Komponenten für den STM8S105 Microcontroller. Zum Betrieb muss lediglich die Versorgungspannung angeschlossen werden und das Modul wird das, im internen Flash-Speicher des STM8S105 abgelegte Programm, auszuführen. Das System arbeitet mit dem auf dem Modul befindlichen 16 MHz Quarz oder dem STM8-internen Oszillator, daher ist keine weitere Taktquelle erforderlich.

Modul Funktion

Der 8 Bit Mikrokontroller STM8S105K im 32 Pin LQFP32 Gehäuse ist das Kernstück des AQM8S105 Moduls.

Der Kontroller besitzt folgende integrierte Speicher für das Programm und für die Daten:

  • 32 kByte Flash Speicher                                     Adresse: 0x00.8000h bis 0x00.FFFFh
  • 1 kByte Daten EEPROM                                     Adresse: 0x00.4000h bis 0x00.43FFh
  • 2 kByte SRAM                                                      Adresse: 0x00.0000h bis 0x00.07FFh

    • Die primäre Takterzeugung erfolgt auf dem Modul und benutzt den 16 MHz Quarz als präzise Taktquelle.

    Neben den üblichen Ein-/Ausgängen sind folgende Schnittstellen und Funktionsblöcke verfügbar:

  • Interrupt Kontroller mit bis zu 24 Interrupt-Quellen
  • 10 Bit Analog-zu-Digital Wandler mit bis zu 7 Analogeingängen, Eingangsspannung 0 bis Vcc
  • UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), max. 1 Mbit/s Vollduplex
  • SPI (Serial Peripheral Interface) , bis zu 8 Mbit/s Vollduplex, Master oder Slave
  • I²C (Inter Integrated Circuit Bus), bis zu 400 kHz/s, 7 oder 10 Bit Adressierung
  • 1 x 8Bit Timer plus 3 x 16 Bit Timer mit CAPCOM bzw. PWM (T1,T3) Funktion
  • 1 x Watchdog Timer zur Funktionsüberwachung

    • Alle Anschlüsse für spezielle Funktionen sind mit GPIO Pins gemultiplexed und stehen gegebenenfalls nicht parallel zur Verfügung.

    Modul Anschlüsse

    Das Modul ist in einem 28-pin Dual-In-Line Format aufgebaut und die Leiterplatte ist mit einem doppel-seitigen Stiftsockel verbunden. Alle Komponenten sind auf der Oberseite des Moduls montiert.

    Dual-In-Line Sockel

    Der 28-pin Sockel ermöglicht die Verbindung der Versorgungsspannung und aller Ein-/Ausgänge. Auf dem Modul stehen bis zu 23 universelle Ein-/Ausgänge (GPIO) zur Verfügung. Die Pin-Nummern werden in der üblichen Zählweise, mit Pin 1 links/unten (in obigen Bild) gezählt. Der Sockel bietet zur Orientierung einen halbkreisförmigen Ausschnitt auf der Seite mit dem Pin 1 um ein falsches anschliessen zu vermeiden. Der Trägersockel bietet qualitative hochwertige, gedrehte und vergoldete Pins um einen zuverlässigen Kontakt zu einem Sockel zu ermöglichen. Das Modul kann aber ebenso gut direkt in eine Leiterplatte eingelötet werden.

    System Verbinder  (28 Pin DIL)
    Pin Signal Signal Art Nom. Wert Alt. Funktion
    1 Masse (VSS) Versorgung 0 Volt
    2 System Reset (NRST) Eingang Aktiv “low”
    3 Analog Masse (VSSA) Versorgung 0 Volt
    4 I/O Port PF4 I/O Logic Lvl Analog Eingang AIN12
    5 I/O Port PB5 I/O Logic Lvl Analog Eingang AIN5 /  I²C-SDA
    6 I/O Port PB4 I/O Logic Lvl Analog Eingang AIN4 /  I²C-SCL
    7 I/O Port PB3 I/O Logic Lvl Analog Eingang AIN3 / TIM1-ETR
    8 I/O Port PB2 I/O Logic Lvl Analog Eingang AIN2 / TIM1-CH3N
    9 I/O Port PB1 I/O Logic Lvl Analog Eingang AIN1 / TIM1-CH2N
    10 I/O Port PB0 I/O Logic Lvl Analog Eingang AIN0 / TIM1-CH1N
    11 I/O Port PE5 I/O Logic Lvl SPI-NSS
    12 I/O Port PC1 I/O (HS*) Logic Lvl TIM1-CH1 / UART2-CK
    13 I/O Port PC2 I/O (HS*) Logic Lvl TIM1-CH2
    14 I/O Port PC3 I/O (HS*) Logic Lvl TIM1-CH3
    15 I/O Port PC4 I/O (HS*) Logic Lvl TIM1-CH4
    16 I/O Port PC5 I/O (HS*) Logic Lvl SPI-CLK
    17 I/O Port PC6 I/O (HS*) Logic Lvl SPI-MOSI
    18 I/O Port PC7 I/O (HS*) Logic Lvl SPI-MISO
    19 I/O Port PD0 I/O (HS*) Logic Lvl TIM3-CH2 / TIM1-BKIN
    20 I/O Port PD1 I/O (HS*) Logic Lvl SWIM (Debug Pin)
    21 I/O Port PD2 I/O (HS*) Logic Lvl TIM3-CH1 / TIM2-CH3
    22 I/O Port PD3 I/O (HS*) Logic Lvl TIM2-CH2 / ADC-ETR
    23 I/O Port PD4 I/O (HS*) Logic Lvl TIM2-CH1 / BEEP
    24 I/O Port PD5 I/O Logic Lvl UART2-TX
    25 I/O Port PD6 I/O Logic Lvl UART2-RX
    26 I/O Port PD7 I/O Logic Lvl TIM1-CH4
    27 Betriebsspannung  (VDDA) Versorgung 3.0 .. 5.5 V Muss mit  VDD verbunden werden
    28 Betriebsspannung (VDD) Versorgung 2.95 .. 5.5 V 3.3V or 5.0V / ±10%

                           *) HS = High Sink Current

    SWIM Steckverbinder

    Der 4-polige “SWIM” Anschluss ermöglicht die direkte Verbindung zu einem „Debug“-Interface. Über diesen Stecker können die Binär-Files in den nicht flüchtigen Programmspeicher des Prozessors geladen werden. Auch die „Debug“ Daten  werden über dieses Interface zwischen dem Modul und dem PC übertragen.

    SWIM Connector (MicroMatch)
    Pin Signal Richtung Wert Alt. Funktion
    1 Supply (VDD) Supply 3.3/5.0V  
    2 SWIM I/O   SWIM Interface Data Line
    3 Ground (VSS) Supply 0 V  
    4 System Reset (NRST) Input “High” Pegel Reset wird durch “low” Pegel aktiv

     

    Der 4-pin “MicroMatch” Steckverbinder ist eine eigenständige Lösung für den “Debug”-Anschluß des STM8S105 auf dem Modul. Die Pin-Belegung ist so gewählt dass ein entsprechendes Adapterkabel zum gebräuchlichen Debug-Interface mit einem 4-poligen Flachbandkabel hergestellt werden kann. Der Pin 1 des Steckers ist durch eine „Index“-Bohrung auf dem Modul gekennzeichnet und verhindert so ein um 180° gedrehtes einstecken.

     

     

    Technische Daten

    Parameter Konditionen Min. Typ. Max. Einheit
    Temperatur Bereich -20 +70 °C
    Versorgungsspannung VDD 3.0 5.5 Volt
    Stromaufnahme Details siehe Datenblatt 8.0 mA
    Taktfrequenz Quarz -150ppm 16 +150ppm MHz
    Interner "HSI" RC Oszillator -20°C .. +70°C 15.68 16 16,32 MHz
    Interner "LSI" RC Oszillator -20°C .. +70°C 110 128 146 kHz
    Max. Anzahl von GPIO Gemultiplexed 23
    Max. Anzahl von ADC Eingängen Gemultiplexed 7
    Digitale Eingangsspannung “Low” 0.0 0.3 x VDD Volt
    Digitale Eingangsspannung “High” 0.7 x VDD VDD
    Digitale Ausgangsspannung “Low” @ 3.3V Supply / 4mA
    @ 5.0 V Supply / 10mA    		 1.0
    2.0    		 Volt
    Digitale Ausgangsspannung “High” @ 3.3 V Supply / 4mA
    @ 5.0 V Supply / 10 mA    		 2.0
    2.4    		 Volt
    HS Ausgänge “Low” Level @ 3.3 V Supply / 10 mA
    @ 5.0 V Supply / 10 mA
    @ 5.0 V Supply / 20 mA    		 1.1
    0.9
    1.6    		 Volt
    HS Ausgänge “High” Level @ 3.3 V Supply / 10 mA
    @ 5.0 V Supply / 10 mA
    @ 5.0 V Supply / 20 mA    		 1.9
    3.8
    2.9    		 Volt

    Modul Bestückung

    Die verwendete Leiterplatte ist doppelseitig (FR4) mit einseitiger Bestückung. Der Quarz und der „MicroMatch“ Steckverbinder sind konventionell in Leiterplattenbohrungen montiert, alle übrigen Bauteile sind oberfächenmontiert.

     

    Die Leiterplatte ist auf einem 28-Pin DIL Träger entsprechend nachfolgendem Bild montiert.

    Leiterplatten Layout

    Das zweiseitige Layout ist in der nachfolgenden Zeichnung dargestellt.

     

    Stromlauf Plan

     

    Bauteile Liste

    Nr. Name Wert Typ RM Kommentar
    1 C1, C6 1µF / 25V Keramik 1206 Keramik Multilayer
    2 C2, C5 100nF / 50V Keramik 1206 Keramik Multilayer
    3 C3, C4 20pF / 50V Keramik 1206 Keramik
    4 R1 0 Ohm 1206
    5 X1 16 Mhz Quarz HC49U RM5.0
    6 IC1 STM8S105K LQFP32 STMicroelectronics
    7 Con 1 28 pin DIL Adapter RM2.54 AR28 (Source: Reichelt)
    8 Con 2 MicroMatch / gerade 2 x 2 polig RM1.27 MM FL 4G (Source: Reichelt)

     

    Dokumentation Revision

    Revision Author Datum Änderungen und Korrektur

    1.0

    F.Henkel

    16.12.2013

    Erste Ausgabe

    1.1d

    F.Henkel

    20.3.2015

    Zusätzliche Bilder, Korrekturen

    1.2d

    F.Henkel

    24.5.2016

    Geändertes SWIM Conn. Bild, 0 Ohm

    2.0d

    F.Henkel

    31.5.2016

    Neue Inhalte

     

    Copyright

    Dieses Dokument sowie dessen Inhalt, insbesondere Texte, Fotografien und Grafiken, unterliegt dem Copyright (© 2017) und sind nur mit einer schriftlicher Zustimmung des Autors, Dipl.Ing.(FH) Franz Henkel zur vollständigen oder auszugsweisen Weiterverwendung in Form einer gedruckten oder elektronischen Kopie oder Replikation bzw. einer vollständigen oder auszugsweisen Bereitstellung des Inhalts in schriftlicher, gedruckter oder elektronischer Form, zu verwenden.

    Alle „Copyright“ Rechte liegen beim Author.