Índice de contenido
Introducción... 3
Diagrama a bloques de la tarjeta SYMBHIA...4
Mapa de conexiones de la tarjeta SYMBHIA...5
Recursos... 6 LEDs... 6 Interruptores... 6 Puertos de Expansión... 7 Convertidor USB-RS232... 11 Oscilador... 12 PSoC... 12
Introducción
La tarjeta de desarrollo SYMBHIA está diseñada para usarse en sistemas de gran flexibilidad y alto rendimiento, gracias a la arquitectura programable de un FPGA y al sistema analógico reconfigurable de un PSoC, la tarjeta SYMBHIA puede usarse en una gran cantidad de aplicaciones.
SYMBHIA cuenta con dos dispositivos programables, un FPGA y un PSoC, y una serie de recursos que ayudarán al programador al desarrollo de aplicaciones. A continuación una lista de los elementos disponibles en la tarjeta: • FPGA Spartan 6 XC6SLX4/XC6SLX9: ◦ Empaquetado CSG225 ◦ 216/576 Kb de Block RAM ◦ Oscilador de 50 Mhz ◦ Memoria Flash 64Mb • PSoC CY8C4245AXI-483 :
◦ Procesador ARM Cortex-M0 de 32 bits a 48MHz ◦ 1 ADC 12 bits 1 Msps ◦ 2 IDAC 8 bits ◦ 2 OpAmp ◦ 2 Comparadores analógicos • Recursos en SYMBHIA: ◦ Convertidor USB-RS232
◦ 31 pines de entrada/salida digital (FPGA)
◦ 11 pines analógicos o entrada/salida digital (PSoC)
◦ 9 LEDs
◦ 8 Interruptores de dos posiciones ◦ 1 Interruptor táctil (botón)
◦ Conectores compatibles con los Shields de Arduino UNO
Recursos
LEDs
La tarjeta SYMBHIA cuenta con 9 LEDs, 8 conectados al FPGA y 1 conectado al PSoC, todos los LEDs están conectados como se muestra en el siguiente esquemático:
En la siguiente tabla se muestran los LEDs disponibles con sus conexiones.
LED FPGA LED0 G15 LED1 C15 LED2 D15 LED3 E15 LED4 F15 LED5 M15 LED6 N15 LED7 P15 LED PSoC LED PSoC P0[6]
Además SYMBHIA tiene un LED que notifica que la tarjeta está encendida, este LED está etiquetado como: PWR LED.
Interruptores
SYMBHIA tiene 11 interruptores, 9 conectados conectados al FPGA y 2 conectados al PSoC.
De todos los interruptores 9 son de propósito general, 8 están conectados al FPGA y uno al PSoC, los interruptores del FPGA están conectados de la siguiente manera:
Y el interruptor del PSoC está conectado como se muestra en el siguiente esquemático:
En la siguiente tabla se muestran las conexiones entre el FPGA, el PSoC y sus respectivos interruptores. Interruptor FPGA SW0 B14 SW1 C14 SW2 D13 SW3 E14 SW4 F13 SW5 M13 SW6 N14 SW7 P14 Interruptor PSoC BOOT PSoC P0[7]
Además de los interruptores de propósito general ambos dispositivos, el FPGA y el PSoC, cuentan con un interruptor para reiniciar el dispositivo, el interruptor de reinicio del FPGA programará lo que se tiene guardado en la memoria PROM y el interruptor de reinicio del PSoC reinicia el dispositivo.
Estos interruptores están conectados como se muestra en el siguiente esquemático
Además de los interruptores de propósito general SYMBHIA cuenta con un interruptor de alimentación, este interruptor está conectado de la siguiente manera
En la siguiente imagen se muestran resaltados los interruptores de la tarjeta con sus etiquetas:
Puertos de Expansión
SYMBHIA cuenta con 5 puertos de expansión que le permiten conectar al FPGA o al PSoC con dispositivos externos.
En total se tiene acceso a 42 pines mediante los puertos de expansión, 31 de ellos están conectados a pines del FPGA y pueden ser utilizados como entrada/salida digital y los otros 11 están conectados al PSoC y pueden ser usados como analógicos ó entrada/salida digital.
Todos los pines del FPGA y del PSoC operan a 3.3V, adicionalmente se proporciona la alimentación de 5V que en realidad conecta directamente al voltaje proveniente del USB.
Los puertos de expansión son: P1, P3, P4, P5 y P6. A continuación se muestra una imagen simplificada de la tarjeta resaltando los puertos, su nombre y la enumeración de los pines.
El puerto P1 está diseñado para conectarse directamente a un “Protoboard”. Los puertos P3, P6, P4 y P5 tienen compatibilidad con Shields de Arduino UNO. Para más información sobre la compatibilidad con los Shields visite la página:
www.intesc.mx
En las siguientes tablas se describen las conexiones entre los puertos de expansión.
Puerto P1 FPGA Función 1 5V Voltaje USB 2 3.3V 3.3 Volts 3 GND Tierra 4 G1 E/S,CLK 5 F1 E/S 6 E1 E/S 7 F3 E/S 8 B3 E/S 9 A3 E/S 10 A4 E/S 11 B5 E/S 12 A5 E/S 13 A6 E/S 14 C6 E/S 15 A7 E/S,CLK 16 B7 E/S,CLK 17 A8 E/S,CLK 18 A9 E/S,CLK 19 B9 E/S,CLK 20 F10 E/S
Puerto P3 PSoC Función
1 P1[2] AN, E/S
2 P1[1] AN, E/S
3 P1[0] AN, E/S
4 GND AN, E/S
Puerto P3 FPGA Función
5 D1 E/S 6 G2 E/S,CLK 7 C2 E/S 8 D3 E/S Puerto P4 Alimentación 1 Sin Conectar 2 3.3V 3 Sin Conectar 4 3.3V 5 5V 6 GND 7 GND 8 Sin Conectar
E/S = Entrada Salida Digital.
CLK = Entrada de reloj para el FPGA.
AN = Analógico, puede ser utilizado para cualquier función del PSoC (Canal ADC, DAC, CapSense).
Puerto P5 PSoC Función 1 P2[3] E/S, AN 2 P2[2] E/S, AN 3 P2[1] E/S, AN 4 P2[0] E/S, AN 5 P1[7] E/S, AN 6 P1[6] E/S, AN 7 P1[4] E/S, AN 8 P1[3] E/S, AN 9 P1[2] E/S, AN 10 P1[1] E/S, AN
Puerto P6 FPGA Función
1 D5 E/S 2 C5 E/S 3 C9 E/S 4 D8 E/S,CLK 5 C8 E/S,CLK 6 D10 E/S 7 C10 E/S 8 D11 E/S
En SYMBHIA opcionalmente se puede configurar para que sus entradas/salidas digitales del FPGA estén en alta impedancia mientras el dispositivo no ha sido programado, para configurarlo de esa forma se debe soldar el conector etiquetado como P2 y poner un “jumper” en él.
Convertidor USB-RS232
SYMBHIA tiene un convertidor de USB-RS232 basado en el circuito integrado FT2232 para su fácil comunicación con un computador, este tipo de comunicación puede ser utilizada desde distintos sistemas operativos como Windows, Mac OS y Linux, al conectar la tarjeta SYMBHIA a un computador el sistema operativo identifica un puerto serie que puede ser utilizados desde diversos programas como Hyperterminal en Windows y también se pueden crear aplicaciones utilizando diversos entornos de programación como Java, Labview, etc.
RS232 FPGA RX L1* TX M1* RTS K3 CTS K1 DTR J2 DSR J1 RI H3 DCD H1
*En SYMBHIA y en el mapa de conexiones de SYMBHIA se especifica la conexión que debe tener el FPGA con el convertidor USB-RS232. Es decir:
TX (FPGA) <= RX [L1](USB-RS232) RX (FPGA) <= TX [M1](USB-RS232)
Oscilador
SYMBHIA cuenta con un oscilador de 50MHz soldado al pin E7. Este oscilador es la principal fuente de reloj, aunque pueden usarse los recursos internos del Spartan 6 para incrementar o disminuir la frecuencia usando sus CTM internos.
E/S = Entrada Salida Digital.
CLK = Entrada de reloj para el FPGA.
AN = Analógico, puede ser utilizado para cualquier función del PSoC (Canal ADC, DAC, CapSense).
PSoC
El PSoC CY8C4245AXI-483 es un dispositivo programable de la empresa Cypress que tiene un procesador en su interior, en este caso es un procesador ARM Cortex-M0 de 32 bits a 48MHz, pero a diferencia de los microcontroladores comunes, éste tiene una arquitectura reconfigurable, lo cuál permite ajustar la arquitectura del PSoC a las necesidades de la aplicación.
Para crear aplicaciones para el PSoC se utiliza PSoC Creator el cuál se puede descargar gratuitamente desde su página de internet.
En SYMBHIA se han agregado elementos que facilitarán la creación de aplicaciones con el PSoC para el uso del IDAC y del CapSense se han añadido a la tarjeta un resistor y un capacitor. El resistor es de 10K Ω y es para usar el IDAC (DAC de corriente) como un VDAC (DAC de voltaje) y está conectado en el pin P1[7] del PSoC. El Capacitor es de 2200 pF y es para usarse con el CapSense del PSoC.
El PSoC de la tarjeta SYMBHIA está programado con un Bootloader, el Bootloader le permite reprogramar el PSoC, lo cual permite actualizar el PSoC con una aplicación diseñada por INTESC o por una diseñada por el usuario.
El objetivo de la tarjeta SYMBHIA es que el usuario pueda diseñar la arquitectura del PSoC y del FPGA de una manera más ajustada para la aplicación del usuario. Para más información sobre la programación del PSoC y del FPGA visite www.intesc.mx
Las siguientes tablas especifican las conexiones entre el FPGA y el PSoC, las conexiones entre el PSoC y los puertos de expansión ya fueron especificadas anteriormente al explicar los puertos de expansión.
