RU160905U1 - MULTIFUNCTIONAL CONTROLLER OF WIDE APPLICATION - Google Patents

MULTIFUNCTIONAL CONTROLLER OF WIDE APPLICATION Download PDF

Info

Publication number
RU160905U1
RU160905U1 RU2015155997/28U RU2015155997U RU160905U1 RU 160905 U1 RU160905 U1 RU 160905U1 RU 2015155997/28 U RU2015155997/28 U RU 2015155997/28U RU 2015155997 U RU2015155997 U RU 2015155997U RU 160905 U1 RU160905 U1 RU 160905U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
main microcontroller
microcontroller
ports
voltage
usb
Prior art date
Application number
RU2015155997/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Надежда Евгеньевна Бабенкова
Леонид Петрович Сказочкин
Original Assignee
ООО "Брейн Девелопмент"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ООО "Брейн Девелопмент" filed Critical ООО "Брейн Девелопмент"
Priority to RU2015155997/28U priority Critical patent/RU160905U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU160905U1 publication Critical patent/RU160905U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Information Transfer Systems (AREA)

Abstract

1. Многофункциональный контроллер, состоящий из основного микроконтроллера и подключенных к нему и к понижающим стабилизаторам напряжения на 5 В или 3,3 В портов ввода-вывода общего назначения (GPIO), интерфейсной шины IIC (I2C), блока последовательного синхронного интерфейса передачи данных в режиме полного дуплекса (SPI), универсального асинхронного приемопередатчика (UART0), универсальной последовательной шины (USB), а также тактовых программируемых кнопок, подключенных к основному микроконтроллеру, и блока драйверов двигателя, подключенных к основному микроконтроллеру и источнику внешнего питания, отличающийся тем, что порты ввода-вывода общего назначения (GPIO) разделены на 4 группы, первая «IN1»-«IN4» и третья «OUT1»-«OUT4» группы портов подключены через соответствующие селекторы напряжения к понижающим стабилизаторам напряжения на 5 В и 3,3 В, вторая «IN5»-«IN8» и четвертая «OUT5»-«OUT8» группы портов подключены к понижающему стабилизатору на 5 В, дополнительно введены второй и третий асинхронный приемопередатчики (UART1 и UART2), соединенные с основным микроконтроллером и стабилизатором напряжения на 5 В, введен встроенный Bluetooth модуль со светодиодом для беспроводной связи с внешними устройствами, соединенный с основным микроконтроллером через мультиплексор и первый асинхронный приемопередатчик (UART0), введен разъем для подключения плат расширения Arduino со светодиодом, подключенный к основному микроконтроллеру и стабилизаторам напряжения на 5 В и 3,3 В, введен порт ввода-вывода держателя карт памяти типа microSD для возможности увеличения объема памяти устройства, подключенный к основному микроконтроллеру и стабилизатору напряжения на 3,3 В, введена схема автоматического переключения питания между внешним питанием и USB, 1. A multifunctional controller consisting of a main microcontroller and general-purpose input / output (GPIO) ports, 5 V or 3.3 V voltage regulators connected to it and to step-down voltage regulators, an IIC interface bus (I2C), a serial synchronous data interface block in full duplex (SPI) mode, universal asynchronous transceiver (UART0), universal serial bus (USB), as well as clock programmable buttons connected to the main microcontroller, and the engine driver block connected to the main microcontroller and external power supply, characterized in that the general-purpose input-output ports (GPIO) are divided into 4 groups, the first “IN1” - “IN4” and the third “OUT1” - “OUT4” groups of ports are connected via the corresponding voltage selectors to step-down voltage regulators by 5 V and 3.3 V, the second “IN5” - “IN8” and the fourth “OUT5” - “OUT8” groups of ports are connected to a step-down voltage regulator by 5 V, the second and third asynchronous transceivers (UART1 and UART2 ) connected to the main microcontroller and voltage regulator 5 V, integrated Bluetooth module with LED for wireless communication with external devices, connected to the main microcontroller via a multiplexer and the first asynchronous transceiver (UART0), introduced a connector for connecting Arduino expansion cards with an LED connected to the main microcontroller and voltage regulators by 5 V and 3.3 V, the input / output port of the microSD memory card holder is introduced to increase the amount of device memory connected to the main microcontroller and voltage regulator by 3, 3 V, introduced a circuit to automatically switch power between external power and USB,

Description

Многофункциональный контроллер широкого примененияMultipurpose controller of wide application

Полезная модель относится к многофункциональным контроллерам широкого спектра применения, предназначенным для подключения и управления внешним оборудованием. В качестве внешнего оборудования, в частности, могут выступать различные датчики, платы и модули расширения, электромоторы и т.д. Контроллер может использоваться для построения на его базе роботизированных систем, а также в образовательных целях, в качестве материнской платы в электронных конструкторах.The utility model relates to multifunction controllers for a wide range of applications, designed to connect and control external equipment. As external equipment, in particular, various sensors, boards and expansion modules, electric motors, etc. can act. The controller can be used to build robotic systems on its basis, as well as for educational purposes, as a motherboard in electronic designers.

К аналогам предлагаемого устройства относятся контроллеры для создания роботизированных систем, а также систем «умного дома». The analogues of the proposed device include controllers for creating robotic systems, as well as “smart home” systems.

Известен контроллер Arduino Mega (Радио-точка [сайт]. URL: http://9v.ru/shop/arduino/kontrollers/kontroller-arduino-mega-2560-bez-kabelja/), построеный на микроконтроллере ATmega2560. Плата имеет 54 цифровых входа/выхода (14 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 16 аналоговых входов, 4 последовательных порта UART, кварцевый генератор 16 МГц, USB коннектор, разъем питания, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB или подать питание при помощи адаптера AC/DC или аккумуляторной батареи.Known controller Arduino Mega (Radio dot [site]. URL: http://9v.ru/shop/arduino/kontrollers/kontroller-arduino-mega-2560-bez-kabelja/), built on the microcontroller ATmega2560. The board has 54 digital inputs / outputs (14 of which can be used as PWM outputs), 16 analog inputs, 4 serial UART ports, a 16 MHz crystal oscillator, a USB connector, a power connector, an ICSP connector and a reset button. To work, you must connect the platform to the computer via a USB cable or apply power using an AC / DC adapter or battery.

Известен контроллер-конструктор Atmel http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/Atmel/micros/avr/atmega16.htm, предназначенный для макетирования устройств, проектируемых на базе 8-разрядных микроконтроллеров серии AVR фирмы Atmel (Рынок Микроэлектроники [сайт]. URL: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/Atmel/micros/avr/mega16.htm). Конструктор позволяет быстро и с небольшими затратами собрать несложный контроллер с аналоговыми/цифровыми входами/выходами и возможностью связи с внешними устройствами по интерфейсу http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs232/index.htm.The well-known Atmel controller-designer is http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/Atmel/micros/avr/atmega16.htm, designed for prototyping devices designed on the basis of 8-bit Atmel AVR microcontrollers ( Microelectronics Market [site]. URL: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/Atmel/micros/avr/mega16.htm). The designer allows you to quickly and inexpensively assemble a simple controller with analog / digital inputs / outputs and the ability to communicate with external devices via the interface http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs232/index.htm.

Известен микроконтроллер Freeduino Mega 2560 (ЧИП и ДИП [сайт]. URL: http://www.chipdip.ru/product/freeduino-mega-2560/), который является аналогом Arduino Mega 2560 (а также Seeeduino Mega), но имеет ряд достоинств, а именно: The microcontroller Freeduino Mega 2560 is known (CHIP and DIP [site]. URL: http://www.chipdip.ru/product/freeduino-mega-2560/), which is an analogue of the Arduino Mega 2560 (as well as Seeeduino Mega), but has a number of advantages, namely:

- уменьшены габариты платы (вместе с разъемом не превышают габариты Arduino Uno); - reduced the dimensions of the board (together with the connector do not exceed the dimensions of the Arduino Uno);

- добавлено 16 дополнительных цифровых входов/выходов (используются все выводы микросхемы Atmega2560).- Added 16 additional digital inputs / outputs (all Atmega2560 chip outputs are used).

Семейство микроконтроллеров Freeduino представлено несколькими вариантами плат, имеющих в общем идентичный функционал, и полностью совместимых с аналогичными вариантами Arduino.The Freeduino microcontroller family is represented by several board options that have generally identical functionality and are fully compatible with similar Arduino options.

Известен также контроллер Romeo V2-All in one Controller от DFRobot (DFRobot. Drive the future [сайт]. URL: http://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Romeo_V2-All_in_one_Controller_(R3)_(SKU:DFR0225).Also known is the Romeo V2-All in one Controller controller from DFRobot (DFRobot. Drive the future [site]. URL: http://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Romeo_V2-All_in_one_Controller_(R3)_(SKU: DFR0225).

Недостатками аналогов являются:The disadvantages of analogues are:

- недостаточное количество портов;- insufficient number of ports;

- недостаточно прочный разъем для подключения USB;- not strong enough connector for USB;

- отсутствие встроенного беспроводного модуля;- lack of a built-in wireless module;

- отсутствие полной совместимости с электроникой из робототехнического набора “HUNA-MRT-РОБОТРЕК”;- lack of full compatibility with electronics from the HUNA-MRT-ROBOTREK robotic kit;

- невозможность одновременного подключения 4-х независимых двигателей или 2-х шаговых двигателей;- the impossibility of simultaneously connecting 4 independent motors or 2 step motors;

- отсутствие возможности перепрограммирования без использования проводов.- the lack of the ability to reprogram without using wires.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является контроллер «Стрела» (Амперка [сайт]. URL: http://wiki.amperka.ru/продукты:strela), выбранный в качестве прототипа. The closest set of essential features to the proposed is the controller "Strela" (Amperka [site]. URL: http://wiki.amperka.ru/products:strela), selected as a prototype.

Недостатки прототипа:The disadvantages of the prototype:

- невозможность соединения с контроллером по беспроводному соединению,- the inability to connect to the controller wirelessly,

- недостаточное количество интерфейсов для подключения внешних устройств,- insufficient number of interfaces for connecting external devices,

- нет защиты от неправильного подключения разъемов, - there is no protection against improper connection of connectors,

- недостаточное количество портов ввода-вывода, - insufficient number of input / output ports,

- отсутствие полной совместимости с электроникой из робототехнического набора “HUNA-MRT-РОБОТРЕК”,- lack of full compatibility with electronics from the robotic kit “HUNA-MRT-ROBOTREK”,

- отсутствие возможности перепрограммирования без использования проводов.- the lack of the ability to reprogram without using wires.

Задачей полезной модели является разработка многофункционального контроллера широкого применения, базирующегося на микроконтроллере Atmega2560 от Atmel и отличающегося расширенным набором интерфейсов для подключения внешних устройств, наличием встроенного модуля Bluetooth для беспроводной связи с контроллером и улучшенными эксплуатационными характеристиками.The objective of the utility model is to develop a multifunctional controller of wide application, based on the Atmega2560 microcontroller from Atmel and featuring an expanded set of interfaces for connecting external devices, the presence of an integrated Bluetooth module for wireless communication with the controller and improved performance characteristics.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей микроконтроллера и улучшении его эксплуатационных характеристик.The technical result consists in expanding the functionality of the microcontroller and improving its operational characteristics.

Технический результат достигается за счет того, что в многофункциональном контроллере, состоящем из основного микроконтроллера и подключенных к нему и к стабилизаторам напряжения на 5 В и 3,3 В портов ввода-вывода общего назначения (GPIO), интерфейсной шины IIC (I2C), блока последовательного синхронного интерфейса передачи данных в режиме полного дуплекса (SPI), универсального асинхронного приёмопередатчика (UART0), универсальной последовательной шины (USB), а также тактовых программируемых кнопок, подключенных к основному микроконтроллеру, и блока драйверов двигателей, подключенных к основному микроконтроллеру и источнику внешнего питания, предлагается разделить порты ввода-вывода общего назначения (GPIO) на 4 группы, первую «IN1»-«IN4» и третью «OUT1»-«OUT4» группы портов подключить через соответствующие селекторы напряжения к понижающим стабилизаторам напряжения на 5 В и 3,3 В, вторую «IN5»-«IN8» и четвертую «OUT5»-«OUT8» группы портов подключить к понижающему стабилизатору на 5 В. The technical result is achieved due to the fact that in the multifunction controller, which consists of the main microcontroller and general voltage input-output ports (GPIO), IIC (I2C) interface bus, block connected to it and to voltage regulators for 5 V and 3.3 V full-duplex serial synchronous data interface (SPI), universal asynchronous transceiver (UART0), universal serial bus (USB), as well as programmable clock buttons connected to the main microcontroller and unit It is proposed to divide the drivers of the engines connected to the main microcontroller and the external power supply into 4 groups of general-purpose input-output ports (GPIO), the first “IN1” - “IN4” and the third “OUT1” - “OUT4” groups of ports connected through the corresponding selectors connect voltage to step-down voltage stabilizers by 5 V and 3.3 V, connect the second “IN5” - “IN8” and the fourth “OUT5” - “OUT8” of the group of ports to connect to a step-down stabilizer by 5 V.

Предлагается также ввести: It is also proposed to introduce:

- второй и третий асинхронный приемопередатчик (UART1 и UART2), соединенный с основным микроконтроллером и стабилизатором напряжения на 5 В;- the second and third asynchronous transceiver (UART1 and UART2) connected to the main microcontroller and a voltage regulator of 5 V;

- встроенный Bluetooth модуль со светодиодом для беспроводной связи с внешними устройствами, соединенный с основным микроконтроллером через мультиплексор и первый асинхронный приемопередатчик (UART0);- built-in Bluetooth module with LED for wireless communication with external devices, connected to the main microcontroller via a multiplexer and the first asynchronous transceiver (UART0);

- разъем для подключения плат расширения Arduino со светодиодом, подключенный к основному микроконтроллеру и стабилизаторам напряжения на 5 В и 3,3 В;- A connector for connecting Arduino expansion cards with an LED connected to the main microcontroller and voltage stabilizers at 5 V and 3.3 V;

- порт ввода-вывода держателя карт памяти типа microSD для возможности увеличения объема памяти устройства, подключенный к основному микроконтроллеру и стабилизатору напряжения на 3,3 В;- I / O port of the holder of microSD memory cards for the possibility of increasing the device’s memory connected to the main microcontroller and voltage regulator by 3.3 V;

- схему автоматического переключения питания между внешним питанием и USB, которая подключена к универсальной последовательной шине (USB) и стабилизаторам напряжения на 5В и 3,3 В.- a circuit for automatically switching power between external power and USB, which is connected to the universal serial bus (USB) and voltage stabilizers at 5V and 3.3 V.

Дополнительными отличиями предлагаемого многофункционального контроллера являются:Additional features of the proposed multifunction controller are:

-в качестве основного микроконтроллера используется микроконтроллер ATmega2560;-Atmega2560 microcontroller is used as the main microcontroller;

- в качестве драйверов двигателей используются два четырехканальных драйвера двигателей постоянного тока, что обеспечивает возможность одновременного подключения 4-х независимых двигателей или 2-х шаговых двигателей;- two four-channel DC motor drivers are used as motor drivers, which makes it possible to simultaneously connect 4 independent motors or 2 step motors;

- в качестве встроенного стабилизатора напряжения используется понижающий преобразователь напряжения с широким диапазоном входного напряжения;- as a built-in voltage stabilizer, a step-down voltage converter with a wide input voltage range is used;

- введен светодиод индикации питания, подключенный к микроконтроллеру, и трехцветный (RGB) светодиод, подключенный к микроконтроллеру и стабилизатору питания на 5 В.- a power indication LED connected to the microcontroller and a three-color (RGB) LED connected to the microcontroller and the 5 V power supply stabilizer are introduced.

Предлагаемый многофункциональный контроллер имеет встроенный USB-UART конвертор на базе микросхемы FT232, позволяющий перепрограммировать основной контроллер через USB-кабель, а также встроенный Bluetooth-модуль, который позволяет перепрограммировать контроллер без использования проводов по беспроводному соединению. Встроенный RGB светодиод, кнопка питания и 5 тактовых кнопок позволяют легко контролировать и управлять контроллером. Кроме того, многофункциональный контроллер имеет интерфейс стандарта Arduino Uno R3 для подключения плат расширения Arduino, что позволяет значительно расширить функционал контроллера, а также устройств и роботизированных систем, которые могут быть построены на его базе. Также предлагаемый многофункциональный контроллер содержит держатель карт памяти типа microSD, который обеспечивает возможность увеличения объема памяти устройства и расширяет, таким образом, функциональные возможности многофункционального контроллера.The proposed multifunctional controller has a built-in USB-UART converter based on the FT232 chip, which allows you to reprogram the main controller via a USB cable, as well as a built-in Bluetooth module that allows you to reprogram the controller without using wires wirelessly. Built-in RGB LED, power button and 5 clock buttons make it easy to control and control the controller. In addition, the multifunction controller has an Arduino Uno R3 standard interface for connecting Arduino expansion cards, which can significantly expand the controller’s functionality, as well as devices and robotic systems that can be built on its basis. Also, the proposed multi-function controller contains a microSD memory card holder, which provides the possibility of increasing the memory capacity of the device and thus expanding the functionality of the multi-function controller.

Пример структурной схемы многофункционального контроллера широкого применения приведен на фигуре, где сплошными линиями обозначены шины обмена данными, пунктирными линиями - стабилизированное питание 5 В, штрих-пунктирными линиями - стабилизированное питание 3,3 В, двойными сплошными линиями - стабилизированное питание 5 В или 3,3 В в зависимости от состояния селекторов, утолщенными сплошными линиями - нестабилизированное питание 6-18 В и утолщенными прерывистыми линиями - граница платы контроллера.An example of the structural diagram of a multifunctional controller of widespread use is shown in the figure, where solid lines indicate the data bus, dashed lines indicate a stabilized power supply of 5 V, dashed lines indicate a stabilized power supply of 3.3 V, double solid lines indicate a stabilized power supply of 5 V or 3, 3 V, depending on the state of the selectors, thickened solid lines - unstabilized power supply 6-18 V and thickened broken lines - the border of the controller board.

• Система обмена данными:• Data exchange system:

1 - основной микроконтроллер;1 - the main microcontroller;

2 - разъем для подключения плат расширения Arduino;2 - connector for connecting Arduino expansion cards;

3 - светодиод цифрового порта №13;3 - LED digital port number 13;

4 - держатель карт памяти типа microSD;4 - microSD memory card holder;

5 - блок драйверов двигателей;5 - engine driver block;

6 - порты ввода-вывода общего назначения (GPIO) «IN1» - «IN4»;6 - general-purpose input-output ports (GPIO) "IN1" - "IN4";

7 - порты ввода-вывода общего назначения (GPIO) «IN5» - «IN8»;7 - general-purpose input-output ports (GPIO) “IN5” - “IN8”;

8 - порты ввода-вывода общего назначения (GPIO) «OUT1» - «OUT4»;8 - ports of general-purpose input-output (GPIO) “OUT1” - “OUT4”;

9 - порты ввода-вывода общего назначения (GPIO) «OUT5» - «OUT8»;9 - ports of general-purpose input-output (GPIO) “OUT5” - “OUT8”;

10 - интерфейсная шина IIC (I2C);10 - interface bus IIC (I2C);

11 - блок последовательного синхронного интерфейса передачи данных в режиме полного дуплекса (SPI), объединенный с интерфейсом ICSP для внутрисхемного перепрограммирования основного микроконтроллера программаторами ISP;11 - block serial synchronous data interface in full duplex (SPI), combined with an ICSP interface for in-circuit reprogramming of the main microcontroller programmers ISP;

12, 13- независимые универсальные асинхронные приёмопередатчики («UART1» и «UART2»);12, 13 - independent universal asynchronous transceivers (“UART1” and “UART2”);

14 - тактовые программируемые кнопки (5 шт.);14 - clock programmable buttons (5 pcs.);

15 - универсальная последовательная шина (USB);15 - universal serial bus (USB);

16 - микросхема FT232, работающая в режиме USB-UART конвертора16 - FT232 chip operating in USB-UART converter mode

17 - светодиоды состояния линий универсального асинхронного приемопередатчика(UART0);17 - status LEDs of the lines of the universal asynchronous transceiver (UART0);

18 - мультиплексор линий TX/RX;18 - line multiplexer TX / RX;

19 - универсальный асинхронный приемопередатчик (UART0);19 - universal asynchronous transceiver (UART0);

20 - модуль Bluetooth;20 - Bluetooth module;

21 - светодиод состояния работы модуля Bluetooth;21 - LED status of the operation of the Bluetooth module;

22 - светодиод индикации питания;22 - power indication LED;

23 - трехцветный (RGB) светодиод общего назначения.23 - general-purpose tri-color (RGB) LED.

• Система питания:• Supply system:

24 - понижающий стабилизатор постоянного входного напряжения с 6-18 В до 5 В;24 - step-down stabilizer constant input voltage from 6-18 V to 5 V;

25 - кнопка включения/выключения питания;25 - power on / off button;

26 - система автоматического переключения питания между внешним питанием и USB;26 - a system for automatically switching power between external power and USB;

27 - понижающий стабилизатор питания с 5 В до 3,3 В;27 - step-down power regulator from 5 V to 3.3 V;

28 - селектор напряжения для портов «IN1» - «IN4»;28 - voltage selector for ports “IN1” - “IN4”;

29 - селектор напряжения для портов «OUT1» - «OUT4».29 - voltage selector for ports "OUT1" - "OUT4".

Основной микроконтроллер 1 является ядром многофункционального контроллера и обеспечивает информационный обмен между внешними устройствами и другими компонентами многофункционального контроллера. Питание многофункционального контроллера осуществляется либо от питания USB, либо от внешнего через встроенный понижающий стабилизатор на 5 В. Выбор источника питания осуществляется автоматически системой переключения питания 26. Стабилизированное питание 5 В понижается до 3,3 В с помощью стабилизатора 27. Селекторы 28 и 29 служат для выбора необходимого напряжения на части портов ввода-вывода общего назначения (6 и 8) Группы портов ввода - вывода общего назначения 6, 7, 8, 9, интерфейсная шина 10 (I2C), блок последовательного синхронного интерфейса 11 передачи данных в режиме полного дуплекса и два независимых универсальный асинхронных приёмопередатчика 12 и 13 используются для подключения внешних устройств, таких как различные электронные модули, сенсоры и исполнительные устройства. К каждой группе портов ввода-вывода и другим внешним интерфейсам подведено питание. Каждая группа портов ввода-вывода (ввод и вывод) поделена пополам (на группы 6 и 7, 8 и 9), при этом селектор напряжения 3,3 В/5 В установлен только на одной из частей портов как ввода, так и вывода, что обеспечивает возможность одновременно подключать к портам ввода - вывода общего назначения внешние устройства, работающие от разного напряжения. Выходы драйверов двигателей 5 предназначены для подключения к многофункциональному контроллеру до четырех двигателей постоянного тока или до двух шаговых двигателей. Питание драйверов двигателей происходит напрямую от внешнего питания, возможность их питания от USB исключена. Разъем 2 для подключения плат расширения Arduino предназначен для подключения внешних модулей, совместимых с серией контроллеров Arduino. При этом разъем 2 для подключения плат расширения Arduino независим от портов ввода-вывода общего назначения 6, 7, 8, 9 ,интерфейсов 7 (I2C) и 12 и 13 (UART) и может использоваться одновременно с ними. Модуль 20 Bluetooth и универсальная последовательная шина 15 (USB) предназначены для подключения многофункционального контроллера к персональным компьютерам, смартфонам и другим устройствам, работающим под управлением различных операционных систем (например, Windows, Android, Linux и т.д.). Универсальная последовательная шина 15 (USB) взаимодействует с основным микроконтроллером через другой микроконтроллер 16, работающий в режиме USB-UART конвертера (например, на базе микросхемы FT232). Через модуль 20 Bluetooth и универсальную последовательную шину 11 (USB) посредством интерфейса 19 UART0 может осуществляться перепрограммирование основного микроконтроллера. Несмотря на то, что шина USB и модуль Bluetooth обмениваются с основным микроконтроллером через один интерфейс UART, благодаря логическому мультиплексору 18 конфликтов не возникает даже при одновременной работе обоих модулей. The main microcontroller 1 is the core of the multifunction controller and provides information exchange between external devices and other components of the multifunction controller. The multi-function controller is powered either from USB power or from an external one via the built-in 5 V step-down stabilizer. The power supply is selected automatically by the power switching system 26. The stabilized 5 V power supply is reduced to 3.3 V using the stabilizer 27. Selectors 28 and 29 serve to select the required voltage for portions of general-purpose input-output ports (6 and 8) General-purpose input / output port groups 6, 7, 8, 9, interface bus 10 (I2C), serial synchronous interface unit 11 Transferring data in full duplex mode, two independent and universal asynchronous transceiver 12 and 13 are used for connecting external devices such as various electronic modules, sensors and actuators. Each group of I / O ports and other external interfaces has power. Each group of input / output ports (input and output) is divided in half (into groups 6 and 7, 8 and 9), while the 3.3 V / 5 V voltage selector is installed on only one of the port parts of both input and output, which provides the ability to simultaneously connect external devices operating from different voltages to the input / output ports of general purpose. The outputs of the motor drivers 5 are designed to connect up to four DC motors or up to two stepper motors to the multifunction controller. Power supply of engine drivers comes directly from external power, the possibility of their power supply from USB is excluded. Slot 2 for connecting Arduino expansion cards is for connecting external modules compatible with the Arduino series of controllers. At the same time, connector 2 for connecting Arduino expansion cards is independent of general-purpose input-output ports 6, 7, 8, 9, interfaces 7 (I2C) and 12 and 13 (UART) and can be used simultaneously with them. The Bluetooth module 20 and the universal serial bus 15 (USB) are used to connect the multifunction controller to personal computers, smartphones, and other devices running various operating systems (for example, Windows, Android, Linux, etc.). The universal serial bus 15 (USB) interacts with the main microcontroller through another microcontroller 16 operating in the USB-UART converter mode (for example, based on the FT232 chip). Through the module 20 Bluetooth and universal serial bus 11 (USB) through the interface 19 UART0 can be reprogrammed the main microcontroller. Despite the fact that the USB bus and the Bluetooth module are exchanged with the main microcontroller via the same UART interface, thanks to the logical multiplexer 18, there are no conflicts even with the simultaneous operation of both modules.

Порты 6-9 ввода - вывода общего назначения суммарно включают:General purpose input / output ports 6-9 total include:

• 8 стандартных 3-проводных штыревых разъемов стандарта Pitch 2,54 мм, подключенных к 10-битному АЦП.• 8 standard 3-wire 2.54 mm Pitch standard connectors connected to a 10-bit ADC.

• 8 стандартных 3-проводных штыревых разъемов вывода стандарта Pitch 2,54 мм для подключения исполнительных устройств. (В их числе 5 с возможностью создания аппаратного ШИМ-сигнала)• 8 standard 3-wire 2.54 mm Pitch pin output connectors for connecting actuators. (Among them 5 with the possibility of creating a hardware PWM signal)

Драйверы двигателей, позволяющие подключать до 4 независимых двигателей постоянного тока или 2 шаговых, функционируют при рабочем напряжении от 6 В до 23 В с нагрузкой до 1400 мА на каждый канал. Система стабилизации и защита от перепадов напряжения защищают микроконтроллер от перезагрузки. Motor drivers, allowing you to connect up to 4 independent DC motors or 2 step motors, operate at an operating voltage of 6 V to 23 V with a load of up to 1400 mA per channel. The stabilization system and surge protection protect the microcontroller from rebooting.

Сводный список основных характеристик многофункционального контроллера приведен в таблице 1.A summary list of the main characteristics of the multifunction controller is given in table 1.

Таблица 1. Table 1.

Figure 00000002
Figure 00000002

Микроконтроллер выполняется на одной печатной плате, размещенной в корпусе. На корпусе размещены отверстия для разъемов. При этом конструкция корпуса выполнена таким образом, что не позволяет подключать в разъемы ввода и вывода внешние устройства из наборов «HUNA-MRT-РОБОТРЕК» неправильно.The microcontroller is executed on one printed circuit board located in the case. The housing has holes for the connectors. At the same time, the housing design is designed in such a way that it does not allow to connect external devices from the “HUNA-MRT-ROBOTREK” sets to the input and output connectors incorrectly.

Таким образом, предлагаемый микроконтроллер обладает улучшенными эксплуатационными характеристиками и расширенными функциональными возможностями. Thus, the proposed microcontroller has improved performance and advanced functionality.

Claims (5)

1. Многофункциональный контроллер, состоящий из основного микроконтроллера и подключенных к нему и к понижающим стабилизаторам напряжения на 5 В или 3,3 В портов ввода-вывода общего назначения (GPIO), интерфейсной шины IIC (I2C), блока последовательного синхронного интерфейса передачи данных в режиме полного дуплекса (SPI), универсального асинхронного приемопередатчика (UART0), универсальной последовательной шины (USB), а также тактовых программируемых кнопок, подключенных к основному микроконтроллеру, и блока драйверов двигателя, подключенных к основному микроконтроллеру и источнику внешнего питания, отличающийся тем, что порты ввода-вывода общего назначения (GPIO) разделены на 4 группы, первая «IN1»-«IN4» и третья «OUT1»-«OUT4» группы портов подключены через соответствующие селекторы напряжения к понижающим стабилизаторам напряжения на 5 В и 3,3 В, вторая «IN5»-«IN8» и четвертая «OUT5»-«OUT8» группы портов подключены к понижающему стабилизатору на 5 В, дополнительно введены второй и третий асинхронный приемопередатчики (UART1 и UART2), соединенные с основным микроконтроллером и стабилизатором напряжения на 5 В, введен встроенный Bluetooth модуль со светодиодом для беспроводной связи с внешними устройствами, соединенный с основным микроконтроллером через мультиплексор и первый асинхронный приемопередатчик (UART0), введен разъем для подключения плат расширения Arduino со светодиодом, подключенный к основному микроконтроллеру и стабилизаторам напряжения на 5 В и 3,3 В, введен порт ввода-вывода держателя карт памяти типа microSD для возможности увеличения объема памяти устройства, подключенный к основному микроконтроллеру и стабилизатору напряжения на 3,3 В, введена схема автоматического переключения питания между внешним питанием и USB, которая подключена к универсальной последовательной шине (USB) и стабилизаторам напряжения на 5 В и 3,3 В.1. A multifunctional controller consisting of a main microcontroller and general-purpose input / output (GPIO) ports, 5 V or 3.3 V voltage regulators connected to it and to step-down voltage regulators, an IIC interface bus (I2C), a serial synchronous data interface block in full duplex (SPI) mode, universal asynchronous transceiver (UART0), universal serial bus (USB), as well as programmable clock buttons connected to the main microcontroller, and the engine driver block connected to new microcontroller and external power supply, characterized in that the general-purpose input-output ports (GPIO) are divided into 4 groups, the first “IN1” - “IN4” and the third “OUT1” - “OUT4” groups of ports are connected via the corresponding voltage selectors to step-down voltage regulators by 5 V and 3.3 V, the second “IN5” - “IN8” and the fourth “OUT5” - “OUT8” groups of ports are connected to a step-down voltage regulator by 5 V, the second and third asynchronous transceivers (UART1 and UART2 ) connected to the main microcontroller and stabilizer voltage At 5 V, a built-in Bluetooth module with an LED was introduced for wireless communication with external devices, connected to the main microcontroller through a multiplexer and the first asynchronous transceiver (UART0), a connector was added for connecting Arduino expansion cards with an LED connected to the main microcontroller and voltage regulators on 5 V and 3.3 V, the input / output port of the microSD memory card holder is introduced to increase the amount of device memory connected to the main microcontroller and voltage regulator and 3.3 V, a circuit for automatically switching power between an external power supply and USB has been introduced, which is connected to a universal serial bus (USB) and voltage regulators of 5 V and 3.3 V. 2. Многофункциональный контроллер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве основного микроконтроллера используется микроконтроллер ATmega2560.2. The multifunctional controller according to claim 1, characterized in that the ATmega2560 microcontroller is used as the main microcontroller. 3. Многофункциональный контроллер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве драйверов двигателей используются два четырехканальных драйвера двигателей постоянного тока, что обеспечивает возможность одновременного подключения 4-х независимых двигателей или 2-х шаговых двигателей.3. The multifunction controller according to claim 1, characterized in that two four-channel DC motor drivers are used as motor drivers, which makes it possible to simultaneously connect 4 independent motors or 2 step motors. 4. Многофункциональный контроллер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве встроенного стабилизатора напряжения используется понижающий преобразователь напряжения с широким диапазоном входного напряжения.4. The multifunctional controller according to claim 1, characterized in that a step-down voltage converter with a wide input voltage range is used as an integrated voltage stabilizer. 5. Многофункциональный контроллер по п.1, отличающийся тем, что включает светодиод индикации питания, подключенный к микроконтроллеру, и трехцветный (RGB) светодиод, подключенный к микроконтроллеру и стабилизатору питания на 5 В.
Figure 00000001
5. The multifunction controller according to claim 1, characterized in that it includes a power indication LED connected to the microcontroller, and a tri-color (RGB) LED connected to the microcontroller and the 5 V power supply stabilizer.
Figure 00000001
RU2015155997/28U 2015-12-25 2015-12-25 MULTIFUNCTIONAL CONTROLLER OF WIDE APPLICATION RU160905U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015155997/28U RU160905U1 (en) 2015-12-25 2015-12-25 MULTIFUNCTIONAL CONTROLLER OF WIDE APPLICATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015155997/28U RU160905U1 (en) 2015-12-25 2015-12-25 MULTIFUNCTIONAL CONTROLLER OF WIDE APPLICATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU160905U1 true RU160905U1 (en) 2016-04-10

Family

ID=55659731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015155997/28U RU160905U1 (en) 2015-12-25 2015-12-25 MULTIFUNCTIONAL CONTROLLER OF WIDE APPLICATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU160905U1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2704486C1 (en) * 2018-12-26 2019-10-29 Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") Method of percussion control of several step motors with the help of personal computer via usb channel and device for its implementation
RU199632U1 (en) * 2020-07-21 2020-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Брейн Девелопмент" Multifunctional controller for wide application
RU210332U1 (en) * 2021-10-29 2022-04-07 Общество с ограниченной ответственностью «ВИДЕОСОФТ» CONTROLLER
RU212030U1 (en) * 2022-03-28 2022-07-04 Федеральное государственное учреждение "Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук" (ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН) microcontroller

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2704486C1 (en) * 2018-12-26 2019-10-29 Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") Method of percussion control of several step motors with the help of personal computer via usb channel and device for its implementation
RU199632U1 (en) * 2020-07-21 2020-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Брейн Девелопмент" Multifunctional controller for wide application
RU210332U1 (en) * 2021-10-29 2022-04-07 Общество с ограниченной ответственностью «ВИДЕОСОФТ» CONTROLLER
RU212030U1 (en) * 2022-03-28 2022-07-04 Федеральное государственное учреждение "Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук" (ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН) microcontroller
RU213716U1 (en) * 2022-06-17 2022-09-26 Общество с ограниченной ответственностью "КСК Электронные компоненты" (ООО "КСК Элком") RAILWAY CAR INTERFACE AND COMMUNICATION CONVERTER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102750252B (en) USB/UART interface multiplexing circuit and use the electronic equipment of this circuit
CN107430420B (en) The low-power TYPE-C receiver inhibited with high idle noise and DC level
RU160905U1 (en) MULTIFUNCTIONAL CONTROLLER OF WIDE APPLICATION
CN209842611U (en) Multi-communication interface data exchange board card
RU199632U1 (en) Multifunctional controller for wide application
CN105378666A (en) Standalone automation device and machine
CN113885686B (en) Power management device, edge computing device, and edge computing system
CN202748786U (en) Multifunctional electric level converter
CN203894742U (en) Programmer of automotive electric control unit (ECU)
CN104142988A (en) General information processing platform based on automated testing system
CN103455465A (en) USB (universal serial bus) device
US20150347348A1 (en) Smart connector for electronic components
CN117851335A (en) Intelligent computing platform hardware system
CN102385563A (en) USB (universal serial bus) port reading and writing device and method of 1-wire bus
Bhatia et al. Modeling and simulation of electrical load control system using RF technology
CN202975731U (en) Novel asynchronous multiple nuclear automation controller
CN204697180U (en) Chip main board and television set
US20170177060A1 (en) Micro server
CN104793968A (en) Vehicle electronic control unit program programming device and implementation method thereof
CN201072549Y (en) GPIB-USB test instrument controller
CN204119319U (en) A kind of module supporting WIFI wireless image transmission and serial communication
CN213302800U (en) Low-power consumption singlechip development board
CN213183605U (en) Multifunctional test board
CN106990727B (en) Method and device for controlling powering-on sequence of MX6 series processor
CN216748463U (en) Control system for aviation device

Legal Events

Date Code Title Description
PD1K Correction of name of utility model owner