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  2. 2015.04.02 IoT Project 3. 회로설계 - A

IoT Project 3. 회로 설계 - B


이번 시간은 간단하게나마 회로도를 뜯어 보겠습니다.


음 거의 레퍼런스 회로도를 참고한 것이니 레퍼런스와 다른 음... 일반적인 내용이 되겠네요.


그럼 시작합니다.



자 첫번째 장은 MCU 파트 입니다. MCU의 최소 구동? 이랄까? ㅎㅎ


보통 MCU를 돌리기 위해서는 당연하지만 MCU가 필요하구요. 중앙에 있죠? 그리고 클럭(clock)이 필요하겠죠?


거의 모든 MCU는 클럭이 필요합니다. 왜냐면 MCU를 구성하는 게이트들은 상태 변화에 따라서만 작동하니까요.


<Crystal Circuit>


즉, low->high 나 high->low로 변하는 순간에 작동합니다. 혹시나 모르시는 분들이 계실까봐 말씀드립니다.


그래서 MCU 옆에 크리스탈 이라는 것이 붙어있죠. 클럭을 발생시키는 아이는 아니고 기계식 필터라고 보시면 됩니다.


일반적으로 크리스탈이 사용되고 용도에 따라 레조네이터나 OSC라고 부르는 능동 발진기를 사용할 때도 있습니다.


<stm32f103vc datasheet 16 page>


위의 Data sheet를 보시면 STM32F103 시리즈의 경우 4~16MHz 의 크리스탈을 붙일 수 있도록 되어 있습니다.


그리고 PLL을 통해 크리스탈 주파수를 뻥튀기 해서 사용합니다. 너무 깊게는 들어가지 마시고 ㅎㅎ


이런게 있다 정도로만 여기시면 됩니다.


저는 8MHz짜리 크리스탈을 붙였습니다. 그리고 PLL설정을 6배로 하면 72MHz를 사용할 수 있겠죠? 


그리고 Pull up된 리셋 버튼이 있고 Boot0 버튼도 있습니다.


BOOT0 핀은 STM MCU에서는 USART등을 이용해 프로그래밍 하기 위한 용도의 핀입니다.


하지만 제가 설계한 보드에서 Boot0 버튼은 옵션일 뿐입니다. USB로 프로그래밍 할 거니까요.


혹시 몰라서 넣어놨을 뿐입니다.


그리고 맨 위의 회로도에서 우측 상단을 보시면 DECOUPLING CAP 이라고 씌여진 부분이 있습니다.


<Decoupling capacitor>


이건 버릇처럼 달아주는 노이즈 제거용 Capacitor입니다.


MCU의 VCC 핀에 최대한 가깝게 달아줍니다.


하지만 표현이 위와 같은 것은 귀찮기 때문이죠 하하하하.


그런데 저렇게 그려 놓으면 가끔씩 정말 가끔씩


초보 아트웍 디자이너님들은 정말 일렬 쪼로록 배치하는 경우도 있습니다. -_-;;;; 조심조심;;;


<MCU VDD Circuit>


그리고 꼭 알아두셔야 할 것이 있습니다. 전원인데요. VDD 혹은 VCC라고들 부릅니다.


뭐 평소에 문제는 없습니다. 하지만 ADC같은 아날로그 기능을 사용할 때 AVDD를 VDD와 그냥 묶어 쓰시면


노이즈가 굉장히 많이 발생합니다. 그러니 전압이 같더라도 AVDD는 비드를 통해 VDD와 연결하시는 것이 좋습니다.



그 왜 나머지 부분은 옵션이라고 생각하셔도 될 정도입니다. 설명드리자면...


1. SD CARD

2. EEPROM With Mac address

3. Status LED


위 중 알아두시면 좋은 것은 Mac address가 담긴 EEPROM(IC)를 판매한다라는 점과

(Mac address는 일반인이 못산다고 생각하시면 마음이 편합니다.)


SD CARD Interface로 SPI(가장 대중적임)를 사용하지 않고 SDIO(MCU 지원 기능)를 사용한다는 점 정도입니다.


음 최대한 쉽게 작성하려고 했는데 이해하셨을 지 모르겠네요. ㅎㅎ


하지만 이해 못하셔도 상관없습니다. 아 그냥 이런게 있구나~ 이런 정도면 충분합니다.



한달 반 만 정도에 완료한다고 했는데 ㅠㅠ 죄송스럽네요. 좀 더 열심히 글을 쓰도록 하겠습니다.


하지만 저번 시간에 말씀드렸다시피 실제로는 샘플 PCB도 왔고 납땜까지 일부 완료했습니다.


현재는 일부 IC들의 배송을 기다리는 중입니다.


저는 제가 예상한 것보다 훨씬 게으르네요. ㅠㅠ;; 죄송합니다.


다음 시간으로 회로 설계는 마무리 짓도록 하겠습니다.


그럼 다음 시간에 뵈요~


-Dwarp-

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거의 한달만에 포스팅하는 거라 죄송하다는 말씀부터 드리겠습니다.


이직으로 인한 이사 등등으로 너무 바빠서 ㅠㅠ 이해 부탁드리겠습니다.


그리고 사실... 회로 설계랑 아트웍 둘 다 완료해버렸습니다. ㅠㅠ


현재 샘플 발주도 나간 상태구요. ㅠㅠ


오픈 소스 하드웨어 로고를 달고자 오픈 소스 툴로 진행하려 했지만... 적응하는 기간이 너무 많이 걸리는 문제로 ㅠㅠ


제가 사용하던 유료 툴을 그냥 사용했습니다. ㅠㅠ. 죄송합니다.



암튼 회로 설계 시작하겠습니다.


회로 설계에 앞서 가장 처음 시작해야 하는 것이 무엇일까요? 바로 데이터시트를 수집하는 일입니다.


폴더를 만들고 따로 관리를 합니다.



폴더를 보시면 아시겠지만 Data sheet 폴더 말고 Reference Circuit 이라는 폴더도 존재합니다.


보통은 Data sheet에 함께 존재하지만 따로 제공하는 곳도 많이 있습니다.


이 데이터 시트와 레퍼런스 회로를 제조사 홈페이지에서 다운 받을 수 있습니다.


또 눈치 있으신 분들은 아시겠지만 ㅎㅎ 추후 OS도 사용할거라 OS manual도 있습니다. 긴장하지 마세요 쉽습니다.


우리는 ST MCU를 사용하기로 했죠? 보통 MCU 같은 경우 필요한 문서는 3가지 입니다.



위 폴더 사진을 보시면 stm32f103VC로 시작하는 문서가 세가지 있습니다. 살펴보자면


첫번째는 데이터 시트. 일반적으로 전반적인 설명, 전기적인 특성, 타이밍 특성 등이 나와 있습니다.


두번째는 Reference manual. MCU 레지스터 내용 등의 자세한 컨트롤 내용이 나와 있습니다.


그리고 마지막으로 Errata Sheet. MCU의 버그에 관한 내용이 나와 있습니다.


나머지 IC 들도 비슷한 구성을 하게 됩니다.


이 중 한가지라도 소홀히 하시면 안됩니다. ㅠㅠ 나중에 엄청 고생을....


그리고 제조사 홈페이지를 이쪽저쪽 보시거나 검색해 보시면 Reference Circuit도 대부분 제공합니다.


표준 회로니까 특별한 목적이 없는 한 따르는 것이 좋습니다.


자 이렇게 데이터가 준비되면 회로를 그려 봐야하는데!!!!! ㅠㅠ


유료툴 사용방법을 올리기가 무섭습니다. ㅠㅠ 경찰 아저씨가 잡아가면 어떻게 ㅠㅠ


그래서 회로만 올리도록 하겠습니다. 회로 그리는 과정까지 올리고 싶었지만 ㅠㅠ






저는 버릇 처럼 MCU 부분부터 설계를 합니다. 나중에 주변 IC 들과 연결하고 할 때 쉽더라구요.


그리고 중요한 기반이 되는 IC 순서대로 각각 회로도를 그립니다.


이 뭐 선 그리기 뭐 어렵냐 하시는 분들이 계실지도 모릅니다.


네 그렇습니다. 선그리기 놀이 맞습니다. ㅎㅎ 레퍼런스를 참고해 그리는 것이니까요.


기본적으로 SPI라던지 UART, I2C 혹은 Memory bus 등 이런 기본적인 Circuit 레벨 통신의 wiring 지식만 있다면


굉장히 쉬운 작업이 될 거라고 생각합니다. 일단은 EVB니까요 ㅎ.


정밀한 analog 회로나 RF 등은 회로 설계부터 차원이 틀려니지 참고하시구요.


선 연결하는 것은 쉽습니다. 하지만 해당 IC 자체를 그리는 것이 굉장히 지루하고 짜증나는 작업입니다.


그래서 보통 회로 설계 + 아트웍 하시는 분들은 자신들의 라이브러리가 생명처럼 느껴질 수도 있습니다.

(저도 라이브러리를 다시 만들기 귀찮아서 기존 툴을 사용했습니다. ㅠㅠ)


요세는 많은 제조사에서 제공하는 추세입니다. 그나마 다행입니다. ㅎㅎ


ㅎ 오늘은 일단 맛보기로 요정도까지 일반적인 내용으로 진행을 마치구요.


다음 시간에는 회로를 조금 자세히 살펴보도록 하겠습니다.


다음 시간에 뵈요~ (다음 건 빨리 포스팅 할게여~ ^^)


- Dwarp -




음.. 그리고 한가지 말씀드리자면 저는 전문 회로 설계자나 아트웍 설계자가 아니며 별도의 교육을 수료한 적도 없습니다.


순수히 제가 맨땅에 헤딩해가며 나온 지식들입니다.


그렇기 때문에 전문가 분들이 보시기에 틀린 점도 적지 않으리라 생각합니다.


틀린 점을 언제라도 지적해 주시면 저 뿐만 아니라 많은 분들께 도움이 되리라 생각합니다.

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