Merhaba Arkadaşlar,
Önceki yazılarımızda çizim programımızı tanıdığımıza göre artık nasıl bir tasarım yapacağız ve bu tasarımı yaparken nelere dikkat etmemiz gerektiği konusunda konuşabiliriz. Bunu yapmadan doğrudan çizimleri verebilirdim ancak yapılan bir şeyi geliştirilebilmesi için tasarım adımlarının iyi bir şekilde bilinmesi gerektiğini düşünüyorum. Bu bir konuyu öğrenmek için de geçerlidir. Eğer anlaşılmayan noktalar varken ilerlemeye devam ederseniz pek çok sorunla karşılaşırsınız. Hoca konuşmamı da yaptığıma göre konuya geçebiliriz. 🙂
Tasarımın en önemli adımlarından bir tanesi kullanılacak elemanların seçimidir. Hangi elemanı neden seçtiğiniz konusunda en azından bir fikriniz olması gerekir. Genel olarak her eleman için dikkat edilmesi gereken üç konu aşağıdaki gibidir.
- Özellikler
- Elemanları seçerken yapılacak işin iyi bilinmesi ve eleman özelliklerinin işe göre belirlenmesi önemlidir. Örneğin bir ses yükselteci yapılacaksa 100 MHz band genişliğine sahip bir Op-Amp seçilmesinin veya tasarımdaki tüm elemanlar maksimum 200 mA akım çekerken 2 A çıkış akımına sahip bir regülatör seçmenin bir anlamı yoktur.
- Bulunabilirlik
- Bir tasarım yaparken üretime yönelik düşünülmelidir. Bu nedenle üretim sırasında eleman tedariği konusunda sıkıntı yaşanmaması için baştan elemanların alınacağı yerleri belirlemenizde fayda olacaktır.
- Maliyet
- Bir mühendislik tasarımında her zaman maliyet önemli bir parametredir. Bu nedenle sizin işinizi yapacak en uygun elemanı seçmeye özen gösterin. Çünkü ileride bu alanda çalışırsanız patronlarınız sizden bunu isteyecektir. 🙂
Şimdi yapacağımız tasarım üzerinde konuşarak eleman seçimimizi gerçekleştirebiliriz. Öncelikle yapacağımız kart bir dersin laboratuvarında kullanılacağı için laboratuvarda yapılacak deneylere uygun bir tasarım olması gerekir. Genel olarak mikroişlemci laboratuvarlarında aşağıdaki deneyler yaptırılmaktadır.
- Kaydedici ve GPIO İşlemleri Deneyi
- Kesme Deneyi
- Timer ve PWM Deneyi
- ADC ve DAC Kullanımı Deneyi
- UART, I2C ve SPI Haberleşmeleri Deneyi
Bu tasarımdaki amacımız üzerinde STM32F415 işlemcisi bulunan, yukarıdaki deneyler için gerekli elemanların kart üzerinde bulunduğu, USB üzerinden programlanabilen ve sanal port ile haberleşebilen bir kart tasarlamaktır. “Neden STM32F415 seçtiniz?” diye soracak olursanız size “Çünkü elimizde onlardan vardı.” cevabını veririm. Yani maliyeti minimum yapmak için. 🙂 O zaman deneylerde kullanılan elemanların listesini çıkartarak işe başlayalım.
- Kaydedici ve GPIO işlemleri için 8 adet LED’e ihtiyacımız var. Meşhur Kara Şimşek uygulaması yapmak için. 🙂
- Kesme deneyi için 2 adet buton.
- Timer ve PWM deneyi için 1 adet RGB LED.
- ADC ve DAC uygulaması için 2 adet trimpot. Jack giriş ve çıkışı düşünüldü ancak o sonraki tasarımda eklenecek.
- UART, I2C ve SPI haberleşmeleri için ise herhangi bir elemana ihtiyacımız yok.
- Son olarak en önemli malzeme çok miktarda sevgi. 🙂 Tavşanları çok sevdiğimi söylemiş miydim? Nedense belirtmek istedim.
Görüldüğü gibi çok önemli bir elemanımız yok. Bizden istenen bir diğer önemli özellik ise USB üzerinden programlanabilme ve haberleşebilmedir. Burada önemli bir sorunla karşılaşıyoruz. Maalesef ki tasarımlarının neredeyse her şeyini paylaşan STM firması programlayıcısının yazılımını paylaşmamış. Neyse ki bazı dostlarımız bunun bir çözümünü bularak paylaşmışlar. Bizde onların gösterdiği yöntemleri izleyerek bu özelliği de gerçekleştirebiliyoruz. 🙂
Bu tasarım için geriye sadece regülatör ve kristal seçimleri kaldı. Bu konularda hesaplamaların yapılması gerektiği için onları sonraki yazıya bırakıyorum. Şimdi bağlantı taslağımızı oluşturarak yazımızı sonlandırabiliriz. Bunun için işlemcimizin datasheet dosyasını açarak hangi pinlerin hangi amaçla kullanıldığını incelememiz gerekmektedir. Bu bilgiler datasheet’deki Tablo 7 ve Tablo 9’da bulunmaktadır.
Şekil 1’de görüldüğü gibi kullanacağım pinleri tablo üzerinde işaretlemeyi seviyorum. Pin seçimine ilk olarak haberleşme pinleri, ADC pinleri ve timer pinlerini belirleyerek başlamanızda fayda olacaktır. Çünkü tüm pinler genel amaçlı giriş çıkış (GPIO) olarak kullanılabilir, ancak sadece belirli pinlerin bu alternatif özellikleri bulunmaktadır. Bu tasarım oluşturduğumuz bağlantı taslağı aşağıdaki gibidir. Tabii ki PCB çizimi sırasında bağlantının daha kolay olması açısından değişiklikler yapılabilir.
- PB3, B4, B5: SPI CLK, MISO, MOSI
- PB6, B7: UART Tx, Rx
- PB10, B11: ST-Link UART Tx, Rx
- PB8, B9: I2C SCL, SDA
- PC0, C1: 2 x Trimpot ADC
- PA4, A5: 2 x DAC
- PA8, C9: 2 x Buton GPIO
- PC6, C7, C8: RGB LED PWM
- PB12, B13, B14, B15, A9, A10, A11, A12: 8 x LED GPIO
Böylelikle işlemcimiz ile kart üzerine ekleyeceğimiz elemanlar arasındaki bağlantıları kabaca nasıl yapacağımızı belirlemiş olduk. Bu yazımızın daha fazla uzamaması için burada bitirmek istiyorum. Sıradaki yazılarda regülatör, kristal ve ST-Link bölümlerini detaylı olarak inceleyeceğiz. O zaman yakında görüşmek üzere efendim. 🙂