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2.7 Buskopplerhardware v3.x (auf Basis des Fujitsu MB90F497)

Warum der Umstieg auf Fujitsu?

Der SAE81C90 CAN-Controller ist schlecht lieferbar und teuer, deshalb habe ich nach Alternativen gesucht. Dabei bin ich auf der Webseite von Glyn auf die Fujitsu-16LX-Serie gestoßen. Der MB90F497 kostet dort "nur" ca. 10EUR - das ist deutlich billiger als die AVR/SAE-Kombination. Auf intelligente IO-Bausteine, wie z.B. den Microchip MCP250XX habe ich bewußt verzichtet, ich möchte jeden Knoten programmierbar halten um ihn nach meinen Vorstellungen auszurichten. Die auf 8051-Hardware basierenden µC mit CAN-Interface sind im "Prinzip" nicht anderes als die AVRs auch - ich wollte aber eine neue 16Bit-Familie ausprobieren/kennenlernen. Der Fujitsu bietet zudem einige weitere Vorteile, die in Kapitel 2.7.1 aufgelistet sind. Kapitel 2.8 erläutert die Peripherie, die im Zuge der Umstellung auf Fujitsu renoviert wurde bzw. neu entstanden ist.
Um eine klare Grenze zu Hardwareversionen 1.xx und 2.xx zu ziehen, ist die für Fujitsu-Buskoppler gedachte Peripherie mit Versionsnummer 3.xx gekennzeichnet. Auch in der Software schlägt sich diese Kennzeichnung nieder. Hier gab es bei der Umstellung/Portierung einige Neuerungen, es wurde diesmal strenger getrennt zwischen hardwarenahen Modulen und Applikation. D.h. auch, daß sich die eigentlichen Applikationsmodule relativ einfach auf andere Prozessorplatformen portieren lassen. Näheres zur Software erläutert Kapitel 4.4.

2.7.1 (Beschreibung Fujitsu-µC)

technische Daten des Fujitsu-µC MB90F497GPFM:
- 16Bit CPU - up to 16MHz maschine clock
- 2kB SRAM, 64k Flash
- 49 IO-Ports, viele Timer, intergrierter CAN-Controller, 2x UART, 8 ext. Interrupts, 8fach 10Bit-AD-Wandler
- per RS232 programmierbar/flashbar
- TQFP 64
- kostenlose Entwicklungsumgebung inkl. C-Compiler, Debugger
- leistungsfähigere Modelle mit gleichem Befehlssatz (codekompatibel) verfügbar

2.7.2 Buskopplerhardware Beschreibung

Die Buskopplerplatine ist funktional ähnlich aufgebaut, wie die Vorgängerversionen, lediglich ein Resetcontroller TL7705 wurde jetzt zusätzlich vorgesehen. Da der Fujitsu leider keinen integrierten EEPROM-Speicher hat, ist jetzt das externe serielle I2C-EEPROM (64kBit) nicht mehr optional, sondern auf jedem Buskoppler verbaut. Zur Anbindung von Peripherie sind jetzt 2x 8-Bit Ports plus 2x UART und 2x SoftwareI2C vorgesehen. Ein 8Bit-Port davon (Port5) kann als AD-Wandlereingang benutzt werden. Die Anbindung an den CAN-Bus wird wieder über den bewährten 82C250 vollzogen.

2.8 Peripherie speziell für Buskopplerhardware v3.x

Einige Hardwareentwicklungen sind speziell auf die Buskopplerhardware v3.x abgestimmt, dazu zählt ein spezielles Programmiergerät, das im Prinzip nur die Steckverbindunden der Buskopplerhardware v3.x trägt und durch einen kleinen Schalter zwischen Flashmode und SingleChipmode umschaltbar ist. Auch die Neuentwicklung eines Relaisboards war notwendig, da die im I/O-Board eingesetzten Inverter (waren dort im eingesetzen HC14 noch übrig) diesmal nicht benutzt werden sollten (unnötiger Platzbedarf): Zudem ist zunächst eine Tasteranbindung an dieses Modul nicht vorgesehen. Die Tastereingänge sind also auf dem Relaisboard v3.0 auch entfallen.

2.8.1 Fujitsu-Programmer

Die Fujitsus werden normalerweise über die RS232-Schnittstelle (UART1) programmiert - ein spezielles Programmiergerät ist nicht erforderlich. Das hier vorgestellte Gerät vereinfacht nur die Programmierung, weil es einen Schalter zum Umschalten zwischen Flashmode und SingleChipmode besitzt. Eine LED zeigt den aktuell eingestellten Modus an.

Die Steckverbindung zwischen Buskopplerhardware v3.x und dem Programmer sieht folgendermaßen aus:

Der Programmer stellt die Versorgungsspannung für den zu programmierenden Buskoppler v3.x bereit (Vcc/GND). Der Buskoppler selbst muß also zum Programmierzeitpunkt noch nicht mit Spannung versorgt sein. Daneben sind noch die Signale MD0/2 zur Einstellung des Modes wichtig. Ein Schalter setzt diese beiden Pins (mit Hilfe eines Multiplexers 74HC157) auf die entsprechenden Pegel.
SIN1/SOT1 (UART1) programmieren den Mikrocontroller in der Schalterstellung Flashmode - eine LED zeigt diesen Modus an. Im SingleChipmode sind SIN1/SOT1 genau wie SIN0/SOT0 normale RS232-Schnittstellen, die von der Fujitsu-Software benutzt werden können.
Über SV2 kann zur Entwicklungszeit bei angeschlossenem Programmer die I²C-Schnittstelle (SCL/SDA) und UART0 weitergeschleift und benutzt werden. Der Programmer verhält sich in der Betriebsart SingleChipmode transparent.

2.8.2 RelaisBoard

Auf dem RelaisBoard v3.0 sind im Vergleich zu seinem Vorgängermodul (I/O-Board) neben den Taster-/Schaltereingängen und den invertierenden Schmitttriggern auch die Relais von der Steuerplatine verbannt worden. Es sind jetzt Relais zur Montage auf Hutschienen vorgesehen. Das vereinfacht zum einen die Montage, zum anderen fällt die Platine des RelaisBoards damit kleiner und kostengünstiger aus.