Как сделать PCI карту своими руками, Часть 2 (Электрическая)

[vkorehovisback.livejournal.com]

Оригинал взят у vkorehovisback в Как сделать PCI карту своими руками, Часть 2 (Электрическая)

Проект для Altium Designer можно найти здесь:
https://github.com/vkorehov/cnc

Плата четырехслойная. Один слой я выбрал сугубо для земли.
Все остальные используются зонно, то для питания то для сигналов.

хостинг картинок bmp



Не буду рассматривать сами компоненты специфичные для CNC. Опишу лишь особенности интерфейса с PCI
полная схема и BOM тут: http://www.pdfhost.net/index.php?Action=Download&File=67c22b41baefc72423ef202d48ecbabd
А вот часть где само подключение к PCI:

upload



PCI разрешает подключение только к одному "потребителю".
Т.е. Подключение должно быть напрямую к FPGA или PCI интерфейсу:
Длина проводников всех сигналов кроме PCI_CLK, должна быть не более 1.5''
PCI_CLK должен иметь длину 2.5" +/- 0.1", отсюда гармошка при трассировке.
Важно соединить контакту TCI с TDO чтобы не нарушать Boundary Scan цепочку материнской платы.
Особенно нужно остановиться на источнике питания.
Я использовал два высококачественных LDO, которые питаются только от +5V.
Также в разъеме есть контакты +3.3V и VIO (которое могут быть либо 3.3V либо 5V в зависимости от стандарта материнской платы)
Поскольку Spartan II является 5V толерантным при питании 3.3V, то напряжения VIO не используются.
Также на старых материнских платах не было питания 3.3V. Что также требует отдельного регулятора. Да и качество питания в ПК может быть не ахти.
все неиспользуемые выводы с напряжениями +3.3V, VIO, за исключение +/-12V подсоединены к bypass конденсаторам, что также является требованием PCI, так-как эти контакты образуют обратные пути для токов на линиях.
Как уже упоминалось очень важна низкоомный шунт в питании I/O и ядра FPGA.
Тут просто используется низкоомная обратная связь, так-же в цепях 5V (у которых нет регулятора) я использовал резистор 180 ом.
Это нужно для того, чтобы "связать" вместе плоскость земли и питания, дабы наведенные напряжения из вне не приводили к помехам на линиях.
Да, еще есть небольшой чип для формирования сигнала reset (отличного от сигнала PCI) он мониторит напряжение 2.5V и дает импульс reset когда оно достигает минимума 2.0V, вроде есть небольшая задержка.
Также импульс reset можно подать нажав кнопку на плате (это не имеет ничего общего с ресетом PCi)
так-же нужно отметить что я предусмотретл повторную инициализацию чипа при реконфигурации через JTAG (отдельной кнопкой PRG).
Это нужно если вы загрузили новую версию конфигурации в флеш память (а не в сам FPGA!) и вам нужно перечитать с помощью FPGA эту конфигурацию.
Вот схема узлов питания:

залить картинку



Плата ушка на изготовление, в следующей я расскажу о сборке платы.

Comments

[kincajou.livejournal.com]

не понял... вы поставили резистор 180 ом между +5В и "землёй"?..

[sinclair-sc.livejournal.com]

Подогрев платы?)

[vkorehovisback.livejournal.com]

да

[kincajou.livejournal.com]

О_о

то есть один ватт в тепло - это "лишь бы не было наводок". Очень и очень оригинально, очень.

[vkorehovisback.livejournal.com]

с математикой проблема

[kincajou.livejournal.com]

пардон, да, не то перемножил
140 милливат всего.

Ладно, всего 140 милливатт в тепло. Один фиг, ЗАЧЕМ?

[vkorehovisback.livejournal.com]

когда проблема с математикой не нужно пытаться анализировать электрические схемы.

[kincajou.livejournal.com]

ладно, у меня проблемы с математикой, я кретин и идиот. Но всё же, зачем вы шунтируете наводки с помехами (суть быстротекущие и чаще всего высокочастотные процессы) при помощи резистора? почему не конденсатор, которым отродясь такие вещи блокировали?

[vkorehovisback.livejournal.com]

в прошлой серии я давал ссылки на AN, в одном из них объяснено.

[kincajou.livejournal.com]

ага, вижу.
50 мА рекомендуют. Расточительство...

[vkorehovisback.livejournal.com]

вот я снизил до 25

[vkorehovisback.livejournal.com]

насколько я понял Xilinx известен своим качеством железа, часто они предпочитают "перебздеть" у жить спокойно.

[vkorehovisback.livejournal.com]

конденсатор использовать нельзя, потому что они там как раз с charge pump эффектом борятся.
на многих чипах ставят clamping diodes

[kincajou.livejournal.com]

конденсатор замкнёт высокочастотную компоненту, а DC утечёт либо обратно в регулятор, либо снова будет сожрано самим чипом. Эдакая рекуперация. Мне просто претит сама идея шунтирования резистором... тяжёлое наследие проектирования устройств с ьатарейным питанием и борьбы за каждый микроампер (а потом ещё - тоже с батарейным, но с шунтами, на которых высаживалось ватт по 50 как нефиг делать - потому что сотни ампер)

[vkorehovisback.livejournal.com]

если у вас нет нагрузки в чипе, тогда через клампинг диод, напряжение на конденсаторе будет подскакивать при одновременной коммутации входов и условии достаточно большого тока в линиях. остатки его будут уходить через клампинг диоды, что приредет к "power plane/ground plane bounce" на других входах/выходах.
так-что придется перебороть себя...

[92-element.livejournal.com]

Так трехслойный текстолит нужен

[dimorlus.livejournal.com]

Не бывает трехслойного (бессмысленно), четырехслойный (шести, восьми..), сколько закажешь, столько и сделают.

[92-element.livejournal.com]

Как, а меня матплатв трехслойная. Так по тонейо в рекламе написано.ая

[dimorlus.livejournal.com]

Скорее 16-тислойная, минимум восьми. Выбросьте ту рекламу.

[92-element.livejournal.com]

У меня вся жизнь были компы от Gigabyte. Так что я им склонен доверять

[dimorlus.livejournal.com]

А просто взять материнку и в лупу посмотреть на торец платы не судьба? Сколько там слоев увидеть трудно, но что их там не три, вы увидите точно.

[Михаил Симонов (from livejournal.com)]

для CNC есть опеншара Pluto и там это уже все сделано, более того переложено в язык и теперь купив у китайцев макетку на EP2C5 можно получить сервосистемы на кучу осей.
ну и энд юзер пялится в экран linux CNC под которым весь этот motion работает.

[vkorehovisback.livejournal.com]

в прошлой серии обьяснял почему не параллельный порт и чем он плох.

[ranvish.livejournal.com]

как эт понятно, но зачем?

[Михаил Симонов (from livejournal.com)]

LPT как бэ паралельный порт и в реалтайме там все нормально
оси спокойно показывают скорости абсолютно нормальные и пригодные для самопальных ЧПУ.
для остальных пуристов тоже есть рецепт - это MESA подобные решения (уже и под PCI-e).
карточки меса продаются свободно, имеют кучу обвязки и опенсорс .
ценник более чем гуманный.
кстати их лепят тоже на ксайлинксе.
дык собственно к чему этА многосерийная простыня ?
показать что аффтор может взять шаровую кору да смастерить платку ?
дык такого еще лет 10 назад полно было, даже 11 лет назад уже заказывали многослойки, в России кстати.

[vkorehovisback.livejournal.com]

не парьтесь вы все равно не поймете мотивацию.
погрязли в потреблядстве..

[kincajou.livejournal.com]

так-же нужно отметить что я предусмотретл повторную инициализацию чипа при реконфигурации через JTAG (отдельной кнопкой PRG).
Это нужно если вы загрузили новую версию конфигурации в флеш память (а не в сам FPGA!) и вам нужно перечитать с помощью FPGA эту конфигурацию.

помнится, у третьих спартанов при заливке конфигурационной флешки через ЖТАГ, была такая опция в софтине , автоматически загрузить саму ПЛИС после завершения прошивки. ;)

[vkorehovisback.livejournal.com]

у вторых такой нет.
кроме того при использовании третьих совершенно нелогично не использовать 3AN со встроенным флешем

[kincajou.livejournal.com]

3AN заметно дороже и самоделкину труднее достать. Я вообще решил на шестую серию перейти - проще достать, дешевле, а третья в силу возраста уже "экзотика".

[vkorehovisback.livejournal.com]

шестую серию даже с 3.3v нужно через бас свитч интегрировать, а там есть версия с флешем?
я пользуюсь digikey и никакой проблемы с тем чтобы достать даже Spartan II я не испытал.
а в шестой серии встроенный флеш есть?
3АN стоит около 16 долларов
чип флеш памяти и новый 6й будет стоить дороже явно.
кроме того конвертация уровней, кроиме того больше напряжений нужно делать при помощи LDO

[kincajou.livejournal.com]

ну не знаю, загружать шестые можно из любой SPI-флешки достаточного объёма, а стоят они .. недорого, я разные смотрел - SST, Atmel (как они там щас называются, не помню), Numonyx

вторая серия ещё производится? или это остатки какие-то?

[vkorehovisback.livejournal.com]

наверное остатки, но для моей задачи должно хватить и второй.

[kincajou.livejournal.com]

вот если б я делал такую штуку, я бы в неё сразу влепил бы трансиверы 485 и CAN.. на тот случай, когда параллельная шина окажется неподходящим решением

[vkorehovisback.livejournal.com]

а в чем именно преимущество RS-485 перед 422, которые я влепил?
CAN я не люблю, у меня ни где нет поддержки отладки его, не в анализаторе логики, ни в осциллографе.

[kincajou.livejournal.com]

485 - проводов меньше, каждый узел сети равноправен с остальными.. хотя, наверное, в данном случае это и не так важно

а CAN отлаживать проще простого, если у вас есть ещё один CAN :) чип mcp2515 на SPI подвесить к любому МК. Да хоть к этой же плате, для отладки. Потом, когда отлаженное IP-ядро будет в распоряжении, чип можно убрать и полагаться целиком на ПЛИС.

Просто сам протокол он словно для таких задач и создан.

[ikaktys.livejournal.com]

в индустрии в CNC лепят ethernet и не парятся, бо с ним можно взять абсолютно любой комп для управления, их без Lan порта нет давно, ну или вплоть до перехода на WLan

Параллельная уже отмирает совсем вся, слишком все таки непредсказуемая.