Схемотехника *

Введение

Всем доброго времени суток, друзья! Недавно на работе обзавелись новенькой навороченной платой iCE40 UltraPlus Mobile Development Platform от фирмы Lattice Semiconductor. Со слов разработчиков на официальном сайте iCE40 UltraPlus MDP — это плата, на которой расположены 4 ПЛИС iCE40 UltraPlus, каждая из которых управляет своим набором периферии. В набор входят:

• мобильный дисплей с разрешением 240x240 с интерфейсом MIPI DSI;
• датчик изображения с разрешение 640x480 (OVM7692);
• малопотребляющие микрофоны в количестве 4 штук;
• BLE модуль для беспроводной передачи данных;
• программируемая SPI Flash память;
• пак различных датчиков (давления, компас, гироскоп и акселерометр);
• ну и всякие кнопочки и лампочки.

Вся круть данного кита заключается в том, что на нем с помощью специальных программных пакетов можно разворачивать нейронные сети для работы с видео и звуком. И это не говоря уже о том, что ПЛИСы фирмы Lattice являются низкопотребляемыми, малогабаритными и достаточно дешевыми.

Всем привет. Давно хотел собрать большой E-Ink дисплей, который можно поставить на стол и отображать на нем полезную информацию (погоду, календарь и т.д.) В этой статье расскажу, как можно собрать такое устройство на базе ESP32 и дисплея от Kindle DX значительно дешевле, чем Waveshare.

Лет восемь назад работал я в одном… а в прочем, не важно где. Делали мы там всякие разные интересные вещи. В том числе занимались системами технического зрения для роботов. Роботы были немного маленькие. И если привод для них маленький сделать не было для нас особой проблемой, то вот сделать миниатюрную цифровую камеру, которая не была бы размером с половину робота, было трудно (когда же мы наконец похороним PAL в таких разработках и везде будет цифра?). Если вам любопытно узнать, чем же всё закончилось, прошу под кат!

Окружающий нас мир с нашей точки зрения является аналоговым, то есть большинство измеряемых нами величин является множеством вещественных чисел в определенном диапазоне значений. В то же время методы обработки таких величин при помощи аналоговых операций оказывается сильно ограничен по функциональности и сложности, а разработанная цифровая обработка сигналов оказывается на много порядков функциональнее, надежнее, компактнее, но оперирует только с цифровыми данными, то есть с данными, дискретными по времени и по мгновенным значениям сигнала. Для преобразования из непрерывного аналогового сигнала в дискретный цифровой используется аналогово-цифровой преобразователь (АЦП).

Весной меня отправили на карантин и появилось немного времени, что бы спаять что-нибудь интересное. Выбор пал на вот это устройство.

Конечно же хотелось расширить возможности радиометра и узнать, какие же конкретно радиоактивные изотопы подстерегают меня в повседневной жизни в г. Киев, который находится уж очень близко к ЧЗО.



В статье расскажу, как собирал прибор и что поменял в схемотехнике и прошивке.

Тем, кто любит гикпорн-фотографии от BarsMonster и его товарищей по цеху, наверняка интересно научиться расшифровывать логическую схему по её фотографии. Например, что делает вот этот кусочек Z80?


Яркие вертикальные полосы — это металлические проводники; горизонтальные полосы, от которых видны только тёмные границы — это проводники из поликремния; область неправильной формы с ярко-чёрной границей — это легированная часть кремниевой подложки; желтоватые круги — это соединения между слоями микросхемы.

Каждый транзистор образован поликремниевым проводником, пересекающим область легированного кремния:

По традиции, такие транзисторы называют MOSFET («металл-оксид-полупроводник»), даже когда затвор не металлический, а поликремниевый. Автор вполушутку предположил, что ни один производитель поликремниевых транзисторов не хотел называть их POS.

Работа транзистора заключается в том, что когда к затвору приложено положительное напряжение, то легированная область, включающая исток и сток, становится проводящей; когда напряжение с затвора снято, то исток и сток размыкаются.

Вот та же самая фотография с размеченными транзисторами и проводниками: (я добавил в авторскую иллюстрацию обозначения соединений между слоями)

Недавно один мой знакомый, начавший интересоваться электроникой и схемотехникой, обратился ко мне с просьбой дать ему какие-то практические советы по разработке электронных устройств. Поначалу этот вопрос немного озадачил меня: как-то так получилось, что для себя я никогда не выделял какие-то перечни обязательных правил проектирования, всё это было у меня где-то на уровне подсознания. Но этот вопрос послужил хорошим толчком для того, чтобы сесть и сформулировать хотя бы небольшой список таких рекомендаций. Когда все было готово, я подумал, что, возможно, это будет интересно почитать кому-то еще, таким образом и получилась данная статья.

Я уже моделировал RS-триггер как полностью синхронную схему. Но в некоторых приложениях таких моделей не достаточно, требуется рассмотреть переходные процессы, которые могут возникнуть. TLA+ разработан для анализа параллельных асинхронных систем. Поупражнявшись в решении головоломок с его помощью, можно начать применять этот инструмент и для более серьезных задач.

Наверное этот вопрос «как работает» очень многим покажется глупым. Ответ почти очевиден: адресная светодиодная лента состоит из множества последовательно соединенных «умных светодиодов». Это можно увидеть просто рассматривая устройство ленты. Видны отдельные микросхемы, припаянные к гибкому шлейфу, видны соединения: микросхемы соединены последовательно всего тремя проводами, при этом два из них это питание и земля. Только один провод передает данные о цвете пикселей. Как же это? Что такое «умный светодиод»?

Дальше я расскажу о протоколе передачи данных, используемом в светодиодной ленте на базе WS2812B, и, более того, я почти создам свою «микросхему светодиодной ленты» в микросхеме ПЛИС.

В первой части мы собрали автомат с логикой игры. Точнее, не всей игры, а только движения самой змеи. В этой, заключительной, части мы разберёмся с подключением экрана и закончим всю схему целиком.


Большое разрешение — по клику

На досуге мы с сыном изучаем цифровую электронику. Недавно мы дошли до главы про конечные автоматы. На эту тему полно типичных задач, вроде семафора или торгового автомата. Но они все унылые и слишком простые, а некоторые вообще, честно скажем, притянуты за уши. После изучения простых примеров захотелось сделать что-то более интересное и сложное. На глаза попала классическая игра «змейка» (сын играл в неё на телефоне), и я предложил сделать её на конечных автоматах. Ведь состояние игры вполне конечное (особенно, если ограничиться небольшим полем), а из входов только 4 кнопки. И вот что у нас получилось.

В этой статье хочу рассказать об электрических разрядах, которые способны грызть различные металлы и стали. Речь пойдет в основном про электроэрозионную обработку.

Современная микроэлектроника практически полностью построена вокруг кремниевых КМОП-микросхем. Как вышло, что кремний опередил появившийся раньше германий и более перспективный арсенид галлия, я уже рассказывал раньше, а сегодня давайте поговорим о другом полупроводниковом материале, стремительно ворвавшемся в царство кремния и готовящемся остаться в нем всерьез и надолго. Этот материал — карбид кремния (SiC).


Статья получилась длинной, поэтому спойлеры: гегемонии кремния в микропроцессорах ничего не угрожает, но в силовой электронике SiC действительно намного лучше. В частности, внутри статьи можно будет увидеть чуть-чуть внутренностей автомобилей Tesla и много силовых полупроводниковых приборов.

Разработка LED-драйвера – интересная и комплексная задача. Рынок в этом направлении весьма насыщен – иногда кажется, что производство светодиодных светильников везде. Начиная от гаража и заканчивая огромными заводами. Что касается драйверов, гиганты типа Philips или Meanwell с одной стороны, добротные китайцы вроде Moso и Billion с другой, noname китайцы с третьей… В этих условиях к инженерным составляющим (схемотехнической и конструкторской) добавляется задача оптимизации изделия по цене.



Итак, рассказываю про разработку LED-драйвера при существенном ограничении по цене комплектующих.

Многие утверждали, что строят троичный компьютер из дискретных компонентов, однако некоторые разрабатывают и заказывают троичные микросхемы уже прямо сейчас :)

В предыдущей статье было очень подробно рассмотрено устройство аналоговой видеокамеры с целью создания собственной прошивки. Как уже было сказано, камера имеет микроконтроллер неизвестного происхождения. Он гораздо богаче, чем привычные мне AVR: у него два напряжения питания 3.3В и 1.8В, а также, у него есть функция DSP. К такому выводу я пришёл, когда задумался про реализацию алгоритма автофокусировки. Тем не менее, я не предпочитал сложные МК типа STM32 и прочие, хотя бы потому, что я с ними вообще никогда не работал. Мной однозначно было принято решение, что для реализации своей прошивки я буду применять один из МК AVR. Поэтому уже на этом этапе я начал осознавать, что с реализацией функции автофокусировки будет не очень легко справиться, а точнее – невозможно.

Ранее на Хабре я публиковал статьи, связанные с системой аналогового видеонаблюдения. В частности, были статьи, связанные с изучением файловой системы HDD видеорегистратора (DVR). В данной статье речь пойдёт про обзор навороченной аналоговой видеокамеры модели Evidence EVR-Y2022F с точки зрения пользователя и подробное изучение её устройства с инженерной точки зрения.

В настоящее время чаще применяется современная система видеонаблюдения на базе сетевых IP камер и соответствующего видеорегистратора. Однако, прежде всего, за счёт невысокой цены, аналоговая система видеонаблюдения всё ещё остаётся актуальной. Существует множество аналоговых видеокамер. Помимо характеристик качества изображения, есть ряд других характеристик, в частности, наличие интерфейса PTZ. Данный интерфейс позволяет управлять видеокамерой по линии RS-485 по протоколу PELCO-D с помощью DVR. Это, как правило, купольные камеры, которые можно вращать, изменяя ракурс видео. Реже встречаются камеры с интерфейсом PTZ, которые поддерживают управление оптическим зумом и фокусировкой (фокусом). Именно о такой камере пойдёт речь в данной статье.

Приветствую, Habr!
Некоторое время назад в поле моего зрения очень часто попадало множество статей, видеороликов о теме SDR трансиверов. Тема представляет интерес и сегодня. Большой популярностью среди радиолюбителей и других, разного рода, «технарей» пользуются устройства HackRF One (и по сей день, несмотря на то, что данный трансивер появился на рынке довольно давно, и в настоящее время уже существует масса других вариантов SDR похожего плана, в том числе и более производительных). Практически во всех статьях этой тематики рассматриваются программные инструменты (как правило — работа с GNU Radio, описываются алгоритмы ЦОС и т. п.), приводятся практические примеры по захвату сигналов радиостанций, демонстрируется GPS-спуфинг, приём сигналов с метеоспутников и т. п. Hack-RF One используется как некая универсальная «коробочка», позволяющая делать множество интересных вещей. Достаточно иметь небольшой опыт в программировании и общее понимание о том, что такое цифровой сигнал – в принципе порог вхождения для самых простых экспериментов с SDR преодолен. На самом деле это, конечно, здорово.
Но среди множества статей пока не встречал ни одной, где бы внимательно рассматривалось «железо» этого приемопередатчика, где более или менее подробно анализировалась его схема (если Вы встречали, дайте, пожалуйста, ссылочку в комментариях).
Более того, настораживает некая пренебрежительность к этому вопросу со стороны «пользователей» этого и других подобных модулей-трансиверов. Во многих популярных статьях проскальзывает, что приемник/передатчик SDR – это:

Шаговые двигатели нашли широкое применение в современной промышленности и самоделках. Их используют там, где необходимо обеспечить точность позиционирования механических узлов, не прибегая к помощи обратной связи и точным измерениям.

Сегодня хочу поговорить об особой разновидности шаговых моторов — миниатюрные шаговые двигатели, которые применяются в конструкциях оптических систем. Мы подробно рассмотрим их устройство и способы управления такими крошечными моторчиками.

В последнее время на Хабре появилось несколько статей про самодельные компьютеры, созданные из различных нестандартных компонентов. Я тоже решил рассказать о своем компьютере, созданном в далеком 1993 году. На волне всеобщего увлечения синклерами, мне захотелось иметь полностью оригинальный 8-ми битный компьютер на основе z80 и, кроме того, создать для него программное обеспечение, начиная от операционной системы и заканчивая игрушками. Что из этого получилось, читайте под катом.