... أو كيفية تزويد مشروع DIY الخاص بك مع MIPS أو ARM خفيف الوزن ببطاقة micro-SD سريعة.
يوم جيد لجميع المجتمع المحترم. أود أن أكمل قصتي عن
الجهاز المربع ، أي كيف تمكنت من توصيل بطاقة micro-SD متصلة بمنفذ USB 2.
كان جذر المشكلة برمتها هو أن USB 2 ، وليس واحدًا فقط ، يحتوي على وحدة المعالج الخاصة به ، ولكن للأسف ، لا يوجد QSPI (QuadSPI) أو واجهة بطاقة. كيف ترتبط هذه الحقيقة المحزنة ببطاقات SD؟ بسيطة للغاية ، أي بطاقة SD في الأساس المادي لاتصالها لديها واجهة SPI (SerialPeripheral). يستخدم SPI الكلاسيكي خطًا فعليًا واحدًا لإرسال البيانات التسلسلية واستلامها. بسيطة واقتصادية ، سواء من حيث المال أو المللي أمبير. ومع ذلك ، فإن العيوب ، كما تعلم ، هي استمرار للمزايا ، وبالنسبة لـ SPI ، فقد أصبحت في الأساس سعرًا منخفضًا نسبيًا لتبادل البيانات. لحل هذه المشكلة ، تم اختراع وضع تبادل بيانات بأربع بتات مع بطاقة SD ، وهو قريب من بروتوكول QSPI. عند استخدام هذا الوضع ، تتفق وحدة التحكم المضيفة والبطاقة أولاً على معلمات التبادل في وضع البت المفرد ، ثم تنتقل إلى وضع أربعة بت عندما لا يستخدمان خطًا واحدًا للاستقبال والإرسال ، ولكن أربعة لكل شيء (بالإضافة إلى واحد آخر للإشارة إلى الأمر).
ماذا تفعل إذا كانت المعدات لا تدعم بروتوكول أربعة بت بشكل مباشر ، لكنها لا تزال بحاجة إلى تبادل سريع؟ الجواب الواضح هو تزويد المشروع بجسر "واجهة سريعة" - "بطاقة SD رباعية".
لحل هذه المشكلة ، تم شراء اثنين من محولات USB-SD وخضعت للتحضير (لم يتم استخدام التشريح - نحن لسنا وحوش). قبل تسخين مكواة اللحام ومجفف الشعر ، تم إجراء فحص مهم للغاية لمعرفة ما إذا كانت وحدة معالج دبيان ترى صافرة المحول المقدمة إليها. كان الاختبار ناجحًا جدًا ، ومرحبًا بك في غرفة العمليات. الصافرة المشتراة تبدو كما يلي:
ومثل هذا:
بعد أن تم تفكيك العلبة ، أصبح من الممكن إخراج لوحة الدوائر المطبوعة (من جميع جوانبها).
الدائرة بسيطة ، وأساسها هو IC GL823F - متحكم دقيق مع نظام قيادة 8051 وذاكرة القناع ، مجهز بوحدة واجهة أجهزة USB 2 ، على ما يبدو ليس بجودة عالية جدًا (لماذا أقول هذا - لا أرى مقاومة التحيز الدقيقة للجزء التناظري والمذبذب البلوري وهو ما يعني استعادة التردد من الإشارة المستقبلة بناءً على المولد المعاير الداخلي). ستعمل ، ولكن ليس HiFi ، لا. كل شيء آخر عبارة عن مجموعة صغيرة من الجسم: حجب المكثفات ، المقاومات المقيدة للتيار ، مصابيح LED والموصلات ، كل هذا هندسي.
نقوم بنفخ المكونات بمجفف شعر وفحص لوحة الدوائر المطبوعة. من نواحٍ عديدة ، يكون اللوح مزدوج الوجهين مع فتحات تصفيح. بعد فحص قصير للوحة في المجهر ، ورسم مخطط الاتصال والمقارنة مع ورقة البيانات على IC ذات الصلة بـ GL ، نستعيد مخطط الدائرة.
وهنا بدأنا الآن نرى مشكلة واحدة صغيرة. ماذا بالضبط؟ يتم تشغيل صندوقنا بجهد مضمون يبلغ 3.3 فولت ، وتتطلب الدائرة على GL823 5 فولت. حسنًا ، كما هو مطلوب - لقد اعتادت عليها كثيرًا ، لأن USB يعطيها الكثير. يعمل Micro SD نفسه بقوة 3.3 فولت ، لذا تتم إضافة مثبت LDO المدمج إلى GL823. ومن هنا السؤال - وإذا كانت الدائرة تعمل من 3.3V ، فهل يمكن أن تعمل؟ إذا تمكن LDO من عدم إسقاط الكثير من الجهد ، فيمكن ذلك ، ولكن ليس كل LDO مفيدًا بنفس القدر. تعطي ورقة البيانات القليل من التلميح - الإخراج الذي يغذي بطاقة SD يسمى PMOS. لا يمكن لهذا الاختصار إلا أن يفرح - يمكن افتراض أن مخطط HighSide PMOS مستخدم ، حيث يمكن أن يكون انخفاض الجهد عبر عنصر التحكم صغيرًا جدًا. ومع ذلك ، كل هذا هو المنطق ، والحجة الحاسمة الوحيدة هي الخبرة ، وهو ابن الأخطاء الصعبة.
ما نوع الخبرة التي سنقدمها؟ دعونا نحاول تشغيل IC بجهدين بتبديل - من 5 فولت USB أو من 3.3 فولت ، تم الحصول عليها بواسطة مثبت منفصل. الآن لدينا ما يكفي من المعرفة لرسم مخطط تخطيطي.
إن ترقيم المكونات على الدائرة غريب إلى حد ما لسبب طلب ترتيب متعدد مع عدة دوائر اختبار أخرى في الشركة المصنعة لألواح الدوائر المطبوعة ، وكان كل منهم يحتوي على ترقيم المكونات من خلال. أثناء إعداد المقال ، أحضرت مخطط الدائرة وفقًا للصورة ، وتبين ما حدث.
ماذا نرى في الرسم التخطيطي؟ من الواضح أن النواة هي GL823F. من الواضح أن موصل micro-SD متصل به. الشيء الوحيد الذي يجب ملاحظته - دبوس 9 في الموصل هو التلامس المنزلق للبطاقة في الفتحة ، عندما تكون البطاقة في مكانها ، يتم تقصيرها إلى الأرض. C7-C10 - حجب المكثفات في دوائر الطاقة. إذا كنت ترغب في زيادة مناعة الضوضاء قليلاً ، فيمكن توصيل الدبابيس 2 و 16 DD1 من خلال خنق الفريت. يحد R4 من التيار من خلال HL1 ، يسحب R5 خط GPIO إلى واحد في حالة عدم وجود بطاقة في الفتحة. DA2 ، C11 و C12 تشكل منظم جهد خطي 3.3V.
نظرًا لأنه في تلك اللحظة التي تم فيها رسم الدائرة ، من ناحية ، لم يكن من الواضح كم ستستهلك ، ومن ناحية أخرى كانت هناك تجربة غير سارة في استخدام بعض محركات أقراص USB المحمولة (لن تشير بإصبع) التي استهلكت 400 مللي أمبير عند التسجيل ، تقرر إضافة R6. بشكل عام ، هذه تقنية قياسية - مع استهلاك ملحوظ لـ LDO الخطي في الدائرة (الكلمات الرئيسية هنا هي LowDropout) ، وضع مقاوم منخفض المقاومة مع زيادة الطاقة عند الإدخال وتبديد جزء من الحرارة عليه ، وليس على المثبت. ومع ذلك ، أظهرت التجربة أنه لا توجد حاجة إلى R6 ، وستظل تراها في صورة اللوحة.
تم تصميم XS4 فقط لإجراء تجربة - تبديل الطاقة DD1 بين 5 و 3.3 فولت. XS2 هو موصل USBB قياسي بحيث يمكنك وضعه أمامك ، وعدم التسلق إلى منافذ USB المجانية تحت الطاولة إلى جهاز الكمبيوتر.
إليك ما حدث بعد تتبع وتصنيع البرامج والتثبيت:
كما ترون ، فإن الجانب السفلي من اللوحة واضح تمامًا ، والجانب العلوي ليس أكثر تعقيدًا.
لن أقوم بتأخير نهاية المؤامرة ، سأقول على الفور أن التجربة قد أظهرت أنه من الممكن تشغيل GL823F من مصدر 3.3 فولت ، ولا يؤثر تبديل XS4 على أي شيء باستثناء استهلاك الطاقة (وليس التيار).
للتأكد من عمل اللوحة بشكل صحيح ، قمنا بقياس سرعة التسجيل والتيار المستهلك في نفس الوقت لثلاث بطاقات micro-SD مختلفة. المتسابقون - في الاستوديو!
تم إجراء تقييم الاستهلاك الحالي (قياس ما تم فعله ، لا يمكن استدعاء لساني) باستخدام مقياس بطارية الجهد الحالي المشترك. بصراحة ، تبين أنه من المفاجئ أنه ينقل أيضًا بيانات USB.
تم استخدام الاستهلاك الحالي فقط ، وسعر قسمة هذا ، إذا جاز التعبير ، الجهاز 0.01A ، بالإضافة إلى خطأ أخذ العينات على الأقل من وحدة واحدة من البت الأقل أهمية لا يزال 0.01A. لذلك ، يوضح الجدول فقط نطاقات المؤشرات ، التي قفز فيها رقم التيار المستهلك. آمل ، مع ذلك ، أنه بالنسبة لأولئك المهتمين بتطبيق GL823 في قراراتهم ، سيظل من الممكن تقييم شريط الاستهلاك العلوي.
بالإضافة إلى اختبار اللوحة ، لزيادة الموضوعية ، تم إجراء قياسين للتحكم باستخدام قارئ بطاقة SD آخر. هنا واحد:
لم يتم إعداد هذه العينة ، واستعرتها من ابنتي لمدة 5 دقائق ، وإذا كنت قد أحرقتها ، لكانوا قد حرموني على الفور. شيء واحد مؤكد - الشريحة التي تنتمي إليها لا تنتمي إلى عائلة GL823 ، التي يستطيع أعضاؤها العمل بنفس القدر مع معيار SD ، والمعايير المتعددة صعبة للغاية بالنسبة لهم.
تم قياس سرعات القراءة والكتابة بأبسط طريقة: تمت كتابة الملف نفسه الذي يبلغ حجمه 1.058.268 كيلوبايت وقراءته من بطاقة الاختبار. تم تنفيذ تجربة التحكم (على قارئ آخر) فقط لاستبعاد أخطاء النظام بترتيب عشري واحد أو آخر ، ولم تتم معالجة البيانات الموجودة عليها ، أصبحت مقتنعًا فقط بأن أوقات وتيارات الاستهلاك تقريبًا تغلبت على تلك التي تم الحصول عليها في المرحلة السابقة.
إذا كنت ترغب في تطبيق الدائرة الموصوفة في مشروعك ، فعند تقدير الاستهلاك ، قم بتصحيح حقيقة أن تيار الإمداد جاء من جهد USB من 5 فولت ، ولكن GL823 كان يعمل من جهد 3.3 فولت ، والفرق هو 5-3.3 = 1.7 (وهذا هو 50 ٪ من 3.3) فقد للتو على DA2. عندما يتم تشغيله من مصدر مركزي (وآمل ، نابض) 3.3 فولت ، نحصل على توفيرات لائقة.