Современная электроника №9/2022

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 31 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2022 Рис. 2. Плата дисплея EFM8SB20F16-QFN24 (DD1) в корпу- се QFN-24 размером 4 × 4 мм. Для про- граммирования МК на плате предус- мотрены две возможности. Первая – с помощьюUSB DEBUG адаптера по двух- проводному интерфейсу C2, вторая – по интерфейсу RS-232 через COM-порт компьютера. Для программирования по интерфей- су C2 используется разъём X1, к которо- му подключается кабель от USB DEBUG адаптера с сигналами этого интерфей- са (C2D и RST) и «земля», а сам адаптер подключается к USB-порту компью- тера (подробности см. в [2]). Для про- граммирования по интерфейсу RS-232 используется разъём X2, к которому подключается кабель с сигналами этого интерфейса TxD, RxD, «земля» и пита- ние +3 В (подробности см. в [3]). RC-цепочка R1R2C1 предназначена как для штатной работыМК при вклю- чении питания (она затягивает низкое состояние сигнала RST, требующееся по штату работы, на время заряда конден- сатора C1), так и в режиме программи- рования по интерфейсу C2 с помощью сигналов RST и C2D (резистор R2 даёт возможность легко управлять сигналом RST от этого интерфейса). Интерфейс сопряжения МК с BME280 и дисплеем один и тот же – SPI. Для сопряжения с BME280 используется штыревой разъём X5, к которому ответ- ным гнездом подключается модуль с BME280. Для сопряжения с дисплеем используется угловой штыревой разъ- ём X4, к которому ответным гнездом (X1, рис. 2) подключается плата дис- плея (рис. 2). Как было упомянуто ранее, МК EFM8SB20F16 оборудован двумя интер- фейсами SPI: SPI0 и SPI1. Для сопряже- ния с BME280 используется интерфейс SPI0, а для сопряжения с дисплеем – SPI1. Если для сопряжения с BME280 используется полный (двунаправлен- ный) интерфейс SPI (сигналы MOSI0, MISO0 и SCK0), т.е. в/из BME280 пере- даётся/принимается информация, то для сопряжения с дисплеем (точнее, с его платой – см. далее) использует- ся однонаправленный интерфейс SPI (сигналыMOSI1 и SCK1), или, другими словами, в дисплей только передаётся информация. Скорость обмена по обо- им интерфейсам SPI – 5 Мбод. Сигналы выбора кристалла CS для BME280 и дис- плея разные: CSB и SCD соответственно. Обмен по SPI идёт с тем устройством, у которого состояние CS низкое (лог. 0). Помимо сигналов интерфейса SPI1 (и CSD) в плату дисплея передаются сиг- налы D/C (Data/Command – данные/ команда) и RES (сброс) и принимает- ся сигнал BUSY (занято). Питание на плату МК (+3 В и «земля») подаётся на угловой штыревой разъём X3; к нему ответным гнездом подклю- чается кабель, вторая сторона которого подключается к стабилизатору напря- жения +3 В, а он, в свою очередь, под- ключается к батарейке. Плата дисплея (рис. 2) также не отличается особой сложностью. В ней используется повышающий DC-DC- преобразователь, построенный на транзисторе SI1308EDL (VT1), диодах Шоттки PMEG3010 (VD1–VD3) и кон- денсаторе C2. Назначение преобра- зователя – формирование двух отно- сительно высоких напряжений: +20 В (PREVGH) и –20 В (PREVGL). Для рабо- ты преобразователя на затвор VT1 из контроллера дисплея подаётся меандр частотой около 1,8 МГц (сигнал GDR). VT1 усиливает по току этот меандр, диоды выпрямляют его, а конденса- торы C9 и C11 сглаживают пульсации двух выпрямленных напряжений. Рези- стор R2 ограничивает ток стока VT1, а резистор R1 выключает транзи- стор при отсутствии меандра (когда сигнал GDR находится в высокоим- педансном состоянии – при выклю- чении питания в sleep-режиме). НЧ LC – фильтр L1C1 препятствует проник- новению ВЧ составляющей напряже- ния в тракт питания дисплея и всего устройства. Дроссель L1 представляет собой катушку, намотанную на ферри- товом кольце D3.1-d1.7-h2.15 размером (D/d/h) 3,1 × 1,7 × 2,15 мм тройным про- водом ПЭЛ-0,22. При количестве витков 5 индуктивность дросселя составляет около 40 мкГн, а омическое сопротив- ление около 0,03 Ом. Материал, из кото- рого изготовлено кольцо, к сожалению, неизвестен, но его магнитная проница- емость μ, по опыту автора, существенно превышает 2000. Кольцо выпускается с уже скруглёнными кромками. Вме- сто этого кольца можно использовать кольцо К4 × 2,5 × 1,7 размером (D/d/h) 4 × 2,5 × 1,7 мм из материала М2000НМ1 (μ = 2000), у которого необходимо скру- глить острые кромки (см. далее). На этом кольце следует намотать 10 вит- ков тройным проводом ПЭЛ-0,22. При этом индуктивность составит около 30 мкГн, а омическое сопротивление около 0,04 Ом. Автор проверял работу устройства на обоих кольцах. Эта про- верка показала, что прибор прекрасно работает при использовании любого из двух колец. Следует отметить один интересный момент. Как в описании самого дис- плея (см. datasheet на дисплей 1,5  epa- per-B), так и в описании контроллера BUSY RESE PREVGL RESE GDR MOSI SCK PREVGH CSD GDR PREVGL PREVGH D/C RSTD D/C MOSI1 CSD BUSY RES SCK1 +3 +3 +3 (4-wire SPI) C3-C12 - 1,0/50 0,03 Oм VD1 PMEG3010 L1 40мкГн R1 10K VD3 PMEG3010 C7 C6 VD2 PMEG3010 C4 R2 0,47 1 2 3 4 5 6 8 7 X1 PBS-08R C1 4,7/25 C3 C12 C9 C11 C2 4,7/50 NC 1 RST 10 GDR 2 BUSY 9 RESE 3 BS 8 VGL 4 TSCA 7 VGH 5 TSCL 6 D/C 11 CS 12 SCLK 13 SDI 14 VDDIO 15 VCI 16 GND 17 VPP 19 VDD 18 VSH 20 PREVGH 21 VSL 22 PREVGL 23 VCOM 24 X2 PFC24/0.5mm C5 VT1 SI1308EDL C8 C10 1 10 2 9 3 8 4 7 5 6 11 12 13 14 15 16 17 19 18 20 21 22 23 24 X2' Шлейф 24/0.5mm е