Perangkat logika terprogram kompleks (CPLD) adalah bagian perangkat keras penting dalam perlengkapan Anda. Sesuai namanya, Anda dapat memprogram chip ini untuk menyediakan fungsi logika yang Anda butuhkan. Ini mungkin untuk mengganti chip yang sudah usang, atau hanya sebagai cara untuk belajar dan mencoba berbagai teknologi. Tidak ada cara yang lebih baik untuk belajar selain menggunakan CPLD dan mencobanya sendiri.
Saya membuat modul CPLD agar bisa dipasang ke banyak perangkat, termasuk breadboard tanpa solder, tetapi saya salah langkah. Ternyata ruang pemasangan yang tersedia di breadboard tanpa solder adalah 1,1 inci. Saya membuat footprint selebar 1 inci, sehingga tidak ada ruang untuk deretan kabel di kedua sisinya. Aduh.
Tapi izinkan saya menjelaskan lebih detail tentang apa yang saya lakukan. Saya ingin membuat logika yang dapat diprogram yang dapat dirakit sebagai kit, dapat dengan mudah disolder di rumah, dapat diprogram dalam sebuah rangkaian, dan dapat bekerja pada tegangan 3,3 atau 5 volt.
Untuk mewujudkan kit yang mudah disolder, saya menggunakan komponen CPLD lama, yang juga tersedia dalam versi 3,3v dan 5v, dan akan mempertahankan pemrogramannya terlepas dari catu daya. Logika itu sendiri adalah IC CPLD dari seri Altera Max, tersedia dalam dua versi, cocok untuk papan sirkuit dengan 32 atau 64 makrosel. Makrosel adalah blok bangunan logika dasar yang diprogram menggunakan "istilah" logika dan kemudian dihubungkan dengan makrosel lain melalui interkoneksi yang dapat diprogram.
Jika dilihat dari skemanya, terlihat bahwa komponennya tidak banyak: pada dasarnya hanya CPLD, rangkaian pemrograman in-circuit, dan osilator yang menggerakkan logika CPLD.
Komponen ini disebut EPM7032 dan EPM7064, menggunakan chip pembawa timah plastik (PLCC) 44 pin, kadang-kadang disebut timah J karena bentuk timahnya yang menyerupai huruf J. Paket ini dapat dimasukkan ke dalam soket lubang tembus atau langsung disolder ke PCB.
Modul ini memiliki osilator terintegrasi, sehingga CPLD dapat melakukan operasi secara stateful dan membuat penghitung cepat sendiri tanpa memerlukan clock eksternal. Jika clock eksternal tersedia, clock berkecepatan tinggi pada modul dapat digunakan untuk membuat event clock pada setiap tepi naik atau turun dari clock eksternal, dan tetap mengikuti pedoman CPLD/FPGA, yaitu, Anda sebaiknya menggunakan jaringan clock global internal daripada penggerak "Asynchronous" untuk input clock. Tegangan catu daya terukur osilator ini berkisar antara 1,8 hingga 5,5 volt.
Jika Anda menonton video tersebut, Anda akan melihat bahwa saya membahas preferensi pribadi saya tentang cara menangani pin "INH" pada osilator; sederhananya, setelah saya memeriksa lembar spesifikasi apakah sesuai, saya cenderung membiarkannya mengambang.
Saat menangani fungsi-fungsi tersebut, alasan yang terlintas di benak saya termasuk ketidaksukaan saya untuk menghubungkan pin input langsung ke jalur daya (jika memungkinkan). Artinya, saya lebih suka menggunakan resistor seri untuk membatasi arus selama transien, meskipun seharusnya tidak diperlukan.
Selama bertahun-tahun, saya telah melihat beberapa masalah dalam produksi (batch besar), dan terkadang hal-hal seperti siklus daya memungkinkan pin yang terhubung langsung ke jalur daya memiliki tegangan yang lebih tinggi daripada chip itu sendiri, yang buruk. Akhirnya, hubungkan pin ke jalur daya melalui resistor (baik daya atau ground), dan orang dapat berubah pikiran dan menggunakan pin tersebut nanti. Ini terutama berlaku dalam pengalaman saya dengan gerbang yang tidak digunakan, Anda mungkin tahu bahwa gerbang ini tidak boleh dibiarkan mengambang atau tidak terhubung. Dengan menggunakan resistor pull-up, Anda dapat menghubungkan sinyal dan menggunakan gerbang tanpa memotong jalur tembaga.
Konektor 10 pin dan beberapa resistor membentuk rangkaian pemrograman. Jika semua resistor adalah resistor pull-up, saya akan menggunakan jaringan resistor, tetapi sayangnya, salah satunya terhubung ke ground.
Untuk memprogram CPLD independen seperti itu, diperlukan programmer khusus. Ini mudah bagi saya untuk mengatakannya, karena saya biasanya memiliki beberapa programmer di dekat saya, tetapi jika Anda tidak memilikinya, tidak akan terlalu sulit untuk memulai. "Altera USB Blaster" yang disetujui dijual seharga $50 dan dapat dibeli dari Digikey dan tempat lain. Saya memiliki beberapa klon dari eBay, salah satunya adalah klon yang mendukung Altera, Xilinx, dan Lattice secara bersamaan. Ada proyek dan kode di internet yang dapat digunakan untuk membuat klon Anda sendiri, saya akan mencantumkannya dalam daftar video yang mungkin saya buat untuk proyek pembuatan klon programmer. Saya juga akan menunjukkan desain shield di mana motherboard, Arduino, PIC, dll. dapat diprogram.
Perangkat lunak yang dibutuhkan untuk mengkompilasi dan memprogram CPLD tersedia secara gratis dari Altera, tetapi komponen lama ini membutuhkan versi lama 9.1. Kabar baiknya adalah itu adalah versi lama favorit saya. Versi tersebut memiliki penganalisis waktu yang intuitif, tetapi fitur itu dihapus di versi selanjutnya.
PCB ini memiliki desain dua sisi yang sederhana, selama papan sirkuitnya sesuai, saya cenderung menggunakan tembaga untuk pentanahan dan terkadang catu daya. Terkadang proses pengecoran menjadi sangat buruk sehingga dapat menyebabkan masalah atau hasil akhir yang kurang rapi, jadi pengecoran tembaga lagi adalah sebuah alat, tetapi perlu dikelola dengan baik.
Saat ini, banyak (jika bukan sebagian besar) paket perangkat lunak CAD berisi tampilan 3D dari produk akhir, meskipun akurasi gambar hanya seakurat model 3D yang digunakan untuk merepresentasikan bagian-bagian tersebut. Di sini Anda dapat melihat di mana saya memilih model 3D untuk soket 44-pin, konektor pemrograman, dan osilator. Berikut adalah beberapa paket 3D yang saya sukai:
Banyak perusahaan juga memiliki model 3D dari komponen mereka. Molex hanyalah salah satu contoh perusahaan yang telah melakukan pekerjaan dengan baik di bidang ini.
Kesalahan yang saya buat tidak memengaruhi fungsi seperti halnya estetika, dan itu bukan masalah utama, yaitu, tidak cocok untuk papan prototipe tanpa solder tunggal.
Begitu saya berpikir untuk membagikan desain ini kepada siapa pun, saya langsung merasa tidak puas dengan simbol skema CPLD dan susunan pin konektor 40-pin, yang merupakan keseluruhan bentuknya. Saya mengambil simbol konektor dua baris 40-pin dan menyesuaikannya ke ukuran 1 inci, tetapi nomor pinnya bukan 1, 2, 3, 4... melainkan diberi nomor 1 di samping seperti paket DIP, 3, 5, 7... persis seperti konektor kabel pita. Oleh karena itu, ini adalah bentuk yang tidak intuitif untuk menentukan cara menghubungkan ke modul dan melakukan pemecahan masalah.
Demikian pula, penugasan pin CPLD agak membingungkan, dan saya menggunakan serangkaian utilitas yang mengandalkan Boundary Scan Description Language (BSDL) untuk membuat simbol. Sebagian besar vendor utama memiliki file BSDL yang tersedia untuk komponen utama mereka, yang memungkinkan Anda untuk (semi-)otomatis membuat simbol dan paket. Seperti halnya otomatisasi lainnya, ini perlu dilihat sebagai alat dan mungkin memerlukan penyesuaian lebih lanjut untuk hasil terbaik. Dalam hal ini, saya membiarkannya mencantumkan pin dalam urutan abjad, yang hampir acak ketika melacak pin di papan. Saya hanya bisa mengatakan bahwa saya sangat cemas hari itu.
Anda akan membayar mahal untuk jalan pintas ini suatu saat nanti. Saat saya memodifikasi modul ini, saya akan menentukan dan memberikan penempatan pin yang sesuai dengan komponen itu sendiri, sehingga mengetahui di mana harus meletakkan probe osiloskop Anda semudah melirik simbol skematik.
Saat menggunakan papan sirkuit, ada beberapa peningkatan lain yang sebagian besar bersifat estetika atau fungsional. Indikator pin 1 perlu lebih umum di beberapa paket, dan saya selalu lebih menyukai titik ground sederhana untuk menghubungkan ground osiloskop atau kabel VOM. Saya mungkin akan menambahkan ini dengan menambahkan konektor dua pin sehingga daya dan ground dapat diterapkan langsung ke papan, bukan dihubungkan ke pin bagian bawah.
Sebelum memodifikasi papan sirkuit, saya ingin memastikan bahwa papan tersebut berfungsi dengan baik dari segi fisik dan estetika. Setelah menyalakan daya dan memastikan bahwa osilator bekerja dengan benar, saya mencolokkan programmer. Meskipun versi 3.3v lebih baru daripada perangkat lunak pemrograman, programmer tersebut mendeteksi CPLD dan menampilkannya sebagai perangkat "tidak dikenal".
Selanjutnya, saya membuat penghitung di Quartus dan menetapkan nomor pin. Proses kompilasi dan pengunduhan yang cepat serta fungsi penghitung yang terlihat oleh osiloskop memverifikasi bahwa desain tersebut layak.
Rangkaian uji cepat dalam Verilog sangat sederhana. Kode tersebut tercantum di bawah ini. Anda dapat mengunduh file ZIP yang berisi skema dan rangkaian uji Verilog sebagai proyek Quartus II (membutuhkan versi 9.1).
Seperti yang telah saya sebutkan, saya akan membuat revisi kedua pada papan sirkuit untuk lebih memperhatikan detail yang dibutuhkan saat berbagi desain atau melakukan berbagai pemecahan masalah. Karena saya perlu mengatur lebar konektor bawah menjadi 0,9 inci atau kurang, saya dapat terus mengaturnya menjadi 0,6 inci, yang merupakan paket DIP "lebar" standar. Melakukan hal ini berarti membiarkan pin bawah menonjol dari jejak soket CPLD. Saya tidak akan melakukan ini dalam situasi produksi karena pada saat itu dirakit secara manual, tetapi salah satu tujuannya adalah untuk membuat kit penyolderan manual. Kompromi penyolderan manual adalah bahwa osilator memang perlu berada dalam wadah pemasangan permukaan SMD, versi lubang tembus sangat besar dan biasanya tidak mendukung rentang tegangan yang saya inginkan.
Apakah mungkin menggunakan modul-modul ini untuk membangun komputer sederhana yang lengkap? Saya rasa saya perlu menambahkan memori.
Haha...ya, itu tergantung jenis komputernya. Namun, mikrokontroler/mikrokomputer "asli" dipengaruhi oleh "pin bonding" modul tersebut, yang berarti Anda tidak bisa mendapatkan cukup terminologi dari modul tersebut untuk melakukan sesuatu yang terlalu berguna.
Saya membuat pengontrol pengaturan waktu dan mode kamera NTSC lengkap dengan ukuran 64, sehingga tidak memerlukan prosesor.
Structural Verilog dan HDL yang digunakan dalam buku Nand to Tetris kurang lebih sama.
Mengapa menggunakan komponen tembus lubang? Pengelasan 0805 itu mudah! Sekaranglah saatnya bagi setiap penggemar otomotif untuk mempelajari keterampilan ini.
Jika saya membuat soket atas tumpang tindih dengan pin yang disolder dari bawah, maka saya dapat menggunakan "6 pusat (mensimulasikan chip 40 pin) atau diagonal, dll. Ini akan sepenuhnya berupa penyolderan komponen secara manual untuk menyolder kaki bagian bawah. Soket atas berada di belakang kaki.
Namun, menyolder dari bawah itu sulit bagi pemula. Saat saya menyolder header untuk PCB pada breadboard (papan adaptor SMD murah yang bisa Anda gunakan di eBay ini bisa digunakan untuk prototyping), saya memasukkan header ke breadboard, lalu meletakkan PCB di atasnya, dan kemudian saya bisa menyolder dengan mudah. Ini sangat cocok untuk breadboard. Jika Anda perlu menyolder dari bawah, itu bahkan lebih sulit.
Jika CPLD berada di tengah (mungkin lebih mudah untuk dipasang kabelnya), maka dapat dipasang secara diagonal tanpa tumpang tindih, ada 4 baris, atau CPLD dapat berada di satu sisi:
Terima kasih atas tips memasukkan konektor ke dalam breadboard sebelum menyolder. Punya saya agak tidak stabil.
Bagaimana jika menggunakan pin breadboard format DIP di satu ujung dan soket chip tipe "dongle" di ujung lainnya? Chip tersebut dapat digantung di ujung breadboard. Penataan jalurnya akan sempit.
|####### ******************** |. Ya, saya memutuskan untuk menggunakan versi "gratis" Altera, sama seperti Xilinx dan Lattice yang memiliki versi "gratis". Saya perlu menyelesaikan siklus dengan Al Williams untuk memahami apa saja yang didukung oleh dukungan open source, yang pasti mencakup atribut spesifik dari seri perangkat tersebut. Meskipun demikian, saya telah melakukan banyak hal dengan versi gratisnya.
Ya, Anda menunjukkan bahwa CPLD tumpang tindih dengan pin, saya rasa. Jika saya memahaminya dengan benar, ini mungkin terlihat seperti revisi 2. Saat mendesain untuk produksi (massal), saya selalu alergi terhadap langkah "perakitan solder tangan" karena tumpang tindih (sebenarnya pin solder di sisi non-komponen). (Ini sudah merupakan komponen yang disolder tangan) tetapi ini hanya kit kecil, bukan desain yang berorientasi produksi. Saya hanya memiliki beberapa kebiasaan yang sulit dihilangkan di usia saya. 
Saya rasa papan sirkuit berbentuk T dengan CPLD dan komponen pasif dengan bagian berbentuk T yang lebar akan sangat berguna saat digantung di tepi breadboard. Sesuatu yang mirip dengan Adafruit RasPi T-Cobbler (http://www.adafruit.com/products/2028). Ini akan membuat sebagian besar area breadboard tersedia.
Sayangnya, penghentian produksi akan sangat membatasi penggunaannya dalam proyek sampingan, sama seperti semua generator fungsi yang berbasis XR2206 dan ICL8038.
Ide yang menarik. Saya suka kedua chip ini. CPLD tidak ketinggalan zaman, ini hanya cara yang lebih murah untuk membelinya dengan tegangan 3,3V.
Mengenai "omong kosong" Anda... Anda sebenarnya tidak membuat tata letak baru untuk memasangnya di breadboard. Cukup pasang kabelnya di breadboard terlebih dahulu, lalu pasang cpld pada kabel tersebut. Atau, jika Anda dapat melepaskan strip daya dan ground dari salah satunya, gunakan 2 breadboard.
Tentang Altium dan Eagle. Pernahkah Anda mempertimbangkan KiCad? KiCad tidak memiliki batasan apa pun yang membuat Anda lebih menyukai Altium daripada Eagle, dan secara default menghasilkan kesalahan DRC untuk semua pin yang tidak terhubung. Jika Anda benar-benar ingin membuka pin, Anda harus memberi tahu programnya. (Mungkin hanya untuk input, bukan untuk output, dan ini belum diperiksa). Fitur hebat lainnya adalah sangat mudah dipelajari. Hanya butuh satu sore, dan manual pengantar yang sangat baik membantu saya memulai.
Saya lebih menyukai SMD (bagian yang lebih besar) daripada through hole. SMD lebih mudah digunakan. Anda tidak perlu memutar PCB terus-menerus. (Beberapa kesalahan bodoh terjadi karena mirroring...). Dan Anda tidak perlu memotong kaki resistor. Saat berbagi desain, beberapa paket dapat ditempatkan dengan mudah pada PCB atau satu bagian. Resistor SMD TH. (Memang membuat tata letak sedikit lebih rumit).
Saya menggunakan "KiCad Getting Started" dalam format pdf. Versi lama yang saya gunakan terdiri dari 29 halaman, dan versi terbaru memiliki 52 halaman. Anda dapat menemukannya di tutorial lain (termasuk tautan video): http://kicad-pcb.org/help/tutorials/
Saya tahu bahwa [Chris Gemmell] dari Hackaday dan The Amp Hour membuat serangkaian tutorial tentang Kicad http://kicad-pcb.org/help/tutorials/
KiCad mungkin berguna, mari kita lihat apa yang terjadi di Rev 2. Terima kasih atas saran Anda. Input yang tidak terhubung adalah hal yang baik untuk DRC (ERC), dan untuk konektor dan hal-hal lain yang membuatnya tetap lunak atau IO, sebagian besar pesan pemutusan koneksi CAD biasanya dapat dihindari.
Lakukan pengujian cepat dan masukkan konektor ke dalam tabel kosong, jalankan anotasi dan DRC. Hasilnya menunjukkan kesalahan DRC untuk setiap pin. Namun, menandai pin yang diketahui tidak terhubung sangatlah mudah.
Diatur ke pasif. Saya harus mencari (Edit Komponen -> Edit dengan Editor Pustaka). Editor pustaka terbuka dan memuat komponen Anda di jendela terpisah, Anda dapat memeriksa atau mengubah bagian mana pun dari komponen tersebut. Komponen yang diubah dapat disimpan atau diperbarui di skema Anda. Ini membuatnya sangat mudah untuk mengubah komponen. Saya tidak terlalu peduli dengan pustakanya. Misalnya, jika Anda menggunakan cpld, Anda ingin memberikan nama yang bermakna pada pin. Yang lebih penting, ada antarmuka yang bagus untuk mendesain komponen Anda sendiri.
Di ERC KiCad, pin "tidak terhubung" adalah jenis pin yang berbeda dari "pin pasif", dan semua pin "tidak terhubung" akan menghasilkan kesalahan. Cara kerja ERC dapat dengan mudah disesuaikan dengan preferensi Anda sendiri: Tools -> Electrical Rules Checker -> Options.
Waktu posting: 18 November 2021