Kit de Prototipado Rápido IoT S5D9
AVISO IMPORTANTE Y DESCARGO DE RESPONSABILIDAD
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Las descripciones de circuitos, software y otra información relacionada en este documento se proporcionan únicamente para ilustrar el funcionamiento de productos semiconductores y ejemplos de aplicación. Usted es completamente responsable de la incorporación de estos circuitos, software e información en el diseño de su equipo. Renesas Electronics no asume responsabilidad alguna por las pérdidas incurridas por usted o terceros que surjan del uso de estos circuitos, software o información.
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Renesas Electronics ha usado cuidado razonable en la preparación de la información en este documento, pero Renesas Electronics no garantiza que dicha información esté libre de errores. Renesas Electronics no asume responsabilidad alguna por los daños incurridos por usted como resultado de errores u omisiones en la información incluida aquí.
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Renesas Electronics no asume responsabilidad alguna por la infracción de patentes, derechos de autor u otros derechos de propiedad intelectual de terceros por o que surjan del uso de productos Renesas Electronics o información técnica descrita aquí. No se otorga por la presente licencia alguna, expresa, implícita o de otro tipo, bajo patentes, derechos de autor u otros derechos de propiedad intelectual de Renesas Electronics o de otros.
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No debe alterar, modificar, copiar o apropiarse indebidamente de ningún producto Renesas Electronics, ya sea en su totalidad o en parte. Renesas Electronics no asume responsabilidad por las pérdidas incurridas por usted o terceros que surjan de dicha alteración, modificación, copia o apropiación indebida del producto Renesas Electronics.
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Los productos Renesas Electronics se clasifican según los siguientes dos grados de calidad: "Estándar" y "Alta Calidad". Las aplicaciones recomendadas para cada producto Renesas Electronics dependen del grado de calidad del producto, como se indica a continuación.
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"Estándar": Computadoras; equipo de oficina; equipo de comunicaciones; equipo de prueba y medición; equipo audiovisual; electrodomésticos; herramientas mecánicas; equipo electrónico personal; y robots industriales, etc.
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"Alta Calidad": Equipo de transporte (automóviles, trenes, barcos, etc.); sistemas de control de tráfico; sistemas anti-desastres; sistemas anti-crimen; y equipo de seguridad, etc.
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Los productos Renesas Electronics no están destinados ni autorizados para uso en productos o sistemas que puedan representar una amenaza directa a la vida humana o lesiones corporales (dispositivos o sistemas de soporte vital artificial, implantaciones quirúrgicas, etc.), o que puedan causar daños graves a la propiedad (sistemas de control de reactores nucleares, equipo militar, etc.). Debe verificar el grado de calidad de cada producto Renesas Electronics antes de usarlo en una aplicación particular. No puede usar ningún producto Renesas Electronics para ninguna aplicación para la cual no esté destinado. Renesas Electronics no será responsable de ninguna manera por los daños o pérdidas incurridos por usted o terceros que surjan del uso de cualquier producto Renesas Electronics para el cual el producto no esté destinado por Renesas Electronics.
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Debe usar los productos Renesas Electronics descritos aquí dentro del rango especificado por Renesas Electronics, especialmente con respecto a la clasificación máxima, rango de voltaje de alimentación operativo, rango de voltaje de potencia de movimiento, características de radiación de calor, instalación y otras características del producto. Renesas Electronics no tendrá responsabilidad por mal funcionamientos o daños que surjan del uso de productos Renesas Electronics más allá de dichos rangos especificados.
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Aunque Renesas Electronics se esfuerza por mejorar la calidad y confiabilidad de sus productos, los productos semiconductores tienen características específicas como la ocurrencia de fallas a cierta tasa y mal funcionamientos bajo ciertas condiciones de uso. Además, los productos Renesas Electronics no están sujetos a diseño de resistencia a la radiación. Por favor asegúrese de implementar medidas de seguridad para protegerlos contra la posibilidad de lesiones físicas, y lesiones o daños causados por fuego en caso de falla de un producto Renesas Electronics, como diseño de seguridad para hardware y software incluyendo pero no limitado a redundancia, control de fuego y prevención de mal funcionamiento, tratamiento apropiado para degradación por envejecimiento o cualquier otra medida apropiada. Debido a que la evaluación del software de microcomputadora por sí sola es muy difícil, por favor evalúe la seguridad de los productos finales o sistemas fabricados por usted.
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Por favor contacte una oficina de ventas de Renesas Electronics para detalles sobre asuntos ambientales como la compatibilidad ambiental de cada producto Renesas Electronics. Por favor use los productos Renesas Electronics en cumplimiento con todas las leyes y regulaciones aplicables que regulan la inclusión o uso de sustancias controladas, incluyendo sin limitación, la Directiva EU RoHS. Renesas Electronics no asume responsabilidad por daños o pérdidas que ocurran como resultado de su incumplimiento con las leyes y regulaciones aplicables.
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Los productos y tecnología Renesas Electronics no pueden ser usados para o incorporados en productos o sistemas cuya fabricación, uso o venta esté prohibida bajo cualquier ley o regulación doméstica o extranjera aplicable. No debe usar productos o tecnología Renesas Electronics descritos en los archivos de diseño de la placa para ningún propósito relacionado con aplicaciones militares o uso por los militares, incluyendo pero no limitado al desarrollo de armas de destrucción masiva. Al exportar los productos o tecnología Renesas Electronics descritos en este documento, debe cumplir con las leyes y regulaciones de control de exportación aplicables y seguir los procedimientos requeridos por dichas leyes y regulaciones.
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Es responsabilidad del comprador o distribuidor de productos de Renesas Electronics, quien distribuye, desecha o de otra manera coloca el producto con un tercero, notificar a dicho tercero con anticipación sobre el contenido y las condiciones establecidas en este documento. Renesas Electronics no asume responsabilidad por ninguna pérdida incurrida por usted o terceros como resultado del uso no autorizado de productos de Renesas Electronics.
Por favor contacte una oficina de ventas de Renesas Electronics si tiene alguna pregunta sobre la información contenida en este documento o productos de Renesas Electronics, o si tiene cualquier otra consulta.
Guía de Inicio Rápido
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El enlace del Paso 4: www.renesas.com/iotsandbox/S5D9/tutorial
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El enlace del Paso 5: www.renesas.com/iotsandbox/S5D9/getstarted
1. Descripción General
Las características del Kit de Prototipado Rápido IoT S5D9 incluyen las siguientes opciones de interfaz:
- RJ45 10/100Mbps Ethernet x1
- USB Full Speed x1
- PMOD x1
- Conectores Grove (UART, I2C, GPIO) x2
- Entrada Digital Protegida x2
- Salida Digital con Buffer x2
- Transceptor RS232 x2
- Conector JTAG x1
El kit también incluye los siguientes sensores integrados:
- Sensor de 6 ejes Bosch BMC 150
- Sensor ambiental AMS ENS210
- Sensor de presión barométrica TE Connectivity MS5637-02BA03
- Micrófono amplificado SiSonic Knowles SPU0414HR5H-SB
1.1 Placa MCU S5D9
La Placa MCU S5D9 es el corazón del Kit de Prototipado Rápido IoT. Permite el prototipado rápido de aplicaciones que requieren conectividad Ethernet cableada y USB junto con opciones de expansión PMOD y Grove.
La placa incluye entradas digitales tolerantes a 24V con protección contra sobrevoltaje adecuadas para uso en entornos industriales ruidosos. La placa también puede controlar dos cargas digitales como solenoides alimentados con 24V y que consumen hasta 1A de corriente. Los controladores MOSFET incluidos tienen protección integrada contra sobrecorriente y sobretemperatura que aseguran una operación robusta.
La placa S5D9 incorpora un Microcontrolador Renesas Synergy con 640K KB de RAM y 2 MB de memoria flash. Además, la placa tiene una memoria flash externa de 16 MB conectada a través de una interfaz QSPI.
La placa puede ser alimentada usando un conector industrial Molex, o a través de un conector de dispositivo USB.
La placa ofrece una variedad de opciones de expansión con un PMOD y 2 conectores Grove. La interfaz PMOD tiene un puente designado que permite la interfaz con módulos alimentados a 3.3 V o 5 V.
Las conexiones Grove consisten en una interfaz UART y una interfaz I2C. Los conectores Grove pueden alimentar únicamente módulos de 3.3V.
La placa también incluye una interfaz JTAG para programación y depuración.
2. Especificaciones del Kit de Prototipado Rápido IoT S5D9
2.2.1 Especificaciones Eléctricas
Las especificaciones del Kit de Prototipado Rápido S5D9 se listan en la Tabla 2.1.
Tabla 2.1 Especificaciones Eléctricas
2.2.2 Diagrama de Conexión
El kit de Prototipado Rápido IoT está destinado a permitir el prototipado rápido de varias aplicaciones. La Figura 2.1 muestra la conexión de componentes incluidos en el kit para ejecutar el laboratorio con el firmware preinstalado en la placa o para diseñar nuevas aplicaciones y descargar firmware a través de la interfaz JTAG.
Figura 2.1 Diagrama de Conexión
3. Descripción de la Placa MCU S5D9
3.1 Diagrama de Bloques
Los principales bloques funcionales de la placa S5D9 se presentan en la Figura 3.1.
Figura 3.1 Principales bloques funcionales de la placa S5D9
Los diversos módulos son los siguientes:
- El MCU Synergy que está designado como el corazón del kit por el bloque S5D9
- Un módulo de gestión de energía que incluye un regulador de voltaje LDO de 3V3 requerido para el funcionamiento del microcontrolador.
- Flash SPI – la memoria flash del S5D9 se expande con un módulo de memoria externa de 32 MB conectado a través de una interfaz QSPI de alta velocidad. La flash externa puede usarse para almacenamiento de gráficos y otros activos digitales, o para ejecución de código en el lugar (XIP).
- LEDs definidos por el usuario – los LEDs definidos por el usuario son útiles para indicar el estado actual del firmware. Los 3 LEDs tienen diferentes colores para fácil identificación.
- Interfaz de dispositivo USB – el MCU S5D9 incluye un bloque de interfaz USB operando a Velocidad Completa. El conector de dispositivo USB puede usarse para alimentar la placa.
- Interfaz PMOD – la placa incluye una interfaz PMOD de 12 pines que puede configurarse mediante jumpers para proporcionar ya sea 3.3V o 5V en sus pines de alimentación. Esta característica expande el rango de módulos periféricos sin la necesidad de cambiadores de nivel externos o fuente de alimentación.
- Interfaces Grove – los conectores Grove son compatibles con la línea de módulos periféricos de Seeed Studio que presenta una selección muy amplia de sensores y actuadores. Uno de los conectores Grove puede configurarse para comunicarse a través de UART y el otro está dedicado para interfaz I2C.
- Interfaz JTAG que está disponible en un conector de 10 pines, J20 compatible con la sonda de depuración Segger. Alternativamente, una sonda de interfaz Tag-Connect de 14 pines puede usarse para programar y depurar el dispositivo.
3.2 Disposición de Componentes
La siguiente figura señala los principales componentes de la placa MCU S5D9.
Figura 3.2 Principales componentes de la placa MCU S5D9
El MCU en el corazón de la placa es un dispositivo Renesas Synergy S5D9. Está basado en el núcleo ARM Cortex-M4F funcionando a 120 MHz. La CPU presenta una unidad de punto flotante y unidad de control de interrupción vectorial. El MCU añade flash de alto rendimiento y estado de espera cero y un conjunto de periféricos rico que lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones.
La memoria flash QSPI de 32 MB es Micron N25Q256A13EF840E. Puede usarse para almacenar activos digitales necesarios por el diseño GUI o incluso código ejecutable.
4. Fuente de Alimentación
El Kit de Prototipado Rápido IoT requiere una sola fuente de alimentación de 5V. Puede proporcionarse a través del conector de Dispositivo USB J9 o a través del conector de la serie Molex MicroBlade J8.
Pin# muestra la información de pines para los conectores de alimentación, y Función muestra la información de pines para el conector USB.
Tabla 4.1 Conector de Dispositivo USB (J9)
| Pin # | Función |
|---|---|
| 1 | +5VDC |
| 2 | Data - |
| 3 | Data + |
| 4 | USB ID |
| 5 | Tierra |
Figura 4.1 Regulador LDO utilizado en la placa MCU.
Figura 4.1 Reguladores LDO y convertidor elevador en la placa MCU
5. Conectores PMOD y Grove
La placa MCU S5D9 ofrece un conector PMOD. Puede interfaz con módulos que requieren interfaz UART, I2C, o SPI. La función del PMOD depende de la inicialización y el pin-muxing del MCU. El mapa de pines del conector PMOD se muestra en la Tabla 5.1.
Tabla 5.1 Conector PMOD
| Pin # | PMOD D |
|---|---|
| 1 | SSLB0/CTS9 – P2_5 |
| 2 | MOSI/TXD9 – P2_3 |
| 3 | MISO/RXD9 – P2_2 |
| 4 | RSPCK/SCK9 – P2_4 |
| 5 | GND |
| 6 | J6 definido 3.3/5V |
| 7 | GPIO – P7_8/IRQ11 |
| 8 | GPIO – P2_6/SSLB1_A |
| 9 | GPIO – P2_7/SSLB2_A |
| 10 | GPIO – P8_1 |
| 11 | GND |
| 12 | VCC (3.3V o 5V) |
El conector PMOD tiene un voltaje de alimentación seleccionable proporcionado por el encabezado J6. La posición del jumper para cada opción de voltaje se describe en la Tabla 5.2.
Tabla 5.2 Selección de Voltaje PMOD (J6)
| Pines | Voltaje Seleccionado |
|---|---|
| 1 - 2 | 3.3V |
| 2 - 3 | 5V |
Los conectores Grove ofrecen las siguientes interfaces:
- Interfaz UART (Grove A)
- Interfaz I2C (Grove B)
El mapeo de pines de los conectores se describe en la Tabla 5.3.
Tabla 5.3 Conectores Grove
| Pines | Grove AUART | Grove BI2C |
|---|---|---|
| 1 | P4_10/RXD0 | P1_0/SCL1 |
| 2 | P4_11/TXD0 | P1_1/SDA1 |
| 3 | 3.3V | 3.3V |
| 4 | GND | GND |
La Figura 5.1 y la Figura 5.2 muestran esquemáticos para los conectores PMOD y Grove, respectivamente.
Figura 5.1 Esquemático PMOD
Figura 5.2 Esquemático del conector Grove
6. Interfaz USB
El kit de Prototipado Rápido IoT S5D9 proporciona únicamente interfaz de dispositivo USB. El cableado de los pines del conector al chip se muestra en la Tabla 6.1
Tabla 6.1 Receptáculo USB Micro B Tipo - Modo Dispositivo (J9)
La Figura 6.1 describe la implementación de la interfaz USB:
Figura 6.1 Implementación de la interfaz USB
7. Entradas y Salidas Digitales
7.1 Entradas y Salidas Digitales Tolerantes a 24V
La placa S5D9 incluye interfaz tolerante a 24V para entradas digitales y cuenta con MOSFETs clasificados para 1A adecuados para manejar cargas inductivas como solenoides. El esquemático a continuación muestra los circuitos relacionados con estas interfaces.
Figura 7.1 Entradas y Salidas Digitales
La tabla a continuación muestra el mapeo entre las entradas digitales, salidas y los pines del MCU correspondientes utilizados para interfaz con ellas.
Tabla 7.1 Mapeo de Entradas y Salidas Digitales Tolerantes a 24V
| Conector Molex MicroBlade J7 | Tipo de Pin | Puerto MCU |
|---|---|---|
| 0 | Alimentación +5V | |
| 1 | Tierra | |
| 2 | Rojo | |
| 3 | Entrada – INP1 | P1_11 |
| 4 | Tierra | |
| 5 | Entrada – INP2 | P4_9 |
| 6 | Tierra | |
| 7 | Alimentación +24V | |
| 8 | Salida – OUT1 | P0_8 |
| 9 | Alimentación +24V | |
| 10 | Salida – OUT2 | P0_9 |
| 11 | Alimentación +24V | |
| 12 | Tierra |
Los conectores PMOD y Grove también proporcionan interfaz a los puertos del MCU que pueden configurarse como entradas o salidas digitales. Son tolerantes a 5V, por lo que no se requieren conversores de nivel al interfazar con periféricos alimentados a 5V.
7.2 LEDs Integrados
La placa S5D9 proporciona 3 LEDs integrados para funciones definidas por el usuario. Están conectados a pines de salida de propósito general a través de una sola resistencia. El estado activo de salida es 1. Cuando se establece, enciende el LED. La Tabla 7.2 describe la correspondencia entre los LEDs y los puertos que los controlan.
Tabla 7.2 Correspondencia de LEDs Definidos por el Usuario
| LED# | Color | Designador | Puerto/Pin del Dispositivo |
|---|---|---|---|
| 0 | Verde | LED1 | P1_2 |
| 1 | Amarillo | LED2 | P1_3 |
| 2 | Rojo | LED3 | P1_13 |
Figura 7.2 Mapeo entre LEDs, puertos
8. Interfaz RS232 Dual
La placa S5D9 proporciona un transceptor de interfaz RS232 dual. Las interfaces serie están disponibles en el conector J8. El mapeo de pines del conector a los puertos del MCU se describe en la tabla a continuación:
Tabla 8.1 Interfaz RS232 Dual
| Conector Molex MicroBlade J7 | Tipo de Pin | Puerto MCU |
|---|---|---|
| 1 | Alimentación +5V | |
| 2 | Tierra | |
| 3 | TX1 | P3_2/TXD2 |
| 4 | RX1 | P3_1/RXD2 |
| 5 | Tierra | |
| 6 | TX2 | P6_13/TXD7 |
| 7 | RX2 | P6_14/RXD7 |
| 8 | Tierra |
Figura 8.1 Puertos RS232 Duales
9. Interfaz de Sonda JTAG
La interfaz de sonda JTAG se proporciona en el conector J2. El número de parte del conector es Samtec FTSH-105-01-L-DV-007-K.
Tabla 9.1 Interfaz de Sonda JTAG - Conector J2
| Pin# | Dirección | Descripción | Pin# | Dirección | Descripción |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Alimentación 3V3 | 2 | Entrada | TMS | |
| 3 | GND | 4 | Entrada | TCK | |
| 5 | GND | 6 | Salida | TDO | |
| 7 | N.C | 8 | Entrada | TDI | |
| 9 | GND | 10 | Entrada | RESET |
Figura 9.1 Conexiones de la interfaz de sonda JTAG
Alternativamente, la interfaz JTAG está disponible en el conector J1 – diseñado para ser usado con la sonda Tag Connect de 14 pines. El número de parte de la sonda es Tag Connect XXXXXXX.
Tabla 9.2 Interfaz de Sonda JTAG - Conector J1
| Pin# | Tipo | Descripción | Pin# | Tipo | Descripción |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Entrada | TCK | 14 | Alimentación | Tierra |
| 2 | Alimentación | Tierra | 13 | Entrada | RESET |
| 3 | N.C. | 12 | Alimentación | Tierra | |
| 4 | N.C. | 11 | Entrada | TDI | |
| 5 | Salida | TDO | 10 | N.C. | |
| 6 | N.C. | 9 | Entrada | TMS | |
| 7 | N.C. | 8 | Alimentación | +3V3 |
Figura 9.2 Conexiones de la interfaz de sonda JTAG
Historial de Revisiones
| Rev. | Fecha | Descripción |
|---|---|---|
| 1.00 | 3 de marzo de 2017 | Versión inicial |
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