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USB-
Buchse
BU1
USB
ext.
032228701A
onsgemäße USB-Schnittstelle ist auf der
Hardwareseite im Zielsystem, d. h. in dem
vom PC gesteuerten Gerät, eine schnelle
Signalverarbeitung mit exakter Protokoll-
und Timingeinhaltung notwendig. Allein
für diese Aufgabe ist selbst ein schneller
Mikrocontroller schon stark ausgelastet.
Außerdem setzt die Programmierung eines
solchen Controllers sehr weitreichende
Kenntnisse des USB-Standards voraus.
Beide Argumente führen dann dazu, dass
ein Gerät oftmals weder im Rahmen einer
Modellpflege noch bei einer Neuentwick-
lung eine USB-Schnittstelle erhält. Der
Aufwand hierfür steht meist in keinem
Verhältnis zur zu erwartenden Aufwer-
tung des Gerätes aufgrund der USB-An-
bindung. Hier wird dann lieber weiterhin
die bewährte RS-232-Technik eingesetzt,
die sich mit nahezu jedem Mikrocontroller
einfach realisieren lässt.
Die immer weniger werdenden zur Ver-
fügung stehenden seriellen Schnittstellen
an einem PC zwingen die Hersteller aber in
Zukunft, vermehrt auf USB umzurüsten.
Schon jetzt besitzen Personalcomputer der
neuesten Generation üblicherweise nur
noch einen COM-Port. Bei Laptops findet
man oftmals gar keine RS-232-Schnittstel-
le mehr, sondern nur noch USB-Anschluss-
terminals. Um einen USB-Anschluss wird
in Zukunft sicherlich kein PC-gesteuertes
Gerät herumkommen, auch in der Labor-
und Messtechnik nicht.
Wünschenswert ist hier eine Verbindung
der Vorteile beider Schnittstellen, die ge-
ringe Systembelastung und einfache Pro-
grammierung eines Mikrocontrollers bei
einer RS-232-Schnittstelle auf der einen
Seite und die Vorteile des USB-Anschlus-
ses mit der einfachen automatisierten In-
stallation und Anbindung an den PC sowie
die schnelle Datenübertragung auf der an-
deren Seite. Beide Vorteile verbindet das
neue ELV-USB-Modul UM 100.
1
GND
3
DSR
+5V
5
RTS
7
CTS
Jumper
9
RI
JP1
11
+5V
13
LEDA
15
GND
Stiftleiste
ST1
UM 100 – Einsatz, Anwendung
und Bedienung
Trotz der umfangreichen Funktion sind
der Einsatz und die Anwendung des Modu-
les sehr einfach.
Datenleitungen
Das universelle USB-Modul bildet auf
einfachste Weise die Schnittstelle zwischen
dem Universal Serial Bus (USB) und ei-
nem Mikrocontroller im Zielsystem. Die
über die USB-Buchse zugeführten Daten-
signale werden auf dem Modul ausgewer-
tet und für die weitere Verarbeitung in das
RS-232-Format gewandelt. Dabei stehen
dann an der Mikrocontroller-Schnittstelle
(Stiftleiste ST 1) sämtliche RS-232-Signa-
le in TTL-Pegel zur weiteren Verarbeitung
im Zielsystem zur Verfügung. Die einzel-
nen Signale mit der entsprechenden Bele-
gung auf der Stiftleiste zeigt Abbildung 1.
Spannungsversorgung/Jumper
Die Spannungsversorgung des Modules
kann auf zwei unterschiedliche Weisen
erfolgen: zum einen über die USB-Leitung
(bus-powered), zum anderen über das Ziel-
system, d. h. von extern zugeführt. Mittels
des Jumpers (JP 1) lassen sich die beiden
Betriebsvarianten auswählen:
1. In der Jumperstellung „USB" speist die
Versorgungsspannung auf der USB-
Leitung das UM 100. Weiterhin liegt in
dieser Betriebsart die 5-V-Betriebsspan-
nung, die vom USB-Host, d. h. vom
angeschlossenen PC kommt, an der C-
Schnittstelle (Stiftleiste ST 1, Pin 11)
an. So lässt sich auch das Zielsystem
über die USB-Leitung versorgen. Zu
beachten ist dabei, dass die Strombe-
lastbarkeit der 5-V-Spannung auf maxi-
mal 300 mA (High Power Port) be-
schränkt ist. Eine implementierte SMD-
Bild 1:
Belegung der
C-Schnitt-
stelle und
des Jumpers
2
DCD
4
RXD
6
TXD
8
DTR
10
GND
12
LTx
14
LRx
16
GND
Sicherung (SI 1) schützt dabei den spei-
senden Universal Serial Bus vor Über-
lastung. Der Nachteil, den dieser Mo-
dus beinhaltet ist, dass das Zielsystem
nur bei angeschlossenem PC arbeitet –
eine Stand-alone-Funktion ist somit aus-
geschlossen. Die vom USB-Anschluss
zur Verfügung gestellte und an der Stift-
leiste ST 1 Pin 11 anstehende Betriebs-
spannung hat folgende Daten:
- Spannungsbereich: 4,4 V - 5,25 V/DC
stabilisiert
- Strombelastbarkeit: max. 300 mA
Soll nur das USB-Modul UM 100 aus
der USB-Zuleitung gespeist werden und
das Zielsystem besitzt seine eigene Span-
nungsversorgung, darf der „+5V"-An-
schluss (Pin 11) der Stiftleiste ST 1 im
Zielsystem nicht angeschlossen werden.
2. In der Jumperstellung „ext." erfolgt die
Versorgung des gesamten USB-Modules
über das Zielsystem, d. h. die Versor-
gungsspannung wird über die C-Schnitt-
stelle (Stiftleiste ST 1, Pin 11) zugeführt.
Die hier anstehende Spannung muss fol-
gende Daten einhalten:
- Spannungsbereich: 4,8 V bis 5,2 V/
DC/stabilisiert.
- Strombelastbarkeit: min. 40 mA
Es ist unter allen Umständen zu vermei-
den, dass bei der Versorgung des UM 100
über das Zielsystem (an ST 1, Pin 11 liegen
+5 V Betriebspannung an) der Jumper in
der Stellung „USB" gesteckt ist. In diesem
Fall würden die beiden Spannungsquellen
„gegeneinander" arbeiten, was zu einer
Beschädigung im USB-Host (z. B. im PC)
oder im Zielsystem führen kann. Im „güns-
tigsten Fall" löst die Sicherung SI 1 aus.
Status-LEDs
Das USB-Modul besitzt zwar schon auf
dem Modul an sich zwei LEDs, die den
Status (Sende- oder Empfangsbetrieb) auf
der RS-232-Schnittstelle kennzeichnen,
zusätzlich stehen die Anschlüsse für diese
Status-LEDs aber auch noch an der Stift-
leiste zur Verfügung. So können die LEDs
beispielsweise im Frontpanel des Zielsys-
temes eingesetzt werden, während das
USB-Modul verdeckt an der Rückwand
des Gerätes angeschraubt ist. Zur Beschal-
tung gibt es dabei die beiden in Abbildung
2 dargestellten Varianten.
Variante a. zeigt den Anschluss bei der
Speisung der LEDs vom USB-Modul (über
„LEDA"), in der Variante b. erfolgt nur die
Ansteuerung der LEDs über die Steuerlei-
tungen („LTx" und „LRx") des UM 100,
während das Zielsystem die Versorgungs-
spannung („+UB") für die LEDs liefert.
Die Dimensionierung des Vorwiderstan-
des erfolgt gemäß folgender Gleichung:
UB
U
UB
LED
R
V
I
13
m
ax
.
2
V
mA
3
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