PROJETO DO MODULO DE ALIMENTAÇÃO DO ARM (ARM-

O subsistema ARM-Alimentação compreende toda a parte de alimentação do microcontrolador. Este módulo constitui-se de três circuitos: (a) regulador de tensão, (b) alimentação por bateria e (c) circuito gerenciador de reinicialização do microcontrolador.

Uma das vantagens em se fazer uso de kits de auxilio ao desenvolvimento é utilizar o material de apoio fornecido pelo fabricante para implementar o próprio circuito. A placa fornecida em perfeito funcionamento é prova que o circuito que foi utilizado atende bem às demandas do microcontrolador. Ademais, os circuitos normalmente utilizados por desenvolvedores de kits de auxilio a projetos de engenharia são baseados nas recomendações dos fabricantes. Não obstante tudo isso, antes de se utilizar qualquer circuito fornecido na documentação dos kits de desenvolvimento referenciados, foi verificado junto à documentação do fabricante dos componentes a compatibilidade entre eles. Todos os circuitos que se referem ao subsistema ARM, foram baseados (reproduzidos algumas vezes com, algumas sem modificação) na documentação fornecida no kit de desenvolvimento PLACA McBoard ARM7.1

(LPC213X) do fabricante MOSAICO12.       

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Disponível em:

http://www.mosaico.com.br/?canal=5&pg=showProduto&path=produtos&id=44. Acesso em: 09/07/2012.

4.3.1.1 PROJETO DO SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO PARA O ARM (ARM - 9V, 5V E 3V3A)

Este circuito é o regulador de tensões que alimenta principalmente o ARM7. A Figura 2 mostra o esquemático do circuito regulador de tensões de 9V, 5V e 3V3 a partir de uma alimentação de entrada entre 9 e 12Volts contínua ou alternada.

Figura 2 – Circuito regulador de tensão – 9V, 5V e 3V3 - ARM.

O circuito regulador de tensão é constituído, inicialmente, por um circuito

retificador de onda completa, implementado por meio de uma ponte de diodos.

Este é um circuito muito utilizado em projetos de microeletrônica, pois permite obter uma tensão contínua caso a alimentação de entrada seja alternada. Como resultado, a alimentação de entrada na placa pode ser tanto com tensão contínua como alternada. Os reguladores de tensão suportam tensão de entrada de até 25 Volts rms, entretanto para que eles trabalhem adequadamente nessa voltagem seriam necessários dissipadores de calor em cada um deles, pois seriam submetidos a temperaturas muito elevadas; podendo assim influir no funcionamento de outros componentes. Dessa forma, optou-se por limitar a tensão de entrada em 12V.

Uma vez garantida a alimentação de entrada conforme especificado, bastou inserir um regulador de tensão, LM7833, para obter a alimentação adequada ao ARM, 3,3 Volts, indicada no circuito como 3V3A. Esta nomenclatura foi adotada para diferenciar da alimentação do FPGA, 3V3, que será descrita adiante. A representação 3V3A remete à 3V3+ARM. Apesar de serem de mesmo valor, optou-se por trata-las de forma independente garantindo assim o total desacoplamento dos sistemas.

Por outro lado, também foi inserido o regulador, LM7805, para fornecer uma tensão de 5 Volts a fim de suprir eventual necessidade do usuário de uma tensão deste valor durante a utilização da placa. Além disso, essa tensão ainda auxilia o circuito de alimentação por bateria, descrito na sessão 4.3.1.2, a seguir.

Para efeitos de filtragem, antes e depois de cada regulador de tensão foram inseridos capacitores que têm como função principal filtrar e estabilizar os sinais, respectivamente de entrada e de saída de cada regulador. O dimensionamento deles seguiu a recomendação dos fabricantes disponível na documentação (datasheet) de cada regulador de tensão utilizado. Seguindo recomendações feitas por colegas atuantes no desenvolvimento de PCBs no mercado foram inseridos 4 capacitores de 0.1uF e um de 470uF, em paralelo com a saída da fonte de 3V3, de modo a reduzir a possibilidade de oscilação desta fonte uma vez que ela será utilizada para alimentar o ARM.

Na saída de cada regulador de tensão foi facultado ao usuário desacoplar a respectiva alimentação do restante do circuito por meio de jumpers. O JP1 desacopla 5V e JP2 desacopla 3V3A (3,3 direcionada ao ARM). Esta função é muito útil tanto no momento da montagem da placa quanto durante a utilização. Como dito anteriormente, a modularidade ou o desacoplamento dos circuitos favorece a fase de teste, pois possibilita que sejam verificados os sinais na entrada e na saída de cada subsistema, independentemente, antes que sejam aplicados ao restante da plataforma. Assim, caso a placa venha a ser danificada por qualquer razão, é possível iniciar a fase de testes a partir da alimentação, normalmente muito sensível, sem que tenha interferência do restante dos componentes (vide metodologia exposta no CAPÍTULO 3).

Na saída do regulador LM7833 foi colocado um LED (D3) indicativo para sinalizar o funcionamento da fonte de alimentação até aquele ponto. Ou seja, estando ele aceso, sabe-se, visualmente, que a placa está sendo alimentada e apta para fornecer 3,3 Volts ao restante do circuito.

4.3.1.2 PROJETO DE CIRCUITO DEDICADO À FUNÇÃO RTC (ARM – BATERIA/RTC)

O ARM7 utilizado dá ao projetista a opção de alimentá-lo por meio de uma bateria em caso de utilização da função RTC (Real Time Clock) pois esta função exige uma fonte própria e ininterrupta de alimentação. Optou-se por implantar o circuito e facultar ao usuário a sua utilização. O circuito elaborado pode ser visto na Figura 3.

Figura 3 – Circuito de alimentação RTC utilizando bateria (ARM-Bateria/RTC). Errata: a tensão

deve ser de 3V3 e não 3V6 indicado no circuito.

O circuito utilizado indica uma tensão de 3V6 mas deve ser utilizada em 3V3. Optou-se por manter o circuito utilizado pois caso alguém tome os projetos utilizados para a fabricação da versão 1.1 não se perca. Destaca-se que a versão 1.2 essa anotação já foi corrigida.

4.3.1.3 SISTEMA DE RESET PARA O MÓDULO ARM (ARM-DRIVER RESET)

Por último, foi inserido, ainda no bloco ARM - Alimentação, um dispositivo supervisor de circuito com microcontrolador para gerenciar a reinicialização do

ARM, em inglês, driver reset. Basicamente, o MCP130 é um dispositivo

supervisor de voltagem que mantem o microcontrolador no estado de inicialização até que a fonte de voltagem atinja níveis estáveis de operação. O driver reset também opera como um protetor de condições adversas quando a fonte de alimentação oscila abaixo dos níveis ideais de operação do microcontrolador (Microchip, [S.d.]). Além disso, ele ainda reinicia o microcontrolador em caso de perda de alimentação e também auxilia na reinicialização por opção do usuário. No circuito implementado, o simples pressionamento do botão S1 permite que o ARM seja reinicializado com segurança. A Figura 4 ilustra o circuito com a função de driver reset.

Figura 4 – Circuito gerenciador de reinicialização do ARM (ARM-Driver Reset).