HaDes XP - Erweiterungsboard USB, MMC und Sound

Die eigens entworfenen Erweiterungsplatine „USB, MMC und Sound“ dient zur Verbindung der HaDes XP mit einem PC über USB. Die lästige und komplizierte Aufgabe, das USB-Protokoll zu befolgen (Bits stuffen, Daten in Pakete verpacken, Acknowledgements verschicken, usw.) erledigt der USB Chip "FT245BM" von FTDI. Er unterstützt Datentransfer mit USB 1.1 Full Speed (max. 1 MB/s) und stellt auf FPGA-Seite ein einfaches paralleles Interface bereit, das über einen 8-Bit-Bus Daten entgegennimmt. 

Außerdem sitzt auf der Platine ein Stecker für Multimedia-Speicherkarten (MMC), in den beliebige MMC-kompatible Karten mit einer Größe von bis zu 4 GB eingesetzt werden können. 

Und zu guter Letzt ist auch die Schaltung unserer Soundkarte auf der Platine integriert, da sie anstelle der Soundkarte auf das FPGA gesteckt werden muss.

Der Aufbau im Detail

• USB-Anschluss (Typ 'B' in Normalgröße) über den Controller-Chip FT245BM mit
  • USB Full Speed (max. 1 MB/s) Übertragung
  • Treiber zur Emulation einer seriellen Schnittstelle für alle gängigen PC-Betriebssysteme
  • Emulation einer parallelen Schnittstelle auf Seite des FPGAs
    • 8 Bit Datenbus
    • ReadyToSend und ReadyToReceive Leitungen
  • Datenpuffer (384 byte Tx / 128 byte Rx)
  • Anschluss eines externen EEPROMs zum Speichern von Vendor-ID und Product-ID
  • Self powered, d.h. es wird kein Strom durch das USB-Kabel bezogen
• MMC-Kartenslot mit
  • Hotplug-Fähigkeit (Einstecken der Karte bei eingeschalteter Spannungsversorgung)
    Die neu eingesteckte Karte wird aber erst nach einem Reset der HaDes XP erkannt.
  • Flash-Speicherkapazität der Karte: typisch 256 MB, maximal 4 GB
  • MMC-Bustakt (erzeugt durch die HaDes XP) ist beim Einschalten 400 kHz (laut MMC-Spezifikation), wird aber nach erfolgreichem Finden der Karte auf 24 MHz eingestellt. 
  • Übertragungsgeschwindigkeit: typisch 950 kB/s beim Lesen, 450 kB/s beim Schreiben. 
• Soundanschluss 
  • Standard 3,5 mm Klinkenbuchse
  • Mono-Digitalsoundausgabe
  • 12 bit Samplegröße
  • frei wählbare Samplerate (11 kHz - 50 kHz)
  • Geringe Knack- und Klirrgeräusche
  • Sehr kurze Latenz (typ. 10 ms)
  • Baugleich zum Soundboard. 
• Stecker für die Verbindung des zweiten PS/2-Anschlusses mit dem FPGA

Das Board-Layout ist in der folgenden Grafik zu sehen. Es wurde mit der kostenlosen Lite-Version von Eagle entworfen. Den Schaltplan zeigen wir besser nicht, da er leider schon wieder ziemlich chaotisch ist.

Diesmal ließen wir die Platine durch einen kommerziellen Anbieter fertigen (Q-PCB). Das Ergebnis ist super, es ging schnell und allzu teuer war es auch nicht... 

Und so sieht sie von oben aus: