Matalaviiveinen ja nelikanavainen DAC-laite SPI-rajapinnalla
Melanen, Eetu (2024)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202405069444
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202405069444
Tiivistelmä
Laserteknologiaan erikoistuva Coherent tarvitsi tulevaan tuotteeseensa laitteen, joka vastaanottaa digitaalisia arvoja master-laitteelta ja tuottaa arvoja vastaavia analogisia lähtöjännitteitä, joita ohjataan tuotteen muihin laitteisiin. Työn tavoite oli kehittää tarpeita vastaava laite, joka voitaisi viedä tuotantokortille ja käyttää osana tuotetta. Laitteen toiminnan kriittisimmät vaatimukset olivat viiveetön toiminta ja jitterin minimoiminen. Erityisesti signaalien reunoja ja ajoitusta koskeva jitter haluttiin pitää minimaalisena. Jitterin raja-arvoksi asetettiin yksi mikrosekunti.
Laite toteutettiin hyödyntämällä Silicon Labsin valmistamaa EFM8LB1-mikrokontrolleria ja sen tukemia oheislaitteita. Laitteen kehitys alkoi ja toteutettiin pääosin EFM8LB1 Starter Kit -kehitysalustalla, joka tarjosi helpon testiympäristön SPI-väylän sekä DAC- ja CRC-laitteiden testaamiseen. Työssä käytettynä tiedonlähteenä toimi pääosin EFM8LB1:n käyttöohje sekä datalehti, jotka tarjosivat raamit suunnittelulle ja kehittämiselle. Kehitystyön loppuvaiheessa laite vietiin tuotantokortille, missä laitteen toimintaa pystyttiin testaamaan lähempänä todellista käyttöympäristöä.
Lopputuloksena saatiin aikaan laite, joka täyttää asetetut vaatimukset. Laite kykenee tuottamaan lähtöjännitteitä viiveettömästi ja alittaa asetetun jitterin raja-arvon selkeästi. Laite tuottaa lähtöjännitteitä deterministisesti jokaisella lähetyskerralla. Laite kykenee myös tarkistamaan vastaanottamansa datan virheiden varalta, jolloin virheellisiä lähtöjännitteitä ei tuoteta, sekä palaamaan takaisin normaaliin tilaan epäonnistuneen lähetyksen jälkeen, mikä tuo laitteen toimintaan luotettavuutta.
Laite vastasi asetettuja tavoitteita, mutta jatkokehitykselle on vielä varaa. Joitakin suunniteltuja toimintoja ei joko ehditty toteuttaa tai niiden integroiminen projektiin vaatii lisää suunnittelua. EFM8LB1:n resurssirajoitteisuus vaikeuttaa joidenkin ratkaisuiden toteuttamista, mutta toisaalta ohjaa toteutusta yksinkertaisempaan ja suoraviivaisempaan suuntaan, mikä saattoi hyödyttää laitteen suunnittelua ja toteutusta.
Laite toteutettiin hyödyntämällä Silicon Labsin valmistamaa EFM8LB1-mikrokontrolleria ja sen tukemia oheislaitteita. Laitteen kehitys alkoi ja toteutettiin pääosin EFM8LB1 Starter Kit -kehitysalustalla, joka tarjosi helpon testiympäristön SPI-väylän sekä DAC- ja CRC-laitteiden testaamiseen. Työssä käytettynä tiedonlähteenä toimi pääosin EFM8LB1:n käyttöohje sekä datalehti, jotka tarjosivat raamit suunnittelulle ja kehittämiselle. Kehitystyön loppuvaiheessa laite vietiin tuotantokortille, missä laitteen toimintaa pystyttiin testaamaan lähempänä todellista käyttöympäristöä.
Lopputuloksena saatiin aikaan laite, joka täyttää asetetut vaatimukset. Laite kykenee tuottamaan lähtöjännitteitä viiveettömästi ja alittaa asetetun jitterin raja-arvon selkeästi. Laite tuottaa lähtöjännitteitä deterministisesti jokaisella lähetyskerralla. Laite kykenee myös tarkistamaan vastaanottamansa datan virheiden varalta, jolloin virheellisiä lähtöjännitteitä ei tuoteta, sekä palaamaan takaisin normaaliin tilaan epäonnistuneen lähetyksen jälkeen, mikä tuo laitteen toimintaan luotettavuutta.
Laite vastasi asetettuja tavoitteita, mutta jatkokehitykselle on vielä varaa. Joitakin suunniteltuja toimintoja ei joko ehditty toteuttaa tai niiden integroiminen projektiin vaatii lisää suunnittelua. EFM8LB1:n resurssirajoitteisuus vaikeuttaa joidenkin ratkaisuiden toteuttamista, mutta toisaalta ohjaa toteutusta yksinkertaisempaan ja suoraviivaisempaan suuntaan, mikä saattoi hyödyttää laitteen suunnittelua ja toteutusta.