Cyfrowy terminal wideo z Raspberry Pi Pico, część 2

„Cyfrowy terminal wideo” stanowi niejako aktualizację projektu „Terminala wideo ASCII” sprzed 10 lat. Terminale takie umożliwiają bezpośrednie dołączenie klawiatury i monitora do płytki z mikrokontrolerem, dzięki czemu nie jest wymagany oddzielny komputer.

„Terminal ASCII” działał z monitorem VGA i klawiaturą PS/2. Te urządzenia peryferyjne stają się jednak coraz trudniejsze do zdobycia. Niedrogie i powszechnie dostępne stały się natomiast klawiatury USB i monitory z wejściami HDMI.

Moduł PicoMite podłączony do opisywanego terminala staje się współczesnym odpowiednikiem starszych komputerów ośmiobitowych, takich jak Commodore 64 czy wczesne modele Apple. Ich charakterystyczną cechą była gotowość do programowania w języku BASIC natychmiast po włączeniu zasilania.

W poprzedniej części opisaliśmy działanie terminala, między innymi sposób, w jaki łączy się on z urządzeniami peryferyjnymi. Teraz omówimy jego montaż, konfigurację i użytkowanie. Wyjaśnimy również, jak umieścić wewnątrz obudowy terminala moduł PicoMite lub WebMite.

Opcje

Aby urządzenie działało jako standardowy terminal wideo, zworka powinna znajdować się wyłącznie w złączu JP2. Zworek nie powinno być w złączach JP1, JP3 ani JP4. Złącza te można wmontować, lecz należy pozostawić je otwarte. W złączu LK1 należy umieścić zworki między pinami 1 i 2 oraz 3 i 4. Jeśli terminal nie będzie wykorzystywany do żadnych innych celów, złącza JP2 i LK1 oraz zworki można zastąpić połączeniami stałymi.

Zworki JP3 i JP4 służą do wyboru domyślnego trybu wyświetlania, chociaż tryb ten można również skonfigurować programowo za pośrednictwem wirtualnego interfejsu USB/UART. Układ zworek na złączu LK1 można zmienić, co umożliwi zainstalowanie wewnątrz terminala modułu PicoMite lub WebMite zamiast dołączania go z zewnątrz przez złącze CON2.

Zalecamy zastosowanie w terminalu podstawek dla każdego modułu Raspberry Pi Pico oraz złączy wtykowych w modułach, co umożliwi ich odłączanie. Ułatwi to testowanie, diagnostykę i wstępne programowanie, choć wyklucza zastosowanie cieńszej obudowy H0190, ponieważ złącza zwiększają wysokość całej konstrukcji.

Do każdego rodzaju obudowy – H0190 i H0191 – pasuje inna wersja płytki drukowanej panelu przedniego. Panel tylny może wymagać otworu na przewód micro-USB. Nie zaprojektowaliśmy płytki drukowanej tego panelu. W panelu z tworzywa sztucznego otwór można łatwo wykonać ręcznie.

Tym, którzy chcą samodzielnie wyciąć panel przedni i tylny, udostępniamy odpowiednie rysunki.

Budowa

Najpierw sprawdzamy, czy dysponujemy sprzętem niezbędnym do podstawowych prac związanych z montażem elementów SMD. Będą to: cyna, topnik w postaci pasty (najlepiej w strzykawce), lutownica z cienkim lub średnim grotem, pęseta oraz wąska plecionka lutownicza do usuwania cyny. Zalecana byłaby też lupa oraz system odciągania oparów.

Przy montażu korzystamy z rysunku rozmieszczenia elementów oraz zdjęć. Terminal jest montowany na dwustronnej płytce drukowanej o wymiarach 98 × 69 mm (kod 07112231).

Zaczynamy od wmontowania gniazda HDMI (CON1), ponieważ ma ono najgęściej rozmieszczone piny. Zauważyliśmy, że piny tego gniazda wchodziły do otworów nieco za luźno, mimo że otwory miały zalecany rozmiar.

W wycentrowaniu gniazda pomoże delikatne przytrzymanie go przy krawędzi płytki drukowanej. Nakładamy topnik na piny i pola lutownicze, a następnie czyścimy grot lutownicy i nanosimy minimalną ilość świeżej cyny.

Lutujemy jeden z małych pinów lub dwa sąsiadujące i sprawdzamy pod lupą, czy połączenie jest prawidłowe i czy gniazdo leży równo. Jeśli wszystko wygląda prawidłowo, lutujemy cztery duże piny, mocując w ten sposób całe złącze. W przeciwnym razie przykładamy lutownicę do wykonanego połączenia i delikatnie przesuwamy gniazdo w odpowiednim kierunku. Trzeba je prawidłowo ustawić, zanim na pinie znajdzie się zbyt dużo cyny. Następnie przylutowujemy pozostałe piny, dodając w razie potrzeby topnik i cynę. Jeśli powstanie zwarcie, usuwamy nadmiar cyny za pomocą topnika i plecionki lutowniczej. Usuwamy pozostałości topnika rozpuszczalnikiem i dokładnie sprawdzamy jakość lutowania wąskich pinów. Lepiej zrobić to na tym etapie, ponieważ później będzie to utrudnione ze względu na znajdujące się w pobliżu rezystory.

Nieco trudniejsze może być przylutowanie CON4, ponieważ gniazdo to nie ma żadnych pinów pozycjonujących. Nakładamy topnik i umieszczamy gniazdo na swoim miejscu. Przylutowujemy jeden pin, sprawdzamy i ewentualnie poprawiamy położenie gniazda, zanim przylutujemy kolejne piny. Do sprawdzenia, czy CON4 jest prawidłowo ustawione, można użyć płytki drukowanej panelu przedniego. Gniazdo pozycjonujemy, a następnie lutujemy pozostałe piny. Są one rozmieszczone w większych odstępach niż w gnieździe HDMI, więc powstanie zwarć jest mało prawdopodobne. Jeśli wystąpią, usuwamy je plecionką lutowniczą.

Najmniejszymi elementami są dwa tranzystory w obudowach SOT-23 (Q1 i Q2). Można je wlutować jako następne. Znajdują się one w pobliżu prawej krawędzi płytki drukowanej. Nakładamy topnik, przylutowujemy jedno z wyprowadzeń, poprawiając przy tym położenie tranzystora, po czym lutujemy pozostałe wyprowadzenia.

Ostatnia grupa elementów do montażu powierzchniowego to 23 rezystory o pięciu różnych wartościach. Należy uważać, aby nie pomylić ich wartości. Rezystory w rozmiarze 0805 (metrycznie 2012) są na tyle duże, że mają naniesione oznaczenia, więc można określić ich rezystancję. Przypis redaktora: dobrą praktyką jest sprawdzenie wartości każdego rezystora omomierzem, nawet jeśli jego oznaczenie nie pozostawia wątpliwości. Rezystory te nie są polaryzowane (kierunek ich ułożenia nie ma znaczenia).

Nakładamy topnik na pola lutownicze każdego rezystora, umieszczamy go pęsetą na płytce, a następnie lutujemy jedno z wyprowadzeń. W razie potrzeby poprawiamy położenie rezystora, a gdy pierwsze połączenie ostygnie, lutujemy drugie wyprowadzenie. Pierwsze połączenie można następnie poprawić, dodając nieco topnika.

Po zamontowaniu wszystkich rezystorów usuwamy nadmiar topnika rozpuszczalnikiem. Pozostawiamy płytkę do wyschnięcia. Czas schnięcia można wykorzystać na kontrolę wzrokową. Ewentualne błędy lepiej poprawić teraz, dopóki na płytce nie ma wszystkich elementów.

Aby przeczytać ten artykuł kup e-wydanie

Kup teraz