NAGCL [I]

In dem Eingangsartikel zu meinem Software-Projekt NAGCL (das habe ich jetzt als Interimsnamen auserkoren) bin ich kurz auf die angedachten Features des Programms eingegangen, sowie auf die Historie und Motivation dazu.
In diesem Artikel möchte ich ein kurzes Update zum aktuellen Stand des Projekts geben, sowie ein paar Implementierungsdetails vorstellen.

Für die wichtigsten Elemente des Programms bestehen mittlerweile erweiterbare Gerüste. Das trifft vor allem auf die Benutzung im Shell-Modus und auf die Übergabe von Parametern beim Programmaufruf zu.
Ebenfalls kann bereits eine Textdatei mit Pfaden zu git-Repositories eingelesen werden. Diese Pfade werden auf Existenz, Zugriffsrechte und ob diese auf ein gültiges git-Repository zeigen geprüft.

Um alle Einträge der Textdatei verwalten zu können, werden diese in einer einfach verlinkten Liste (Linked List) abgelegt. Diese Liste wird bei jedem Programmaufruf bzw. -start neu angelegt.
Im Shell-Modus bzw. als Parameter beim Programmaufruf können Elemente der Liste hinzugefügt oder entfernt werden. Ob die Liste verändert wurde, wird beim Beenden des Programms dem Nutzer gemeldet. Als letzter Schritt wird die Textdatei – sofern eine Änderung der Liste vorgenommen wurde – aktualisiert, d.h. Pfade von Repositories werden hinzugefügt oder entfernt. Die Implementierung einer einfach verlinkten Liste war notwendig um einen dynamischen Datentyp zur Verwaltung der Repositories zur Laufzeit zu erhalten. Die Implementierung ist allerdings bei Weitem nicht so elegant wie die von Linus Torvalds‘ Liste in der Kernel-Implementierung. Eine derart generische Implementierung einer Liste wird an dieser Stelle von mir aber auch nicht benötigt.

Aktuell arbeite ich daran, den Log (entspricht dem Befehl git log) eines git-Repositories auszugeben sowie den ersten Versuchen einer GUI-Implementierung. Die Implementierung der git-Funktion erfolgt mit der API libgit2, die Implementierung der GUI-Funktionen mittels der Bibliothek ncurses.

Die größte Veränderung für mich selbst war die Umstellung von Makefile zu cmake als Build-Setup.
Der Hauptgrund für den Wechsel des Build-Setups war, mich mit cmake auseinander zu setzen und einzuarbeiten. Aktuell kann das Projekt mit allen benötigten Bibliotheken gebaut und verlinkt werden, wenngleich das Setup im Moment unübersichtlich ist und noch nicht dem gewünschten Stand entspricht.
Im endgültigen Stand sollen alle benötigten Bibliotheken heruntergeladen und mitkompiliert werden. Zudem soll die Erstellung der Dokumentation mittels Doxygen unterstützt werden, sowie Testcases zur Überprüfung der korrekten Ausführen der Software bei der Installation.
Als Editor benutzte ich vim zusammen mit cscope und dem Plugin Conque-GDB zum graphischen Debuggen des Programms.

Zuletzt möchte ich erwähnen, dass ich noch offen bin für Namensvorschläge und wie immer gilt:
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Nicht noch ein GIT-Client

Vor ein paar Jahren hatte ich ein Bash-Skript geschrieben um git-Repositories automatisiert zu aktualisieren, also ein git pull auf dem aktuell ausgecheckten Branch des Repositories.
Das Skript funktioniert mit einer Textdatei in der die Pfade zu den Repositories angegeben sind und aktualisiert diese, sofern keine Konflikte vorhanden sind.
Die Ausgabe der Informationen welche Repositories überprüft werden und welche aktualisiert wurden, werden nicht nur über das Terminal angezeigt, sondern auch in einer Log-Datei gespeichert. Dieses Log kann entweder immer wieder neu erzeugt werden bei jedem Aufruf des Skripts oder als fortlaufende Datei.

Um mich in Python einzuarbeiten hatte ich im Anschluss einen Wrapper für das Bash-Skript implementiert, mit welchem man die Repository-Liste zur Aktualisierung bearbeiten kann (Reposietories hinzuügen oder entfernen) und in einem Shell-Modus läuft. Zusätzlich kann das Python-Program das Bash-Skript aufrufen, die Log-Infos der Repositories anzeigen und ein neues Terminal-Fenster mit dem Pfad eines gewünschten Repository öffnen (zumindest für die gängigsten Unix-Terminal-Programme). Letzte Funktion hat den Zweck einfach zwischen den Repositories wechseln zu können und git per CLI zu bedienen.
Da das Python-Programm im Shell-Modus läuft, habe ich zusätzlich eine Auto-Komplettierung für Repositories und Befehle implementiert.
Das Bash-Skript sowie das dazugehörige Python-Programm sind auf Github veröffentlicht und über die Jahre gab es doch den Einen oder Anderen clone des Projekts. Darüber freue ich mich auch, aber ich habe bisher leider keine Rückmeldung zur Nutzbarkeit erhalten.

Nun ist es so, dass ich persönlich kein großer Fan von Python bin und habe daher beschlossen ein C-Programm zu implementieren, dass die Funktionalitäten des ursprünglichen Bash-Skripts und des Python-Programms beinhaltet.
Das neue Programm kann als Terminal-Befehl, im Shell-Modus und mit einem Terminal-UI (ncurses) ausgeführt werden. Zusätzlich sollen weitere grundlegende Funktionalitäten implementiert werden um einen git-Client zu erhalten.
Der größte Unterschied stellt wohl die Art und Weise wie mit git von den Programmen aus interagiert wird dar. Während beim Bash-Skript und dem Python-Programm die git-Befehle als Systembefehle in einem Subprozess ausgeführt werden, soll das bei der C Implementierung mittels API funktionieren. Dazu verwende ich libgit2.
Über den aktuellen Status und die Implementierungsdetails gehe ich in Folgebeiträgen ein. Veröffentlich wird das Projekt auf Github, wenn ich die ursprüngliche Funktionalität fertig implementiert habe, also die Auto-Aktualisierung von Repositories in einer Liste.
Aktuell trägt das Projekt noch den unkreativen Namen gitmanager, aber ich denke über eine Umbenennung in yagcl (Yet Another Git CLient) oder nagcl (Not Another Git CLient) nach. Für kreative Vorschläge bin ich offen (bitte nicht Git McGitFace).

Links:

OSICs – Open Source Integrated Circuits

In der sechsten Folge der Kurzschluss Junkies habe ich mit Basti und Chris über FPGA- und
ASIC-Entwicklungen gesprochen. In dieser Beitragsreihe möchte ich Open Source Software zur IC-Enticklung vorstellen und auf deren Fähigkeiten, bzw. Möglichkeiten eingehen.

Ein Beispiel, dass mit freier Software ein IC erstellt werden kann, ist die Realisierung eines auf einem RISC-V basierenden SoCs. Der verwendete Softcore ist der PicoRV32 in einem QFN-48 Package der mit ADCs, DACs und einer seriellen Schnittstelle (SPI) erweitert und bei efabless gefertigt wurde.
Die Toolchain die dafür hauptsächlich verwendet wurde heißt Qflow und verbindet Tools zur Synthese, Logikminimierung, Placement und Routing von Standardzellen-Logik. Die Firma efabless bietet die Möglichkeit eigene Designs zu realiserun und hostet eine Toolchain die selbst teilweise auf Qflow basiert.

Der Hauptentwickler von Qflow heißt Tim Edwards und dieser hat bei eeweb.com ein Interview gegeben in dem er seine Arbeit und Philosophie zur freien Software für den Chip Entwurf vorstellt und erklärt. Der Aufbau von Qflow ist auf opencircuitdesign.com in Detail beschrieben, dennoch möchte ich nachfolgend einen kurzen Abriss über die wichtigsten Elemente der eingebundenen Software geben.

Qflow nutzt zur Synthese yosys, eine offene Synthessuite für FPGAs und ASICS, die von Clifford Wolf entwickelt wurde. Diese synthetisiert Verilog Designs und bietet – bei vorhandener Bibliothek – nicht nur eine Logikminimierung an, sondern auch ein Mapping auf Standardzellen. Die Logikminimierung erfolgt mittels abc, einem Tool das bei der Universität von Berkley entwickelt wurde und auch eine Verifikation von Logikschaltungen zur Verfügung stellt. Die Stärke von yosys liegt in den implementierten Durchläufen zur Synthese und Verifikation. Diese können je nach Anforderung adaptiert werden um so die Optimierungdurchläufe auf mögliche Besonderheiten anzupassen. Solche Besonderheiten können zum Beispiel der Standardzellenbibliothek des Herstellers geschuldet sein.
Eine weitere Stärke ist die Möglichkeit yosys über Skripte bedienen zu können.

Die Platzierung erfolgt mit graywolf, einem Tool das mittels Simulated Annealing Standardzellen plaziert. graywolf ist ein Fork des mittlerweile kommerziellen Tools Timberwolf, das für eine Lizenz einen Preis von 50k USD ausruft und in Yale entwickelt wurde.

Qrouter schließlich verbindet die Standardzellen mittels dem Lee-Algorithmus und unterstütz bis zu sechs Metalllagen. Damit lassen sich, wie das Beispiel des RISC-V basierenden SoCs zeigt, recht komplexe und große Designs realiseren.
Abgerundet wird die Toolchain mit einem LVS-Checker (netgen) swoie einem Layout-Editor mit der Fähigkeit zum DRC (magic).

Die größten limitierenden Faktoren stellen letztlich die Bauteilbibliothek und die Zieltechnologie dar. Die Bauteilbibliothek insofern, als dass diese von den einzelnen Halbleiterherstellern i.d.R. gekauft werden muss und die Zieltechnologie dahingehend, dass es eine Sache ist, ein Design mit einer 120nm-Struktur oder größer zu realisieren oder 90nm und kleiner. Die Hauptschwierigkeit stellt hier die Abschätzung der Laufzeitverzögerungen dar. Wer sich aber einfach für Chip-Entwicklung, Algorithmen und DIY-Realisierungen mit offenen (beispielhaften) Bibliotheken interessiert, oder gar mit einem Start-Up/kleinem Unternehmen Chips realiseren möchte, bekommt mit diesen Projekten einen wunderbaren Einstieg und nützliche Software an die Hand mit der wirklich etwas realisiert werden kann. Dank Quelloffenheit können diese Programme sogar angepasst und erweitert werden.

Abschließend möchte ich erwähnen, dass diese Projekte nicht nur einen tiefgehenden Einblick in die Herausforderungen für CAE-Tools zur Realisierung von integrierten Schaltungen bietet, sondern auch exzellente Beispiele für gut implementierten und dokumentierten Code sind (überwiegend C und C++).

In weiteren Beiträgen möchte ich die erwähnten Algorithmen genauer vorstellen, sowie weitere freie Software für den Chip-Entwurf sowie eine freie, erweiterbare Suite für Xilinx FPGAs. Auch kleine Tutorials und Anleitungen zur Nutzung der Software sind angedacht.
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Links:

Knöpfchen mal in klein

Es wird ein Evalboard geben, auf Basis des STM8L151 Mikrocontrollers.
Geplant ist später die Firmware mittels dem UART Bootloader von ST hoch zu laden. Es wird also kein zusätzlicher Programmer benötigt. Nichts desto trotz sind die Signale SWIM und NRST, sowie 3V3 und GND Lötpads geführt. Man weiß ja nie 😉

Das Board wird follgende Schnittstellen haben:

  • Cap-Touch (16 Button)
  • RGB OneWire LED
  • UART mittels micro USB
  • IR-UART
  • 3Dig 7Seg (Diskret)

Der Schaltplan sowie das Layout sind bereits fertig. Bei den Cap-Touch-Tasten muss darauf geachtet werden, welcher Typ des STM8L151 verwendet wird. Abhängig vom Typ ändert sich die Density Angabe und es können mehr oder weniger Tasten realisiert werden. Das findet man am schnellsten im UM1606 von ST auf Seite 54. Vermutlich wird das restliche Die für den Flash benötigt, da ST eine Cap-Touch Hardwareunit hat. WICHTIG: Sollte nachträglich mehr Flash benötigt werden muss dass vorher bei der Tastenzuweisung berücksichtigt werden.

Als Knöpfchen sollen SK6812 LEDs verwendet werden. Diese LED ist ähnlich der WS2812, die SK6812 ist aber reflow-tauglich, zumindest laut Datenblatt.
Der IR-UART kann rein theoretisch auch zum Firmwaredownload verwendet werden. Dies wollen wir auf jeden Fall auch überprüfen.

Da eine 7-Segment Anzeige kostspielig ist, wurde eine „diskrete“ 7Seg Anzeige realisiert. Wir werden sehen, wie gut diese ablesbar ist. Sollte es zu schlecht sein, wurde ein „Heissklebe- bzw. Silikonrahmen“ in das Layout integriert. Evtl, ist es möglich dieses Stück FBG als Maske zu nutzen.

Ein weiteres Feature ist, dass die Anzeige nicht einfach ein flacher Teil der FBG ist, sondern als „Aufsteller“ an die FBG stirnseitig angelötet werden kann. Mal sehen wie gut das Alles so funktioniert.

Kurzschluss Junkies [0x0c]: Knöpfchen in klein

Feedback:

Danke für den Wera-Flaschenöffner von einem anonymen Spender.
Herzi, viel Spaß mit dem MP1 Evalboard von ST.

Kleine Vorstellung von Chris:

Realschule -> Azubi -> Fachabitur -> Studium -> Entwickler mit Leib und Seele
Hier der versprochene Steam Link und der Code: SB5HW-HQAA

Geschenke Geschenke:

Basti hat einen Echo Dot bekommen für seinen Alexa Skill: Was würde Rolf Sagen?

Aus Fehlern lernen:

Heißt ab sofort: Common-Sense-Tipps:
Wenn mehrere Spannungen zur Versorgung eines Boards verwendet werden, dann sollte das Board diese Spannungen an allen Eingängen abkönnen. Beispielsweise können Transzorb-Dioden eingesetzt werden, die sollten aber nicht dauerhaft belastet werden, sonst werden sie warm und gehen kaputt. Gedacht sind die für einen Spannungspuls und nicht für Dauerhafte Überspannung. Ein ‚Feldversuch‘ hat gezeigt, dass auch ein Raspberry Pi zwei Wochen mit 12V laufen könnte.

Nerds halt:

Verpackungsmaterial ist sehr Interessant. Vor Allem das Material auf dem fremde Leiterplatten gebohrt werden. Das wird zum Beispiel als Schutz beim Versand von Lötpasten Schablonen verwendet.

Pick and Place:

Wir haben unsere erste Platine bestückt. Die Lösung der Probleme vom vorherigen Versuch war den Kompressor mit genug Druck zu betreiben. So hatte die Maschine konstanten Arbeitsdruck. Außerdem haben sich die Gurtabschnitte im Feeder verklemmt. Ab sofort werden nur noch Rollen geordert.

Wieder neues Projekt:

Chris hatte schon erzählt, dass er 50 STM8L Mikrocontroller gefunden hat. Basti hatte die Idee daraus ein Evalboard auf Basis des Knöpfchenspiels zu entwickeln. Dieser werden wir evtl. auch verlosen, verkaufen oder ähnliches. Ein Blogpost dazu folgt. Es wird das Knöpfchenspiel in klein mit einer IR-UART Kommunikation und diversen Extras.

Zur Info:

Chris baut sich einen Home-Server auf. Dieser solle eine doppelter Redundanz der Daten bsitzen und hat daher 4 Festplatten. Dabei läuft ein Dauerversuch, der WD Red mit Seagate Ironwolf vergleicht. Chris setzt aber auf die allseits bekannte Mediamax und WD Green. Wenn die erste Platte ausfällt, haben wir einen Verlierer gefunden.

Chip der Woche:

Diesmal kein neuer, aber Basti kann jetzt endlich Gehen, Radfahren und Laufen unterscheiden, da das PC-Interface Board für den LSM6DSOX angekommen ist. Jetzt hat er eine Lösung, kennt aber das Problem noch nicht.
Wenn

Kurzschluss Junkies [0x0b]: And the winner is…

Neuigkeiten

In einem komplexen Losverfahren mit dezentraler Ziehung haben Chris und Basti einen Gewinner ermittelt.
Der Sieger steht fest: Herzi! Wir melden uns dann bei dem Gewinner.

Aus Fehlern lernen

Basti hat die EMV Probleme vom LAN behoben. Die RGMII Signale sind jetzt mit Serienwiderständen und reduzierter Treiberleistung wesentlich weniger ‚gifitg‘. Ob das alles wirklich geholfen hat, wird eine Messung in der EMV Halle zeigen.

Projekt Schmartwatch

Schablone für die Leiterplatte ist bestellt, aber noch nicht angekommen, daher gibt es von dieser Seite nicht viel zu berichten.
Basti hat den Code angeschaut und sich gefragt, wer so einen Unsinn programmiert hat. Die kurze Antwort ist: Er.

Projekt Pick and Place

Basti hat die Wette von letzter Folge gewonnen. Die Daten auf der Pick and Place Maschine sind binär gespeichert. Allem Anschein nach ein direkter Memcopy aus dem RAM des 286er.
Die Maschine läuft, hat aber noch keinen Namen. Trotzdem haben Chris und Basti schon ein paar Zyklen mit der Maschine gefahren. Dabei haben sie gelernt, dass der Luftdruck eine entscheidende Rolle spielt.
Chris will immernoch die Retrofit Platte mit Hilfe der alten Software bestücken.
Basti hat mit der Software für das Retrofit Board angefangen. Da kommt dann grbl rein und Basti ersetzt die AVR Hardware Codes mit Code für die CubeMX HAL.

Chip der Woche: SK6812Mini

One-Wire RGB LED. Ist auf den selbstklebenden LED RGB Strips. Lässt sich reflow löten. Kostet nur je 8ct. bei 100 Stück.
Aus dem LED Vorrat von Chris wollen wir Miniknöpfchenspiele bauen.

Pick and Place: Teil2 JUKI Placemat 460 Retrofit Board

Wie im Podcast schon erwähnt, haben wir uns überlegt den 286er der JUKI Placemat 460 durch einen STM32F4 zu ersetzen. Also gesagt getan. Erst war die Überlegung das Steuerboard inkl. PC zu ersetzen und die neue Flachbaugruppe an die gleiche Stelle wie die alte Steuerplatine zu possitionieren. Sozusagen ein Retrofit Board. Alle alten Stecker sollten verwendet werden. Als dann die alten Schaltunterlagen gesichtet wurden, wurde diese Entscheidung kurzerhand überdacht und verworfen. Es wurde ein Board entwickelt, welches zwar den 286er ersetzt, aber nicht die Steuerplatine. Dazu musste einfach nur die 3V3 Welt des STMs in die 5V Welt der Steuerplatine umgesetzt werden.

Wie es so ist, wurden noch ein paar Interfaces neu ergänzt. Da noch Unsicherheit besteht, welches das Richtige ist, sind hier mehrere zum Einsatz gekommen. Es wurden Interfaces für eine µSD Karte, ein 100MBit LAN und ein USB zu UART bereitgestellt. Da auch die Überlegung besteht, den Bestückkopf um mehr als nur 90° drehen zu lassen wurden auch noch 2 Polulu Steckplätze vorgesehen. Alles in allem ist die Platine doch sehr kompakt geworden. Geradeeinmal 100x85mm.

So in der Art soll das Board später mal eingebaut sein. Im Idealfall werden nur die 2 Flachbandkabel benötigt und das Board ist fertig zur Verwendung. Bei den Bauteilen wurde darauf geachtet, möglichst wenig Varianz zu haben. Für das komplette Board, kommen nur 15 verschiedene SMD und nur 5 verschiedene THT Bauteile zum Einsatz. Alle Bauteile waren bei JLCPCB  bzw LCSC bestellbar. Genug Bauteile für 2 Flachbaugruppen, 5 Rohleiterplatten und eine Schablone haben zusammen nur ca. 80€ gekostet. Sobald alles da ist wird es spannend. Mal sehen ob die Flachbaugruppe als erste mit dem Bestückautomat herzustellen geht.

Kurzschluss Junkies [0x0a]: Hasendraht gegen Elektrosmog

Neuigkeiten

Wer das STM32MP157C-DK2 Evaluationsboard gewinnen möchte, kann uns eine Email schreiben an: feedback@kurzschlussjunkies.de Wir melden uns dann bei dem Gewinner.

Aus Fehlern lernen

Basti hat EMV Probleme mit LAN. Die RGMII Signale sind in der Abstrahlung weit über dem Grenzwert. Er hat aber schon einige Ideen, wie er die Störaussendung beheben kann.
Um die Precompliance Messungen zu vereinfachen haben Chris und Basti einen geschirmten Raum mit Hasendraht zugeflickt. Jetzt können da besser nach Störern im Bereich 30 – 1000 MHz gesucht werden.

Projekt Knöpfchenspiel

Das Knöpfchenspiel hat über das letzte Wochenende 400 Spiele gesehen. Dabei sind nur zwei Schalter und eine LED ausgefallen. Das Projekt ist also erfolgreich beendet worden. Jetzt steht es erst einmal im Keller.

Projekt Schmartwatch

Die Flex-Leiterplatten sind angekommen. Das Löten gestaltet sich aber etwas schwieriger als bei normalen FR4 Boards.
Zur Stabilisierung hat Basti die Flex-Leiterplatte auf eine FR4 Leiterplatte geklebt. So ist sie besser handhabbar und kann im Reflow-Ofen gelötet werden. Es gibt eine komplett verlötete Leiterplatte, allerdings ist die Schaltung nicht funktional. Zwischen + und – befindet sich in beide Richtungen eine 0,4V Diodenstrecke. Jetzt versucht Basti es mit einer neuen Siebdruckschablone.

Projekt Pick and Place

Chris hat ein Interfaceboard entworfen, dass den 286er ersetzt. Darauf befindet sich ein STM32F4 und der soll mit der Software grbl die Steuerung der Maschine übernehmen.
Chris möchte das Board noch mit der originalen Steuerung bestücken. Basti sieht das sehr skeptisch und ist der Meinung, dass die Daten, die die Maschine abspeichert nur im Binärformat auf den Disketten sind. Chris wettet dagegen. Es geht um eine Kiste Bier.

Chip der Woche: DRV8323(R)

Chris stellt den BLDC Motortreiber vor, der sowohl über Widerstände, als auch SPI konfiguriert werden kann. Der Chip an sich bietet jede Menge Funktionalität unter Anderem:

  • Drei Halbbrücken
  • 100% PWM Duty Cycle
  • Buckregler mit 60V Input oder Linearregler
  • Integrierte Strommessung

Für alle Interessierten gibt es die Info hier bei TI: DRV832x

Schmartwatch [14]: Flex Baugruppe bestücken

Die flexieblen Leiterplatten wurden geliefert und ich kann jetzt mit der Bestückung beginnen. Die Bestückung der ersten Leiterplatte werde ich in einzelnen Phasen durchführen. Zuerst wird der DCDC Konverter U2 bestückt. Dieser sitzt auf 6 BGA Bällchen und ist nicht leicht zu platzieren.
Wie man in den Aufnahmen bereits sehen kann, ist die Referenzierung der Siebdruck, Lötstopp und Kupfer Maske nicht ganz akkurat. Daher wurde an den Stellen der kleinen Landepads auch nachgearbeitet. Mit dieser Modifikation sollte es nun möglich sein die Bauteile korrekt und ohne Kurzschluss zu verlöten. Wenn ich die TPS61099 verlötet habe, kann ich mit dem Multimeter die Lötstellen auf Kurzschlüsse prüfen. Das Verlöten wird mit dem Heißluftfön passieren. Dabei wird mit Flussmittel eine Barriere zur Athmosphäre hergestellt (viel hilft viel) und der Chip erhitzt, bis das Lötzinn flüssig ist. Die suaerstoffhaltige Athmosphäre soll absgeschottet werden, um ein oxidieren (verbrennen) des Lot zu vermeiden. Im industriellen Herstellungsprozess wird das mit zum Beispiel einer Schutzathmosphäre erreicht. Anschließend kann dann mit dem Lötkolben die restliche Beschaltung dazugelötet werden. Wahlweise kann auch hier die Heißluft eingesetzt werden um die Bauteile zu verlöten.

Wenn der Regler aus den 3V Eingangsspannung die gewünschten 3,3V Ausgangsspannung erzeugt, kann die MCU, also der Microcontroller U3 bestückt werden. Dieser hat ebenfalls Landepads, die allerdings größer sind als die kleinen Kreisförmigen des Spannungsreglers. Hier musste nicht nachgearbeitet werden um die Pads mit Lötstopplack zu trennen. Diese Trennung ist wichtig, denn sonst könnnen sich Brücken bilden, die man von Außen nicht sehen kann. Für den Microcontroller kann ebenfalls eine Kurzschlussmessung erfolgen, ebenso wie eine optische Inspektion unter dem Mikroskop. Wenn der Lötvorgang für Gut befunden wird, kann die restliche Peripherie um den Controller gelötet werden. dazu gehören: Stützkondensatoren, und Vorspannungswiderstände. Wenn alle diese Komponenten verlötet sind, sollte der Controller über den Debug-Port erreichbar sein.
Sollte das der Fall sein, kann mit der Bestückung der externen ePaper Beschaltung begonnen werden. Diese, zusammen mit dem Stecker J3 ist für sie Uhrenfunktion absolut notwendig. Die Echtzeituhr und der Bewegungssensor werden nacheinander dazugelötet und auf Kurzschlüsse überprüft. Jede der Komponenten sollte dann einzeln in Betrieb genommen werden.

Die Bilder zeigen, dass der Offset des Siebdrucks leider so stark ist, dass der Rahmen um die Komponenten nicht als Referenz zum Platzieren herangezogen werden kann. Das ist schade, denn jetzt muss ich mich auf die optische von der Seite erfolgende Bewertung der Platzierung verlassen.

Die Rückseite der Flexplatine ist mit einer dicken Schicht Polyimid (PI) versehen. Da auf der Rückseite allerdings auch einige Messpunkte anfgebracht sind, wurde in der Schicht Öffnungen vorgesehen.

Diese Öffnungn sind groß genug um mit dem Tastkopf an das darin liegende Pad zu gelangen. Somit ist das Testen in einem Testadapter möglich. Diesen habe ich allerdings noch nicht entworfen.
Um die Uhr weiter zu stabilisieren wird der Batteriehalter in der Mitte mit einem thermisch aushärtenden Kleber fixiert. Das Kunststoffgehäuse des Halters kann so Längs und Quer Kräfte aufnehmen, die die Platine in der Mitte durchbiegen würden.

Beim Auflöten der zusätzlichen Komponenten habe ich an eine noch unbekannten Stelle einen Kurzschluss, oder besser gesagt eine Diodenstrecke von  0,4V in beide Richtungen. Hier muss ich also erst noch ein bisschen nacharbeiten, bevor ich mit dem Prototyp eine Funktion testen kann.

Wenn die Funktion gegeben ist, werde ich als nächsten Schritt die Software so weit fertig machen, dass sie initial released werden kann. Dazu fehlt noch ein wenig Code, vor allem die Funktion die Updatemuster des ePapers zu kontrollieren.

Schmartwatch [13]: Flex Baugruppe bestellen

Wie bereits von Anfang des Projekt an vorgesehen, soll die Leiterplatte der Schmartwatch gleichzeitig auch das Armband sein. Dazu ist eine flexible Leiterplatte vorgesehen. Diese Art von Leiterplatte ist im Gegensatz zu herkömmlichen Leiterplatten aus eine Kunststofffolie hergestellt und nicht aus Glasfaser verstärktem Epoxid-Harz (FR4). Gewöhnliche Leiterplatten aus FR4 lassen sich mit einer Mindestdicke von 0.4mm herstellen. Das ist aber nicht flexibel genug für unsere Anwendung als Armband.
Eine wichtige Eigenschaft einer Leiterplatte ist die Möglichkeit sie im Reflowprozess zu verlöten. Dazu muss das Leiterplattenmaterial allerdings auch tempertaurresistent sein. Bleifreies Lötzinn schmilzt bei 217°C und ein gewöhnlicher Reflowprozess steigt bis auf 245-250°C an um die Löttemperatur für ca. 30 Sekunden aufrecht zu halten. [Quelle]

Quelle: http://www.gp-ics.com/pdf/far1.pdf

Die flexible Leiterplatte muss diese Temperaturen aushalten können, ohne ihre Form und Festigkeit zu verlieren. Aus diesem Grund ist das Basismaterial der Leiterplatte ein Polyimid mit einer Stärke von 12,5µm. Auf dieses Basismaterial wird eine 13µm dicke Kleberschicht und 18µm Kupfer aufgebracht. Das Kupfer bekommt dann eine Deckfolie aus Polyimid mit 25µm Stärke. Zur Stabilisierung der Leiterplatten an den Stellen an denen Bauteile bestückt werden, sind zusätzlich zu der 170µm dicken Leiterplatte 150µm dicke Stabilisierungplatten aufgeklebt, ebenfalls aus Polyimid.

Somit ergibt sich eine Dicke von 0,325mm für die Leiterplatte mit Stabilisierungsplatte. Diese soll die benötigte Stabilität mitbringen, um die Bauteile nicht durch einfache Biegung abreißen zu können. Für das Handhaben wird allerdings noch ein stabilerer Rahmen benötigt. Dieser soll ebenfalls reflow geeignet sein und muss daher auch aus einem temperaturstabilen Kunststoff hergestellt werden. Aktuell werde ich eine unbestückte FR4 Leiterplatte als stabilisierendes Element verwenden und die flexible Leiterplatte mit Kapton Klebeband befestigen. Kapton ist ebenfalls ein Polyimid und kann einen Reflow-Prozess locker verkraften. Wenn die Bauteile der Uhr einmal verlötet sind, sollten sie für mehr Eigenstabilität sorgen. Im Design ist zu erkennen, dass der Batteriehalterung in der Mitte der Schaltung sitzt. Dieser ist selbst noch zusätzlich mit doppelseitigem Klebeband fixiert und somit eines der stabilisierenden Elemente.

Wenn die Uhr trotzdem zu instabil ist, werde ich eine gefräste Aluminiumplatte als Basis verwenden können. Die Testpunkte am Boden der Leiterplatte sind nur mit Messspitzen durch kleine Öffnungen in der stabilisierende Folie erreichbar, sind aber nicht durch eine flache Metalloberfläche kontaktierbar.

Bestellt habe ich die Flex Boards bei PCBgogo. Mit 8 Tagen Herstellungszeit sind die Flex-Boards bereits fertig und zur Zeit befinden sich die Leiterplatten bei der Post in Hongkong. Kann also nur noch ein paar Tage dauern, bis sie geliefert werden. Dann sehen wir weiter, Bauteile sind genügend vorhanden.