Atmel Spannungsversorgung durch PortPin
Beim genauen Studium der Datenblätter von Atmel Controllern kann man lesen, dass die IO Pins mit Schutzdioden versehen sind, welche Überspannungen an den Eingängen auf die Versorgunsspannungen ableiten. Das ist im normalen Betrieb auch sehr sinnvoll, schützt es doch die Eingänge und den ganzen Prozessor vor Zerstörung. Natürlich haben diese Dioden nur eine begrenzte Belastbarkeit, aber sie erfüllen ihren Zweck recht zuverlässig.

Man kann diese Dioden jedoch auch zweckentfremden und etwas unkonventionelle Schaltungskonzepte realisieren. Eine hier vorgestellte Methode ist die parasitäre Stomversorgung durch einen Datenpin. Damit lässt sich zum Beispiel ein Controller durch lediglich zwei Leitungen mit einem anderen verbinden.

Schaltungstechnisch sieht das ganze dann so aus:


Der Linke Prozessor wird durch den Portpin versorgt.

Der Atmel Prozessor im linken Teil ist nicht an eine Versorgungsspannung angeschlossen. Lediglich ein Kondensator ist zwischen dem VCC Anschluss und Masse angebracht. Stattdessen ist PB0 (natürlich ist jeder andere Port hier auch möglich) über einen Widerstand mit dem Hauptsystem verbunden, der Widerstand ist auf der rechten Seite an VCC angeschlossen.

Durch die interne Schutzdiode passiert nun folgendes:

Da diese Dioden zu leiten beginnt, wenn die Spannung am Portpin um 0.7V über der Versorgungsspannung des linken Prozessors (die ja nicht vorhanden ist), liegt,wird diese Diode also leitend, die Spannung wird zum VCC Anschluss des Atmels abgeleitet und lädt dort den Kondensator auf, der dann die Versorgung des Atmels übernimmt. Damit haben wir einen laufenden Prozessor, der nun seinerseits Daten an das Hauptsystem rechts übertragen kann.

Die Testsoftware ist dabei wie folgt aufgebaut: (Quellcode hier)

Der Pin PB0 ist als Eingang ohne Pullup definiert. Dadurch liegt üblicherweise die Versorgungsspannung über den Widerstand R1 am Pin an und lädt über die integrierte Diode den Kondensator. Um Daten zu senden, muss der Atmel nun seinen Pin kurzzeitig als Ausgang schalten und einen Low Pegel erzeugen. Der Master auf der rechten Seite kann dies erkennen und durch ein geeignetes Protokoll (ähnlich One Wire) können so Daten übertragen werden. Die Testsoftware erzeugt nur periodisch einen Low Pegel von einigen 100uS an PB0

Natürlich ist diese Art der Stromversorgung nicht unbedingt innerhalb der Bauteilspezifikationen, aber es funktioniert recht passabel. Der Kondensator muss dabei gross genug sein, um in den LOW-Phasen der Datenübertragung die Versorgung zu gewährleisten.

Noch ein Tip: Die Brown Out Detektor Schwelle darf dabei nicht auf 4.3 Volt eingestellt werden, da beim Betrieb der ganzen Schaltung mit 5V letztendlich durch die Diode nur etwa 4.3 Volt am Kondensator ankommen, was gerne zum ansprechen des BOD führt!

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