Emirhan Sönmez

Programlanabilir bir laboratuvar güç kaynağı; grafik ön paneli süren, ağ üzerinden bir ana bilgisayarla haberleşen ve sahada cihazı kullanılamaz hâle getirmeden güncellenebilen bir kontrol ünitesi gerektirir.

Sıfırdan yazdığım bir board support package üzerine kurulu STM32H750 firmware'i — QSPI flash, SDRAM, ekran hattı için LTDC ve DMA2D, GPIO ve rotary encoder girişleri — RS485, LwIP üzerinden Ethernet ve gömülü sunucu barındıran FreeRTOS mimarisiyle birlikte.

Firmware; checksum doğrulaması, sürüm meta verisi ve AES tabanlı kriptografik koruma içeren özel paketler hâlinde dağıtılıyor ve flash'a hiçbir şey yazılmadan önce doğrulanıyor.

Güç kaynağı platformunun, hem dahili lojiği hem de harici endüstriyel yükleri tek bir karttan sürebilen programlanabilir dijital G/Ç'ye ihtiyacı vardı.

5 V / 100 mA dahili ve 5–32 V / 500 mA harici çıkışlara sahip, STM32 tabanlı 8 kanallı dijital G/Ç kartı; SPI, UART ve RS485 üzerinden kontrol yazılımı ile ADC, DAC ve PWM çevre birimleri.

Flyback tabanlı 12 V – 5 V dönüşüm katı sayesinde kart, ayrı bir güç modülüne gerek kalmadan doğrudan harici besleme hattından çalışıyor.

Sahadaki gömülü kontrolcüler, güncelleme yarıda kesildiğinde cihazı açılamaz hâlde bırakmayan bir firmware güncelleme yoluna ihtiyaç duyar.

Harici QSPI flash'tan geri alma (rollback) desteğiyle uygulama firmware'i yükleyen Copy-to-RAM ve XIP bootloader'ları; Ethernet (DHCP'li LwIP) ve gömülü HTTP sunucusu barındıran FreeRTOS platformu üzerinde.

Güncellemeler HTTP veya USB üzerinden geliyor ve etkinleştirilmeden önce SHA256 ile sürüm meta verisine karşı doğrulanıyor; firmware paketleme işini bir Python aracı üstleniyor.

Dönen bir rotor üzerinde akım ölçmek, kablolu ölçüm düzeneklerini tamamen devre dışı bırakır.

Çift 20 A akım ölçüm birimi, batarya izleme ve şarj devreleri ile kart üstü 3.3 V regülasyonu barındıran, özel PCB üzerine entegre edilmiş ESP32 tabanlı kablosuz ölçüm modülü.

Rotor tarafındaki akım verisi izleme bilgisayarına kablosuz olarak ulaşıyor; düğümün tamamı kendi yönetilen batarya beslemesiyle çalışıyor.

Hazır rotary encoder'ları bir araştırma motoruna monte etmek zahmetli, test sırasında zarar gördüklerinde değiştirmek ise maliyetlidir.

Açısal konum için birbirine dik yerleştirilmiş üç TMAG5170 Hall sensörü kullanan, STM32 tarafından SPI üzerinden okunan ve doğrudan motora montaj için dairesel PCB üzerine yerleştirilmiş manyetik rotary encoder.

Konum verisi karttan RS422 diferansiyel sinyal olarak çıkıyor ve çalışan bir sürücünün elektriksel gürültüsüne dayanıyor.

HAL kullanımına izin verilmeyen bir konfor izleme ve veri kaydetme çalışması — her çevre birimi register seviyesinde yapılandırıldı.

Register seviyesinde bare-metal yazılmış STM32F746 firmware'i: kesme tabanlı örneklemeyle I²C ortam ve hareket sensörleri, SDMMC üzerinden SD kart kaydı ve SDRAM framebuffer'larından sürülen LCD arayüzü.

Kaydedilen veriler AES tabanlı korumayla yazılıyor; sensörden depolamaya kadar tüm zincirin hata ayıklaması UART üzerinden yapılıyor.

Anahtarlanabilir bir BCD sayıcıyı ayrık lojikle kurmak — mikrodenetleyici kısayoluna izin yok.

Flip-flop'lar ve kombinasyonel lojik kapılardan oluşturulan frekans bölücüler, çoklayıcılar ve BCD sayıcılar.

Donanım uygulamasından önce LTspice ve Logisim'de modellenip doğrulandı; böylece kart deneme yanılma yerine simüle edilmiş bir referansa karşı test edildi.

Kalp ve akciğer sesleri, duyulabilir hâle gelmeden önce özel analog işaret şartlandırması gerektiren genlik ve frekanslarda bulunur.

Biyomedikal işaret bantlarına göre ayarlanmış aktif filtreleme ve çok katlı op-amp yükseltme kullanan analog işaret zinciri.

Filtrelenen kalp ve akciğer sesleri özel bir ses çıkış katı üzerinden kulaklığa aktarılıyor — tamamen analog, sayısal işaret işleme yok.