Bu teknik doküman B107AA R6 için hazırlanmış olup yeni yapılacak olan tasarımlara kaynak niteliğindedir.
FOTA İşlemcisi
Bu bölüm, sahada uzaktan firmware güncelleme (FOTA) senaryosunu mümkün kılan ikincil mikrodenetleyici katmanını dokümante eder.
B107AA üzerinde iki MCU bulunur:
- Ana MCU (ATmega2560 @ 3V3): GSM üzerinden firmware dosyasını indirir, SD karta yazar ve güncelleme akışını yönetir.
- FOTA MCU (ATmega328P @ VFOTA): SD karttan aldığı firmware’i, ICSP hattı üzerinden ana MCU’ya programlar.
Bu sayfada; FOTA MCU, onun VFOTA besleme domaini ile ilişkisi, SD ve ICSP tarafındaki donanımsal güvenlik kuralları ve sahada servis kolaylığı (tuning/programlama) ele alınır.
Blok topoloji özeti
FOTA mimarisi, iki kritik paylaşımlı kaynağı “tek sürücü kuralı” ile yönetir:
- SD kart (SPI)
- SD kart, analog switch/MUX üzerinden iki master arasında paylaştırılır.
- Varsayılan: SD kart FOTA MCU tarafındadır.
- Ana MCU SD’ye erişeceğinde bank seçimini geçici olarak değiştirir.
- Ana MCU ICSP (SPI programlama hattı)
- Ana MCU’nun ICSP hatları normalde dış programlama için ayrılmıştır.
- FOTA akışında bu hatlar bir buffer/anahtarlama yapısı ile FOTA MCU’ya bağlanır.
- Bu bağlantı yalnız FOTA sırasında ve kontrollü sırayla aktif edilmelidir.
Bu iki paylaşımın amacı; sahada reset/brown‑out gibi uç durumlarda bile “iki master aynı anda sürüyor” tipinde bus contention riskini minimize etmektir.
FOTA MCU (ATmega328P‑AU)
FOTA mikrodenetleyicisi U20 — ATmega328P‑AU olarak kurgulanmıştır. MCU’nun görevi; ana MCU’dan “güncellemeyi başlat” komutunu aldıktan sonra SD karttaki firmware imajını okuyup ana MCU’nun ICSP (SPI programlama) hattına yazarak güncellemeyi tamamlamaktır.
Tasarım hedefleri:
- Güncelleme sırasında ana MCU’dan bağımsız, deterministik bir programlama akışı
- FOTA katmanı kapalıyken minimum tüketim (VFOTA kapalı)
- Sahada servis/üretimde kolay programlama (J7 tuning/ICSP)
Besleme domaini: VFOTA
FOTA MCU ve FOTA LED katmanı, VFOTA adlı ayrı bir güç domaininden beslenir.
VFOTA anahtarlama topolojisi (power‑gating elemanı, giriş/çıkış kapasiteleri, akım limiti/koruma ve açılış-kapanış sıralaması) güç katmanı dokümantasyonunda zaten analiz edilmiştir.
Bu sayfada VFOTA yalnızca FOTA MCU perspektifinden ele alınır: hangi blokları beslediği, reset/boot davranışına etkisi ve güncelleme akışında ne zaman açılıp kapanması gerektiği.
VFOTA domaininin amacı:
- FOTA işlemi yokken FOTA katmanını kapalı tutup batarya tüketimini düşürmek,
- Güncelleme sırasında FOTA tarafını kontrollü bir şekilde açıp/kapatabilmektir.
Bypass ve reset ağı (mertebe)
VFOTA üzerinde tipik bypass kapasitörleri (örn. C130/C131/C132 = 100nF) bulunur.
Reset hattında klasik POR/filtre topolojisi uygulanmıştır:
- R96 = 10k pull‑up
- C129 = 100nF
Not: VFOTA anahtarlama karakteristiği (ramp, drop, inrush, brown-out) güç katmanı tarafından belirlenir. R96/C129 ağı; bu anahtarlama sırasında oluşabilecek “yarım reset / garip boot” riskini azaltmak için burada özellikle korunmuştur.
Saat kaynağı (internal 8MHz)
Şematik notuna göre FOTA MCU internal 8MHz osilatör ile çalışacak şekilde planlanmıştır.
Bu yaklaşım:
- Donanımı sadeleştirir (kristal/rezonatör yok),
- BOM maliyetini ve yerleşim risklerini azaltır,
- FOTA görevleri için yeterli performansı sağlar.
Internal RC osilatör toleransı kristale göre düşüktür.
FOTA tarafında kritik olan; SD kart SPI işlemlerinin ve ICSP programlamanın kararlı çalışmasıdır. Bu nedenle firmware tarafında SPI hızları “agresif” seçilmemeli; güvenli marjla çalışacak şekilde sınırlandırılmalıdır.
Programlama / servis erişimi (J7 tuning konnektörü)
FOTA MCU, kart üzerinde ayrılmış 6 pin tuning/programlama konnektörü (J7) üzerinden ICSP sinyallerini dışarı taşır:
- VFOTA
- GND
- RESET
- SPI hatları (MOSI/MISO/SCK)
Bu sayede:
- Üretimde FOTA MCU programlama kolaylaşır.
- Servis/onarım senaryolarında FOTA katmanının ayrı test edilmesi mümkün olur.
Kritik I/O grupları
Bu bölümde yalnız FOTA fonksiyonunu bağlayan kritik sinyaller özetlenir:
- FOTA SPI (SD tarafı):
FOTA_MOSI / FOTA_MISO / FOTA_SCK / FOTA_SS→ SD kart SPI hatları (SD MUX üzerinden paylaşım). - Güncelleme/ICSP kontrolü:
FOTA_BURN_EN→ ana MCU ICSP hattını FOTA tarafına bağlayan buffer’ı aktif eder. - Güç kapanış bildirimi:
FOTA_POWER_DONE→ FOTA görevi bitince güç kontrol katmanına “kapan” bilgisi verir. - Durum LED sürüşleri:
FOTA_LED_R / FOTA_LED_G / FOTA_LED_B→ RGB LED sürücülerini kontrol eder.
Donanımsal güvenlik kuralları
FOTA katmanında iki farklı bus için “tek sürücü” kuralı birlikte korunmalıdır.
1. ICSP hattı paylaşımı
Ana MCU ICSP hattına iki kaynaktan sürüş gelmemelidir:
- Dış programlayıcı (ICSP header / servis)
- FOTA MCU (güncelleme sırasında)
Bu nedenle:
FOTA_BURN_ENyalnız FOTA sırasında aktif edilir.- FOTA akışı dışında ICSP buffer kapalı kalır.
FOTA MCU, ana MCU’yu ICSP üzerinden programlayacağı için FOTA_BURN_EN ile ICSP buffer’ı yanlış zamanda aktif etmek (veya ana MCU ICSP hattını dışarıdan aynı anda sürmek) bus contention riski doğurur.
Saha kuralı: Dış ICSP programlama ile FOTA işlemi aynı anda yapılmaz.
2. SD kart paylaşımı
SD kart paylaşımlı SPI + MUX yapısı üzerinden iki master arasında seçilir. SD’ye erişim disiplinli olmalıdır:
- Ana MCU SD’ye erişip işini bitirdiğinde, seçim mutlaka default bank’a (FOTA MCU) dönmelidir.
SD bank seçimi default’a dönmezse; sahada “FOTA SD’yi görmüyor” tipinde güncelleme arızaları oluşur.
Güç tüketimi yaklaşımı
FOTA katmanının en güçlü tarafı; VFOTA domaini kapalı iken tüketimin sıfıra yakın olmasıdır.
- FOTA yokken: VFOTA kapalı → FOTA MCU + LED katmanı kapalı.
- FOTA sırasında: VFOTA açık → FOTA MCU aktif + SD erişimi + LED pattern.
Mertebe olarak:
- ATmega328P aktif akımı; frekans/voltaj/iş yüküne göre mA seviyesindedir.
- SD kart yazma/okuma anlarında tüketim artar.
Bu nedenle ürünleşmede hedef; FOTA penceresini mümkün olduğunca kısa tutmak ve işlem tamamlandığında FOTA_POWER_DONE ile VFOTA kapanışını güç katmanındaki anahtarlama mantığına uygun şekilde tetiklemektir.
Layout / ürünleşme notları
- VFOTA bypass kapasitörleri MCU pinlerine yakın konumlandırılmalıdır.
- ICSP buffer anahtarlama elemanları ve hatları, mümkün olduğunca kısa ve temiz referans GND ile taşınmalıdır.
- SD hatları ile ICSP hatları aynı anda “yüksek kenarlı” çalışabileceği için, ortak dönüş akımlarına dikkat edilmelidir.
Komponent seçimi ve alternatifler
| Fonksiyon | Seçilen | Alternatifler | Yorum |
|---|---|---|---|
| FOTA MCU (U20) | ATmega328P‑AU | ATmega328PB‑AU | Firmware uyumluluğu + tedarik değerlendirilir |
| J7 tuning/ICSP | (BOM’a göre) | JST‑SH / pin‑header | Servis ekipmanına göre seçilir |
| Reset pull‑up (R96) | 10kΩ | 4.7kΩ / 47kΩ | VFOTA yükselme karakteristiğine göre |
| Reset cap (C129) | 100nF | 10–100nF | POR filtreleme |
| Bypass (C130/131/132) | 100nF | 1µF eklenebilir | VFOTA anahtarlama sertse ek fayda |
Tahmini maliyet analizi
Aşağıdaki maliyetler tahmini olup tedarikçi/adet/stok durumuna göre değişir.
| Kalem | Adet | Prototip (1–10) | Pilot (100) | Seri (1k+) | Not |
|---|---|---|---|---|---|
| U20 – ATmega328P‑AU | 1 | $2.20 | $1.80 | $1.55 | Maliyet ana belirleyici |
| J7 tuning/ICSP konnektör | 1 | $0.05 | $0.03 | $0.02 | Tipine göre değişir |
| R96 10k (1%) | 1 | $0.002 | $0.001 | $0.0006 | 0402 |
| C129 100nF | 1 | $0.004 | $0.002 | $0.0015 | X7R |
| C130/C131/C132 100nF | 3 | $0.012 | $0.006 | $0.0045 | 3× X7R |
| TOPLAM | $2.27 | $1.84 | $1.58 | MCU baskın |
Bu toplam, FOTA MCU’nun temel “besleme + reset + servis” alt bloğunun BOM maliyetini verir. LED katmanı ve güç kontrol katmanı bu sayfada ayrıca maliyetlenmemiştir (kendi alt sayfalarında değerlendirilir).