Selbst bauen · Schritt 3

Aufbau auf dem Steckbrett

Ein Hub und zwei Module, verbunden über CAN. Modul A bekommt einen Sensor. Ein Netzteil mit 5 V versorgt alle drei Boards, 5 V und Masse laufen mit dem Bus von Board zu Board.

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Schaltplan

Netzteil 5 V, 2 A Sensor am Hub, optional SHT4x im Schaltkasten VCC GND SDA SCL 3V3 GND GPIO 17 GPIO 18 5V 5V Hub ESP32-S3-DevKitC-1 N16R8 USB zum Flashen und für die Konsole 3V3 GND GPIO 4 GPIO 5 CAN TX CAN RX 3V3 GND CTX CRX SN65HVD230 120 Ω bleibt (Ende) CANH CANL GND Sensor an Modul A SHT45, SCD41 oder BME280 VCC GND SDA SCL 3V3 GND GPIO 5 GPIO 6 5V 5V Modul A ESP32-C3 SuperMini USB zum Flashen und für die Konsole 3V3 GND GPIO 7 GPIO 10 CAN TX CAN RX 3V3 GND CTX CRX SN65HVD230 120 Ω entfernen (Mitte) CANH CANL GND 5V Modul B ESP32-C3 SuperMini ohne Sensor: „Typ offen“ 3V3 GND GPIO 7 GPIO 10 CAN TX CAN RX 3V3 GND CTX CRX SN65HVD230 120 Ω bleibt (Ende) CANH CANL GND CAN-H CAN-L GND
  • 5 V
  • 3,3 V
  • Masse
  • TX zu CTX
  • RX von CRX
  • CAN-H
  • CAN-L
  • SDA
  • SCL
  • optional
Hub und zwei Module mit je einem Transceiver. Der Bus läuft in einer Linie vom Hub über Modul A zu Modul B. Das Netzteil speist 5 V in den Hub, von dort läuft 5 V von Board zu Board an den Pin 5V. GND steht am Transceiver oben und unten: Das ist derselbe Pin, nur zweimal gezeichnet. Ebenso sind die beiden Anschlüsse 5V an einem Board derselbe Pin.

Auf dem Steckbrett fehlt der Spannungsteiler. Die Module zeigen ihre Versorgung dann als „nicht gemessen“. Damit der Hub nicht vor Unterspannung warnt, in seinen Einstellungen „Erwartete Versorgung“ auf 5 V stellen.

Verbindungen

Hub: ESP32-S3 zum Transceiver

Alle Pins, die der Hub braucht, liegen an der Leiste J1. Pin 1 ist am Ende mit der Antenne des Moduls, Pin 22 am Ende mit den USB-Buchsen.

ESP32-S3 Lage an der Leiste J1 Transceiver
3V3 Pin 1 und 2 3V3
G Pin 22 GND
GPIO 4 (CAN TX) Pin 4 CTX
GPIO 5 (CAN RX) Pin 5 CRX
5V Pin 21 –

Vom Pin 5V führt eine Brücke auf die untere Plusleiste des zweiten Bretts. Dort stecken auch das Netzteil und die Leitung mit 5 V zu Modul A. Wer im Schaltkasten messen will, schließt optional einen SHT4x an: SDA an GPIO 17 (Pin 10), SCL an GPIO 18 (Pin 11), dazu 3V3 und G.

Espressif führt das DevKitC-1 in seiner Bestellliste nicht mit N16R8. Ein Board mit dieser Bezeichnung ist also wahrscheinlich ein Nachbau, etwa das YD-ESP32-S3. Dessen Leisten haben laut Schaltplan dieselbe Reihenfolge; den Pin 5V beschriften solche Boards auch mit „5Vin“. Das Original hat laut Handbuch zwei Micro-USB-Buchsen, viele Nachbauten haben USB-C. Zum Flashen und für die Konsole reicht eine der beiden Buchsen.

Modul A und B: SuperMini zum Transceiver

Die Lage gilt für die Bauteilseite: Chip und die Taster BOOT und RST oben, die USB-Buchse vom Betrachter weg. Dann liegt die 5V-Reihe mit 5V, G und 3.3 rechts, die GPIO-Reihe links. Die Pins sind von der USB-Buchse aus gezählt. Das verbreitete Pinbild von Nologo zeigt die Rückseite, dort ist alles spiegelverkehrt. Wer danach steckt, landet mit 5 V auf der GPIO-Reihe.

ESP32-C3 SuperMini Lage Transceiver
3.3 5V-Reihe, Pin 3 3V3
G 5V-Reihe, Pin 2 GND
GPIO 7 (CAN TX) GPIO-Reihe, Pin 3 CTX
GPIO 10 (CAN RX) GPIO-Reihe, Pin 6 CRX
5V 5V-Reihe, Pin 1 –

Die 5 V vom vorigen Board kommen auf der oberen Plusleiste an, eine Brücke führt von dort zum Pin 5V. An Modul A gehen von derselben Leiste auch die 5 V zu Modul B ab.

Die Transceiver-Platine mit sechs Pins ist mit 3V3, GND, CTX, CRX, CANH und CANL beschriftet, in dieser Reihenfolge. Diese Reihenfolge stützt sich nur auf das Foto und den Text eines Händlers; der Aufdruck auf der eigenen Platine geht vor. Das SN65HVD230 CAN Board von Waveshare hat an einem Ende vier Pins (3.3V, GND, CAN RX, CAN TX) und am anderen CANH und CANL mit Schraubklemme. Der SN65HVD230, auf dem Chip „VP230“, arbeitet nur mit 3,3 V, nie an 5 V anschließen.

Sensor an Modul A

Sensor SuperMini
VCC oder VIN 3.3
GND G
SDA GPIO 5
SCL GPIO 6

Die Platinen haben ihre Pins in unterschiedlicher Reihenfolge:

Platine Pins in der Reihenfolge der Leiste
SHT45 von Adafruit VIN, 3Vo, GND, SCL, SDA, dazu zwei Buchsen STEMMA QT
BME280, lila Platine mit 6 Pins VCC, GND, SCL, SDA, CSB, SDO; nur 3,3 V
BME280, Platine mit 4 Pins VIN, GND, SCL, SDA; mit Spannungsregler, 3,3 bis 5 V

Am SHT45 bleibt 3Vo frei, das ist ein Ausgang. Beim BME280 mit sechs Pins bleiben CSB und SDO frei; dann arbeitet er an I²C mit der Adresse 0x76. Den Sensor immer mit den 3,3 V des eigenen Boards versorgen. Für andere Platinen gilt der Aufdruck. Die üblichen Platinen haben die Pull-ups für I²C schon drauf.

Das Modul erkennt den Sensor am Chip und schlägt seinen Typ vor: mit SHT45 Temperatur/Feuchte, mit BME280 BME280. Modul B ohne Sensor meldet sich als „Typ offen“. Bestätigt wird der Typ bei der Übernahme, mehr unter Module.

Der Bus zwischen den Boards

Leitung Hub Modul A Modul B
CAN-H CANH CANH CANH
CAN-L CANL CANL CANL
GND oberes Brett, untere Minusleiste obere Minusleiste obere Minusleiste
5 V oberes Brett, untere Plusleiste obere Plusleiste obere Plusleiste

Jede Leitung läuft vom Hub zu Modul A und von dort weiter zu Modul B. Auf jedem Board tragen eine Plus- und eine Minusleiste die 5 V und die Masse des Busses. Von der Plusleiste geht die Brücke zum Pin 5V, auf die Minusleiste geht auch G des Boards. Am Hub steckt dort auch das Netzteil.

Die Reihenfolge ist Hub, A, B. Der Abschluss mit 120 Ω bleibt nur am Hub und an Modul B. Bei Modul A muss der Widerstand herunter: auslöten oder abkneifen. Es ist ein kleines SMD-Teil mit der Aufschrift „121“, auf der Platine mit sechs Pins gleich neben der Beschriftung CANL.

Auf den Steckbrettern

  • Ein Steckbrett je Board, am Hub zwei. Controller und Transceiver sitzen zusammen.
  • Die Leisten tragen den Bus. Ein Leistenpaar führt 5 V und Masse des Busses: an den Modulen das obere, am Hub das untere Paar des oberen Bretts. Die Plusleiste führt dort also 5 V; die Zeichnungen schreiben es an die Leiste. Eine kurze Brücke führt von der Plusleiste zum Pin 5V, G geht auf die Minusleiste.
  • 3,3 V gehen direkt. Vom Pin 3V3 des ESP32-S3 und vom Pin 3.3 des SuperMini führt ein Kabel direkt zum Pin 3V3 des Transceivers. An Modul A bringt eine Brücke die 3,3 V außerdem auf die untere Plusleiste, für den Sensor; eine Brücke in Spalte 30 legt die Masse auf die untere Minusleiste. Keine Leiste mit 3,3 V ist mit einem anderen Board verbunden.
  • Der ESP32-S3 ist breit. Seine Leisten liegen 0,9 Zoll auseinander. Er steckt in den Reihen b und i und deckt das Brett dazwischen ab; je Pin bleibt nur ein Loch frei, in Reihe a oder j. Für den Transceiver und die Leisten des Busses braucht der Hub darum ein zweites Brett.
  • SuperMini: Stiftleisten einlöten, lange Seite nach unten, dann über den Graben stecken.
  • Transceiver: Stiftleiste einlöten und neben den Controller stecken. Kurze Brücken zu 3V3, GND, CTX und CRX.
  • Sensor: Er hängt an vier Kabeln mit Stecker und Buchse unter dem Brett, die Buchsen stecken auf seiner Stiftleiste.
  • Bus: Vier Kabel von Brett zu Brett, überall in derselben Reihenfolge, von oben CAN-H, CAN-L, Masse, 5 V. Bei 20 bis 50 cm Länge ist das unkritisch. CAN-H und CAN-L am besten miteinander verdrillen. Am Hub verlässt das Bündel das obere Brett nach rechts. An den Modulen kommt es links über dem Brett an, an Modul A geht es rechts über dem Brett weiter zu Modul B.

So sieht das von oben aus, gezeichnet wie in einer Steckbrett-Ansicht am Rechner. Es sind Zeichnungen, keine Fotos. Die Farben der Kabel sind dieselben wie im Schaltplan, die Legende steht unter jeder Zeichnung. Echte Steckbrücken dürfen andere Farben haben. Jedes Kabel steckt nur, wo es mit einem runden Ende aufhört. Längere Strecken laufen zwischen zwei Lochreihen, damit kein Kabel auf einem Loch liegt, in dem es nicht steckt. Kein Kabel kreuzt ein anderes. Kabel, die am Rand der Zeichnung enden, führen zum nächsten Board.

Netzteil 5 V, 2 A Hub ESP32-S3 auf zwei Brettern 120 Ω bleibt Modul A SuperMini und SHT45 120 Ω entfernen Modul B SuperMini, Ende des Busses 120 Ω bleibt
  • 5 V
  • 3,3 V
  • Masse
  • CAN-H
  • CAN-L
  • SDA
  • SCL
Alle Bretter im Überblick. Das Netzteil steckt an den Leisten des oberen Hub-Bretts. Von dort laufen vier Kabel, von oben CAN-H, CAN-L, Masse und 5 V, als Bündel zu Modul A und weiter zu Modul B; an den Modulen biegt jedes Kabel von oben ins Brett. Der Sensor hängt unter Modul A. Einzelheiten in Abb. 3 bis 5.
Hub ESP32-S3-DevKitC-1 und Transceiver auf zwei Brettern + + − − 1 1 5 5 10 10 15 15 20 25 25 30 a a b b c c d d e e f f g g h h i i j j + + − − − − + + 1 1 5 5 10 10 15 15 20 25 25 30 30 a a b b c c d d e e f f g g h h i i j j UART USB BOOT RST ESP32-S3-WROOM-1 G 5V 14 13 12 11 10 9 46 3 8 18 17 16 15 7 6 5 4 RST 3V3 3V3 G G 19 20 21 47 48 45 0 35 36 37 38 39 40 41 42 2 1 RX TX G VP230 121 3V3 GND CTX CRX CANH CANL Netzteil 5 V, 2 A zu Modul A Transceiver 120 Ω bleibt ESP32-S3-DevKitC-1
  • 5 V
  • 3,3 V
  • Masse
  • TX zu CTX
  • RX von CRX
  • CAN-H
  • CAN-L
Hub. Der ESP32-S3 steckt auf dem unteren Brett, J1 in Reihe b, J3 in Reihe i. Alle benutzten Pins liegen an J1, je Pin bleibt ein Loch in Reihe a. Die unteren Leisten des oberen Bretts tragen den Bus: Das Netzteil steckt links, das Bündel zu Modul A geht rechts ab. G (Spalte 3) geht auf die Minusleiste, eine Brücke vom Pin 5V (Spalte 4) auf die Plusleiste. 3V3 (Spalte 23) geht direkt an den 3V3 des Transceivers, GPIO 5 (Spalte 20) an CRX, GPIO 4 (Spalte 21) an CTX. Der optionale SHT4x an GPIO 17 und 18 ist nicht eingezeichnet.
Modul A ESP32-C3 SuperMini mit Sensor, Mitte des Busses + + − − − − + + 1 1 5 5 10 10 15 25 a a b b c c d d e e f f g g h h i i j j SDA SCL GND 3Vo VIN 5V G 3.3 4 3 2 1 0 5 6 7 8 9 10 20 21 VP230 121 3V3 GND CTX CRX CANH CANL vom Hub zu Modul B 5 V 3,3 V ESP32-C3 SuperMini Transceiver 120 Ω entfernen SHT45 · Platine von Adafruit
  • 5 V
  • 3,3 V
  • Masse
  • TX zu CTX
  • RX von CRX
  • CAN-H
  • CAN-L
  • SDA
  • SCL
Modul A. Links der SuperMini, rechts daneben der Transceiver, unter dem Brett der SHT45 an vier Kabeln. Das Bündel vom Hub kommt links über dem Brett an: 5 V und Masse auf die oberen Leisten, CAN-H und CAN-L rechts am Transceiver vorbei nach unten an CANH und CANL. Rechts über dem Brett geht dasselbe Bündel weiter zu Modul B. Eine Brücke in Spalte 3 bringt 5 V von der Plusleiste an den Pin 5V. Der Widerstand mit 120 Ω muss herunter.
Modul B ESP32-C3 SuperMini ohne Sensor, Ende des Busses + + − − − − + + 1 1 5 5 10 10 15 20 25 25 a a b b c c d d e e f f g g h h i i j j 5V G 3.3 4 3 2 1 0 5 6 7 8 9 10 20 21 VP230 121 3V3 GND CTX CRX CANH CANL von Modul A 5 V ESP32-C3 SuperMini Transceiver 120 Ω bleibt
  • 5 V
  • 3,3 V
  • Masse
  • TX zu CTX
  • RX von CRX
  • CAN-H
  • CAN-L
Modul B wie Modul A, ohne Sensor und ohne weiterführendes Bündel. Das Bündel von Modul A kommt links über dem Brett an. Hier endet der Bus, der Widerstand bleibt drauf.

Reihenfolge

  1. Widerstand entfernen. Am Transceiver von Modul A den Abschluss mit 120 Ω entfernen.

  2. Verkabeln, ohne Netzteil und ohne USB. Dann mit dem Durchgangsprüfer auf jedem Brett prüfen: kein Kurzschluss zwischen 3,3 V und Masse, keiner zwischen 5 V und Masse und keine Verbindung zwischen 3,3 V und 5 V. Ein kurzer Piepton beim Anlegen ist normal, die Kondensatoren auf den Boards laden sich auf. Ein Dauerton heißt Kurzschluss.

  3. Abschluss messen. Alles stromlos, mit dem Widerstandsmessgerät zwischen CANH und CANL. Etwa 60 Ω heißt, der Abschluss stimmt. 40 Ω heißt, der mittlere Widerstand ist noch drauf.

  4. Flashen. Jedes Board einzeln über USB, das Netzteil bleibt dabei vom Brett abgezogen. Wie, steht im nächsten Schritt.

  5. Netzteil zuletzt. USB-Kabel abziehen. Vor dem Anschließen mit dem Messgerät an den Enden der Leitungen des Netzteils prüfen, dass etwa 5 V anliegen und welche Leitung Plus ist. Plus kommt auf die Plusleiste, Minus auf die Minusleiste des oberen Hub-Bretts. Ob ein Board am Pin 5V gegen Verpolung geschützt ist, hängt vom Hersteller ab, und eine Verpolung erreicht über die 5-V-Leitung alle Boards. Dann das Netzteil anschließen.

  6. Später nur mit gezogener Brücke an USB. Soll ein Board bei laufendem Bus geflasht oder seine Konsole mitgelesen werden: erst an diesem Board die Brücke zum Pin 5V abziehen, dann USB einstecken. Danach USB abziehen und die Brücke wieder stecken.

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