Trucos sencillos para minimizar los “cruzados”

Jacob de Benín | 02 de junio de 2022

Uno de los problemas más comunes que veo con el diseño esquemático y de PCB son los cables cruzados. Por ejemplo, el diseñador ha conectado la línea de transmisión de los periféricos USART a la línea de transmisión del dispositivo receptor en lugar de a la línea de recepción. El diseñador pensó que lo había hecho bien, pero tal vez cada dispositivo especificaba lo que significan Tx y Rx desde una perspectiva diferente. Dadas dos opciones, la Ley de Murphy garantiza que seleccionaremos la opción incorrecta el 100% de las veces. Esta publicación explorará algunos trucos de PCB que los diseñadores pueden utilizar para recuperarse de un error de cable cruzado.

Cuando descubrimos que hemos intercambiado las líneas Tx/Rx o CTS/RTS, sabemos al 100% que tendremos que volver atrás y reelaborar el diseño de la PCB para corregirlo. Mientras tanto, los ingenieros eléctricos y los desarrolladores de software necesitarán esas placas para realizar pruebas. Normalmente veo diseñadores que dan por sentado que lo harán bien en el primer intento. Si se hace una suposición errónea, el diseñador o la casa de huéspedes se verá obligado a seguir un procedimiento molesto que incluye:

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Si bien esto arreglará las conexiones eléctricas, el resultado es una placa franken delicada y propensa a fallar.

Los diseñadores deben diseñar su tablero con la expectativa de que habrá errores; después de todo, somos sólo humanos. Examinemos ahora dos trucos para facilitar la reelaboración de dichos errores.

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El primer truco que pueden utilizar los diseñadores es incluir dos vías en cada traza, como se muestra en la Figura 1. Las vías proporcionan dos ventajas aquí. En primer lugar, proporciona un lugar destacado para cortar el rastro y cortar la conexión entre los dos dispositivos. En segundo lugar, ¡las vías actúan como un lugar perfecto para soldar cables! Podemos usar alambre retrabajado y soldarlo en las dos vías, suponiendo que las hayamos dimensionado correctamente. El tiempo necesario para volver a trabajar es mínimo y la reparación de la placa es mucho más sólida. Si bien sabemos que los desarrolladores de software probablemente romperán los cables de alguna manera, les tomará más tiempo y, cuando lo hagan, la reparación es simple ya que no habrá rastros rotos.

Figura 1: incluya dos vías en cada traza para facilitar los errores de corte y puenteo de cables cruzados.

Usar un par de vías es una solución razonable, pero no me gusta tener que cortar rastros en el tablero. Tampoco me gusta tener que agregar orificios adicionales en la PCB, en parte porque puede aumentar el costo de la placa. (Aunque, sinceramente, el aumento de costos es mínimo y proporciona puntos de prueba adicionales para la depuración, lo cual siempre es beneficioso). Si estoy diseñando una PCB, agregaré resistencias en línea en las pistas, como se muestra en la Figura 2.

Figura 2: el uso de una resistencia en línea proporciona rápidamente una traza precortada y almohadillas para soldar cables de puente.

Si el diseñador no cometió ningún error al diseñar el tablero, llenarían una resistencia de 0 ohmios de $0,001. Sin embargo, si hay un error, la junta está configurada para resolver el problema en sólo unos minutos.

El truco de la resistencia en línea es esencialmente la misma idea detrás del truco de vía múltiple, ¡excepto que tenemos menos trabajo! Las almohadillas para las resistencias en línea automáticamente "cortan" la traza por nosotros. ¡Las almohadillas también proporcionan un excelente punto de soldadura para soldar cables de puente a las conexiones correctas! Nuevamente, recomendaría fijar los cables soldados para evitar que cualquier tensión levante las almohadillas del tablero y lo dañe.

Es probable que se produzcan errores esquemáticos y de PCB. No importa cuánta experiencia tengas, en algún momento habrá un problema. En lugar de asumir que lo haremos bien en el primer intento, planifique los errores. Los problemas de cables cruzados con pares Tx/Rx y RTS/CTS se pueden solucionar fácilmente en placas prototipo con un mínimo de retrabajo usando resistencias en línea o agregando algunas vías adicionales a las pistas. Te alegrarás de haber pensado en el futuro cuando tengas una docena de tableros que necesiten ser reelaborados.

Jacob Beningo es un consultor de software integrado que trabaja con clientes en más de una docena de países para transformar drásticamente sus negocios mejorando la calidad, el costo y el tiempo de comercialización del producto. Ha publicado demasiados blogs para contar la arquitectura, los procesos y las técnicas de desarrollo de software integrado, es un orador y formador técnico muy solicitado y tiene tres títulos, incluida una Maestría en Ingeniería de la Universidad de Michigan. Puede ponerse en contacto con Jacob en [email protected] y suscribirse a su boletín mensual Embedded Bytes.

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