Программатор микросхем I2С BUS - Курсовая работа

В данном курсовом проекте необходимо разработать программатор микросхем AT17C010 - она используется для конфигурирования микросхем ПЛИС таких марок: Atmel AT6000, AT40K FPGAS, Altera FLEX® Devices, Lucent ORCA® FPGAS, Xilinx XC3000, XC4000, XC5200, SPARTAN® and Virtex® FPGAS.Это связано с тем, что питание всех микросхем лежит в диапазоне 4,5В - 5,5В, а по заданию используется питание 6В - нужен блок питания.Т.к. по заданию схема питается от 6В, а все микросхемы питаются от 5В, то необходимо применить понижающий стабилизатор напряжения. Для защиты от нестабильного напряжения задействуем емкостной фильтр. Так же необходимо включить схему защиты от переполюсовки и перенапряжения. Стандарт RS232 использует напряжения логических уровней 12В и-12В, а ATMEGA8 - ТТЛ уровни (0В,5В), поэтому для согласования используем преобразователь МАХ232. Также будет удобно питать программируемую микросхему от программатора, что повысит гибкость и удобство использования.На контроллер возлагаются следующие функции: - инициализация связи с ПК и вход в режим программирования АТ17010, - прием данных от ПК по протоколу RS-232, - передача принятых данных по протоколу I2С, - индикация работоспособности устройства.Контроллер ATMEGA8 имеет аппаратный блок UART, что представляет собой протокол RS-232, в котором есть буфера приема/передачи, что значительно упрощает программу и увеличивает надежность. Таким образом, программу можно сделать асинхронной, т.к. для формирования синхроимпульсов будет использован аппаратный генератор.Для защиты от противовключения можно применить такие схемы: - последовательно включенный диод во входной цепи, при подаче обратного напряжения диод запирается, и ток во входной цепи не течет; параллельно входу включенный диод в обратном направлении с ограничителем тока, при подаче обратного напряжения диод открывается и обратное напряжение не превышает 0,7В, что безопасно для используемых узлов. В схемы с последовательно включенным диодом при прямом включении (нормальная работа) на диоде образуется падение напряжение 0.7В, в результате чего на входе стабилизатора будет не 6В, а 5,3В, что не допустимо. Преимуществом этой схемы является то, что при обратном включении ток не течет. В схеме с параллельно включенным диодом при прямом включении (нормальная работа) не образуется никакого падения напряжения и на входе стабилизатора те же 6В.Существует несколько способов выработки тактовых импульсов для контроллера: - внешний генератор; Для использования внешнего генератора требуются дополнительные элементы и его целесообразно использовать для многоузловых синхронных устройств. Внутренний RC-генератор обладает максимальной экономичностью и простотой в использовании, однако имеет малую гибкость и не стабильную частоту. Контроллер ATMEGA8 имеет встроенный генератор с возможностью подстройки частоты в диапазоне 7,3 - 8,1 МГЦ с точностью 2%. Генератор с внешним кварцевым резонатором обладает высокой стабильностью и частоту задает внешний элемент, который можно легко заменить.Контроллер подключен к таким элементам как преобразователь уровней RS-232, шина I2С, управляющие линии программирования АТ17010, внутрисхемное программирование. Он работает по протоколу RS-232, имеет встроенные буфера приема-передачи, управляемый делитель тактовой частоты и подключен к выводам PD0-RXD, PD1-TXD. Модуль UART подключается к ПК через преобразователь уровней, для согласования амплитуд сигналов. Преобразованные сигналы подключим к стандартному разъему COM порта, который имеет следующую конфигурацию: Из всех сигналов достаточно подключить три: 2-SIN, 3-SOUT, 5-GND. Для программирования микросхем серии AT17xxx производитель рекомендует такую схему: Стандарт шины указывает на то, что сигнал передается двумя состояниями 0В и третье состояние (источник сигнала отключен).Схема сброса должна: a) сбрасывать контроллер по включению питания; b) сбрасывать контроллер при заниженном питании (когда его работа не гарантируется); Пункты (а) и (с) можно реализовать с помощью RC-цепочки такого вида: При подаче питающего напряжения конденсатор начинает заряжаться через резистор и напряжение на выводе сброса некоторое время (зависящее от параметров цепочки) находиться на уровне логического нуля и удерживает контроллер в сброшенном состоянии. При наличии помех конденсатор поддерживает напряжение, и контроллер не сбрасывается. Однако при полном пропадании напряжения на короткое время конденсатор не успеет разрядиться, контроллер останется не сброшенным, но работа его нарушиться.Под реализацией внутрисхемного программатора понимается вывод разъема под программатор STK200 - распространенный и доступный. № вывода разъема № вывода контроллера Название Заключение: благодаря знанию внутренней структуры контроллера, его технических характеристик и периферии можно значительно упростить схему, что и было описано в этом разделе. Результатом стала принципиальная схема устройства, приведенная на рисунке 2.18.Работа устройства начинает работу после подачи питания и инициализируе

Содержание

Введение

1. Анализ поставленной задачи

1.1 Обоснование достаточности аппаратных средств и программных ресурсов

1.2 Доопределение набора аппаратных средств для реализации устройства

1.3 Распределение функций устройства между узлами микроконтроллера

1.4 Выбор и обоснование режимов функционирования узлов микроконтроллера и периферийных устройств

2. Проектирование принципиальной схемы устройства

2.1 Проектирование схемы питания

2.2 Проектирование схемы включения микроконтроллера

2.2.1 Анализ, выбор и обоснование тактового генератора

2.2.2 Распределение периферийных устройств и портов

2.2.3 Проектирование схемы сброса

2.2.4 Реализация внутрисхемного программатора

3. Проектирование программного обеспечения микроконтроллера

3.1 Анализ поставленных программе задач и проектирование алгоритма

3.2 Проектирование процедур обработки прерываний (при необходимости)

3.3 Создание проекта. Расчет делителей периферийных устройств

3.4 Листинг программы с комментариями

4. Проектирование печатной платы устройства (PCAD, ORCAD)

5. Рекомендации по разработке программных и аппаратных диагностических средств для проверки работоспособности устройства

Заключение

Литература

В данном курсовом проекте необходимо разработать программатор микросхем AT17C010 - она используется для конфигурирования микросхем ПЛИС таких марок: Atmel AT6000, AT40K FPGAS, Altera FLEX® Devices, Lucent ORCA® FPGAS, Xilinx XC3000, XC4000, XC5200, SPARTAN® and Virtex® FPGAS. Данное устройство будет построено на базе Mega серии микроконтроллеров Atmel.

Микросхема АТ17ххх использует интерфейс I2C, с помощью которого невозможно наладить связь с ПК. Поэтому для связи с компьютером необходимо использовать интерфейс RS-232.