Проектирование микропроцессорного устройства, которое преобразует интерфейс RS-232 (COM-порт) в IEEE 1284 (LPT-порт). Структурная схема устройства. Преобразование последовательного интерфейса в параллельный интерфейс на микроконтроллере ATMega 8.
Аннотация к работе
Современную микроэлектронику трудно представить без такой важной составляющей, как микроконтроллеры. Микроконтроллеры незаметно завоевали весь мир. Мы привыкли к ним и часто даже не подозреваем, что во многих таких устройствах работает микроконтроллер. Прогресс данной технологии наблюдался в снижении удельного энергопотребления (МА/МГЦ), расширения диапазона питающих напряжений (до 1.8 В) для продления ресурса батарейных систем, увеличении быстродействия до 16 млн. операций в секунду, встройкой реально-временных эмуляторов и отладчиков, реализации функции самопрограммирования, совершенствовании и расширении количества периферийных модулей, встройке специализированных устройств (радиочастотный передатчик, USB-контроллер, драйвер ЖКИ, программируемая логика, контроллер DVD, устройства защиты данных) и др. Успех AVR-микроконтроллеров объясняется возможностью простого выполнения проекта с достижением необходимого результата в кратчайшие сроки, чему способствует доступность большого числа инструментальных средств проектирования, поставляемых, как непосредственно корпорацией Atmel, так и сторонними производителями.В данной курсовой работе решается задача по проектированию микропроцессорного устройства, которое преобразует интерфейс RS-232(COM - порт) в IEEE 1284(LPT - порт). Для решения данной задачи выбрана скорость равная 19200 бит/с, исходя из следующих причин: - при скорости близкой к 110 бит/с, устройство работало бы относительно медленно; при скорости близкой к максимальной скорости COM - порта(115200 бит/с) возрастает вероятность передачи данных с большим числом ошибок, что, в свою очередь, затрудняет прием и обработку переданных данных. Учитывая, что уровни сигналов в COM - порте колеблются в диапазоне от-15 до 15 Вольт(рис.1), то, для подключения COM - порта к микроконтроллеру, который работает с уровнями 5 Вольт, необходимо использовать преобразователь уровней. Питание для этой микросхемы подводится от внешнего источника питания ( 5В). микропроцессорный преобразование интерфейсСтруктурная схема проектируемого устройства изображена на рис.4. Данная схема представлена в виде трех блоков: 1) COM - порт, предназначен для соединения проектируемого устройства с COM - портом другого устройства; 3) LPT - порт, предназначен для соединения проектируемого устройства с другим устройством, через разъем LPT - порта DB-25.Функциональная схема преобразователя интерфейсов RS-232 в IEEE 1284 представлена на рисунке 7. Передатчик(COM-порт) представлен в виде разъема(рис.8), который непосредственно подключается к COM-порту ведущего устройства. Преобразователь уровней выполнен на микросхеме MAX232(рис. Микроконтроллер представлен микросхемой ATMEGA8 (рис.10). Скорости передачи данных составляют от 1.2 КБИТ/с до 115.2 КБИТ/с, но может достигать в режиме удвоения 230.4 КБИТ/с.#define DATA_REGISTER_EMPTY (1<<UDRE) #define RX_BUFFER_SIZE 64 /*Константа, определяющая размен буфера приемника УСАПП*/ char rx_buffer[RX_BUFFER_SIZE]; /*Глобальная переменная*/ #if RX_BUFFER_SIZE<256 /*Выбирается тип переменных в зависимости от размера буфера*/ unsigned char rx_wr_index,rx_rd_index,rx_counter; // USART Receiver interrupt service routine interrupt [USART_RXC] void usart_rx_isr(void) /*Приема данных на УСАПП*/ // State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0В ходе выполнения данной курсовой работы было разработано микропроцессорное устройство преобразования интерфейсов из RS-232 в IEEE 1284.
План
Содержание
Введение
1. Анализ поставленной задачи
2. Разработка структурной схемы устройства и разработка алгоритма работы устройства
3. Разработка функциональной схемы устройства. Проектирование аппаратных средств
4. Проектирование программного обеспечения
Заключение
Список литературы
Введение
Современную микроэлектронику трудно представить без такой важной составляющей, как микроконтроллеры. Микроконтроллеры незаметно завоевали весь мир. В последнее время на помощь человеку пришла целая армия электронных помощников. Мы привыкли к ним и часто даже не подозреваем, что во многих таких устройствах работает микроконтроллер.
Микроконтроллерные технологии очень эффективны. Одно и то же устройство, которое раньше собиралось на традиционных элементах, будучи собрано с применением микроконтроллеров, становится проще. Оно не требует регулировки и меньше по размерам.
Кроме того, с применением микроконтроллеров появляются практически безграничные возможности по добавлению новых потребительских функций и возможностей к уже существующим устройствам. Достаточно просто поменять программу[1].
AVR - самая обширная производственная линии среди других флэш-микроконтроллеров корпорации Atmel. Atmel представила первый 8-разрядный флэш-микроконтроллер в 1993 году и с тех пор непрерывно совершенствует технологию. Прогресс данной технологии наблюдался в снижении удельного энергопотребления (МА/МГЦ), расширения диапазона питающих напряжений (до 1.8 В) для продления ресурса батарейных систем, увеличении быстродействия до 16 млн. операций в секунду, встройкой реально-временных эмуляторов и отладчиков, реализации функции самопрограммирования, совершенствовании и расширении количества периферийных модулей, встройке специализированных устройств (радиочастотный передатчик, USB-контроллер, драйвер ЖКИ, программируемая логика, контроллер DVD, устройства защиты данных) и др.
Успех AVR-микроконтроллеров объясняется возможностью простого выполнения проекта с достижением необходимого результата в кратчайшие сроки, чему способствует доступность большого числа инструментальных средств проектирования, поставляемых, как непосредственно корпорацией Atmel, так и сторонними производителями. Ведущие сторонние производители выпускают полный спектр компиляторов, программаторов, ассемблеров, отладчиков, разъемов и адаптеров. Отличительной чертой инструментальных средств от Atmel является их невысокая стоимость.
Другой особенностью AVR-микроконтроллеров, которая способствовала их популяризации, это использование RISC-архитектуры, которая характеризуются мощным набором инструкций, большинство которых выполняются за один машинный цикл. Это означает, что при равной частоте тактового генератора они обеспечивают производительность в 12 (6) раз больше производительности предшествующих микроконтроллеров на основе CISC-архитектуры (например, MCS51). С другой стороны, в рамках одного приложения с заданным быстродействием, AVR-микроконтроллер может тактироваться в 12 (6) раз меньшей тактовой частотой, обеспечивая равное быстродействие, но при этом потребляя гораздо меньшую мощность. Таким образом, AVR-микроконтроллеры представляют более широкие возможности по оптимизации производительности/энергопотребления, что особенно важно при разработке приложений с батарейным питанием. Микроконтроллеры обеспечивает производительность до 16 млн. оп. в секунду и поддерживают флэш-память программ различной емкости: 1… 256 кбайт. AVR-архитектура оптимизирована под язык высокого уровня Си, а большинство представителей семейства MEGAAVR содержат 8-канальный 10-разрядный АЦП, а также совместимый с IEEE 1149.1 интерфейс JTAG или DEBUGWIRE для встроенной отладки. Кроме того, все микроконтроллеры MEGAAVR с флэш-памятью емкостью 16 кбайт и более могут программироваться через интерфейс JTAG[4].
Вывод
В ходе выполнения данной курсовой работы было разработано микропроцессорное устройство преобразования интерфейсов из RS-232 в IEEE 1284. Так же были рассмотрены аналоги проектируемого устройства.
В процессе выполнения закреплены знания по основам работы микроконтроллеров как в теории так и на практике.
Разработанное устройство может применяться для преобразования интерфейсов при передачи данных из устройства поддерживающего RS-232 и соответственно имеющее разъем COM-порта, в устройство, поддерживающего IEEE 1284 и содержащего разъем LPT-порта.
Симуляция спроектированного устройства осуществлялась с помощью программного обеспечения Proteus 7.2 SP6 Proffesional.
Список литературы
1. Ю.А. Шпак «Программирование на языке С для AVR и PIC микроконтроллеров». - К.: «МК-Пресс», 2006 - 400 с.