Общее понятие о микроконтроллерах, их использование и назначение. Разработка проекта микропроцессорной системы сбора данных с использованием стендов SDK 1.1 и SDX 0.9. Создание программного обеспечения и его загрузка в лабораторный стенд SDK-1.1.
Аннотация к работе
В современной технике все чаще используются встраиваемые компьютерные системы, основанные на микропроцессорах и однокристальных микроконтроллерах. Микроконтроллер помимо центрального процессора содержит память и многочисленные устройства ввода/вывода: последовательные и параллельные каналы передачи информации, аналого-цифровые преобразователи, таймеры реального времени и т.д. Микроконтроллеры в основном применяются в системах автоматического управления, встраиваемые в различные устройства: сотовые телефоны, фотоаппараты, телевизоры, стиральные машины, микроволновые печи и т.д.Объем памяти E2PROM, установленной в стенде SDK-1.1, составляет 128 байт (возможна установка E2PROM большего объема, до 32 Кб). Внутренняя память (256 байт) разделена на 4 участка: - участок регистров общего назначения; Память Flash/EE представляет собой постоянную память, в которой хранится сервисная программа обслуживающая стенд, в ней находится набор тестов оборудования и драйвер RS232, позволяющий загружать пользовательский программы. Условно всю память SRAM разделяют на три участка: первая страница, страницы со второй по седьмую и восьмая страница. Селектор Область памяти data 128 байт во встроенной RAM - непосредственная адресация bdata 16 байт во встроенном RAM - непосредственная битовая/байтовая адресация idata 256 байт во встроенном RAM - косвенная адресация pdata 256 байт в страничной внешней RAM xdata 64 Кбайт расширенной RAM code 64 Кбайт памяти программ far 16 Мбайт памяти data/const, размер объекта 64 Кбайт near 64 Кбайт непосредственно адресуемой памяти для 251 huge 16 Мбайт косвенно адресуемой памяти, объект произвольного размера edata 96 байт расширенной побитно адресуемой памяти для 251Структурная схема стенда системы накопления. Учебный лабораторный комплекс SDK-1.1 разработан на базе микроконтроллера ADUC812 с ядром MCS-51. В состав учебного стенда SDK-1.1 входят: · Микроконтроллер ADUC812BS;· Расширитель портов ввода-вывода - ПЛИС MAX3064 (Altera) · Дискретные и аналоговые порты ввода-вывода · 4-разрядный порт ввода-вывода, поддерживающий функции запроса прерывания (2 канала), счетных входов (2 канала), входа синхронизации АЦП, интерфейса MICROLAN (Dallas) · Интерфейс JTAG (IEEE 1149.1) для контроля периферийной шины и портов, реализованных в ПЛИС MAX3064. Модуль дискретного и аналогового ввода-вывода SDX-09 обеспечивает согласование уровней напряжения и тока, гальваническую изоляцию при подключении типовых датчиков (дискретных и аналоговых) и исполнительных устройств (двигатели, клапаны, лампы).В этой главе будут рассмотрены основные функциональные блоки стенда SDK-1.1: микроконтроллер ADUC812, внешняя память, матричная клавиатура, жидко кристаллический индикатор, часы реального времени, ПЛИС, интерфейс RS 232, интерфейс процессора с памятью и будет разработана функциональная схема всего стенда. Микропроцессорный стенд SDK-1.1 построен на базе однокристальной микро-ЭВМ фирмы Analog Device типа ADUC812 (вычислительное ядро MCS-51). MCU поддерживается внутренними 8К FLASH ЭРПЗУ программ, 640 байт ЭРПЗУ памяти данных и 256 байт статической памяти данных с произвольной выборкой (RAM). MCU поддерживает следующие функции: сторожевой таймер, монитор питания и канал прямого доступа к памяти для АЦП. Для мультипроцессорного обмена и расширения ввода/вывода имеются 32 программируемые линии, I2C, SPI и UART интерфейсы.E2PROM - перепрограммируемое электрически стираемое постоянное запоминающее устройство. Объем памяти E2PROM, установленной в стенде SDK-1.1, составляет 128 байт (возможна установка E2PROM большего объема, до 32 Кб). Микросхема E2PROM взаимодействует с процессором посредством интерфейса I2C. • Возможность побайтной и постраничной записи (в текущей конфигурации размер страницы составляет 8 байт).Клавиатура организована в виде матрицы 4x4. Доступ к колонкам и рядам организован как чтение/запись определенного байта внешней памяти (4 бита соответствуют 4 колонкам, другие 4 бита - рядам). При нажатии на кнопку напряжение не сразу устанавливается на уровне 0 В, а "скачет" в течение некоторого времени (1-10 мс), пока цепь надежно не замкнется. После того, как клавиша будет отпущена, напряжение также "скачет", пока не установится на уровне логической "1". После того, как в результате сканирования обнаружится "0" в регистре ROW, сканирование прекращается и производится задержка на некоторое время.ЖКИ в контроллере SDK-1.1 подключен не напрямую к микроконтроллеру ADUC812, а через расширитель портов ввода-вывода, выполненный на базе ПЛИС. В ЖКИ есть специальный контроллер, формирующий необходимые напряжения на входах матрицы и осуществляющий динамическую индикацию. Для работы с этим контроллером реализован простейший интерфейс, описанный на рисунке 10. ЖКИ работает в текстовом режиме (2 строки по 16 символов), имеет подсветку (цвет желто-зеленый). Если сигнал E = 0, то контроллер ЖКИ игнорирует все остальные сигналыИз 256 байт памяти собственно часами используются только первые 16 (8
План
Содержание
Введение
1. Обзор литературы
2. Анализ технического задания
3. Разработка структурной схемы системы и ее описание
4. Разработка функциональной схемы системы и ее описание
4.1 Микроконтроллер ADUC812
4.2 Внешняя память E2PROM
4.3 Матричная клавиатура AK1604A-WWB
4.4 Жидкокристаллический индикатор WH1602B-NGK-CP
4.5 Часы реального времени PCF8583P
4.6 ПЛИС PM3064ATC100
4.7 Интерфейс RS232 (COM порт)
4.8 Интерфейс процессора с памятью
5. Разработка схемы электрической принципиальной системы и ее описание
6. Разработка программного обеспечения
6.1 Разработка программы для микроконтроллера
6.1.1 Создание нового проекта
6.1.2 Резидентный загрузчик НЕХ202
6.1.3 Загрузка программ в лабораторный стенд SDK-1.1
6.1.4 Описание основной части кода программы для микроконтроллера
6.2 Разработка программы для ПК
Заключение
Список использованных источников
Приложение А Приложение Б
Введение
В настоящее время жизнь современного человека уже трудно представить без электронных устройств. Они используются во всех сферах жизни и деятельности людей. В современной технике все чаще используются встраиваемые компьютерные системы, основанные на микропроцессорах и однокристальных микроконтроллерах.
Микропроцессорная система - это функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств.
Микроконтроллер помимо центрального процессора содержит память и многочисленные устройства ввода/вывода: последовательные и параллельные каналы передачи информации, аналого-цифровые преобразователи, таймеры реального времени и т.д.
Микроконтроллеры в основном применяются в системах автоматического управления, встраиваемые в различные устройства: сотовые телефоны, фотоаппараты, телевизоры, стиральные машины, микроволновые печи и т.д.
На сегодняшний день производители микропроцессоров все больше и больше сближают их с однокристальными микроконтроллерами, сочетая в одном кристалле вычислительную мощь и возможность реализации функций контроля и управления.
Использование микроконтроллеров в оборудовании позволяет повысить производительность, качество работы, помогает снизить затраты некоторых ресурсов. Дает возможность решать сложные проблемы программного регулирования, существенно улучшает технические и экономические характеристики автоматизированного оборудования.