Aplikace vestavných systémů

Aplikace vestavných systémů

2015, kat. měření, ČVUT - FEL, Praha J. Fischer

A4M38AVS, 2015, J.Fischer, ČVUT - FEL Praha, kat. měření

1

Přednášející

doc. Ing. Jan Fischer, CSc. , kat. měření, míst. 441/1, tel. 2 2435 2179 Ing. Radek Sedláček, PhD cvičení: lab. E1-7 halové laboratoře cvičící: Ing. Radek Sedláček, PhD

komunikace s vyučujícími E- maily – pouze z FEL adresy ! login_jmé[email protected]


2

Dále – snímky 4-23 – snímky firemních zařízení a jejich vnitřního řešení – aplikací vestavných systémů nejsou uvedeny v PDF


3

Náplň předmětu Aplikace vestavných systémů Použití mikrořadičů ve vestavných systémech, Tvorba a aplikace vestavného systému Orientace na 32- bitové procesory s jádrem ARM Cortex M3, provedení STM32 Návrh HW, SW, použití vývojových nástrojů , Bloky komunikace s obsluhou Vstup a výstup signálu, Metody číslicového zpracování signálu, signálové procesory Použití vestavných systémů v typických přístrojích a zařízeních


24

Jádro ARM Cortex – M3 Firma ARM www.arm.com, . (nevyrábí vlastní procesory) návrh jádra jádro v rámci licencí využívá mnoho výrobců (ST, NXP, TI, Atmel,..) definováno: jádro CPU řadič přerušení rozložení v adresním prostoru (kde- SRAM interní, externí, kde vnitřní sběrnice spolupráce s rozhraním pro ladění (debug) JTAG, SWD Výrobci individuálně doplňují perieferie


25

Adresní prostor ARM- CORTEX – M3 .


26

Struktura STM32F100

JTAG/SW JTAG/SWDebug Debug Nested Nestedvect vectIT ITCtrl Ctrl

11xxSystick SystickTimer Timer 11xxDMA DMA 77Channels Channels

FlashI/F I/F Flash

ARMLite LiteHi-Speed Hi-SpeedBus Bus ARM Matrix / Arbiter (max 24MHz) Matrix / Arbiter (max 24MHz)

výklad na před.: jednotlivé části, funkce a použití

Cortex-M3 Cortex-M3 CPU CPU 24 24 MHz MHz

16-128kB 16-128kB Flash FlashMemory Memory

XTAL XTALoscillators oscillators 32KHz 32KHz++3~25MHz 3~25MHz 4kB-8kB 4kB-8kBSRAM SRAM

20B 20BBackup BackupRegs Regs

Clock ClockControl Control

Bridge Bridge Bridge Bridge

1x 1xSPI SPI 1x 1xUSART/LIN USART/LIN Smartcard/IrDa Smartcard/IrDa Modem-Ctrl Modem-Ctrl

(max 24MHz)

Up Upto to80 80I/Os I/Os

ARM Peripheral Bus

Synchronized SynchronizedAC ACTimer Timer

Up Upto to16 16Ext. Ext.ITs ITs

Int. Int.RC RCoscillators oscillators 40KHz 40KHz++8MHz 8MHz PLL PLL

RTC RTC//AWU AWU 2x 2xWatchdog Watchdog

CRC CRC

1x6x 1x6x16-bit 16-bitPWM PWM

Power PowerSupply Supply Reg Reg1.8V 1.8V POR/PDR/PVD POR/PDR/PVD


ARM Peripheral Bus (max 24MHz)

(independent (independent&&window) window)

33xx16-bit 16-bitTimer Timer

1x16-bit 1x16-bittimer timerwith with22 IC/OC/PWM IC/OC/PWM

HDMI HDMICEC CEC

2x16-bit 2x16-bittimer timereach each with 1 IC/OC/PWM with 1 IC/OC/PWM

2x 2xSPI SPI

22xx12bit 12bitDAC DAC 1x 1x12-bit 12-bitADC ADC 16 channels 16 channels// 850ksps 850ksps Temp TempSensor Sensor

2x 2xUSART/LIN USART/LIN Smartcard Smartcard//IrDa IrDa Modem ModemControl Control 2x 2xI2C I2C

27

Literatura .

The Insider’s GuideTo The STM32 ARM®Based Microcontroller An Engineer’s Introduction To The STM32 Series www.hitex.com Velmi zkrácený přehled architektury ARM Cortex M3 z hlediska, implemetace do STM32 přehledný zkrácený popis periferií STM32 doporučeno pro získání prvního přehledu k použití periferiíSTM32, následně detailní studium referenčního manuálu k STM32 Tento manuál je dobrý proto to, zjistit, co se má vlastně hledat v dalších podrobných manuálech


28

.AVS Kit použitý na cvičení .


29

Cvičení Řešení projektu návrhu přístroje – aplikace vestavného systému První část semestru – úloha na seznámení cyklovač tlačítka, pos. reg., 7- seg- LED úloha – řídicí jednotka elektrického zámku 10 b Projekt aplikace vestavného systému v přístroji (monitorovacím přístroji, herní konzoli,) příprava na řešení projektu, práce s bloky systému, které budou použity při návrhu přístroje. Dva týdny – praktické seznámení s číslicovým zpracováním signálu s využití modulu ADSP BF592 Řešení a dokončení projektu Na projektu se pracuje ihned od začátku semestru


30

Harmonogram cvičení. 1 IDE pro STM32F1x, ovládání LED, 2 Úl. 1 - Cyklovač - ovládání 7- seg. LED sér.– par. pos. reg. 7- seg. LED 3 Úl. 1 – řešení, odevzdání 4 Úl. 2 Bodovaná úloha El. zámek - zobr. na LCD, konfig. -USB, příp. RS232 5 Úl. 2- řešení 6 Úloha 2 -dokončení, předvedení a odevzdání úlohy 2 (10 b.) 7 Úloha 3- Generace sig. metodou DDS (ADSP BF 592) Odevzd zpr. k úl. 2 8 Úloha 4 Implementace číslicových filtrů, Odevzdání studie k projektu (5 b.) 9 Úloha 5 – Sam. projekt - "Monitorovací systém s grafickým LCD, Odsouhlasení náplně projektu 10 Řeš. proj. – kontrola části - zobrazení na grafickém LCD 11 Řeš. proj.- kontrola - čtení informace z akcelerometru a zobr. na graf. LCD 12 Řešení projektu, kontrola stavu řešení, (15b) 13 Závěrečná kontrola, odevzdání zprávy (5b) včetně dokumentace, zápočet


31

Cvičení - účast Cvičení jsou povinná - neúčast na cvičeních – důvod pro neudělení zápočtu Odůvodněná a řádně omluvená neúčast – náhrada podle domluvy se cvičícím Připravenost (prokazatelná) na úlohy řešené na cvičení Mít sebou vždy všechny soubory týkající se vlastní práce na cvičeních (zálohovat si soubory alespoň na dalších dvou nezávislých médiích - ztráta souborů,…. není omluvou a důvodem pro odložení zápočtu)


32

Úloha- řídicí jednotka elektrického zámku Řídicí jednotka elektrického zámku Zadávání uživatelů a jejich přístupových kódů- prostřednictvím RS-232 (USB) Zadávání vstupních kódu pro otevření dveří Dálkové otevírání dveří,případně úplné blokování otevírání dveří Odblokování dveří- stálé otevření Uložení databáze uživatelů a jejich kódu kódů – pokud možno do paměti FLASH Kontrola celistvosti záznamu uživatele – kontrolní součet,..


33

Projekt - řešený přístroj Použití vestavného systému s procesorem STM32Fxxx pro realizaci přístroje Přístroj sběru dat Motivační problém Přístroj pro sledování způsobu pohybu s záznamem dat (pohyb osoby – nestabilita, transport nákladu – zjištění , zda se s nákladem zacházelo šetrně), logování způsobu jízdy automobilem Využití akcelerometru, grafického LCD, ovládacích prvků – enkodér, potenciometr, záznam dat, výpis dat na LCD, výpis dat pomocí rozhraní – UART, USB, Bluetooth Nastavení přístroje – volba způsobu funkce • Činnost přístroje • Zobrazení zaznamenaných dat na LCD v grafické formě Alternativní přístroje – herní konzole, Doručená zařízení, která se využijí v přístroji


34

Přístroj – použité periferie a zařízení Zařízení, která se v přístroji realizovaném pomocí AVS kitu využijí závazně: • Akcelerometr • Zobrazovač LCD (grafický nutný + volitelně grafický i textový ) • Prvky komunikace s obsluhou 2 + 1 tlačítka • Rotační ovládač –potenciometr připojen na ADC • Komunikace – rozhraní RS232, nebo USB( FT232RL na UART), případně Ethernet, Bluetooth 2.0 přes UART Další možné: • 2x 7- segment LED • analogový vstup ADC • analogový výstup DAC – např. jako zvukový výstup • výkonové výstupy ULN2003 – např. ovládání krokového motorku • měření teploty • obvod reálného času RTC


35

Studie k projektu, zpráva Studie je chápána jako podrobná projektová dokumentace , tedy bude obsahovat podrobný popis vlastnosti, funkce a způsobu řešení Psát jako popis hotového řešení (v ideálním případě tak zařízení bude přesně vypadat a fungovat). Bude obsahovat popis funkcí zařízení z hlediska uživatele i z hlediska vnitřního řešení. Návrh řešení – bude konkrétní dokumentace, jasně specifikované funkce ovládání, ne pouze úvahy ( jako plány na stavbu domu). (Studii je možno také chápat jako podrobnou zadávací dokumentaci, kde jsou přesně specifikovány vlastnosti a funkce řečeného zařízení. Tedy forma dokumentace, na základě které by i jiný subjekt mohl vyvinout požadované zařízení s požadovanými vlastnostmi bez potřeby dalších konzultací.) Ve studii bude: grafické znázornění vzhledu zobrazení grafického zobrazovače, popis způsobu komunikace s obsluhou, Psát studii v přítomném čase – jako by zařízení bylo hotovo. To vede k lepší představivosti a konkrétnosti a podrobnosti popisu.


36

Závěrečná zpráva Závěrečná zpráva může využít studii, bude však zohledňovat skutečné řešení V příloze bude zabalený celý programový projekt. Ve studii: 1. Úvodní přehledový popis celkové funkce zařízení (jeden odstavec) 2. Detailní popis skutečné funkce, vysvětlení funkcí programu, řešení funkcí přístroje a případných speciálních způsobů řešení 3. Kopie (snímky) obrazovky – přístroje pro jednotlivá menu a způsoby zobrazení výstupů 4. Příp. kopie obrazovky aplikace - PC, sloužícího pro ovládání přístroje 5. Popis způsobu komunikace s obsluhou Závěrečná zpráva (s přiloženými programy, vývojovými diagramy,.. a dalšími soubory) bude v takové formě, že umožní rekonstruovat funkci přístroje nezávisle na autorovi, případě i tuto funkci modifikovat (To vychází ze standardních požadavků na vývojáře ve firmách, kde musí být dokumentace taková, aby případné úpravy nezávisely na přítomnosti konkrétního autora). Využívat obrázků pro vysvětlení uspořádání, funkcí programu,… Je možno vkládat též různé foto výsledného zařízení, jeho použití,...


37

Projekt – formální náležitost, autor Zprávu tvoří každý samostatně s uvedením původu použitých materiálů podle zásad publikování na ČVUT – FEL (podobně jako v BP a DP. V programu bude jasně uvedeno autorství. Plagiátorství je důvodem pro snížení hodnocení, případně v závažných případech i pro neudělení zápočtu. Autor musí být schopen u všech částí svého projektu být schopen vždy poskytnout vysvětlení řešení a funkcí. Použití cizích kódů,, a dalších materiálů, obrázků, snímků, diagramů,.. uvést zdroj dle zásad publikování na ČVUT)


38

Závěrečná zpráva – příloha „Prospekt“ Přílohou závěrečné zprávy bude katalogový list – prospekt, (technický) propagační leták, který by byl např. použit na výstavě, kde by příslušný přístroj byl nabízen. Může být v anglickém jazyce - výhodou Prospekt by měl obsahovat: • Krátký úvodní popis přístroje (ze kterého potenciální zákazní zjistí, o co se jedná, zda jej přístroj zajímá a zda má dále číst) • Technické a uživatelské parametry • Pokud není hned z názvu nebo obrázku zřejmé, k čemu by přístroj měl složit – uvést oblasti možného použití („aby si potenciální zákazník řekl, že to je přístroj, který právě hledá). • Fotografie • Další grafická znázornění, vysvětlující funkci nebo použití přístroje • (Pozn. Potenciální zákazní nemá čas číst a potřebuje podstatnou část informace zjistit v krátké chvíli. Je třeba si uvědomit, že grafická informace se vnímá naráz - paralelně“, zatím co textová informace se zpracovává postupně. • Výrobce - firmu (v tomto případě to bude kontakt na autora)


39

Hodnocení Aktivní účast a aktivní práce – řešení úkolů na cvičeních, 6. cv. odevzdání úlohy 2 (v termínu) až 10 bodů 8. cv. odevzdání studie (a následně odsouhlasené) k projektu - až 5 b. 10. cv. kontrola – zobrazení na LCD 11. cv. kontrola – čtení akcelerometru a zobrazení na LCD 12 cv. odevzdání řešení projektu (v termínu) až 15 b. 13. cv odevzdání (odsouhlasené) závěr. zprávy (včetně prospektu) až 5 b. ( částečné řešení projektu – udělení pouze příslušné části bodů) Test v semestru – až 15 bodů Max. 50 bodů ze cvičení a testu v semestru Test u zkoušky max. 50 bodů


40

Zápočet - podmínky Aktivní účast na cvičeních, řešení všech úkolů Vyřešení úvodních úloh s STM32Fx a úloh a ADSPBF592 – předvedení výsledku cvičícímu Výběr úlohy k projektu Odevzdání studie k projektu, která je odsouhlasena cvičícím Odevzdání vyřešeného projektu a závěrečné zprávy k projektu Příp. oprava závěrečné zprávy dle připomínek cvičícího Neúčast na cvičeních – důvod pro neudělení zápočtu Řádný termín zápočtu – v termínu řádného cvičení v zápočtovém týdnu Každý se dostaví k zápočtu v řádném termínu a příp. předloží chybějící požadované podklady). Neomluvená neúčast na zápočtovém cvičení – vyjadřuje nezájem o zápočet Pokud nejsou splněny podmínky zápočtu - stanovení náhradního termínu zápočtu - nejpozději do konce druhého týdne zkouškového období. (Výjimečné závažné případy – nemoc a další, .. řeší cvičící se studentem ve spolupráci s přednášejícími, zohlední se i předchozí přístup studenta k řešení úkolů) Získání alespoň 25 bodů ze cvičení ( test + řešení úloh) A4M38AVS, 2015, J.Fischer, ČVUT - FEL Praha, kat. měření

41

Jádro ARM Cortex – M3 Volně dostupné materiály: Sadasivan S.:An Introduction to the ARM Cortex-M3 Processor (www.ARM.com) . DUI 0552A_Cortex - M3devices generic user Guide (www.ARM.com) DDI 0337E Cortex -M3 Revision: r1p1 Technical Reference Manual (www.ARM.com) DDI 0403 ARM v7-M Architecture Reference Manual (www.ARM.com dostupný po zaregistrování) (podrobný popis architektury ARMv7M do které spadá i ARM Cortex M3)


42

STM32F100x . Volně dostupné materiály: katalogový listk STM32F100x: STM32F100x4 STM32F100x6,STM32F100x8 STM32F100xB – (Doc ID 16455 Rev 5) podrobný referenční manuál: RM0041 Reference manual STM32F100xx advanced ARM-based 32-bit MCUs (www.st.com) Další literatura. Def. guide …


43

Nastavení STM32 pro použití brány Po reset – minimalizace spotřeby, vše odpojeno, .Běh na vnitřní RC- HS oscilátor Pro použití brány, nastavit XTAL oscilátor, nastavení sběrnic, povolení hodin pro sběrnice a periferie, konfigurace pinů brány,


44

Tlačítko na STM32VL Discovery Tlačítko – v klidu L, Pull down rezistor stisk – čte se 1 , viz manuál UM0919 tlačítko připojeno na PA0, LED připojeny na PC8, PC9


45

V/V brány v STM32 Standardní vstupně výstupní brány (ne + 5 V tolerantní) .

Odhad chování pinu ( ne + 5V tolerantního) brány STM32F100x na základě podoby s chování vstupů log. obvodů řady 74HCxxx, např. 74HC04 Diskuse, možné důsledky nevhodného zapojení ( též. další přednášky)


46

STM32F100 IO brány standardní vstup .RM0041 str. 102


47

Konfigurace brány STM32F100x . Po reset – jsou V/V brány neaktivní (i při zápisu dat do výstupního

registru brány se na výstupu nic neprojeví) Nejdříve - aktivace hodinového signálu pro výstupní bránu

LDR R0, =RCC_APB2ENR ; Kopie adresy RCC_APB2ENR (APB2 peripheral clock enable register) do R0 LDR R1, [R0] ; Nacteni stavu registru RCC_APB2ENR do R1 LDR R2, =0x10 ; Konstanta pro zapnuti hodin pro branu C ORR R1, R1, R2 ; Maskovani STR R1, [R0] ; Ulozeni nove hodnoty

Následně – nutnost konfigurace každého používaného pinu V/V brány zápisem do konfiguračního registru Zápis dat do výstupního registru brány se projeví na výstupu pouze u pinů konfigurovaných jako výstupy. (Poznámka: pokud výstupní nebo vstupní pin, či další perierie, nereagují na zápis dat, je třeba zkontrolovat, zda je přiveden hodinový signál a pin správně konfigurován!!!) A4M38AVS, 2015, J.Fischer, ČVUT - FEL Praha, kat. měření

48

Umístění registrů str. 36 RM0041 . 0x4001 0800 PA

PC 0x4001 1000


49

Reset and Clock Control STM32F100 str. 100 RM0041 ref. manual.


50

Registry V/V bran . .


51

Konfigurace bitů 7 až 0 (dolní Byte) – low 4 bity pro konfiguraci jednoho pinu brány CFNx – 2 bity, Modex 2 bity Brány PA, PB, PC jsou 16 – bitové lze číst a zapsat naráz max. 16 bitů z (nebo do) brány


52

konfigurace bitů 15 až 8 ( horní Byte) - high


53

Konfigurace RM0041 str. 103


54

Datový registr výstupní brány Brány PA, PB, PC jsou 16 – bitové lze zapsat naráz max. 16 bitů do brány


55

Vstupní brána Pro čtení tlačítka na desce Discovery na PA0 Brány PA, PB, PC jsou 16 – bitové lze číst naráz max. 16 bitů z brány

Vhodné


56

Určení adresy registru Potřeba znát základní adresu periferie (brány) –z Tab. 1 na str. 36 RM0041 offset pro příslušný registr z tab. 48 (str. 129RM0041 ) zákl. adr. pro GPIOC 0x4001 1000 zákl. adr. pro GPIOA 0x4001 0800 kontrol. reg. pro GPIOx_CRL pro bity 7 až 0 má offset 0x00 kontrol. reg. pro GPIPx_CRH pro bity 15 až 8 má offset 0x04 vstup. dat. reg. GPIOx_IDR offset 0x08 výst. dat. reg GPIOx_ODR offset 0x0C kontr. reg bit set/ reset GPIOx_BSR offset 0x10 kontr. reg. bit reset GPIOx_BRR offset 0x14 0x40011000 GPIOC + offset 0x04 = 0x40011004 0x40011004 GPIOC_CRH (konfigurace PC15 až PC8) výstupní registr brány PC + offset pro GPIOx_ODR 0x40011000 GPIOC + offset 0x0C = 0x4001100C 0x4001100C GPIOC_ODR výstupní registr pro PC 0x400110808 GPIOA_IDR registr vstupní brány PA A4M38AVS, 2015, J.Fischer, ČVUT - FEL Praha, kat. měření

57

Používané adresy 0x4001 1004 GPIOC_CRH konfigurace PC15 až PC8 0x4001 100C GPIOC_ODR výstupní registr pro PC 0x400110808 GPIOA_IDR registr vstupní brány PA


58

Port bit set/ reset Nastavování jednotlivých bitů brány, zápis 1 do bitů 31 až 16 nastavuje přísl. bit . do 1, zápis 1 do bitů 15 až 0 nastavuje přísl. bit do 0 zápis 0 – příslušný výstupní bit se neovlivní


59

Reset výstupního pinu brány Zápis 1 do bitů 15 až 0 nuluje přísl. bit. (nastavuje přísl. bit do 0) RESET, zápis 0 do registru neaktivní – neovlivní stav výstupu .

Vhodné


60

Potřeba modifikace jediného bitu Nastavování výstupních bran – často potřeba modifikace vybraného bitu bez ovlivnění ostatních bitů, např. blikání LED,.. potřeba změnit konfiguraci jedné části a neovlivnit nastavení ostatních částí Postupovat obezřetně při změnách konfigurace a nastavení systému


61

Modifikace bitů slova v SRAM nebo výstupní brány Změna vybraných bitů v RAM nebo registru výst. brány (read – modify – write) přečíst – upravit vybrané bity a zapsat . Funkce – čtení modifikace bitů , zápis úprava bitu do 1- OR 1 úprava bitu do 0 - AND 0 v daném bitu ? riziko – příchod přerušení v procesu čtení , modifikace a zápisu (read, modify, write), zákaz přerušení

Pro ovládání jednotlivých vybraných bitů brány STM32 jediným zápisem viz funkce set, reset

obr. viz. Hitex: Insiders Guide…. A4M38AVS, 2015, J.Fischer, ČVUT - FEL Praha, kat. měření

62

Bit Banding slovo (32 bitů) na adr. 0x2200 0000 odpovídá (jedinému) bitu D0z Byte na adr. 0x2000 0000

zápis


63

Bit banding – . obr. dle Hitex: Insiders Guide …

celá vnitřní SRAM a periferie v STM32 v rozsahu adres dosažitelném pomocí „Bit banding“

SRAM Bit band oblast (celkem 1 MByte)

Bit Band Alias

od 0x2000 0000 do 0x200F FFFF,

od 0x2200 0000 do 0x23FF FFFF

Periferie Bit band oblast (celkem 1 MByte)

Bit Band Alias (celkem 32 MByte)

od 0x4000 0000 do 0x400F FFFF

od 0x4200 000 do 0x43FF FFF


(celkem 32 MByte)

64

Modifikace jediného bitu metodou „bit banding“ Možnost adresovat jediný bit v oblasti „bit banding“) zápisem celého slova (32 bitů) do oblasti bit band alias, oblast 1MByte adres. prostoru bit band v paměti SRAM adresovaná jako 32 MByte v bit band alias, jeden bit oblast 1MByte bit band v prostoru I/O v STM32 adresovaná jako 32 MByte v bit band allias

bit_word_addr = bit_band_base + (byte_offset x 32) + (bit_number × 4) mapování bitu 2 z Byte v SRAM na adrese 0x2000 0300 do oblasti alias : 0x2200 6008 = 0x2200 0000 + (0x300*32) + (2*4). Zápis na adresu 0x2200 6008 má stejný efekt jako čtení,modifikace bitu a zápis bitu 2 z byte v SRAM na adrese 0x2000 0300. význam má nejnižší bit 0 ze slova (32 bitů) Čtení z adresy 0x2200 6008 vrátí hodnotu (0x01 nebo 0x00) bitu 2 z byte v SRAM adress 0x2000 0300 (0x01: bit set; 0x00: bit cleared).


65

Kit AVS základní deska .


66

.AVS Kit – doplněný kitem STM32VL Discovery .


67

.Blokové schéma AVS kit .


68

. .


69

Tlačítka na desce AVS kit Tlačítka TL1 (SW1), TL2 (SW2) – použít „pull up“ rezistor v klidu – čte se „H“ - 1 stisk – čte se „L“ -0


70

Volné piny bran k dispozici na konektoru desky AVS Uživatelsky přístupné piny, připojeny přes ochranné rezistory 100 Ohmů PA.0 PA.1 PA.12 PC.12 PA.1 PB.12


71

Analogové vstupy na desce AVS kit Potenciometr R34, vstup napětí na J1, stejnosměrný posun – dělič R4, R5, invertující zesilovač- rostoucí napětí na vstupu, klesající napětí na výstupu


72

Připojení 7- segmetových zobrazovačů LED .


73

Blok UART- RS232, UART- USB. Rozhraní RS232, nebo USB- UART pomocí FT232 RL (firma FTDI Chips) jedno nebo druhé rozhraní


74

Připojení semigrafického a grafického LCD D4 semigrafiký (alfanumerický) 2x 8 znaků Připojen paralelně ve 4 bitovém režimu D3 grafický R19 – nastavení kontrastu LCD připojen přes rozhraní SPI


75

Blok UART- RS232, UART- USB. Rozhraní RS232, nebo USB- UART pomocí FT232 RL (firma FTDI Chips) jedno nebo druhé rozhraní


76

Připojení semigrafického a grafického LCD D4 semigrafiký (alfanumerický) 2x 8 znaků Připojen paralelně ve 4 bitovém režimu D3 grafický R19 – nastavení kontrastu LCD připojen přes rozhraní SPI


77

.AVS Kit, připojení pinů .


78

Úkol- cyklovač stěračů Vytvořte jednoduchý vstupně výstupní blok vestavného systému pro komunikaci s obsluhou, který bude obsahovat tlačítka a zobrazovač se dvěma 7-seg. LED. Vest. sys. bude realizovat funkci jednoduchého cyklovače. Pro přiblížení je možno představit si funkci cyklovače stěračů v automobilu. Po spuštění bude systém ve výchozím stavu program zobrazovat blikající úvodní znak „F“ a bude očekávat krátké stisknutí tlačítka "SW1", představující požadavek setření skel, na což systém reaguje jednorázovou "aktivací relé motorku stěrače"to bude signalizováno svitem LED po dobu asi 1 sekundy. Dalším stiskem "SW1" po zvolené prodlevě od prvního stisku se opět aktivuje stěrač, což pak pokračuje stále s danou periodou, která odpovídá intervalu mezi prvními dvěma stisky SW1. Na 7- seg. zobr. se bude indikovat perioda stírání v desetinách sekundy. (Pokud do 10 sekund po prvním stisku SW1 nedojde k jeho dalšímu stisku, použije cyklovač periodu 10 sekund.) Dalším stiskem "SW1" přejde systém do periodického stírání, kdy bude doba běhu 1 sekunda a prodleva 1 sekunda. Na zobrazovači se bude tento režim indikovat hlášením "PE". Stiskem tlačítka SW2 se přejde do předchozího intervalového stírání a dalším stiskem SW2 se stírání ukončí a systém přejde do výchozího klidového stavu.


79

Výstup s posuvným registrem Posuvný registr ser. par. 74HCT595 - na výstupu záchytný registr překopíruje se naráz s náběžnou hranou sig. RCLK sériová data SER, čtení dat do pos. reg. s náběžnou hranou sig. SRCLK Struktura pos. registru ´595, modifikace výstupní části v různých variantách: Výkonové tranzistory v TPIC 595 Texas Instruments, výstupy typu „Open Drain“, možnost budit krokové motorky

výstupní obvody přepis s. data posun nul.


RCLK

QA Q B výst. reg. pos. reg.

SER SRCLK

QH

SRCLR

SRR1

Q H´

74HC595

80

Pos. reg. ´595 výstupní obvody

.

přepis s. data posun nul.

RCLK SER SRCLK

QA QB výst. reg. pos. reg. SRR1 SRCLR

QH Q H´

74HC595


81

Ovládání pos. registru ´595 .


82

Výstup s posuvným registrem TPIC6C595 Pos registr, řízení jako ´HC595, výstupy typu „open drain“ pouzdro - 16 vývodů, jinak. výv.!výst. proud – až 100 mA, možno budit větší LED TPIC6C596 – viz řízení LED, palubní deska Octavia 74HC595

TPIC6C595


83

Klávesnice Membránová maticová klávesnice – cvičení číslování odpovídá obrázku, 1- horní vývod - vpravo

" 6"

" N"

" F"

" 1"

" 7"

" 9"

" 4"

" 2"

" 8"

" 0"

" 5"

" 3"

1R 2R 3R

R S

4S 5S 6S 7S


84

Klávesnice – zapojení do obvodu Výstupy- nastavit typu otevřený kolektor, open Drain, alternativní řešení, výstup ve stavu nula, nebo třetí stav, vysvětlení, problém stisku více tlačítek vstupy - „Pull- UP“ rezistory, konfigurace pinů STM32F100

1R 2R 3R

výstup "open drain" +UDD

4S

vstup -interní. "pull up" rezistor

D substrát

G S

5S 6S 7S

" 6"

" N"

" F"

" 1"

" 7"

" 9"

" 4"

" 2"

" 8"

" 0"

" 5"

" 3"

1R 2R 3R 4S 5S 6S 7S


R S

85

Čtení klávesnice Způsob čtení klávesnice , dynamické čtení, aktivace vodiče z první skupiny ( zde řádku do úrovně „L“ low - nula) čtení čtení stavu druhé skupiny vodičů ( zde sloupců) , v klidu díky Pull – Up rezistoru čtení H (jedna), sloupec se stisknutým tlačítkem v aktivovaném řádku – čtení L Odskoky tlačítek, programové ošetření - výklad


86

Semigrafický zobrazovač LCD Semigrafický,alfanumerický zobrazovač 2 řádk x 8 znaků-použit Pro buzení LCD – využit specializovaný řadič ekvivalentu HD44780 (výrobce – původně firma Hitachi)


87

Semigrafický zobrazovač LCD řadič HD44780 paralelní rozhraní DB7 až DB0 obousměrné datové signály R / W „Read/ Write“ 1 čtení, 0 zápis E „Enable“, určuje platnost dat na sběrnici RS „Register Select“ RS = 1 data - , RS = 0 instrukce možné zjednodušení na potřebu pouze 6 vodičů na 4– bitová data, zápis 8 bitů po dvou 4-bitových datech Vypuštění čtení stavu - zápis a vložení dostatečně dlouhé doby čekání, za kterou se povel pro řadič LCD zaručeně vykoná, pro zjednodušení - vstup R/W připojit napevno na úroveň L. Detaily ovládání – viz popis HD44780 a popis SHARP LM20A21


88

HD44780 – kódy znaků (LCD tabulka znaků generovaných HD44780 kódy pro číslice a písmena odpovídají kódům ASCII znaků

Použití semigrafického zobr. LCD s řadičem HD4470možnost definovat několik vlastních znaků s využitím generátoru znaků uložených v paměti RAM ¨v HD4470


89

Zápis do HD44780

PWEH = min. 450 ns, tcyc = min. 1000 ns, tAS = min. 140 ns tAH = min. 10 ns, tDSW = min. 195 ns, tH = min. 10 ns pozor na časování, SW


90

Čtení z HD44780

PWEH = min. 450 ns, tcyc = min. 1000 ns, tAS = min. 140 ns tAH = min. 10 ns, tDDR = max. 320 ns (data delay) , tDHR = min. 20 ns pozor na časování, SW


91

Čtení z HD44780 – jiný obr. -


92

Zápis do HD44780 – jiný obr. -


93

Oživení LCD Připojení DB7 – DB0 a řídicích signálů RS, R/W, E, napájení Možné použít i jen DB7 – DB5 – čtyřbitový mód, méně HW, více SW pomalejší komunikace, využit v kitu AVS Pozor na kolize při použití různých zdrojů napájení s postupným zapínáním, použít ochranné rezistory odpory do série se signály (např. 470 Ohmů), pozor UINmax !!! (Čekat alespoň 15 ms po zapnutí napájení LCD)


94

Aplikace vestavných systémů

Recommend Documents