Fakulta elektrotechnická

ˇ ´ vysoke ´ uc ˇen´ı technicke ´ v Praze Cesk e ´ Fakulta elektrotechnicka

´ RSK ˇ ´ PRACE ´ BAKALA A ˇ ızen´ı PC pomoc´ı GSM R´

Praha, 2009

Autor: Luk´ aˇ s Hanzl´ık

Podˇ ekov´ an´ı Dˇekuji pˇredevˇs´ım vedouc´ımu bakal´aˇrsk´e pr´ace Ing. Janu Havl´ıkovi Ph.D. za jeho pomoc a trpˇeliv´e veden´ı bˇehem tvorby t´eto pr´ace. ˇ D´ale dˇekuji vˇsem bl´ızk´ ym, kteˇr´ı mˇe po celou dobu studia na FEL CVUT podporovali.

Abstrakt Tato pr´ace se zab´ yv´a n´avrhem a realizac´ı zaˇr´ızen´ı pro ovl´ad´an´ı PC. C´ılem t´eto pr´ace je navrhnout a realizovat zaˇr´ızen´ı, kter´e bude schopno zapnout, vypnout a resetovat PC pomoc´ı GSM. Komunikaci v s´ıti GSM bude zprostˇredkov´avat mobiln´ı telefon pˇripojen´ y ˇ ızen´ı resetovac´ıho zaˇr´ızen´ı bude obstar´avat jednoˇcipov´ k zaˇr´ızen´ı. R´ y mikroprocesor.

Abstract This work concerns the design and realization of PC control devices. The aim of this work is the design and implementation of a device, which will be able to turn on, off and reset the PC using GSM. Communication in the GSM network will be facilitated by a mobile phone connected to the device. The device will be using a single-chip microprocessor.

Obsah Seznam obr´ azk˚ u

9

Seznam tabulek

10

´ 1 Uvod

1

2 Popis

2

3 GSM reset´ atory na trhu

3

3.1

PG-03 RESETATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

3.2

PG-03 PROFI RESETATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

3.3

PG-Mini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

4 Komunikace

5

4.1

Komunikace s mobiln´ım telefonem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

4.2

Komunikace - jednoˇcipov´ y mikropoˇc´ıtaˇc a PC . . . . . . . . . . . . . . . .

6

5 Mobiln´ı telefon

9

5.1

V´ ybˇer vhodn´eho mobiln´ıho telefonu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2

Mobiln´ı telefon Siemens M35 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

6 AT pˇ r´ıkazy

9

11

6.1

Syntaxe AT pˇr´ıkaz˚ u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

6.2

Pouˇzit´e AT pˇr´ıkazy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

7 SMS zpr´ avy

13

7.1

Pr´ace s SMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

7.2

PDU r´amec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 7.2.1

Dek´odov´an´ı SMS zpr´avy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

7

8 Jednoˇ cipov´ y mikroprocesor

19

8.1

Volba jednoˇcipov´eho procesoru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

8.2

AT89LP2052 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

9 Hardware

21

9.1

Nap´ajen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

9.2

Sp´ınac´ı ˇc´ast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

9.3

Zapojen´ı mikropoˇc´ıtaˇce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

10 Program

25

10.1 Popis firmwaru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 10.1.1 Nastaven´ı rychlosti jednotky UART . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 10.1.2 Vysl´an´ı pˇr´ıkazu ATE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 10.1.3 Kontrola komunikace s mobiln´ım telefonem . . . . . . . . . . . . . . 28 10.1.4 Pˇredzpracov´an´ı nepˇreˇcten´ ych SMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 10.1.5 Porovn´av´an´ı text˚ u s pˇr´ıchoz´ı SMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 10.1.6 Vymaz´an´ı SMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 11 Z´ avˇ er

30

Literatura

30

A Citace

I

A.1 Podrobnˇejˇs´ı popis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

II

A.2 V´ yznam jednotliv´ ych pin˚ u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

V

A.3 Z´akladn´ı odliˇsnosti oproti standardu 8051

. . . . . . . . . . . . . . . . . . VII

Seznam obr´ azk˚ u 5

4.2

´ Uprava napˇet’ov´ ych u ´rovn´ı ˇc.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ Uprava napˇet’ov´ ych u ´rovn´ı ˇc.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3

Pˇr´ım´e propojen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

4.4

Popis pin˚ u pouzdra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

4.5

Vnitˇrn´ı zapojen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

4.6

Jedno z moˇzn´ ych zapojen´ı pˇrevodn´ıku MAX232 . . . . . . . . . . . . . . .

8

7.1

PDU r´amec - PCZAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

7.2

PDU r´amec - PCVYP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

7.3

PDU r´amec - PCRST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

9.1

Zapojen´ı stabiliz´atoru - pˇrevzato od v´ yrobce . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

9.2

Zapojen´ı sp´ınac´ıch obvod˚ u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

9.3

Zapojen´ı mikropoˇc´ıtaˇce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.1

6

10.1 V´ yvojov´ y diagram programu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 A.1 Popis pin˚ u pouzdra mikropoˇc´ıtaˇce AT89LP2052 . . . . . . . . . . . . . . . III A.2 Zapojen´ı krystalov´eho oscil´atoru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

V

A.3 Zapojen´ı vnˇejˇs´ıho zdroje hodin

V

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

Seznam tabulek 7.1

Pˇr´ıklad pouˇzit´ı pˇr´ıkazu AT+CMGL

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

7.2

PDU r´amec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

10.1 Pouˇzit´e SMS v PDU form´atu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 A.1 Alternativn´ı v´ yznam v´ yvod˚ u portu P1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI A.2 Alternativn´ı v´ yznam v´ yvod˚ u portu P3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII

10

Kapitola 1 ´ Uvod Uˇz se V´am nˇekdy stalo, ˇze V´am zamrznul“ poˇc´ıtaˇc? Mnˇe uˇz nespoˇcetnˇekr´at. Pokud ” sed´ıte pˇr´ımo u poˇc´ıtaˇce a nastane tento pˇr´ıpad, nen´ı probl´em stisknout tlaˇc´ıtko RESET“ ” a poˇc´ıtaˇc se znovu nastartuje. Probl´em nast´av´a v pˇr´ıpadˇe, kdyˇz se jedn´a napˇr´ıklad o serverov´ y poˇc´ıtaˇc, kter´ y se nach´az´ı nˇekolik kilometr˚ u od V´as a Vy nem´ate moˇznost tlaˇc´ıtko RESET“ stisknout. V dneˇsn´ı dobˇe, kdy m´a u sebe snad kaˇzd´ y ˇclovˇek mobiln´ı telefon ” (ˇcasto i nˇekolik), je vhodn´e mobiln´ı telefon k tomuto u ´ˇcelu vyuˇz´ıt. Navrˇzen´e zaˇr´ızen´ı se pˇripoj´ı paralelnˇe k tlaˇc´ıtku RESET“ a k tlaˇc´ıtku POWER“ na poˇc´ıtaˇci. Souˇc´ast´ı ” ” zaˇr´ızen´ı je mobiln´ı telefon s libovolnou SIM kartou. Po odesl´an´ı SMS ve spr´avn´em tvaru se poˇc´ıtaˇc vypne, zapne nebo restartuje.

1

Kapitola 2 Popis Navrˇzen´e zaˇr´ızen´ı bude schopno restartovat, vypnout a zapnout poˇc´ıtaˇc, kter´ y m´a nap´ajec´ı zdroj typu ATX. Zaˇr´ızen´ı se bude skl´adat ze dvou ˇca´st´ı. Prvn´ı ˇc´ast´ı je mobiln´ı telefon, kter´ y bude vyuˇz´ıv´an jako GSM modul. Druh´a ˇc´ast je ˇr´ıdic´ı jednotka, kter´a bude zpracov´avat informace z mobiln´ıho telefonu a n´aslednˇe podle typu informace bude schopna ˇ ıdic´ı jednotka spolu s mobiln´ım telefonem bude vypnout/zapnout a restartovat poˇc´ıtaˇc. R´ nap´ajena z ATX zdroje poˇc´ıtaˇce. V´ yhodou tohoto ˇreˇsen´ı je, ˇze nen´ı nutn´e z poˇc´ıtaˇce vytahovat ˇz´adn´e vodiˇce a zab´ırat dalˇs´ı z´asuvku, kter´ ych b´ yv´a velmi ˇcasto nedostatek. Instalace cel´eho zaˇr´ızen´ı bude spoˇc´ıvat v zapojen´ı redukce mezi nap´ajec´ım konektorem z´akladn´ı desky a konektorem z ATX zdroje. Z t´eto redukce bude vyvedeno potˇrebn´ ych 5 V pro nap´ajen´ı mobiln´ıho telefonu i ˇr´ıdic´ı jednotky. Vyveden´ ych 5 V funguje jako standby reˇzim pro z´akladn´ı desku poˇc´ıtaˇce. I kdyˇz bude poˇc´ıtaˇc vypnut´ y, zaˇr´ızen´ı bude st´ale nap´ajeno. Dalˇs´ım krokem instalace bude paraleln´ı pˇripojen´ı ˇr´ıdic´ı jednotky k tlaˇc´ıtk˚ um POWER“ a RESET“. ” ” Cel´e zaˇr´ızen´ı se bude ovl´adat odes´ıl´an´ım SMS zpr´av na mobiln´ı telefon pˇripojen´ y k ˇr´ıdic´ı jednotce. Zasl´an´ım SMS ve tvaru PCRST“ zaˇr´ızen´ı restartuje poˇc´ıtaˇc. Zasl´an´ım ” SMS ve tvaru PCZAP“ zaˇr´ızen´ı, pokud uˇz nen´ı poˇc´ıtaˇc zapnut´ y, zapne poˇc´ıtaˇc. Zasl´an´ım ” SMS ve tvaru PCVYP“ zaˇr´ızen´ı, pokud uˇz nen´ı poˇc´ıtaˇc vypnut´ y, vypne poˇc´ıtaˇc. ”

2

Kapitola 3 GSM reset´ atory na trhu Drtiv´a vˇetˇsina uˇzivatel˚ u vyuˇz´ıv´a s´ıt’ GSM k pˇrenosu ˇreˇci, SMS nebo dat. D´ale nemalou a st´ale se rozr˚ ustaj´ıc´ı skupinou uˇzivatel˚ u je skupina vyuˇz´ıvaj´ıc´ı s´ıt’ GSM k zabezpeˇcen´ı objekt˚ u. Zaˇr´ızen´ı slouˇz´ıc´ı k ochranˇe objekt˚ u jsou dvoj´ıho typu. Prvn´ım typem jsou zaˇr´ızen´ı, kter´a maj´ı modul GSM nahrazen mobiln´ım telefonem. Ve vˇetˇsinˇe pˇr´ıpad˚ u jsou to mobiln´ı telefony Siemens a Ericsson, protoˇze uˇz jejich starˇs´ı a tud´ıˇz levnˇejˇs´ı typy, maj´ı dobˇre zvl´adnutou komunikaci pomoc´ı AT pˇr´ıkaz˚ u. Je to vlastnˇe jen zaˇr´ızen´ı vyhodnocuj´ıc´ı vstupn´ı sign´aly a d´avaj´ıc´ı pˇr´ıkazy mobiln´ımu telefonu. Napˇr. poˇsli SMS, zavolej atd. Druhou skupinou jsou jiˇz alarmy komplexnˇejˇs´ı. GSM modul maj´ı integrovan´ y a neoddˇeliteln´ y, jako u prvn´ı skupiny alarm˚ u. Tyto alarmy jsou sloˇzitejˇs´ı, maj´ı v´ıce funkc´ı, a proto jsou tak´e draˇzˇs´ı. Zaˇr´ızen´ı, kter´a jsou prim´arnˇe urˇcena k restartov´an´ı (sepnut´ı/rozepnut´ı), mnoho na trhu nen´ı, ale pˇresto jsou zde nˇekter´a uvedena. V´ yrobky firmy Pest. http://firma.pest.cz/elektronika/pages/gsm/

3.1

PG-03 RESETATOR

Tento reset´ator je schopen zap´ınat a vyp´ınat aˇz 2 spotˇrebiˇce pouh´ ym prozvonˇen´ım“ mo” biln´ıho telefonu. Sepnut´ı a vypnut´ı je moˇzn´e d´ıky dvˇema v´ ykonov´ ym rel´e. Obˇe rel´e lze ovl´adat jednotlivˇe. Pro ovl´ad´an´ı jednoho se vyuˇz´ıv´a dlouh´eho prozv´anˇen´ı“, pro ovl´ad´an´ı ” druh´eho se vyuˇz´ıv´a kr´atk´eho prozv´anˇen´ı“. Ovl´ad´an´ı reset´atoru je moˇzn´e prov´adˇet ma” xim´alnˇe z deseti telefonn´ıch ˇc´ısel, kter´a jsou uloˇzena v telefonn´ım seznamu na pozic´ıch 1 – 10. Reset´ator obsahuje tak´e jeden vstup. V pˇr´ıpadˇe, ˇze se tento vstup pˇripoj´ı a n´aslednˇe odpoj´ı od GND, reset´ator poˇsle SMS, kter´a je uloˇzena v mobiln´ım telefonu. Hlavn´ı v´ yhodou tohoto reset´atoru je, ˇze pˇri neˇcekan´em vypnut´ı mobiln´ıho telefonu um´ı telefon opˇet zapnout. Pokud je v mobiln´ım telefonu SIM karta s kreditov´ ym tarifem a nen´ı z t´eto karty delˇs´ı dobu uskuteˇcnˇen ˇza´dn´ y zpoplatnˇen´ y hovor, oper´ator m˚ uˇze kredit a n´aslednˇe 3

´ KAPITOLA 3. GSM RESETATORY NA TRHU

4

i SIM kartu zruˇsit. Z tohoto d˚ uvodu reset´ator uskuteˇcn ˇuje zpoplatnˇen´ y hovor na ˇc´ıslo, kter´e je uloˇzeno v telefonn´ım seznamu na dvan´act´e pozici. Dalˇs´ı funkc´ı je moˇznost kontroly stavu baterie. Pokud je baterie nabit´a pouze z 80 procent, reset´ator je schopen, d´ıky integrovan´e nab´ıjeˇcce, baterii opˇet dob´ıt.

3.2

PG-03 PROFI RESETATOR

Tento reset´ator je n´astupcem reset´atoru PG-03. PG-03 PROFI obsahuje nav´ıc jeden vstup a jeden v´ ystup. V´ ystup je moˇzn´e ovl´adat odesl´an´ım SMS ve tvaru RST“ z libovoln´eho ” telefonn´ıho ˇc´ısla. Druh´ y vstup, kter´ y je zde nav´ıc, aktivuje odesl´an´ı SMS. Pokud se tento vstup spoj´ı s GND, odeˇsle se SMS, kter´a je na tˇret´ı pozici v mobiln´ım telefonu. Pokud se vstup odpoj´ı od GND, dojde k odesl´an´ı SMS, kter´a je na druh´e pozici.

3.3

PG-Mini

PG-Mini obsahuje pouze jeden vstup a jeden v´ ystup. V´ ystup tvoˇr´ı rel´e, kter´e se ovl´ad´a prozvonˇen´ım. Tento v´ ystup je moˇzn´e ovl´adat pouze z ˇc´ısel, kter´a jsou na pozic´ıch 7 – 9 v telefonn´ım seznamu. Vstup je tvoˇren optoˇclenem. Po jeho aktivaci se provede vol´an´ı na ˇc´ısla uloˇzen´a na pozic´ıch 1 – 3 v telefonn´ım seznamu. Po nˇekolika vteˇrin´ach se provede vytoˇcen´ı ˇc´ısla na n´asleduj´ıc´ı pozici. Je-li povolena funkce odposlechu prostoru a pˇrijmemeli volan´ y hovor, PG-Mini hovor neukonˇc´ı a ˇcek´a, aˇz ukonˇc´ı hovor volan´ y. Po tuto dobu je moˇzn´e poslouchat, co se v okol´ı PG-Mini dˇeje.

Kapitola 4 Komunikace 4.1

Komunikace s mobiln´ım telefonem

Mobiln´ı telefon vˇetˇsinou komunikuje s okol´ım d´ıky modemu, kter´ y je v telefonu obsaˇzen. Nˇekter´e telefony modem nemaj´ı a je nutn´e ho vytvoˇrit softwarovˇe. Do telefonu (modemu) jsou pos´ıl´any tzv. AT pˇr´ıkazy. Tyto pˇr´ıkazy jsou znaky z ASCII tabulky. Znaky se dost´avaj´ı do telefonu po lince TxD a odpovˇed’ je odes´ıl´ana po lince RxD. Pro prvotn´ı kroky v t´eto pr´aci byl postaven propojovac´ı kabel s pˇrevodn´ıkem. Tento kabel propojovolal PC s mobiln´ım telefonem. Jako komunikaˇcn´ı software na PC byl pouˇzit program Termin´al“ a ” pozdˇeji Term90“. Moˇzn´e je pouˇz´ıt i Hypertermin´al“ pro Windows, nebo MiniCOM“ ” ” ” pro Linux. Ve vˇsech zm´ınˇen´ ych programech lze nastavit rychlost komunikace, paritu, atd. Pˇrevodn´ık mezi PC a telefonem pˇrev´ad´ı u ´roveˇ n RS232 na TTL. Pro spojen´ı mezi t´ımto pˇrevodn´ıkem (´ uroveˇ n TTL) a telefonem (3 voltov´a logika) nebo pro spojen´ı mikropoˇc´ıtaˇce s telefonem je tˇreba upravit napˇet’ovou u ´roveˇ n.

´ Obr´azek 4.1: Uprava napˇet’ov´ ych u ´rovn´ı ˇc.1

5

KAPITOLA 4. KOMUNIKACE

6

´ Obr´azek 4.2: Uprava napˇet’ov´ ych u ´rovn´ı ˇc.2

Tˇret´ı moˇznost´ı jak propojit mikropoˇc´ıtaˇc s mobiln´ım telefonem, aby napˇet’ov´e u ´rovnˇe byly kompatibiln´ı, je nap´ajet mikropoˇc´ıtaˇc 3 V. Pot´e nen´ı tˇreba dˇelat korekci napˇet’ov´ ych u ´rovn´ı a propojen´ı se m˚ uˇze prov´est pˇr´ımo bez pˇridan´ ych souˇca´stek.

Obr´azek 4.3: Pˇr´ım´e propojen´ı

4.2

Komunikace - jednoˇ cipov´ y mikropoˇ c´ıtaˇ c a PC

Pro komunikaci jednoˇcipov´eho poˇc´ıtaˇce s PC je zapotˇreb´ı tak´e pˇrevodn´ık pro pˇrevod RS232 na TTL, ale uˇz nen´ı nutn´e upravovat napˇet’ovou u ´roveˇ n, jako pˇri komunikaci

KAPITOLA 4. KOMUNIKACE

7

s mobiln´ım telefonem. Jako pˇrevodn´ık se velmi ˇcasto pouˇz´ıv´a obvod MAX 232 od firmy Maxim. Obsahuje dvˇe dvojice oddˇelovaˇc˚ u konvertuj´ıc´ıch napˇet’ov´e u ´rovnˇe. Napˇet´ı pro RS232 se z´ısk´av´a pomoc´ı n´abojov´e pumpy a v´ ystupn´ı napˇet´ı proto znaˇcnˇe z´avis´ı na kvalitˇe pouˇzit´ ych kondenz´ator˚ u, kter´a u elektrolytick´ ych kondenz´ator˚ u ˇcasem znaˇcnˇe kles´a. V´ yhodou je, ˇze ho lze nap´ajet pˇres oddˇelovac´ı diody pˇr´ımo ze s´eriov´eho portu poˇc´ıtaˇce, a tak nen´ı nutn´e pouˇz´ıt jin´ y zdroj napˇet´ı.

Obr´azek 4.4: Popis pin˚ u pouzdra

Obvod zvl´ad´a operace minim´alnˇe o rychlosti 120 kbit˚ u/s, vstupn´ı u ´rovnˇe na vstupech RS232 mohou dosahovat u ´rovn´ı aˇz ±30 V a odeb´ıran´ y proud je asi 8 mA. Obvody neslouˇz´ı jako prost´e budiˇce, ale jsou to invertory. Viz obr. 4.5. Maxim vyr´ab´ı i verze s minim´aln´ı extern´ı kapacitou – (MAX 232A – 0,1 uF) nebo verze pracuj´ıc´ı v rozsahu 7,5 – 13 V (urˇceno pro bateriov´e aplikace) – MAX 201 a MAX 231. Specialitou firmy Maxim jsou obvody MAX 203 a MAX 233, kter´e dok´aˇz´ı pracovat u ´plnˇe bez potˇreby vnˇejˇs´ıch kondenz´ator˚ u. Pozn.: Pˇri pouˇzit´ı redukce USB-RS232 toto zapojen´ı nefunguje a je nutn´e pouˇz´ıt extern´ı nap´ajen´ı.

KAPITOLA 4. KOMUNIKACE

Obr´azek 4.5: Vnitˇrn´ı zapojen´ı

Obr´azek 4.6: Jedno z moˇzn´ ych zapojen´ı pˇrevodn´ıku MAX232

8

Kapitola 5 Mobiln´ı telefon 5.1

V´ ybˇ er vhodn´ eho mobiln´ıho telefonu

V´ ybˇer mobiln´ıho telefonu se ˇr´ıdil n´asleduj´ıc´ımi poˇzadavky. Telefon mˇel m´ıt dobˇre pˇr´ıstupn´ y syst´emov´ y konektor, aby se nemuselo zasahovat ˇza´dn´ ym zp˚ usobem do u ´trob telefonu. Je nutn´e, aby mˇel implementov´an hardwarov´ y modem. Kdyby hardwarov´ y modem nemˇel, musel by se vytvoˇrit softwarov´ y. D´ale mus´ı b´ yt schopen komunikovat pˇres AT pˇr´ıkazy. Dalˇs´ım nutn´ ym poˇzadavkem je, aby telefon podporoval funkci zapnut´ı telefonu pˇres syst´emov´ y konektor. Tato funkce je d˚ uleˇzit´a, protoˇze telefon nebude nap´ajen z baterie, ale pˇr´ımo z poˇc´ıtaˇcov´eho zdroje. Pˇri v´ ypadku proudu by nebylo moˇzn´e telefon opˇet automaticky zapnout. Toto ˇreˇsen´ı je zvoleno kv˚ uli tomu, ˇze trval´e nab´ıjen´ı sniˇzuje ˇzivotnost baterie a je nutn´a jej´ı ˇcast´a v´ ymˇena. Zvolen byl mobiln´ı telefon znaˇcky Siemens. Tyto telefony maj´ı dobˇre pˇr´ıstupn´ y syst´emov´ y konektor. Pomoc´ı tohoto konektoru lze napˇr´ıklad pˇrehr´at firmware telefonu. Tyto telefony jsou dnes velmi dobˇre zmapov´any“, jsou hojnˇe vyuˇz´ıv´any i v zabezpeˇcovac´ıch ” syst´emech, a proto nen´ı velk´ y probl´em z´ıskat o tˇechto telefonech veˇsker´e informace, vˇcetnˇe zapojen´ı konektoru. Siemens m´a dobˇre vyˇreˇsenou komunikaci pomoc´ı AT pˇr´ıkaz˚ u. Pomoc´ı AT pˇr´ıkaz˚ u je moˇzn´e ovl´adat prakticky vˇsechny funkce, kter´e telefon nab´ız´ı (od z´ısk´an´ı ˇcasu telefonu aˇz po zasl´an´ı SMS). Rozs´ahl´ y seznam AT pˇr´ıkaz˚ u je volnˇe dostupn´ y na internetu. Funkci - zapnut´ı telefonu pˇres syst´emov´ y konektor - m´a podle dostupn´ ych informac´ı pouze Siemens C35i a Siemens M35. Byl zvolen Siemens M35 z d˚ uvodu dostupnosti. Tyto telefony maj´ı jeˇstˇe dalˇs´ı v´ yhody. Jak C35i tak M35 jsou relativnˇe star´e typy, kter´e byly hojnˇe pouˇz´ıvany, proto jsou k dost´an´ı v mnoha prodejn´ach s pouˇzit´ ymi telefony za pˇrimˇeˇrenou cenu. Levnˇejˇs´ı jsou i datov´e kabely k tˇemto telefon˚ um, respektive konektory, neˇz tomu je u jin´ ych znaˇcek. 9

KAPITOLA 5. MOBILN´I TELEFON

5.2

10

Mobiln´ı telefon Siemens M35

Z´akladn´ı informace o telefonu jsou pˇrevzat´e z http : //siemens.katalogmobilu.cz/mobilni − telef on/siemens − m35i/ N´azev modelu: Siemens M35i S´ıtˇe: GSM Dual Band Operaˇcn´ı syst´em: ne Velikost: 118 x 47 x 22 mm (130 g) Baterie: Ni-MH Max. v pohotovosti: 180 h Max. doba hovoru: 300 min Funkce adres´aˇre: lze SIM a vnitˇrn´ı najednou, skupiny volaj´ıc´ıch Moˇznosti vyzv´anˇen´ı: vyzv´anˇec´ı profily, odliˇsen´ı volaj´ıc´ıch zvonˇen´ım, pˇriˇrazen´ı obr´azku k volaj´ıc´ımu (ˇci skupinˇe) Druhy vyzv´anˇen´ı: monofonn´ı, vibrace Funkce PDA: kalend´aˇr, upom´ınky, kalkulaˇcka, minutka, stopky, konvertor Bud´ık: ano Datov´e funkce: SIM Toolkit, HW modem, wap Multim´edia: obr´azky na displej Dalˇs´ı informace: Siemens M35i - lehk´ y, du´aln´ı telefon (GSM 900/1800MHz) stˇredn´ı tˇr´ıdy s grafick´ ym displejem, podporuje technologii SIM Toolkit, GSM Banking a WAP i datov´e a faxov´e sluˇzby. Tento pˇr´ıstroj je vhodn´ y pro sportovn´ı aktivity. Telefon je dod´av´an v jednom barevn´em proveden´ı (ˇsed´a). Podporuje ˇradu funkc´ı: hodiny, datum, bud´ık, kalkulaˇcka a vibraˇcn´ı vyzv´anˇen´ı, profily, hry. Telefon rovnˇeˇz umoˇzn ˇuje zas´ıl´an´ı obr´azk˚ u v SMS. Rychlost, se kterou modem komunikuje s okol´ım, je 19200 baud˚ u/s.

Kapitola 6 AT pˇ r´ıkazy Je to seznam pˇr´ıkaz˚ u, kter´e zaˇc´ınaj´ı znaky AT - attention (jsou to znaky na pozici 69 a 84 v ASCII tabulce). Jsou to pˇr´ıkazy k ovl´ad´an´ı modemu. Je moˇzn´e s nimi nastavit rychlost komunikace s modemem, zp˚ usob komunikace s modemem, atd. Vzhledem k tomu, ˇze t´emˇeˇr v kaˇzd´em mobiln´ım telefonu je modem zabudov´an, je moˇzn´e pˇres nˇej d´ıky AT pˇr´ıkaz˚ um telefon snadno ovl´adat. Seznam AT pˇr´ıkaz˚ u nen´ı standardizov´an, takˇze kaˇzd´ y v´ yrobce (typ v´ yrobku) m˚ uˇze m´ıt seznam AT pˇr´ıkaz˚ u jin´ y.

6.1

Syntaxe AT pˇ r´ıkaz˚ u

Syntaxe AT pˇr´ıkaz˚ u je velmi pˇeknˇe pops´ana na str´ank´ach: . http : //www.dhservis.cz/dalsi/at prikazy.htm. Test AT pˇr´ıkazu, zda telefon pˇr´ıkazu rozum´ı je: AT+=? Naˇcten´ı nastaven´ ych hodnot z telefonu: AT+? Z´apis dat nebo hodnot do telefonu: AT+=<parametr> Zkratka AT je zaˇc´atek pˇr´ıkazu, dopln´ıme podle poˇzadovan´eho povelu, = se zad´av´a pouze v pˇr´ıpadˇe, poˇzaduje-li to pˇr´ıkaz pro nastaven´ı nebo z´apis dat a je potvrzen´ı pˇr´ıkazu kl´avesou ENTER. Pˇri komunikaci z procesoru se potvrzen´ı nahrad´ı znakem 0Dh. Nejjednoduˇsˇs´ım AT pˇr´ıkazem je samotn´a dvojice znak˚ u AT (AT pˇr´ıkaz se ukonˇcuje ˇ Enterem), odpovˇed´ı telefonu na spr´avnˇe zadan´ y a proveden´ y AT pˇr´ıkaz je OK. Spatnˇ e zadan´e pˇr´ıkazy jsou ignorov´any, pokud jsou v pˇr´ıkazu zad´any jen nespr´avn´e parametry, telefon odpov´ı ERROR. Pokud mobiln´ı telefon takto komunikuje, je vˇse v poˇra´dku a m˚ uˇzeme pokraˇcovat v dalˇs´ım zkoum´an´ı.

11

ˇ ´IKAZY KAPITOLA 6. AT PR

12

Povel do telefonu: AT 41 54 0D ;hexa Odpovˇed’ od telefonu: OK 0D 0A 4F 4B 0D 0A ;hexa

6.2

Pouˇ zit´ e AT pˇ r´ıkazy

V t´eto pr´aci je pouˇzito pouze tˇr´ı AT pˇr´ıkaz˚ u. Na zaˇca´tku programu je vyuˇzit pˇr´ıkaz ATE, tento pˇr´ıkaz slouˇz´ı k vypnut´ı tvz. echa. Kdyˇz m´a mobiln´ı telefon echo zapnut´e, znamen´a to, ˇze vˇsechny znaky poslan´e do mobilu se n´am vr´at´ı. M´ıt zapnut´e echo je dobr´e napˇr´ıklad pˇri propojen´ı telefonu s poˇc´ıtaˇcem, na kter´em je spuˇstˇen nˇejak´ y termin´al. Pˇri psan´ı na termin´alu se n´am znaky poslan´e kl´avesnic´ı do mobilu vrac´ı zpˇet a vypisuj´ı se n´am v oknˇe termin´alu. Vid´ıme, co jsme vlastnˇe poslali a zda-li jsme neudˇelali napˇr´ıklad nˇejak´ y pˇreklep. Zapnut´e echo lze vyuˇz´ıt ke kontrole, zda nedoch´az´ı k nˇejak´emu ruˇsen´ı v komunikaci mezi mobiln´ım telefonem a poˇc´ıtaˇcem (nebo ˇc´ımkoliv jin´ ym). Pˇri vysl´an´ı znaku z poˇc´ıtaˇce se poˇck´a, jestli telefon vyˇsle znak zpˇet. Porovn´a se vyslan´ y a pˇrijat´ y znak a pokud nejsou stejn´e, je nˇekde v komunikaci chyba. Pˇr´ıkazem ATE je z´aroveˇ n kontrola, zda je mobil pˇripojen, respektive zda mobil spr´avnˇe komunikuje. Po odesl´an´ı tohoto pˇr´ıkazu se kontroluje zda pˇriˇsla odpovˇed’ OK“. Pokud tato odpovˇed’ nepˇrijde, zaˇr´ızen´ı se pokus´ı ” zapnout mobiln´ı telefon a poˇsle pˇr´ıkaz ATE znovu. Dalˇs´ı pˇr´ıkaz, kter´ y je pouˇzit, je pˇr´ıkaz AT+CMGL=0. Po odesl´an´ı tohoto pˇr´ıkazu telefon odpov´ı bud’ OK, pokud v telefonu nen´ı ˇza´dn´a pˇrijat´a nepˇreˇcten´a SMS, nebo poˇsle od vˇsech pˇrijat´ ych nepˇreˇcten´ ych SMS text, ˇc´ıslo odes´ılatele, kdy byla posl´ana, d´elku telefonn´ıho ˇc´ısla v hexa, d´elku SMS, atd. Tˇret´ı (posledn´ı) pˇr´ıkaz, kter´ y je pouˇzit je pˇr´ıkaz AT+CMGD=1. Tento pˇr´ıkaz slouˇz´ı ke smaz´an´ı SMS zpr´av. Parametr 1 ud´av´a pozici SMS, kter´a m´a b´ yt smaz´ana.

Kapitola 7 SMS zpr´ avy SMS zpr´avy jsou vlastnˇe kr´atk´e textov´e zpr´avy. SMS je zkratkou anglick´ ych slov Short Message Service. V dneˇsn´ı dobˇe, kdy jsou mobiln´ı telefony digit´aln´ı, tak prakticky vˇsechny poskytuj´ı tuto sluˇzbu. D´elka SMS zpr´av je pouze 160 znak˚ u. Pokud z nˇejak´eho d˚ uvodu je posl´ana zpr´ava delˇs´ı neˇz 160 znak˚ u a kratˇs´ı neˇz 320 znak˚ u, je SMS rozdˇelena na 2 zpr´avy. Pokud m´a SMS d´elku do 480 znak˚ u, je SMS rozdˇelena do 3 zpr´av, atd. SMS zpr´avy vyuˇz´ıvaj´ı jako znakovou sadu ASCII tabulku. Probl´em nast´av´a, kdyˇz je ve zpr´avˇe napˇr´ıklad znak s h´aˇckem nebo ˇc´arkou, to se pak pouˇz´ıv´a 16-bitov´e k´odov´an´ı UCS-2, proto se do jedn´e SMS zpr´avy vejde pouze 70 znak˚ u.

7.1

Pr´ ace s SMS

Starˇs´ı mobiln´ı telefony nemaj´ı pˇridˇelenou pamˇet’ pro SMS zpr´avy. Zpr´avy byly ukl´adany pouze do pamˇeti na SIM kartˇe. Pravdˇepodobnˇe proto byla pamˇet’ na kartˇe SIM zvolena jako defaultn´ı. Starˇs´ı SIM karty maj´ı pamˇet’ pouze pro 10 SMS zpr´av, novˇejˇs´ı uˇz maj´ı moˇznost uloˇzit SMS o nˇeco v´ıc. Novˇejˇs´ı mobiln´ı telefony maj´ı mnohon´asobnˇe vˇetˇs´ı pamˇet’, a tak se SMS ukl´adaj´ı do mobiln´ıho telefonu. Vˇsechy SMS, kter´e pˇriˇsly na telefon nebo byly vytvoˇreny, jsou opatˇreny ˇc´ıseln´ ym indexem. Index zaˇc´ın´a ˇc´ıslem 1. Kaˇzd´a nov´a SMS je indexov´ana nejniˇzˇs´ım moˇzn´ ym (neobsazen´ ym) indexem. To znamen´a, ˇze pokud budou obsazen´e indexy 1 a 3 a pˇrijde nebo se vytvoˇr´ı nov´a SMS zpr´ava, dostane pˇridˇelen index 2. Takov´ato d´ıra“ mezi indexy m˚ uˇze ” vzniknout vymaz´an´ım, nebo pˇresunut´ım nˇejak´e uloˇzen´e SMS zpr´avy. Vymaz´an´ı SMS se prov´ad´ı pomoc´ı pˇr´ıkazu AT+CMGD=“ + parametr. Jako para” metr se ud´av´a index SMS, kter´a m´a b´ yt smaz´ana. Pˇr´ıkazem (AT+CMGL=4) se n´am vyp´ıˇs´ı vˇsechny SMS, kter´e jsou uloˇzen´e a je jedno, zda jsou ve sloˇzce doruˇcen´e, rozepsan´e nebo k odesl´an´ı. Pokud po potvrzen´ı tohoto pˇr´ıkazu 13

´ KAPITOLA 7. SMS ZPRAVY

14

n´am telefon odpov´ı OK, znamen´a to, ˇze v telefonu nen´ı uloˇzena ˇz´adn´a SMS. Pokud v telefonu jsou nˇejak´e SMS uloˇzen´e, telefon n´am odpov´ı +CMGL, ˇc´ıseln´ y index SMS, ˇc´ıslo 0 aˇz 3 podle toho o jakou SMS se jedn´a (pˇrijat´a nepˇreˇcten´a, pˇrijat´a pˇreˇcten´a, uloˇzen´a neodeslan´a, uloˇzen´a odeslan´a). Pˇredposledn´ı u ´daj, kter´ y n´am telefon poskytne, je d´elka PDU zpr´avy. A nakonec po odesl´an´ı znak˚ u se pos´ıl´a samotn´ y PDU r´amec zpr´avy. PDU r´amec zpr´avy je vlastnˇe ˇretˇezec dvojic hexa znak˚ u. V tˇechto znac´ıch jsou ukryty parametry SMS zpr´avy vˇcetnˇe samotn´eho textu. Po odesl´an´ı toho vˇseho nast´av´a odesl´an´ı dalˇs´ı SMS ve stejn´e formˇe jako pˇredchoz´ı SMS (pokud nˇejak´a dalˇs´ı SMS existuje). Na konci v´ ypisu SMS zpr´av je telefonem posl´ano OK. Popis a pouˇzit´ı tohoto pˇr´ıkazu zn´azorˇ nuje tak´e n´asleduj´ıc´ı tabulka:

Tabulka 7.1: Pˇr´ıklad pouˇzit´ı pˇr´ıkazu AT+CMGL AT pˇr´ıkaz

Popis

Pˇr´ıklad

po-

velu do MT

Pˇr´ıklad odpovˇedi Pozn´amka z MT

AT+CMGL Vyp´ıˇse AT+CMGL=0 +CMGL:1,0,,26 SMS

< CR >

zpr´avy.

079124602009999

ˇ ıslo C´

v

typ ˇcten´ ych

0040C9124606021 SIEMENS: 436500002050020

pˇr´ıkazu

ud´av´a

zpr´av: 0

-

Pro

pˇrijat´e,

neˇcten´e zpr´avy (default) 1 -

243610808576D0C pˇrijat´e, pˇreˇcten´e zpr´avy 2 37BB6963 OK

uloˇzen´e, neodeslan´e zpr´avy 3 - uloˇzen´e, odeslan´e zpr´avy 4 - vˇsechny zpr´avy

Pˇr´ıklad v´ ypisu komunikace: AT+CMGL=4 +CMGL:10,0,,24 0791246030500200240C912460503555330 0008040016102008005D2E2B44805 +CMGL:11,0,,24 0791246030500200240C912460503555330 0008040016142508005D0A1360805

´ KAPITOLA 7. SMS ZPRAVY

15

OK Tento konkr´etn´ı pˇr´ıklad n´am ukazuje, jak m˚ uˇze vypadat komunikace s telefonem, kdyˇz poˇza´d´ame telefon o v´ ypis vˇsech SMS. Po odesl´an´ı a potvrzen´ı ˇz´adosti n´am pˇrijde hlaviˇcka ve tvaru +CMGL:, pot´e n´am telefon ˇr´ık´a, ˇze SMS zpr´ava s ˇc´ıseln´ ym indexem 10 je jeˇstˇe nepˇreˇcten´a (to n´am ˇr´ık´a 0) a je dlouh´a 24 byt˚ u. N´asleduje (konec ˇra´dku a ENTER) a pak cel´ y PDU form´at. Konkr´etnˇe v tomto PDU form´atu je ukryt text RESET. Prvn´ı SMS m´a index ˇc´ıslo 10 pravdˇepodobnˇe proto, ˇze v telefonu bylo pˇred touto SMS uloˇzeno dalˇs´ıch 9 SMS, kter´e byly n´aslednˇe vymaz´any. N´asleduje dalˇs´ı zpr´ava, kter´a m´a tentokr´at index ˇc´ıslo 11, tak´e nebyla doposud pˇreˇcten´a, tak´e je dlouh´a 24 byt˚ u. Kromˇe indexu m´a i jin´ y PDU form´at, protoˇze neobsahuje text RESET, ale text PCZAP. Kdybychom poslali pˇr´ıkaz AT+CMGL=4 znovu, telefon n´am poˇsle tak´e 2 SMS s t´ım rozd´ılem, ˇze zpr´avy tentokr´at nebudou nepˇreˇcten´e (0), ale pˇreˇcten´e (1). Je to z toho d˚ uvodu, ˇze uˇz jsme jednou zaˇz´adali o text SMS a proto telefon pˇredpokl´ad´a, ˇze jsme si jiˇz SMS pˇreˇcetli. Pokud chceme pˇreˇc´ıst jednu konkr´etn´ı SMS a zn´ame jej´ı ˇc´ıseln´ y index, je moˇzn´e pouˇz´ıt pˇr´ıkaz AT+CMGR= + ˇc´ıseln´ y index SMS, kterou chceme zobrazit.

´ KAPITOLA 7. SMS ZPRAVY

7.2

16

PDU r´ amec

SMS zpr´avy jsou v mobiln´ım telefonu uloˇzeny zkomprimovan´e. Jsou zkomprimovan´e v tzv. PDU form´atu (Protocol Description Unit)

Tabulka 7.2: PDU r´amec 07

Ud´av´a poˇcet oktet˚ u SMSC informace.

91 24 60 30 50 02 00

Urˇcuje typ adresy. 91 = ˇc´ıslo v mezin´arodn´ım tvaru. ˇ ıslo servisn´ıho centra 420 603 052 000 C´

24

Prvn´ı oktet r´amce - typ PDU

0C

D´elka ˇc´ısla odes´ılatele (0C hex = 12 dec = 12 ˇc´ıslic)

91 24 60 50 35 55 33

Typ ˇc´ısla odes´ılatele (nezn´am´e, ISDN, Data, ...) ˇ ıslo odes´ılatele (420 605 535 533) C´

00

PID - identifikace protokolu

00

DCS - struktura k´odov´an´ı dat

80 50 40 90 75 31 80

Datum

doruˇcen´ı

=

rok-mˇes´ıc-den-hodina-minuta-

sekunda-ˇcasov´a z´ona (04.05.08 09:57:31 GMT+2,00) 05

Poˇcet znak˚ u ve zpr´avˇe (d´elka textu HEXa) 07 hex = 5 dec = 5 znak˚ u NE oktet˚ u!

D0 A1 74 4A 05

Zb´ yvaj´ıc´ı ˇca´st je jiˇz vlastn´ı zpr´ava.

Pˇredchoz´ı tabulka byla vytvoˇrena d´ıky programu SERIAL a d´ıky informac´ım z internetov´ ych str´anek www.dhservis.cz Viz. obr. 7.1, obr. 7.2 a obr. 7.3

´ KAPITOLA 7. SMS ZPRAVY

Obr´azek 7.1: PDU r´amec - PCZAP

Obr´azek 7.2: PDU r´amec - PCVYP

17

´ KAPITOLA 7. SMS ZPRAVY

18

Obr´azek 7.3: PDU r´amec - PCRST

7.2.1

Dek´ odov´ an´ı SMS zpr´ avy

Zde je uveden postup dek´odov´an´ı zpr´avy z PDU form´atu: D0 A1 74 4A 05 hex = text PCRST

• Dek´odov´an´ı SMS zpr´avy se prov´ad´ı tak, ˇze se hexa znaky rozep´ıˇs´ı bin´arnˇe. To znamen´a D = 1101 a 0 = 0000, to dohromady d´av´a jeden byte = 11010000. Odtrhne se nejvyˇsˇs´ı bit (jedniˇcku) a nahrad´ı se nulou, dostane se 01010000. Dekadicky to je 80 a 80. znak v ASCII tabulce je znak P, takˇze prvn´ı p´ıseno v SMS zpr´avˇe je P.

• Obdobnˇe se postupuje u dalˇs´ıch znak˚ u.

Kapitola 8 Jednoˇ cipov´ y mikroprocesor 8.1

Volba jednoˇ cipov´ eho procesoru

Volby jednoˇcipov´eho procesoru se ˇr´ıdily n´asleduj´ıc´ımi poˇzadavky:

• pˇr´ıtomnost rozˇs´ıˇren´e jednotky UART (aby nebyla nutnost vytv´aˇret programov´ y UART) • moˇznost nastaven´ı jednotky UART na rychlost 19200 baud˚ u/s (touto rychlost´ı komunikuje zvolen´ y mobiln´ı telefon)

• schopnost pocesoru pracovat s nap´ajec´ım napˇet´ım 3 V (mobiln´ı telefon pracuje s 3 V logikou a tak je ˇz´adouc´ı, aby napˇet’ov´e u ´rovnˇe byly kompatibiln´ı)

• pˇr´ıtomnost dostateˇcn´eho mnoˇzstv´ı vstupn´ıch a v´ ystupn´ıch port˚ u

• dostateˇcn´a velikost Flash pamˇeti

Tyto vlastnosti m´a vˇetˇsina jednoˇcipov´ ych mikroprocesor˚ u. V´ ybˇer se ˇr´ıdil hlavnˇe t´ım, se kter´ ym mikropoˇc´ıtaˇcem bylo v minulosti pracov´ano a k jak´emu program´atoru je pˇr´ıstup. Byl zvolen jednoˇcipov´ y procesor AT89LP2052 od firmy Atmel, kter´ y vˇsechny v´ yˇse uveden´e poˇzadavky splˇ nuje. M´a v sobˇe jednotku UART. Nap´ajec´ı napˇet´ı m˚ uˇze b´ yt v rozmez´ı 2,4 V aˇz 5,5 V. M´a 15 vstupnˇe/v´ ystupn´ıch pin˚ u, kter´e jsou pro tuto aplikaci dostaˇcuj´ıc´ı a disponuje flash pamˇet´ı o velikosti 2 kB, kter´a je pro tento u ´ˇcel tak´e dostateˇcn´a. Program´ator 19

ˇ ´ MIKROPROCESOR KAPITOLA 8. JEDNOCIPOV Y pro AT89LP2052 byl postaven v r´amci pˇredmˇetu Konstrukce elektrick´ ych obvod˚ u.

8.2

AT89LP2052

Informace o AT89LP2052 jsou uvedeny v pˇr´ıloze A

20

Kapitola 9 Hardware 9.1

Nap´ ajen´ı

Nap´ajec´ı napˇet´ı 5 V se odeb´ır´a z ATX zdroje poˇc´ıtaˇce. Jedn´a se o tzv. 5 V SB (StandBy) napˇet´ı. Toto napˇet´ı nap´aj´ı z´akladn´ı desku vˇzdy, i kdyˇz nen´ı poˇc´ıtaˇc zapnut´ y (samozˇrejmˇe mus´ı b´ yt zapojen v el. s´ıti). Proud, kter´ y je schopen tento pˇetivoltov´ y zdroj d´at, mus´ı b´ yt dostateˇcnˇe velk´ y, aby dok´azal nap´ajet nejen rel´e, LED diody a mikropoˇc´ıtaˇc, ale i mobiln´ı telefon. Podle informac´ı z f tp : //download.intel.com/design/motherbd/atx 201.pdf je schopen ATX zdroj verze 2.01 dodat 750 mA. A podle dokument˚ u http : //www.f ormf actors.org/developer%5Cspecs%5Catx2 1.pdf a http : //www.f ormf actors.org/developer%5Cspecs%5Catx2 2.pdf je ATX zdroj verze 2.1 a 2.2 dodat aˇz 2 A. Tyto zdroje jsou pro nap´ajen´ı dostaˇcuj´ıc´ı. 5 V SB napˇet´ı se d´a pouˇz´ıt na sp´ın´an´ı rel´e a nap´ajen´ı mobiln´ıho telefonu, ale ne na nap´ajen´ı mikropoˇc´ıtaˇce. I kdyˇz je nap´ajec´ı napˇet´ı mikropoˇc´ıtaˇce od 2,4 V aˇz 5,5 V, tak je ho potˇreba nap´ajet 3 V, z d˚ uvodu napˇet’ov´e kompatibility pˇri s´eriov´e komunikaci mezi mobiln´ım telefonem a mikropoˇc´ıtaˇcem. Z tohoto d˚ uvodu bylo nutn´e pouˇz´ıt stabiliz´ator na 3 V. Pro atmel AT89LP2052 staˇc´ı ˇra´dovˇe p´ar des´ıtek mA, proto byl vybr´an stabiliz´ator LE30ABZ, kter´ y stabilizuje na 3 V. Maxim´aln´ı odeb´ıran´ y proud m˚ uˇze b´ yt 0,15 A.

21

KAPITOLA 9. HARDWARE

22

Obr´azek 9.1: Zapojen´ı stabiliz´atoru - pˇrevzato od v´ yrobce

V t´eto ˇca´sti obvodu se nach´az´ı, kromˇe stabiliz´atoru, tak´e kontroln´ı LED dioda, kter´a indikuje pˇr´ıtomnost nap´ajec´ıho napˇet´ı. Pak je zde kondenz´ator 470 mikroF/25 V (C5), kter´ y m´a za u ´kol pokr´ yvat proudov´e ˇspiˇcky, kter´e m˚ uˇze zaˇr´ızen´ı tvoˇrit.

9.2

Sp´ınac´ı ˇ c´ ast

Poˇzadavky na rel´e, kter´a jsou paralelnˇe k tlaˇc´ıtk˚ um RESET a POWER, jsou minim´aln´ı. Rel´e nemus´ı m´ıt pˇrep´ınac´ı kontakt, ale staˇc´ı pouze sp´ınac´ı. Z d˚ uvodu dostupnosti bylo zvoleno rel´e SIL05-1A72-71L. Toto rel´e se sp´ın´a 5 V a odeb´ır´a proud do 10 mA. Aby mikropoˇc´ıtaˇc nesp´ınal pˇr´ımo rel´e, byl pouˇzit sp´ınac´ı MOSFET. Jedn´a se o polem ˇr´ızen´ y tranzistor, takˇze mikroprocesor je zatˇeˇzov´an jen minim´alnˇe. Je moˇzn´e pouˇz´ıt prakticky jak´ ykoliv MOSFET. Byl vybr´an MOSFET BS170, kter´ y dok´aˇze sp´ınat aˇz 60 V a 0,5 A. Takˇze v´ yˇse popsan´e rel´e bez probl´emu sepne. Nav´ıc obsahuje ochranou diodu, kter´a ho chr´an´ı pˇred zniˇcen´ım. V bl´ızkosti rel´e se nach´az´ı kondenz´ator 470 mikroF/25 V (C2), kter´ y pokr´ yv´a pˇr´ıpadn´e proudov´e ˇspiˇcky. Ke kaˇzd´emu rel´e je paralelnˇe pˇripojena LED dioda, kter´a indikuje sepnut´e rel´e.

KAPITOLA 9. HARDWARE

23

Obr´azek 9.2: Zapojen´ı sp´ınac´ıch obvod˚ u

9.3

Zapojen´ı mikropoˇ c´ıtaˇ ce

Je pouˇzit krystal 16 MHz a je zapojen podle doporuˇcen´eho zapojen´ı od v´ yrobce (viz obr. A.2). D´ıky tˇr´ıvoltov´emu nap´ajen´ı nen´ı nutn´e pouˇz´ıt pˇrevodn´ık a je moˇzn´e propojit mobiln´ı telefon pˇr´ımo s mikropoˇc´ıtaˇcem obr. 4.3. Vstup RST je aktivn´ı v log 1, proto je trvale pˇripojen pˇres rezistor 10 kOhm (R2) na zem. Aktivace RST se prov´ad´ı stisknut´ım tlaˇc´ıtka SW1, kter´ y pˇrivede na RST log 1. Na pin P1.5 je pˇripojena LED dioda. Rozsv´ıcen´ı t´eto diody se prov´ad´ı uveden´ım pinu P1.5 do log 0. Pin P1.3 je trvale pˇripojen pˇres rezistor 10 kOhm (R6) na zem. Pokud se poˇc´ıtaˇc zapne, je na tento pin pˇrivedeno napˇet´ı 3,3 V a t´ım se zjiˇst’uje, zda je poˇc´ıtaˇc zapnut´ y. Pin P3.2 je pˇripojen pˇr´ımo ke konektoru mobiln´ıho telefonu. Pokud tento pin uvedeme do stavu log 1, mobiln´ı telefon se zapne. Jako posledn´ı vˇec´ı ve sch´ematu jsou dva blokovac´ı kondenz´atory 100 nF (C10) a 330 pF (C11), kter´e eliminuj´ı ruˇsen´ı.

KAPITOLA 9. HARDWARE

Obr´azek 9.3: Zapojen´ı mikropoˇc´ıtaˇce

24

Kapitola 10 Program Firmware pro AT89LP2052 byl ps´an ve v´ yvojov´em prostˇred´ı Keil uVision3. Tento program obsahuje kompletn´ı v´ yvojov´e prostˇred´ı pro v´ yvoj firmwaru, jak v jazyce C, tak v Asembleru. Souˇca´st´ı programu je editor zdrojov´eho k´odu s barevnou syntax´ı, prostˇred´ı pro pˇreklad zdrojov´eho k´odu s hl´aˇsen´ım chyb a simul´ator nebo debuger. Simul´ator je softwarov´ y a podporuje simulaci dan´eho typu procesoru. Keil Vision3 um´ı napsan´ y program velmi dobˇre odsimulovat, je moˇzn´e sledovat logick´e stavy na jednotliv´ ych portech i na jednotce UART. Program je moˇzn´e jak zastavit, tak odkrokovat. V neposledn´ı ˇradˇe um´ı jako v´ ystup vytvoˇrit soubor s programem v HEX form´atu. Jako programovac´ı jazyk byl zvolen jazyk assembler. K naprogramov´an´ı AT89LP2052 byl pouˇzit COMPL2052KIT - varianta pro s´eriov´ y port. Tento kit byl vytvoˇren v r´amci pˇredmˇetu Konstrukce a realizace elektronick´ ych obvod˚ u. Sch´ema bylo pˇrevzato z knihy Pr´ace s mikrokontrolery atmel AT89LP2052“ ” od vydavatelstv´ı BEN. Tiˇstˇen´ y spoj byl navrhnut a vytvoˇren v r´amci pˇredmˇetu.

25

KAPITOLA 10. PROGRAM

Obr´azek 10.1: V´ yvojov´ y diagram programu

26

KAPITOLA 10. PROGRAM

10.1

27

Popis firmwaru

Firmware je rozdˇelen do nˇekolika ˇca´st´ı.

10.1.1

Nastaven´ı rychlosti jednotky UART

V prvn´ı ˇca´sti firmwaru prob´ıh´a nastaven´ı s´eriov´eho rozhran´ı. Nejdˇr´ıve se nastav´ı registr TMOD. Registr TMOD umoˇzn ˇuje volit reˇzim obou ˇc´ıtaˇc˚ u/ˇcasovaˇc˚ u. Nen´ı bitovˇe adresovateln´ y. Nejdˇr´ıve se nastav´ı ˇc´ıtaˇc/ˇcasovaˇc 1 do reˇzimu 8bitov´ y ˇc´ıtaˇc s funkc´ı reload. D´al se nastavuje registr TH1, kter´ y urˇcuje pˇrenosovou rychlost. Hodnota TH1 se spoˇc´ıt´a pomoc´ı vzorce: 2SM OD ∗ F osc (10.1) Baudrate − 384 Mobiln´ı telefon komunikuje rychlost´ı 19200 baud˚ u. Fosc je 16 MHz, SMOD je nastaven na T H1 = 256 −

log 1. Po dosazen´ı do vzorce se dostane: 21 ∗ 16000000 = 230 19200 ∗ 384 Nastaven´ım TR1 na log 1 je spuˇstˇen ˇcasovaˇc. T H1 = 256 −

(10.2)

N´asleduje nastaven´ı reˇzimu s´eriov´eho portu pomoc´ı registru SCON. Zde je pouˇzit reˇzim 1. Tento reˇzim vyuˇz´ıv´a s´eriov´ y kan´al pro 8bitov´ y asynchronn´ı pˇrenos dat. Bity se vys´ılaj´ı na TxD (P3.1) a pˇrij´ımaj´ı na RxD (P3.0). Pˇrenos zaˇc´ın´a start-bitem (log. 0), n´asleduje 8 datov´ ych bit˚ u (v poˇrad´ı od nejm´enˇe v´ yznamn´eho k nejv´ıce v´ yznamn´emu)a posledn´ı je stop-bit (log. 1). Dalˇs´ım krokem je nastaven´ı reˇzim˚ u vstupn´ıch/v´ ystupn´ıch port˚ u. Kromˇe P1.3 je cel´ y port P1 nastaven jako v´ ystupn´ı. Port P1.3 je nastaven jako vstup. Kromˇe P3.2 je cel´ y port P3 nastaven do kvazi-obousmˇern´eho reˇzimu, kter´ y je funkˇcnˇe podobn´ y standardn´ı 8051. P3.2 je nastaven jako v´ ystup. Posledn´ım krokem t´eto ˇca´sti je pˇriˇrazen´ı jmen k jednotliv´ ym pouˇz´ıvan´ ym v´ yvod˚ um, aby byl zdrojov´ y k´od pˇrehlednˇejˇs´ı.

10.1.2

Vysl´ an´ı pˇ r´ıkazu ATE

Dalˇs´ı ˇc´ast zaˇc´ın´a n´avˇest´ım start. Nuluje se port 1, nuluje se bit RI v registru SCON. Do DPTR se uloˇz´ı poˇca´tek ˇretˇezce, kter´ y m´a b´ yt odesl´an po s´eriov´e lince, v tomto pˇr´ıpadˇe ˇ ısla 0,13 jsou pozice znak˚ to je ˇretˇezec ATE,13,0. C´ u v ASCII tabulce. Pomoc´ı instrukce call se vol´a funkce sendrss. Tato funkce m´a za u ´kol odes´ılat ˇretˇezec, kter´ y m´a poˇc´atek tam, kam ukazuje DPTR. Odes´ıl´a ho, dokud nenaraz´ı na pr´azdn´ y znak.

KAPITOLA 10. PROGRAM

10.1.3

28

Kontrola komunikace s mobiln´ım telefonem

´ V t´eto ˇca´sti je funkce testOK. Ukolem t´eto funkce je zjistit, zda telefon po odesl´an´ı pˇr´ıkazu ATE odpov´ı. Pokud odpov´ı, zjiˇst’uje se, zda je tato odpovˇed’ 13, 10, O, K, 13, 10. Nejdˇr´ıve se do registr˚ u R5 – R7 uloˇz´ı hodnoty, kter´e reprezentuj´ı dobu, po kterou se bude testovat, zda pˇriˇsel po s´eriov´e lince nˇejak´ y znak. Vol´a se funkce testznk, kter´a testuje po dobu urˇcenou registry R5 – R7, zda nˇejak´ y znak pˇriˇsel. Pokud znak pˇriˇsel, nastav´ı se bit pojmenovan´ y znakbit na hodnotu 0. Pokud znak nepˇriˇsel, z˚ ust´av´a znakbit na hodnotˇe 1. Nast´av´a n´avrat z funkce testznk a zjiˇst’uje se, jestli je znakbit 0 nebo 1. Pokud je znakbit 1, pravdˇepodobnˇe to znamen´a, ˇze telefon nen´ı zapnut´ y. Proto se vyˇsle na v´ ystup zapni kr´atk´ y impuls, kter´ y znamen´a zapnut´ı telefonu. Pokud je znakbit 0, znamen´a to, ˇze znak pˇriˇsel a tento znak se testuje, zda odpov´ıd´a znaku 13 z ASCII tabulky. Pokud se znak neshoduje, provede se skok na zaˇca´tek. Pokud se znak shoduje, firmware stejn´ ym zp˚ usobem testuje, zda pˇriˇsly znaky 10, O, K, 13, 10. Rozd´ıl je jen v tom, ˇze pokud ˇza´dn´ y znak ve stanovenou dobu nepˇrijde, sk´aˇce se na zaˇc´atek firmwaru (ne na funkci, kter´a zap´ın´a telefon), protoˇze telefon uˇz jedn´ım znakem odpovˇedˇel. A t´ım se pˇredpokl´ad´a, ˇze je telefon zapnut´ y.

10.1.4

Pˇ redzpracov´ an´ı nepˇ reˇ cten´ ych SMS

Tato ˇca´st firmwaru m´a za u ´kol zjistit, zda pˇriˇsla SMS. Pokud ano, upravit ji tak, aby mohly b´ yt porovn´any texty SMS zpr´av. Odes´ıl´a se pˇr´ıkaz AT+CMGL=0, kter´ y ˇza´d´a telefon o zasl´an´ı textu nepˇreˇcten´e SMS. Pokud ˇza´dn´a nepˇreˇcten´a SMS nen´ı, telefon odpov´ı 13, 10, O, K, 10, 13. Po odesl´an´ı pˇr´ıkazu AT+CMGL=0 se do registru R1 ukl´ad´a hodnota 2 a vol´a se funkce cut. Tato funkce zjiˇst’uje stejn´ ym algoritmem jako testznk, jestli znak pˇriˇsel. Podle toho, jak´a hodnota je uloˇzen´a v registru R1, tolik znak˚ u zahod´ı. Pokud by z nˇejak´eho d˚ uvodu ˇz´adn´ y znak nepˇriˇsel, sk´aˇce se na zaˇc´atek. Po zahozen´ı dvou znak˚ u se pˇredpokl´ad´a, ˇze pˇrijde bud’ +CMGL...text zpr´ avy nebo pˇrijde OK v pˇr´ıpadˇe, ˇze ˇza´dn´a nepˇreˇcten´e zpr´ava nen´ı. Takˇze v tomto pˇr´ıpadˇe staˇc´ı, kdyˇz se testuje tˇret´ı znak. Pokud je tˇret´ı znak O, firmware zase jede od zaˇca´tku. Pokud tˇret´ı znak nen´ı O, telefon poˇsle SMS. Neˇz vˇsak telefon poˇsle samotn´ y text, poˇsle jeˇstˇe dalˇs´ıch 68 znak˚ u, ve kter´ ych je napˇr´ıklad telefonn´ı ˇc´ıslo odes´ılatele, datum a ˇcas odesl´an´ı, typ ˇc´ısla odes´ılatele, atd. Proto se tˇechto 68 znak˚ u tak´e zahod´ı.

KAPITOLA 10. PROGRAM

10.1.5

29

Porovn´ av´ an´ı text˚ u s pˇ r´ıchoz´ı SMS

V pˇredposledn´ı ˇc´asti se firmwaru star´a o porovn´av´an´ı samotn´ ych text˚ u v SMS. Byly zvoleny texty: PCZAP“ - pro zapnut´ı poˇc´ıtaˇce, PCVYP“ - pro vypnut´ı poˇc´ıtaˇce, PCRST“ ” ” ” - pro reset poˇc´ıtaˇce. Tˇemto text˚ um po pˇreveden´ı do PDU form´atu odpov´ıdaj´ı ˇretˇezce, kter´e jsou v tabulce: tab. 10.1 Tabulka 10.1: Pouˇzit´e SMS v PDU form´atu PCZAP

05D0A1

3

6

0

8

0

5

13

10

13

10

O

K

13

10

PCVYP

(stejn´ y)

3

5

0

B

0

5

13

10

13

10

O

K

13

10

PCRST

(stejn´ y)

7

4

4

A

0

5

13

10

13

10

O

K

13

10

Firmware tedy znaky, kter´e se pˇrijmou po s´eriov´e lince, porovn´av´a se znaky z tabulky. Nejdˇr´ıve se porovn´av´a, jestli pˇriˇsly znaky 05D0A1, protoˇze jsou pro vˇsechny 3 SMS stejn´e. Pot´e se zjiˇst’uje, jestli se pˇrijal znak 3 nebo znak 7. V pˇr´ıpadˇe ˇze se pˇrijal znak 7, zkoum´a se, zda dalˇs´ı pˇrijat´e znaky jsou 44A05, 13, 10, 13, 10, OK, 13, 10. Po splnˇen´ı vˇsech tˇechto podm´ınek nast´av´a resetov´an´ı poˇc´ıtaˇce. Sk´aˇce se na n´avˇest´ı pcrst, kde se nastavuje pin reset na log. 1. Vol´a se funkce pauza. Nast´av´a n´avrat z funkce a pin reset se nastavuje zpˇet na log. 0. Zjednoduˇsenˇe ˇreˇceno, pcrst m´a stejnou funkci jako kdyˇz u PC se stiskne a pust´ı tlaˇc´ıtko RESET. Pokud se m´ısto znaku 7 pˇrijal znak 3, firmware kontroluje, zda dalˇs´ı pˇrijat´ y znak je 6 (odpov´ıd´a PCZAP) nebo znak 5 (odpov´ıd´a PCVYP). Jestli to je znak 6 a dalˇs´ı pˇrijat´e znaky jsou 0805, 13, 10, 13, 10, OK, 13, 10, sk´aˇce se na n´avˇest´ı pczap. To m´a za u ´kol stejn´ ym zp˚ usobem jako pcrst stisknout a pustit tlaˇc´ıtko POWER na PC. Jestli pˇriˇsel znak 5 a dalˇs´ı znaky byly 0B05, 13, 10, 13, 10, OK, 13, 10, sk´aˇce se na n´avˇest´ı pcvyp. To m´a za u ´kol stejn´ ym zp˚ usobem jako pczap stisknout a pustit tlaˇc´ıtko POWER na PC. Rozd´ıl mezi pczap a pcvyp je, ˇze pcvyp drˇz´ı“ tlaˇc´ıtko POWER d´ele ” stiskl´e. M˚ uˇze se st´at, ˇze se nˇejak´ y znak v urˇcit´e dobˇe nepˇrijme nebo pˇrijde jin´a kombinace znak˚ u neˇz je zde pops´ana. Znamen´a to, ˇze pˇriˇsla SMS s jin´ ym textem neˇz je PCZAP“, ” PCVYP“ nebo PCRST“. Tato SMS se maˇze a firmware jede od zaˇca´tku. ” ”

10.1.6

Vymaz´ an´ı SMS

Posledn´ı ˇc´ast je oznaˇcen´a n´avˇest´ım delsms. Tato ˇc´ast m´a za u ´kol jedinou vˇec a tou je poslat do telefonu pˇr´ıkaz AT+CMGD=1. Tento pˇr´ıkaz vymaˇze SMS, kter´a m´a index 1.

Kapitola 11 Z´ avˇ er Zkonstruovan´e zaˇr´ızen´ı splˇ nuje poˇzadavky, kter´e byly uvedeny v zad´an´ı bakal´aˇrsk´e pr´ace. To znamen´a, ˇze um´ı vypnout, zapnout a restartovat poˇc´ıtaˇc pomoc´ı GSM. Moˇzn´e probl´emy mohou vzniknout, pokud bude zaˇr´ızen´ı instalov´ano do poˇc´ıtaˇce, kte´ y m´a zdroj s nedotateˇcn´ ym v´ ykonem. Zdroj by se mohl zahˇr´ıvat a t´ım by mohlo doj´ıt k jeho zniˇcen´ı. Dalˇs´ı probl´em m˚ uˇze vzniknout, pokud po sobˇe ve velmi kr´atk´e dobˇe pˇrijdou 2 a v´ıce SMS. Dojde k tomu, ˇze vˇsechny SMS budou ignorov´any a oznaˇceny jako pˇreˇcten´e. N´aslednˇe bude smaz´ana pouze prvn´ı SMS a zbyl´e SMS z˚ ustanou uloˇzeny v pamˇeti. Pokud by se toto stalo nˇekolikr´at po sobˇe, dojde k zaplnˇen´ı a zaˇr´ızen´ı pˇrestane fungovat, dokud se SMS z mobiln´ıho telefonu nevymaˇzou ruˇcnˇe. Tato varianta je sice velmi nepravdˇepodobn´a, ale za jist´ ych okolnost´ı k n´ı m˚ uˇze doj´ıt.

30

Literatura [1] Reset´atory od firmy Pest. http://firma.pest.cz/elektronika/pages/gsm/. [2] Popis AT pˇr´ıkaz˚ u. http://www.dhservis.cz. ˇ anek o pˇrevodn´ıku MAX 232 . Autor: Jir ˇ´ı Chytil, Vyda ´ no dne 25. 01. 2007 [3] Cl´ http://elektronika.ezin.cz/view.php?cisloclanku=2007010003. [4] Informace o mobiln´ım telefonu Siemens M35 . http://siemens.katalogmobilu.cz/mobilni-telefon/siemens-m35i/. [5] Popis SMS . http://www.smshned.net/co-je-to-sms. [6] N´astroj pro tvorbu v´yvojov´ych diagram˚ u. http://www.gliffy.com/. [7] V´yvojov´e prostˇred´ı Keil uVision. http://keil.com/. [8] Informace o zdroji ATX v2.01 . ftp://download.intel.com/. [9] Informace o zdroji ATX v2.1 a v2.2 . http://www.formfactors.org/. ´ , J. a Za ´ hlava, V. Elektronika - souˇc´astky a obvody, principy a pˇr´ıklady. [10] Vobecky Tˇret´ı rozˇs´ıˇren´e vyd´an´ı Grada Publishing, Praha 2005. ´ hlava, V. OrCAD 10. Grada Publishing, Praha 2004 [11] Za ˇ ´ hlava, V. N´avrh a konstrukce desek ploˇsn´ych spoj˚ [12] Za u. CVUT, Praha 2005 31

LITERATURA

32

[13] Matouˇ sek, D. Pr´ace s mikrokontrol´ery ATMEL AT89LP2052, AT89LP4052. Ben - technick´a literatura, Praha 2006

Pˇ r´ıloha A Citace Citace z knihy13: Pr´ace s mikrokontrol´ery ATMEL AT89LP2052, AT89LP4052 Mikrokontroler AT89LP2052 je kompatibiln´ı s mikroprocesorem 8051, mezi z´akladn´ı vlastnosti patˇr´ı: • v´ ypoˇcetn´ı v´ ykon aˇz 20MIPS pˇri hodinov´em kmitoˇctu 20MHz nap´ajec´ım napˇet´ı 2,7V a teplotˇe okol´ı 85◦ C • naˇc´ıt´an´ı jednoho bajtu instrukce z pamˇeti programu na jeden hodinov´ y cyklus • 2 KB (u AT89LP2052) nebo 4 KB (u AT89LP4052) programov´e pamˇeti Flash (10 000 cykl˚ u pˇreprogramov´an´ı) – seriov´e rozhran´ı pro download programu – 32bajtov´ y rychl´ y str´ankov´ y programovac´ı reˇzim – 32bajtov´a uˇzivatelsk´a signatura • nap´ajec´ı napˇet´ı v rozsahu 2,4 aˇz 5,5 V • plnˇe statick´ y design, pracovn´ı kmitoˇcet 0 aˇz 20 Mhz • dvou´ urovˇ nov´ y z´amek chr´an´ıc´ı obsah programovan´e Flash proti neopr´avnˇen´emu kop´ırov´an´ı • 256 B datov´e pamˇetu (SRAM) • hardwarov´a n´asobiˇcka • 15 programovateln´ ych vstupnˇe/v´ ystupn´ıch linek, kter´e lze konfigurovat do ˇctyˇr reˇzim˚ u (kvaziobousmˇern´ y – kompatibiln´ı s 8051,vstupn´ı, v´ ystup typu push-pull, v´ ystup s otevˇren´ ym kolektorem) I

ˇ ´ILOHA A. CITACE PR

II

• rozˇs´ıˇren´a jednotka UART (automatick´e rozpozn´av´an´ı adresy, detekce chyby r´amce) • rozˇs´ıˇren´a jednotka r´amce SPI s dvojitˇe buferovan´ ym vys´ıl´an´ım/pˇr´ıjem • programovateln´ y hl´ıdaˇc bˇehu programu (WDT) s programov´ ym nulov´an´ım • ˇctyˇru ´rovˇ nov´a priorita pˇreruˇsen´ı • analogov´ y kompar´ator s konfigurovateln´ ym pˇreruˇsen´ım a odstranˇen´ım poryv˚ u • dva 16ti bitov´e rozˇs´ıˇren´e ˇc´ıtaˇce/ˇcasovaˇce kombinovan´e s 8mi bitovou jednotkou PWM • detektor podpˇet´ı a v´ ypadku nap´ajen´ı • vnitˇrn´ı obvod power-on reset • n´ızkoodbˇerov´e reˇzimy Idle a Power-down • moˇznost zotaven´ı z reˇzimu Power-down pˇres pˇreruˇsen´ı

A.1

Podrobnˇ ejˇ s´ı popis

Mikrokontrol´er AT89LP2052/4052 je n´ızkopˇr´ıkonov´ y vysoce v´ ykonn´ y 8bitov´ y mikrokontrol´er vyroben´ y CMOS technologi´ı, kter´ y disponuje 2/4 KB v syst´emu programovateln´e Flash pamˇeti. Je kompatibiln´ı s pr˚ umyslov´ ym standardem instrukˇcn´ı sady mikroprocesor˚ u 8051. Mikrokontrol´er AT89LP2052/4052 je vybudov´an na z´akladˇe rozˇs´ıˇren´eho procesorov´eho j´adra, kter´e na jeden hodinov´ y cyklus naˇc´ıt´a jeden bajt instrukce. Jestliˇze v klasick´e architektuˇre typu 8051 zabere v´ ybˇer jednoho bajtu instrukce z programov´e pamˇeti 6 hodinov´ ych cykl˚ u (takˇze proveden´ı instrukce pak trv´a 12, 24 nebo 48 cykl˚ u hodin), u mikrokontrol´eru AT89LP2052/4052 je instrukce prov´adˇena 1 aˇz 4 hodinov´e cykly. To d´av´a 6 aˇz 12 n´asobn´e nav´ yˇsen´ı v´ ypoˇcetn´ıho v´ ykonu proti standardu 8051. Nav´ıc 17 procent instrukc´ı vyˇzaduje pro sv´e proveden´ı pouze tolik hodinov´ ych cykl˚ u, kolik zabere bajt˚ u v programov´e pamˇeti. Vˇetˇsina zb´ yvaj´ıc´ıch instrukc´ı pak na sv´e vykon´an´ı vyˇzaduje pouze jeden pˇr´ıdavn´ y hodinov´ y cyklus. Rozˇs´ıˇren´e procesorov´e j´adro s v´ ypoˇcetn´ım v´ ykonem 20 MIPS m´a vˇsak oproti standardu 8051 s maxim´aln´ım v´ ypoˇcetn´ım v´ ykonem 4 MIPS stejnou spotˇrebu. Nebo opaˇcnˇe: stejn´eho v´ ypoˇcetn´ıho v´ ykonu jako u standardu 8051 lze s nov´ ym j´adrem dos´ahnout pˇri podstatnˇe niˇzˇs´ım taktovac´ım kmitoˇctu, tedy pˇri niˇzˇs´ı spotˇrebˇe (spotˇreba se totiˇz s taktovac´ım kmitoˇctem zvyˇsuje t´emˇeˇr kvadraticky).

ˇ ´ILOHA A. CITACE PR

III

V mikrokontrol´eru AT89LP2052/4052 jsou k dispozicii dva ˇc´ıtaˇce/ˇcasovaˇce s rozˇs´ıˇren´ ymi reˇzimy. V reˇzimu 0 je kaˇzd´ y konfigurov´an jako 9 aˇz 16bitov´ y ˇc´ıtaˇc/ˇcasovaˇc. V reˇzimu 1 je k dispozici 16bitov´ y ˇc´ıtaˇc/ˇcasovaˇc s autoreloadem. Nav´ıc lze oba ˇc´ıtaˇce/ˇcasovaˇce konfigurovat jako 8bitov´e PWM jednotky s 8bitovou pˇreddˇeliˇckou.

Obr´azek A.1: Popis pin˚ u pouzdra mikropoˇc´ıtaˇce AT89LP2052

Syst´ emov´ y takt Hodinov´ y kmitoˇcet procesorov´eho j´adra je roven kmitoˇctu v´ yvodu XTAL1, nedoch´az´ı k ˇza´dn´emu dˇelen´ı taktu. Vykon´ av´ an´ı instrukc´ı s jednocyklov´ ym v´ ybˇ erem Mikrokontrol´er naˇc´ıt´a v kaˇzd´em taktu hodin jeden bajt instrukce (v´ ybˇer instrukˇcn´ıho bajtu je tedy 6x rychlejˇs´ı neˇz u standardu 8051). ˇ ızen´ı pˇ R´ reruˇ sen´ı ˇ c pˇreruˇsen´ı testuje pˇr´ıznaky pˇreruˇsen´ı v r´amci posledn´ıho hodinov´eho cyklu proRadiˇ v´adˇen´e instrukce. V pˇr´ıpadˇe, ˇze pˇreruˇsen´ı nastalo na konci instrukce, je pˇr´ıznak pˇreruˇsen´ı zapamatov´an a pˇred´an do dalˇs´ı instrukce. ˇ ıtaˇ C´ ce/ˇ casovaˇ ce ˇ ıtaˇce/ˇcasovaˇce se inkremetuj´ı rychlost´ı odpov´ıdaj´ıc´ı hodinov´emu kmitoˇctu procesoC´ rov´eho j´adra (ne 1/12 pracovn´ıho kmitoˇctu, jak tomu je u standardu 8051).

ˇ ´ILOHA A. CITACE PR

IV

S´ eriov´ y port (UART) Pˇrenosov´a rychlost UART v reˇzimu 0 je 1/2 pracovn´ıho kmitoˇctu (a ne 1/12 pracovn´ıho kmitoˇctu, jak je tomu u standardu 8051). Poznamenejme tak´e, ˇze pokud je jako gener´ator pˇrenosov´e rychlosti pouˇz´ıv´an ˇc´ıtaˇc/ˇcasovaˇc 1 (v reˇzimech 1 nebo 3), ˇc´ıt´a se opˇet hodinov´ y kmitoˇcet j´adra. To tedy znamen´a, ˇze u mikrokontroleru AT89LP2052/4052 mus´ı b´ yt pˇri stejn´em kmitoˇctu krystalu nastavena 12x delˇs´ı perioda, aby se dos´ahlo stejn´e pˇrenosov´e rychlosti. Tato skuteˇcnost dovoluje jemnˇejˇs´ı nastaven´ı pˇrenosov´e rychlosti. WDT Jednotka dohl´ıˇzej´ıc´ı na spr´avn´ y bˇeh programu (WDT) pracuje u mikrokontroleru AT89LP2052/4052 pˇr´ımo s kmitoˇctem procesorov´eho j´adra. Vstupnˇ e/v´ ystupn´ı porty Vstupnˇe/v´ ystupn´ı porty u mikrokontroleru AT89LP2052/4052 mohou b´ yt konfigurov´any do ˇctyˇr reˇzim˚ u. Po pˇripojen´ı nap´ajen´ı nebo po resetu se vˇsechny vstupnˇe/v´ ystupn´ı v´ yvody uvedou do tˇr´ıstavov´eho reˇzimu (vstup). U standardu 8051 jsou po pˇripojen´ı nap´ajen´ı nebo po resetu vˇsechny vstupnˇe/v´ ystupn´ı v´ yvody slabˇe taˇzeny k log. 1. Pokud chceme, aby se vstupnˇe/v´ ystupn´ı v´ yvody takto chovaly i u mikrokontroleru AT89LP2052, mus´ı b´ yt pˇrepnuty do kvaziobousmˇern´eho reˇzimu (coˇz provedeme vynulov´an´ım registr˚ u P1M0 a P3M0). Syst´ emov´ e hodiny Syst´emov´e hodiny jsou generov´any pˇr´ımo a to ze dvou zdroj˚ u. Prvn´ım zdrojem je krystalov´ y oscil´ator zabudovan´ y na ˇcipu (ovˇsem mus´ıme tak´e pˇripojit vnˇejˇs´ı krystal) a druh´ ym je vnˇejˇs´ı zdroj hodin. Nedoch´az´ı k ˇz´adn´emu dˇelen´ı hodin, syst´emov´e hodiny odpov´ıdaj´ı pˇr´ımo kmitoˇctu hodinov´eho zdroje. Krystalov´ y oscil´ ator Krystalov´ y oscil´ator vybereme, pokud nen´ı propojka Oscillator Bypass naprogramov´ana. Mezi v´ yvody XTAL1 a XTAL2 je tˇreba pˇripojit krystal nebo rezon´ator. XTAL2 nelze pouˇz´ıt zdroj synchronizace pro dalˇs´ı obvody! Viz obr. obr. A.2 . Vnˇ ejˇ s´ı zdroj hodin Vnˇejˇs´ı zdroj hodin vybereme naprogramov´an´ım propojky Oscillator Bypass, to zp˚ usob´ı vypnut´ı zesilovaˇce oscil´atoru. XTAL1 pak pˇripoj´ıme pˇr´ımo na hodinov´ y zdroj a XTAL2 se nech´a nezapojen. Viz obr. obr. A.3. V´ ystup syst´ emov´ ych hodin Je-li propojka System Clock Out povolena, na v´ yvodu P3.7 (SYSCLK) bude v´ ystup syst´emov´ ych hodin (bez ˇz´adn´eho dˇelen´ı). V´ yvod mus´ı b´ yt konfigurov´an do reˇzimu pushpull. Po resetu je tento v´ ystup vˇzdy v log. 1.

ˇ ´ILOHA A. CITACE PR

V

Obr´azek A.2: Zapojen´ı krystalov´eho oscil´atoru

Obr´azek A.3: Zapojen´ı vnˇejˇs´ıho zdroje hodin

Reset V´ yvod RST je vzorkov´an kaˇzd´ y hodinov´ y cyklus a pro resetov´an´ı mikrokontrol´eru postaˇc´ı, pokud setrv´a v log. 1 pouze po dobu dvou hodinov´ ych takt˚ u (tedy ne 24 takt˚ u jako u standardu 8051).

A.2

V´ yznam jednotliv´ ych pin˚ u

Ucc a GND slouˇz´ı pro pˇripojen´ı nap´ajec´ıho napˇet´ı (v rozsahu 2,4 aˇz 5,5 V). XTAL1 je vstupem do invertuj´ıc´ıho zesilovaˇce pro zabudovan´ y oscil´ator. Na tento v´ yvod lze tak´e pˇripojit vnˇejˇs´ı hodinov´ y sign´al. XTAL2 je v´ ystupem z invertuj´ıc´ıho zesilovaˇce v zabudovan´em gener´atoru. Jako zdroj hodinov´eho kmitoˇctu pro mikrokontrol´er lze pouˇz´ıt krystal doplnˇen´ y kondenz´atory (viz obr. A.2). Tak´e je moˇzno pˇripojit vnˇejˇs´ı zdroj kmitoˇctu na v´ yvod XTAL1 (XTAL2 se

ˇ ´ILOHA A. CITACE PR

VI

v tomto pˇr´ıpadˇe nezapojuje), viz obr. A.3 RST (UPP) je nulovac´ı vstup. Pˇrivedeme-li na tento vstup log. 1 alespoˇ n po dobu dvou hodinov´ ych cykl˚ u, vyvol´ame reset mikrokontrol´eru. V´ ysledkem pak bude nastaven´ı nˇekter´ ych registr˚ u na v´ ychoz´ı hodnoty a rozbˇeh programu od adresy 000h (na t´eto adrese tedy mus´ı b´ yt um´ıstˇena smyslupln´a instrukce). Pˇrejde-li RST do log. 0, rozbˇehne se program od adresy 0. Tento v´ yvod se tak´e pouˇz´ıv´a pro pˇriveden´ı programovac´ıho napˇet´ı (12 V) pˇri paraleln´ım programov´an´ı. Velmi d˚ uleˇzit´ y je tak´e pro programov´an´ı pomoc´ı ISP. Port 1 (P1.0 aˇ z P1.7) obsahuje 8 vstupnˇe/v´ ystupn´ıch linek. Port P1 je rovnˇeˇz pouˇz´ıv´an pˇri programov´an´ı pamˇeti Flash. Alternativn´ı v´ yznam v´ yvod˚ u je uveden formou tab. A.1

Tabulka A.1: Alternativn´ı v´ yznam v´ yvod˚ u portu P1 V´ yvod

Druh´a funkce

P1.0

AIN0 (neinvertuj´ıc´ı vstup analogov´eho kompar´atoru)

P1.1

AIN1 (invertuj´ıc´ı vstup analogov´eho kompar´atoru)

P1.2

Bez alternativn´ı funkce

P1.3

Bez alternativn´ı funkce

P1.4

SS(signal slave select SPI jednotky)

P1.5

MOSI (signal Master-OUT/Slave-In SPI jednotky)

P1.6

MISO (signal Master-In/Slave-Out SPI jednotky)

P1.7

SCK (hodinov´ y sign´al SPI jednotky)

Port 3 (P3.0 aˇ z P3.5 a P3.7) obsahuje 7 vstupnˇe/v´ ystupn´ıch linek. Linka P3.6 nen´ı dostupn´a z vnˇejˇsku a je pˇripojena na v´ ystup analogov´eho kompar´atoru. Alternativn´ı v´ yznam v´ yvod˚ u je uveden formou tab. A.2.

ˇ ´ILOHA A. CITACE PR

VII

Tabulka A.2: Alternativn´ı v´ yznam v´ yvod˚ u portu P3 V´ yvod

Druh´a funkce

P3.0

RxD (seriov´ y vstup jednotky UART)

P3.1

TxD (seriov´ y v´ ystup jednotky UART)

P3.2

(vstup vnˇejˇs´ıho pˇreruˇsen´ı ˇc´ıslo 0)

P3.3

(vstup vnˇejˇs´ıho pˇreruˇsen´ı ˇc´ıslo 1)

P3.4

T0 (vnˇejˇs´ı vstup ˇcitaˇce/ˇcasovaˇce ˇc´ıslo 0) vstup PWM jednotky 0

P3.5

T1 (vnˇejˇs´ı vstup ˇcitaˇce/ˇcasovaˇce ˇc´ıslo 1) vstup PWM jednotky 1

P3.6

Dostupn´ y pouze vnitˇrnˇe

P3.7

SYSCLK (v´ ystup systemov´ ych hodin, pouze pokud je naprogramov´ana propojka syst´em Clock Fuse)

A.3

Z´ akladn´ı odliˇ snosti oproti standardu 8051

AT89LP2052/4052 je ˇca´st´ı rodiny souˇca´stek s rozˇs´ıˇren´ ymi schopnostmi a plnou bin´arn´ı kompatibilitou v˚ uˇci instrukˇcn´ı sadˇe MCS-51. D´ale je mnoho SFR adres, pˇriˇrazen´ı bit˚ ua alternativn´ıch v´ yvod˚ u identick´e s existuj´ıc´ımi 8051 ATMEL souˇca´stkami. Odliˇsnosti jsou uvedeny d´ale. Rozˇ s´ıˇ ren´ e j´ adro AT89LP2052 pouˇz´ıv´a rozˇs´ıˇren´e 8051 procesorov´e j´adro pracuj´ı 6 aˇz 12x rychleji neˇz standartn´ı 8051. To zvyˇsuje v´ ykon hned ze dvou d˚ uvod˚ u. Jednak procesor vyb´ır´a kaˇzd´ y hodinov´ y cyklus jeden instrukˇcn´ı bajt z pamˇeti programu. Za druh´e pouˇz´ıv´a procesor jednoduch´ y dvouf´azov´ y pipelining pro naˇc´ıt´an´ı a vykon´av´an´ı dvou instrukc´ı souˇcasnˇe. Tento jednoduch´ y zp˚ usob poskytuje v´ ypoˇcetn´ı v´ ykon 1 MIPS na 1 MHz. Instrukˇcn´ı sada mikrokontrol´eru ˇrady 8051 obsahuje instrukce v promˇenliv´e d´elce 1 aˇz 3 bajty. Takˇze v syst´emu, kde plat´ı: co hodinov´ y cyklus - to instrukˇcn´ı bajt”, trv´a ” vykon´an´ı instrukce minim´alnˇe tolik bajt˚ u, kolik zab´ır´a instrukce v programov´e pamˇeti. Nˇekter´e instrukce (skoky a vol´an´ı podprogramu) vˇsak vyˇzaduj´ı jeden pˇr´ıdavn´ y hodinov´ y takt pro vypoˇc´ıt´an´ı c´ılov´e adresy. A tak´e nˇekter´e komplexnˇejˇs´ı instrukce ˇza´daj´ı v´ıce hodinov´ ych cykl˚ u. Omezen´ı funkce instrukc´ı AT89LP2052/4052 je ekonomick´ y a cenovˇe efektivn´ı ˇclen rozr˚ ustaj´ıc´ı se rodiny mikrokontrol´er˚ u ATMEL. Obsahuje 2/4 KB programovateln´e pamˇeti Flash. Je plnˇe kompatibiln´ı s architekturou 8051 a je tak´e programovateln´ y pouˇzit´ım 8051 instrukc´ı. Nicm´enˇe

ˇ ´ILOHA A. CITACE PR

VIII

existuj´ı urˇcit´a mal´a omezen´ı s ohledem na pouˇzit´ı instrukˇcn´ıho souboru. Vˇsechny instrukce skok˚ u jsou omezeny tak, ˇze c´ılov´a adresa mus´ı padnout do fyzick´eho pamˇet’ov´eho prostoru mikrokontrol´eru. Tedy do 2 KB u AT89LP2052 a 4 KB u AT89LP4052. Napˇr´ıklad instrukce 7E0H je pro mikrokontrol´er AT89LP2052 pouˇziteln´a, ale ljmp 900H uˇz ne! Instrukce skok˚ u/vol´ an´ı podprogram˚ u lcall, ljmp, acall, ajmp, sjmp, jmp @a+dptr mus´ı m´ıˇrit na adresu 000H aˇz 7FFH u AT89LP2052 a 000H aˇz FFFH u AT89LP4052. Vystoupen´ı z fyzick´eho prostoru m˚ uˇze zp˚ usobit nedefinovan´e chov´an´ı programu. Pro instrukce cjne, djnz, jb, jc, jnc, jbc, jz a jnz plat´ı stejn´a pravidla. Pro aplikace vyˇzaduj´ıc´ı pˇreruˇsen´ı plat´ı, ˇze adresy obsluˇzn´ ych rutin jsou stejn´e, jako u standardu 8051. MOVX instrukce Tento mikrokontrol´er nepodporuje vnˇejˇs´ı datovou pamˇet’. Takˇze instrukce movx by nemˇela b´ yt vloˇzena do programu. Nejsou k dispozici porty PO a P2 Na rozd´ıl od procesoru 8051 nejsou k dispozici porty PO a P2, ale pouze P1 a P3. To zcela znemoˇzn ˇuje vytvoˇren´ı vnˇejˇs´ıho pamˇet’ov´eho prostoru (jak pro data, tak i pro program). D˚ usledkem t´eto skuteˇcnosti je, ˇze nelze pouˇz´ıvat instrukci movx (nahr´an´ı bajtu z vnˇejˇs´ı datov´e pamˇeti).