Přednáška vložená – 6. týden, výklad k úloze LCD, UART A4B38NVS - Návrh vestavěných systémů
2015, katedra měření, ČVUT - FEL, Praha J. Fischer
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
1
Náplň přednášky Poznámky ke cvičením: Specifikace úlohy bodovaná úloha (5 bodů) Výklad k úloze: zobrazovač LCD semigrafický zobrazovač obvod UART, rozhraní RS232, RS422, RS- 485
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
2
Zobrazovač LCD Zobrazovač LCD, kapalné krystaly buzení střídavým napětím (nulová stejnosměrná složka a !! nulový ss proud) při stejnosměrném proudu - degradace LCD
ULCD
+U
U1
ULCD
+U
U2
1 X1
1 U1
U2
X2
X1
t
U1
t
U2
t
UL
t
Na segmentu je buď plné nebo nulové rozdílové napětí ULCD ( 0, Umax).
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
3
Zobrazovač LCD Segmentový LCD - vývody segmenty a BP back plain – „zadní“ společná elektroda Jednotlivé segmenty (někdy v lit. označené „ front plain“) se budí vůči společné elektrodě – jako jednotlivé kapacitory LCD s jedním BP, potřeba tolik pinů, kolik je celkový počet segmentů („hodně“), současné buzení všech segmentů Tzv. statické buzeni, na segmentu je buď střídavé napětí (segment je opticky aktivní), nebo nulové napětí (segment je opt. neaktivní) Podobné buzení LCD lze realizovat i pomocí pinů mikrořadiče, který sám nemá budiče LCD. LCD s větším počtem segmentů, rozdělení na sekce, více společných elektrod BP, označovaných také jako COM. Je potřeba více napěťových úrovní. Pro dva COM, je třeba tří napěťových úrovní Umax, ½ Umax, 0. Složitější řítzení, potřeba specilizovaný řadič (např. blok řadiče v STM32L152). Obecně – pro přímé ovládání LCD- třeba velké množství pinů. A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
4
Semigrafický zobrazovač LCD SHARP LM20A21 použit ve cvičeních Mozaikový semigrafický zobrazovač 20 znaků x 2 řádky Pro buzení LCD – využit specializovaný řadič HD44780 (výrobce – původně firma Hitachi)
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
5
Semigrafický zobrazovač LCD SHARP LM20A21 Mozaikový semigrafický zobrazovač LCD 20 znaků x 2 řádky 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 LCD typu SHARP LM20A21
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
6
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
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
7
Zápis do HD44780
140 ns
450 ns
200 ns
1000 ns Minimální velikosti dob: PWEH = min. 450 ns, tcyc = min. 1000 ns, tAS = min. 140 ns tAH = min. 10 ns, tDSW = min. 195 ns, tH = min. 10 ns , je možné použít i delší doby pozor na časování, SW A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
8
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 A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
9
Čtení z HD44780 – jiný obr. -
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
10
Zápis do HD44780 – jiný obr. -
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
11
LM20A21 vývody -
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
12
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 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) Nastavení kontrastu LCD - pin Vo, možno pomocí rezistoru řádu stovek Ohmů připojeného na GND. Jiná možnost- nastavení Vo potenciometr. trimrem.
Vstupní napětí -velikost mezi UDD a GND, pozor na situaci, kdy LCD bez napájení A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
13
STM32F100 - UART
Nested Nestedvect vectIT ITCtrl Ctrl
11xxSystick SystickTimer Timer 11xxDMA DMA 77Channels Channels
CRC CRC
FlashI/F I/F Flash
ARMLite LiteHi-Speed Hi-SpeedBus Bus ARM Matrix / Arbiter (max 24MHz) Matrix / Arbiter (max 24MHz)
Sériová komunikace: UART Universal Asynchronous Receiver Transmitter USART Universal synchronous -Asynchronous Receiver Transmitter UART Power Cortex-M3 PowerSupply Supply Cortex-M3 (USART) Reg 1.8V CPU 16-128kB Reg 1.8V CPU 16-128kB POR/PDR/PVD Flash Memory 24 MHz POR/PDR/PVD Flash Memory 24 MHz v STM32F100 XTAL XTALoscillators oscillators 32KHz 32KHz++3~25MHz 3~25MHz napěťové 4kB-8kB 4kB-8kBSRAM SRAM Int. RC oscillators Int. RC oscillators JTAG/SW JTAG/SWDebug Debug 40KHz úrovně 0, +3 V 40KHz++8MHz 8MHz 20B 20BBackup BackupRegs Regs
Clock ClockControl Control Bridge Bridge
Up Upto to80 80I/Os I/Os 1x 1xSPI SPI 1x 1xUSART/LIN USART/LIN Smartcard/IrDa Smartcard/IrDa Modem-Ctrl Modem-Ctrl
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
(max 24MHz)
Up Upto to16 16Ext. Ext.ITs ITs
ARM Peripheral Bus
1x6x 1x6x16-bit 16-bitPWM PWM
Synchronized SynchronizedAC ACTimer Timer
Bridge Bridge
PLL PLL
RTC RTC//AWU AWU 2x 2xWatchdog Watchdog
ARM Peripheral Bus
(independent (independent&&window) window)
(max 24MHz)
33xx16-bit 16-bitTimer Timer
1x16-bit 1x16-bittimer timerwith with22 IC/OC/PWM IC/OC/PWM 2x16-bit 2x16-bittimer timereach each with 1 IC/OC/PWM with 1 IC/OC/PWM
HDMI HDMICEC CEC 2x 2xSPI SPI
22xx12bit 12bitDAC DAC 1x 12-bit ADC 1x 12-bit ADC 16 16channels channels// 850ksps 850ksps
2x 2xUSART/LIN USART/LIN Smartcard Smartcard//IrDa IrDa Modem ModemControl Control
Temp TempSensor Sensor
2x 2xI2C I2C
14
Obvod UART vyslání znaku ´1´ doba = 10 x ( 1 / Br ) , nast. - 8 dat, 1 stop bit
UART sériový přenos dat synchronizace – start bit do 0 datové bity začíná se od D0 (LSB !) přenos typicky 8 datových bitů D0 až D7)
1/ Br
31 = "1"
Možná nastavení: (vždy jen – 1 start bit) 5 až 8 datových parita ( žádná, sudá, lichá) stop bity (1, 1,5, 2 ), v některých obvodech UART i 9 bitů
1
0
0
0
1
1
0
přenos jednoho znaku 1
2
3
4
T
D0
D1 D2
0
stop
start
start D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 stop
"S"
5
6
7
8
9
10
D3
D4
D5
D6 parita stop
1
přenos dalšího znaku
0 start
start
přenos 7 dat, parita, 1 stop) Nastavení na cvičení: 8 datových, bez parity, 1 stop bit znak
znak
znak
znak
přenos více znaků, prodlevy A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
15
Modulační rychlosti Modulační rychlosti používané pro přenos pomocí UART nejčastěji používaná rychlost 9600 Bd (Baudů) UART v STM32F100 podporuje i vyšší rychlosti 50 300 stovky kBaud T
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
2 400
19 200
75
600
3 600
28 800
110
1200
4 800
38 400
134.5
1 800
7 200
57 600
150
2 000
9 600
115 200
16
Rozhraní RS-232 Přenos dat sériovým kanálem s využitím UART (na PC COM port) mezi dvěma zařízeními, přenos typu bod – bod Rozhraní RS-232 pro zvýšenou šumovou imunitu (šum. imunita -viz. min.před.) (napětí na výstupu budiče vysílače UOH = 5 V až 15 V, UOL = - 5 V až - 15 V na vstupu přijímače UIH = 3 V až 15 V, případně UIL = - 3 V až - 15 V Klidová nap. úroveň na vodiči data TXD log 1 (! pro kontrolu funkčnosti ve cv.) tedy UOL = - 5 V až - 15 V záporné napětí (velikost podle typu budiče) Při přenosu se objevují kladné napěťové úrovně UOH = 5 V až 15 V (podle -“-) přenos dat v negativní logice – budič vysílače a přijímač jsou invertující přenos řídících signálů – v pozitivní logice MAX 232
MAX 232
TxD
RxD US
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
MP1
MP2
RxD
TxD
17
RS-232 INTERFACE (materiál TI) +12 V
+5 V
+5 V to 15 V
'0' +3 V
RS
0V CL
-12 V
-3 V -5 V to -15 V
'1' max. 1 ms
Unbalanced circuitry Output drive voltage: Logic “0” = 5 … 15V; Logic “1” = -5 … -15V Receiver level: Logic “0” > 3V: Logic “1” < -3V
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
Output voltage slew rate max. 30V/µS (EMI !) Maximum data rate: 20kbps (120 kbps de facto standard) Load capacitance < 2500 pF includes receiver input (approx.. 15 - 20 m cable length)
6-5
18
Signály RS-232 č. kontaktu v konektoru DSUB- 9 označ. název signálu význam FG Frame ground ochranná zem 3 TXD Transmit Data výstup vysílaných dat 2 RXD Receive Data vstup přijímaných dat 7 RTS Request to Send DTE může přijímat data z DCE 8 CTS Clear to Send DCE může přijímat data z DTE a vysílat je 6 DSR Data Set Ready DCE je připraveno 5 SG Signal Ground signálová zem 1 DCD Data Carrier Detect DCE rozpoznalo funkční připojení linky 4 DTR Data Terminal Ready DTE je připraveno k funkci 9 RI Ring Indicator DCE indikovalo výzvu (vyzvánění) V úloze na cvičení využití pouze datových signálů TxD a RxD a SG signály RTS, CTS, DSR mohou být používány pro řízení přenosu (handshake) alternativní způsob handshake „XON“ , „XOFF“ s využitím pouze signálů TxD a RxD posílání řídicích znaků A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
19
Rozhraní RS-232 Použitelnost RS -232 pro přenos na vzdálenost jednotek metrů, (pro 9600 Bd typ. - 12 metrů) Měření osciloskopem na rozhraní RS- 232 zem osciloskopu – na GND procesoru, živý vstup osciloskopu- hrot sondy na měřený signál ( jasné,.. ale…minulé zkušenosti). pozor – v PC („set top“) GND RS232 bývá propojena na GND PC, ochranný vodič – kolík v zásuvce, propojení zařízení dalším signálem, např. může být problém při měření s napájením zařízení při použití starého dvouvodičového rozvodu napájecí sítě ( 230 V/50 Hz) osciloskop – GND ochrana (napájení) propojení GND vstupu osciloskopu (výklad tabule)
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
20
Rozhraní RS-232, převod UART- USB Převodníky USB – RS-232 použitelnosti 500 kBaud, (konektor RS-232 převodníku přímo do konektoru RS232 mikropočítače, bez kabelu) Omezení rychlosti – problém – budič RS-232 hrany, přídavná zátěž kapacitou kabelu) Pozn. použití rozhraní UART mezi mikropočítači s přenosem v úrovních TTL či UART – převodník UART/USB v úrovních TTL (CMOS) i jednotky MBaud Obvody firmy FTDI typu FT232B, FT232R, FT2232D USB – Full speed FT2232H – USB High speed STM32
UART
TxD RxD TTL úrovně
FT232R UART/ USB
USB
Převodníky USB- RS232 – (např. obvod FT232RL doplněný MAX232 – převodník úrovní) (poč. obchody cena 250 Kč +, nejblíže např. www.nc.cz) potřeba pro úlohu
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
21
Realizace rozhraní RS- 232 na cvičení Převodník úrovní TTL/ RS-232 - obvody obdobné MAX 232 ADM 232 - Analog Devices Napájení ADM232 je + 5 V pozor !
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
22
Úloha 5 - zadání Řídicí jednotka se zobrazovačem LCD a rozhraním Navrhněte a realizujte řídicí jednotku se semigrafickým zobrazovačem LCD s 2x20 znaky typu Sharp LM20A21 (obsahující řadič HD44780) a s rozhraním RS-232 navázaným na interní obvod UART v STM32, pomocí nějž bude spolupracovat s terminálem (hyperterminál, …). Jednotka bude obsahovat uživatelské tlačítko spuštění automatu na desce STM32VL Discovery a tři externí řídicí tlačítka, stejně jako v předchozí úloze. Funkce jednotky bude také vycházet z řešení předchozí úlohy (časovací jednotka), bude však rozšířena dalšími funkcemi v souvislosti s doplněnými obvody dle dalšího popisu. Zobrazení bude na LCD i na terminálu realizovaném pomocí PC (hyperterminal) Funkce a režimy - nastavení - SET, běh - RUNNING, připravenost - READY
Running
Time set = xx Time rem. = xx sec.
Zobrazení nastaveného, příp. zbývajícího času Time set = xxx, Time detaily – viz zadání na stránkách A4B38NVS A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
23
Úloha 5 - zadání Zobrazení dat na terminálu : Legenda- řídicí jednotka schodišťového automatu je umístěna v rozvaděči a servisní přístup k ní je prostřednictvím RS232, RS 485,..
Zadávání hodnot stiskem kláves na (vzdáleném servisním) terminálu. Zkušební start schod automatu- též klávesou na terminálu. Komunikace „+“, zvyš 0x2B (ASCII), „ -“ sniž, 0x2D, mezera potvrzení 0x20, -, S start svícení 0x53 Tabulka ACII znaků je na www.ascitable.com
Nastavení modulační rychlosti- např. 9600 Bd ASCI znaky + řidící znaky; výpis na terminálu pomocí ASCII sekvence, Řídicí znak CR 0x0D , návrat na začátek řádku Některé programy po CR ( 0x0D) - návrat na zač. řádku - automaticky generují LF (0x0A)- nový řádek (odřádkování). Je nutné nastavení programu. Další – ESC sekvence- možnost řídit pohyb kursoru po obrazovce.
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
24
Vysílač, přijímač RS-232, pojmy, vysvětlení ke cvičení Převodník napěťových úrovní TTL na RS232 a opačně, obvody typu MAX232, ADM232, ST232 Pojem „vstup vysílače“, +5V „výstup přijímače“ ADM 232 L Tx in
1 2 3 4
Tx out
RS 232
vysílač
2
Rx out přijímač
Rx in
3
Tx D Rx D
5 6 7 8
C1 + V+ C1 C2 + C2 VT2out R2in
Vcc GND T1out R1in R1out T1in T2in R2out
16 15 14 13 12 11 10 9
STM32F100 UART Rx D Tx D
5
Vysvětlení (analogie) ruční vysílačka (jen místo osoby tam je procesor), vstup vysílače – akustický signál - mikrofon – výstup vysílače (anténa) vstup přijímače (anténa) – výstup přijímače (reproduktor) RxD přijímaná data - data na vstupu mikroproc. (z R out - ADM232) TxD vysílaná data – data na výstupu mikroproc. (do T in ADM232) A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
25
ADM 232 Obvod ADM232L vyroben technologií CMOS, vstupní úrovně kompatibilní s TTL, pozor ochranné diody na vstupech
C3 C1
cca +8V
C2 cca -7,5V
C4
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
+5V ADM 232 L
1 2 3 4 5 6 7 8
C1 + V+ C1 C2 + C2 VT2out R2in
Vcc GND T1out R1in R1out T1in T2in R2out
16 15 14 13 12 11 10 9
26
Nábojová pumpa v ADM 232 Zvýšení napětí a inverze v napájecí části ADM232 pomocí nábojové pumpy Převod +5 V („pumpování“ ) na „+10 V“ reálně 8 V pomocí přepínaného C1 (S1, S2 sepnut; S3, S4 rozepnut; všechno rozepnout; sepnout S3, S4 (analogie - vědro s vodou- nabrat a zvednout na stůl)
Inverter- nabít a připojit „obráceně“
C3
+ 10 V C3
+5V
Vcc +5V
C1 C1
C1
cca +8V
C2 cca -7,5V
+5V
C4
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
+5V ADM 232 L
1 2 3 4 5 6 7 8
C1 + V+ C1 C2 + C2 VT2out R2in
Vcc GND T1out R1in R1out T1in T2in R2out
16 15 14 13 12 11 10 9
27
Konektory pro RS-232
1 2 3 4 5
Rx D Tx D
GND
GND
Rx D Tx D
konektor COM – port na PC, DSUB 9 ( Cannon konektor 9 pinů, kolíky) 3 TXD Transmit Data výstup vysílaných dat 2 RXD Receive Data vstup přijímaných dat deska mikropočítače připojena prodlužovacím kabelem – propojení pin č. 2 dutinka č. 2 na kolík č. 2 kabelem propojení DSUB 9 dutinky na kolíky. propojení 1 na 1, 2 na 2,…
5 4 3 2 1 +5V
6 7 8 9 pohled na kolíky (PC)
ADM 232 L
9 8 7 6 pohled na dutinky (vývojový kit uP)
1 2 3 4
2 3
Tx D Rx D
5 6 7 8
C1 + V+ C1 C2 + C2 VT2out R2in
Vcc GND T1out R1in R1out T1in T2in R2out
16 15 14 13 12 11 10 9
Rx D Tx D
5
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
28
Rozhraní RS-232 oživení HW při vysílání
1 2 3 4 5
6 7 8 9 pohled na kolíky (PC)
+5V
ADM 232 L 1 2 3 4
Rx D Tx D
GND
GND
Rx D Tx D
Smyčka, loop- back na straně RS-232 echování znaků na připojeném terminálu, výstup ADM 232 odpojen 2 3
5 4 3 2 1
5 6 7 8
Tx D Rx D
C1 + V+ C1 C2 + C2 VT2out R2in
Vcc GND T1out R1in R1out T1in T2in R2out
16 15 14 13 12 11 10 9
Rx D Tx D
5
9 8 7 6 pohled na dutinky (vývojový kit uP)
Odpojit TXD od STM 32, smyčka ( loop back), echování znaků na terminálu, přenos přes ADM 232 +5V stisk klávesy, kontrola signálu ADM 232 L 1 16 po trase C1 + Vcc 15 2 3 4
2 3 5
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
Tx D Rx D
5 6 7 8
V+ C1 -
C2 + C2 VT2out R2in
GND T1out R1in R1out T1in
T2in R2out
14 13 12 11 10 9
Rx D Tx D
přerušit
29
Rozhraní RS-232 oživení HW bez terminálu Smyčka, loop- back na straně RS-232 (konektor je volný, bez terminálu) echování znaků, vysílání UART STM32, příjem STM32 stejný znak
1 2 3 4 5
Rx D Tx D
GND
GND
Rx D Tx D
+5V
ADM 232 L 1 2 3 4
5 4 3 2 1
2
6 7 8 9 pohled na kolíky (PC)
9 8 7 6 pohled na dutinky (vývojový kit uP)
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
3
Tx D Rx D
5 6 7 8
C1 + V+ C1 C2 + C2 VT2out R2in
Vcc GND T1out R1in R1out T1in T2in R2out
16 15 14 13 12 11 10 9
Rx D Tx D
5
30
Použití pinů STM 32F100x v úloze Pozor + 5 V tolerance není na všech pinech STM 32F100 Ochrana vstupních pinů STM 32, zařazení ochranného rezistoru 470 Ohmů Pro připojení LCD využívat piny, které nejsou využívány ladicím rozhraním SWD nebo JTAG, což jsou PA13, PA14, PA15, PB 3, PB4 STM32VL Discovery Kit – rozhraní SWD (Serial wire debug) pro ladění, 2 piny (PA13, PA14) PA13 data , PA14, CLK pro SWD nutné ponechat PA15, PB 3, PB4 je možno v uživatelském programu přemapovat, ale lépe využít jiné piny (pro výslednou aplikaci – pokud se zajistí naprogramování paměti FLASH jiným způsobem, např. pomocí UART a BOOT LOADER je možno využít všechny piny pro aplikaci) pro účely cvičení se nedoporučuje výklad tabule: použití SWD , podpora ladění – na čipu, pojem „boot loader, funkce a jeho využití AN3155 Application note USART protocol used in the STM32™ bootloader A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
31
BOOT Loader v STM32F100 Pojem „boot loader, funkce a jeho využití AN3155 Application note USART protocol used in the STM32™ bootloader Vhodným nastavení stavu pinů pro BOOT aktivace vnitřního programu v ROM – boot- zavaděč Zavedení programů pomocí UART a uložení do Flash Možnost BOOT má drtivá většina mikrořadičů s jádrem ARM Cortex M3 ( výrobci STM, ATMEL, TI, NXP, Silabs, Freescale, ..) STM32F100 – boot pomocí UART STM32F105,..boot pomocí UART, USB, CAN,..
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
32
Piny STM 32F100x využívané pro ladění Pozor + 5 V tolerance není na všech pinech STM 32F100 Ochrana vstupních pinů STM 32, zařazení ochranného rezistoru 470 Ohmů
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
33
STM32F100 pouzdro LQFP - vývody
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
34
Použití pinů STM32F100, napěťová tolerance Piny + 5 V tolerantní i netolerantní na společné bráně
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
35
Použití pinů STM 32 v úloze Kit STM32VL Discovery volné piny na straně do pole PC 6, 7 (2 piny volné) PC8, 9 jsou LED, použitelné jako výstupy (2 piny) PA 8, 9, 10, 11, 12 je (5 pinů volných) PC10, 11 . 12 (3 piny volné) PD2 1 pin volný PB 5, 6, 7. 8, 9 (5 pinů volných)
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
36
UART a rozhraní RS-422 Pro připojení ovládací jednotky k centrálnímu počítači na 50- 100 metrů RS232 neumožňuje (RS- 232 max. 10-15 m) Rozhraní RS 422 možnost zvýšit rychlost přenosu až na: 10 Mb/s (vedení o délce několika metrů), 2 Mb/s při délce vedení 60 m 100 kb/s při délce vedení 1200 m. Diferenční budiče – vstup. sig. – převod na rozdílové napětí UD pro Di = H výstup A připojí na napájení + 5 V a B na GND (zem) vysílače . pro Di = L naopak. Vedení – kroucený dvoudrát. Zakončení odporem dle charakteristické impedance vedení Z0 (obvykle 100 až 120 Ohmů). Pro propojení dvou zařízení s UART – duplexní provoz – potřeba 2x RS- 422 Am26LS31 DI
A
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
+ UD
B GND1
Am 26LS32
RT
DO
GND2
37
Rozhraní RS-422 odolnost proti rušení Diferenční přijímač rozliší rozdílové napětí 200 mV. Funkční i při přítomnosti souhlasného rušivého napětí (rozdíl potenciálu GND1 a GND2) na vstupu až ± 7 V. RS 422 - pro sériový přenos od vysílače obvykle k jednomu přijímači. RS 422 je vhodné i pro paralelní přenos tam, kde se požaduje vysoká rychlost přenosu informace. Např. přenos 8 datových signálů paralelně pomocí 8-mi rozhraní RS-422. Poznámka pro pomoc při vývoji: pro jednoduché případy (a pouze pro kontroly funkčnosti zařízení) a velmi malé vzdálenosti lze výstup A chápat jako neinvertující výstup v TTL logických úrovních (velikost napětí UOH závisí na použítí zakončovacího odporu) a napojit jej na vstup logického obvodu, Výstup B – chování jeko invertující výstup TTL Am26LS31 DI
A
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
+ UD
B GND1
Am 26LS32
RT
DO
GND2
38
Rozhraní RS-485 pro přenos pomocí UART Rozhraní RS-485 (podoba s RS- 422) propojení jednotek kroucený dvoudrát a GND ale obousměrná komunikace, zakončení na obou koncích odporem dle char. impedance vedení Z0. neaktivní jednotka má výstupy v třetím stavu (signál DE) na společné vedení – sběrnici – je možné připojit až 32 jednotek poloduplexní komunikace, nutná arbitráž, jednotka master řídící komunikaci Obousměrný budič např. 75176 možné použití i s napájením 3,3 V, např. obvod ADM 3485 Analog Devices
B
DI RO RE
A
A
DE
+ -
RT
RT
B T
T
T
T
Použití v průmyslových systémech pro přenos na větší vzdálenosti (10- ky až 100- ky metrů, použití i pro propojení jen dvou jednotek – nadřízená (master) a podřízená jednotka A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
39
Comparison of RS-422 and RS-485 (materiál TI) RS-422
RS-485 Rt 100 Ω
Rt 100 Ω
1 generator up to 10 receivers simplex operation -7V to +7V 4 kΩ 100 Ω < 150 mA to GND
Max common mode voltage Receiver input impedance Minimum generator load Generator short circuit current
A4B38NVS, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL
Rt 100 Ω
up to 32 unit loads Half duplex operation -7V to +12V 12 kΩ 60Ω <250 mA to -7V / +12V
6-19
40