PMiK Programowanie Mikrokontrolera 8051

Transkrypt

1 PMiK Programowanie Mikrokontrolera 8051 Wykład 1 Wprowadzenie do mikrokontrolera 8051 PMiK Programowanie mikrokontrolera wykład S. Szostak (2007)

2 PMiK sprawy organizacyje Prowadzący Sławomir Szostak pok. 362, Wykład (15h) Rano!!! - środa godz. 8:00 sala 202 Laboratorium (30h) 5 terminów wtorek i środa 10-12, i zajęcia w sali 369 Projekt (15h) Zaliczenie w formie 2 prezentacji dotyczących realizowanego przez zespół projektu. Prezentacja 1 w okolicy połowy semestru wygłoszona w sali wykładowej 202 Prezentacja 2 kończąca - połączona z oddaniem projektu wygłoszona w sali laboratoryjnej Strona przedmiotu pmik.imio.pw.edu.pl

3 PMiK ważne daty Termin oddania dokumentacji wstępnej - 14 listopad Terminy pierwszej prezentacji 21 i 28 listopad oraz 5 i 12 grudzień w sali 202 o godz Terminy drugiej prezentacji 16 i 23 styczeń w sali 369 o godz Ostateczny termin oddawania projektów - 29 styczeń 2008 godz. 16.

4 WYBÓR PROJEKTU Projekty można realizować w zespołach jedno lub dwuosobowych. W ramach przedmiotu PMiK można wybrać jedną z trzech możliwości realizacji projektu: 1. Własny projekt studencki realizowany na posiadanym przez studentów własnym systemie mikroprocesorowym - może to być np. fragment realizowanej pracy inżynierskiej czy magisterskiej lub inny dowolny (najlepiej ciekawy) pomysł. W przypadku wyboru tej formy realizacji projektu na studentach spoczywa całkowita odpowiedzialność za uzyskanie dostępu do systemu mikroprocesorowego i odpowiednich narzędzi programistycznych (jeżeli laboratorium takowych nie posiada) oraz za poprawne funkcjonowanie systemu. 2. Własny projekt studencki realizowany na dostępnym w laboratorium systemie mikroprocesorowym z wykorzystaniem środowiska programistycznego uvision firmy Keil. Studenci po zapoznaniu się z możliwościami posiadanego w laboratorium sprzętu proponują własny temat projektu. 3. Wybór projektu z listy tematów przygotowanych przez prowadzących. W tym przypadku projekt jest realizowany na dostępnym w laboratorium systemie mikroprocesorowym z wykorzystaniem środowiska programistycznego uvision firmy Keil. Wszystkie trzy wymienione sposoby realizacji projektu są równoprawne (zachęcamy jednak do wyboru pierwszych dwóch).

5 DOKUMENTACJA WSTĘPNA Po wyborze tematu i sposobu realizacji projektu studenci przygotowują w formie pisemnej dokumentację wstępną projektu (1-4 strony), która powinna zawierać: 1. Dane studentów 2. Krótki opis tematu projektu 3. Wykaz realizowanych funkcji 4. Listę wykorzystywanych modułów potrzebnych do realizacji projektu 5. Ogólny opis algorytmu działania programu 6. Harmonogram prac wraz z planowanym podziałem zadań (w przypadku zespołów dwuosobowych) Termin oddania dokumentacji wstępnej - 14 listopad 2007.

6 DOKUMENTACJA WSTĘPNA cd. Dokumentacja wstępna jest analizowana przez prowadzących i po ewentualnych korektach zatwierdzana - co jest równoznaczne z akceptacją zaproponowanego tematu projektu. Zawarte w niej informacje pozwolą później prowadzącym ocenić stopień zrealizowania projektu. Trzeba jednak zaznaczyć, że jest to dokumentacja wstępna, co oznacza, że obowiązuje ona ściśle w zakresie planowanych do zrealizowania funkcji, ale nie należy w niej przedstawiać szczegółowych rozwiązań dotyczących np. sposobu wyświetlania menu na wyświetlaczu LCD. Tego typu rozwiązania mogą i często powinny ewoluować w trakcie realizowania projektu. Jeśli podczas prac nad projektem dojdziecie Państwo do wniosku, że dodanie lub zmiana niektórych zaplanowanych funkcji będą z jakiegoś powodu korzystne dla realizacji projektu, to prosimy o zgłoszenie się do prowadzących w celu przedyskutowania i zaakceptowania zmian. Zrealizowane projekty można oddawać już od momentu ich zatwierdzenia. Ostateczny termin oddawania projektów upływa 29 stycznia 2008 (godz. 16).

7 PREZENTACJA PROJEKTÓW W ramach przedmiotu PMiK studenci są zobowiązani do dwukrotnego zaprezentowania postępów swoich prac. Prezentacja 1 Multimedialna prezentacja przyjętych założeń realizowanego projektu, przedstawienie algorytmu działania, struktur danych, harmonogramu prac. Prezentacje te będą się odbywały 21 i 28 listopada oraz 5 i 12 grudnia w sali 202 o godz W jednym terminie przewiduję się max 8 prezentacji. Czas prezentacji nie może przekroczyć 10 min. Uwaga!!! (obecność na wszystkich prezentacjach jest obowiązkowa).

8 Prezentacja 2 Prezentacja zrealizowanego projektu - powinna składać się z dwóch części. 1.Prezentacji multimedialnej, która powinna zawierać wyłącznie dyskusję przyjętych rozwiązań, sposoby ich zrealizowania, ciekawe rozwiązania, fragmenty kodu, opis problemów na jakie napotkano w trakcie prac. 2. Pokazu działającego (lub częściowo działającego) projektu Prezentacje te będą się odbywały 16 i 23 stycznia w sali 369 (laboratorium PMiK) o godz trakcie trwania laboratorium oraz w

9 Forma prezentacji Dowolna forma elektroniczna (ppt, pdf, doc) zapisana na płytce CD lub nośniku wyposażonym w interfejs USB. Prezentacje w formie ustnej wygłaszają wszyscy studenci. W przypadku zespołów dwuosobowych należy podzielić prezentowany materiał. Zapisy na poszczególne terminy w czasie laboratorium lub pocztą elektroniczną szostak@imio.pw.edu.pl. Decyduje kolejność zgłoszeń.

10 KONSPEKT WYKŁADU mikrokontroler 8051 (2h) - schemat blokowy, konfigurowanie bloków wewnętrznych, komunikacja z urządzeniami zewnętrznymi, odmiany asembler (2h) - składnia asemblera, typy adresowania, deklaracje stałych, zmiennych, obszarów pamięci, tablice, etykiety, makra, projekt wieloplikowy. wprowadzenie do języka C (2h) - różnice w stosunku do standardu ANSI C, nowe typy zmiennych, przestrzenie danych w pamięci i ich deklaracje, definiowanie funkcji, przekazywanie parametrów do funkcji, data overlying, obsługa przerwań. programowanie w C (2h) - preprocesor, pliki nagłówkowe, dobór typów danych, przerwania. środowisko µvision Keil (1h) - możliwości, konfiguracja, opcje projektu, kompilacja, linkowanie. techniki uruchamiania programu (2h) - debuggowanie programu przy użyciu symulatora programowego, symulacja urządzeń I/O, podglądanie zmiennych, rejestrów, zawartości pamięci, pułapki, praca krokowa, analiza pliku *.m51, debuggowanie z wykorzystaniem systemów dostępnych w laboratorium. wybrane zagadnienia programowania (2h) - optymalizacja kodu, łączenie języka c i asemblera, uniezależnianie kodu od rozwiązań sprzętowych (częstotliwości zegara, liczby cykli maszynowych), umieszczenie kodu wynikowego w wyznaczonych miejscach pamięci, techniki bankowania ROM u. przykładowe rozwiązania (2h) - dekodery adresów, bufor cyrkulacyjny do obsługi portu szeregowego, auto baudrate, przetwornik C/A z wykorzystaniem PWM, IIC.

11 System (mikro)procesorowy Czyli (mikro)procesor i niezbędne dodatki

12 Mikrokontroler Czyli prawie wszystko w jednym (EPROM, FLASH) Central Processing Unit Interfejs RS, USB,

13 Schemat blokowy mikrokontrolera 8051 RZERWANIA EWNĘTRZNE PRZERWANIA WEWNĘTRZNE WEJŚCIA LICZNIKÓW SYSTEM PRZERWAŃ ROM 4kB RAM 128B LICZNIK T1 LICZNIK T0 CPU OSCYLATOR STEROWANIE MAGISTRALĄ 4 PORTY WE/WY PORT SZEREGOWY P0 P1 P2 P3 TXD RXD Źródło: MCS51 Microcontroller Family User s Manual, Intel Corp.

14 Moduł CPU PMiK Programowanie mikrokontrolera 8051 S. Szostak 14

15 Przetworniki C/A i A/C

16 Dodatki do klasycznej 51 - cz.1 PCM Power Control Modes 2 Interrupt priorities 4 Interrupt priorities CAPCOM Data I2C Capture Compare feature Pointers Has more than the standard one Data Pointer (8051). I2C controller MDU Multiply Divide unit LED I/O CAN port with LED drive capability CAN controller

17 Dodatki do klasycznej 51 - cz.2 LCD Liquid Crystal Display controller SPI Serial Peripheral Interface ( aka UPI, SSC ). HSIO High Speed I/O using handshake bytes EEPROM Includes an EEPROM area BOP Brown-out protection LV Low Voltage RTC Real Time Clock PCA KBD Programmable Counter Array. An interrupt on any of n changes - good for matrix keyboards

18 Dodatki do klasycznej 51 - cz.3 ADComp LowEMI Contains an A-to-D Comparator - need to do the conversion by software Is immune to EMI. LowRFI Does not generate RFI USB USB Controller. USB2 USB2 Controller. TV Has specific features for use with TV controlles DDC Display Data Channel - a TV industry standard Monitor Sync Telephone Has specific features for use with Video monitors Has specific features for use with handsets

19 Dodatki do klasycznej 51 - cz.4 Debug JTAG Debugging facilities.. IDE. Interface to IDE/ATAPI Interface. Security Uses security bits for data protection MP3 Built in MPEG 1 layer III decoder and other audio support.. Vref Voltage Reference DAC Digital to Analogue converter on chip Crossbar Reconfigureable inputs and outputs PMM PSM Power management mode that changes the clock rate Power supply monitor.

20 Dodatki do klasycznej 51 - cz.5 TMP Temperature monitor HDLC. HDLC parity check generator. MODEM Has specific features for use with MODEMs. BOOT A bootstrap mechanism for use with on chip flash/memory Baud Separate additional Baud rate generator Logic Cells Configurable Logic Cells DMA Channels of direct memory access Address&Data. BACKUP Address and Data bus are decoded. Backup connection for volatile memory.

21 Dodatki do klasycznej 51 - cz.6 CRYPTO DSP Onboard high level security features, e.g. encrypted memory & key generators. Onboard DSP for signal processing ISA Support for the ISA bus Sqroot Square root function. DP-RAM Dual ported RAM. PC-104. Support for the PC-104 bus. PCM Audio Support for PCM audio codecs and DACs Rad Hard CEBus. Radiation Hardened. CEBus standard interface.

22 Dodatki do klasycznej 51 - cz.7 TCPstack Onboard TCP/IP stack Infrared J1850 Smart Card Support for Infrared communications Module for interfacing with the J1850 Automotive multiplexed wiring standard. Support for standard Smart Card Transceiver Floppy Disk Controller 1-wire RoHS FPU RF Transceiver. Support for standard Floppy Disk Controller. 1-wire NET controller RoHS Compliant (If not specified see manufacturer for availability). Floating Point Unit.

23 Dodatki do klasycznej 51 - cz.8 MMC Meter Support. LIN Support for Multi Media Card. Support for a wide range of residential metering applications. Support for LIN Bus. Ethernet Support for Ethernet communications CORDI Geometry Processor Obecnie istnieje ponad 1100 odmian mikrokontrolera Ponadto co najmniej 20 firm oferuje rdzeń mikrokontrolera (8051 core) umożliwiający zaimplementowanie tego procesora w strukturach FPGA. źródło

24 solidna analogówka 8051 firmy Analog Devices $ Dual (1-clk) ADUC845 $ Dual (1-clk) ADUC841 $ Dual (12-clk) ADUC831 $ (12-clk) ADUC814 $ Phase 12 1, ARM7 TDMI ADUC7026 $ , ARM7 TDMI ADUC7919 Price* ( ) 12 Bit DAC Outputs PWM ADC # Channels ADC Speed (KSPS) Resolution (Bits) GPIO Pins SRAM (bytes) Flash (kbytes) MCU Speed (MIPS) MCU Core Part#