ADuC 845 Dev Kit. Instrukcja użytkownika

Transkrypt

1 ADuC 845 Dev Kit Instrukcja użytkownika

2 1. Opis układu ADuC 845 Dev Kit jest jednym z najbardziej rozbudowanych zestawów rozwojowych dla mikrokontrolerów firmy Analog Devices z serii ADuC845 dostępnych na rynku. Dzięki bogatemu wyposażeniu, zestaw ten pozwala w pełni wykorzystad potencjał całej rodziny tych wspaniałych mikrokontrolerów. Do niewątpliwych zalet ADuC 845 Dev Kit można zaliczyd: port USB, dwukierunkowy wskaźnik LED transmisji szeregowej i USB, cztery przyciski astabilne w układzie strzałek znanym z klawiatur komputerowych, tor analogowy połączony z wbudowanymi w mikrokontroler przetwornikami ADC i DAC, możliwośd jednoczesnego korzystania z wyświetlacza LCD oraz czterech wyświetlaczy 7-segmentowych LED. Dzięki przemyślanej konstrukcji, mimo tylu elementów peryferyjnych podłączonych do mikrokontrolera, do dyspozycji ciągle pozostają trzy porty ogólnego przeznaczenia. Duży nacisk jaki został położony podczas projektowania zestawu na jego uniwersalnośd i elastycznośd, zaowocował możliwością wygodnej konfiguracji szeregu jego elementów i układów peryferyjnych np. poprzez wybór przy pomocy zworek takich ustawieo jak: źródła zasilania, napięcia odniesienia dla przetwornika ADC, buforowanego lub niebuforowanego trybu wyjścia przetwornika DAC. Wszystkie wyżej wymienione cechy czynią ADuC845 Dev Kit doskonałym narzędziem wspomagającym projektowanie różnego rodzaju i stopnia skomplikowania układów pomiarowych i sterujących. 2. Elementy pomocnicze części analogowej a) potencjometr Na płytce znajduje się potencjometr, który może zostad dołączony do pierwszego wejścia analogowego AIN1 za pomocą zworki POT/AIN1. Suwak potencjometru jest buforowany przez wzmacniacz operacyjny. Możliwośd regulacji napięcia potencjometrem odbywa się w zakresie 0-5V (AGND-AVCC). b) LED W części analogowej układu znajdują się dwa LED, nazwane DAC i POT. Załączyd je można przy pomocy umieszczonych przy nich zworek opisanych LED. Diody te umożliwiają wizualną kontrolę napięd, odpowiednio, na wyjściu przetwornika C/A oraz wartości ustawionej na potencjometrze. Diody te są dołączone do wyjśd wzmacniaczy operacyjnych (buforów). Mimo, iż zastosowany wzmacniacz operacyjny jest typu rail to rail, to dołączenie odpowiednią zworką LED powoduje ograniczenie górnej granicy napięcia na wyjściu bufora. Nie uzyskamy zatem np. napięcia 5V, tylko 4,5V (wartości przykładowe). Spowodowane jest to prądem pobieranym przed LED. Warto też pamiętad, iż LED zaczyna świecid dopiero przy napięciu ok. 1V. 3. Porty analogowe W dolnej części płytki znajduje się częśd analogowa układu. Napięcie zasilające oraz masa części analogowej są separowane od części cyfrowej. a) wejścia analogowe Dwurzędowe złącze opisane Analog in zawiera wyprowadzone linie portu P1, numerowane wg zasady P AIN1... P 1.7 AIN8 (dolny rządek), oraz 8 pinów dołączonych do wejścia AINCOM w procesorze. Z prawej strony złącza znajduje się zwora AGND/AINCOM. Zaleca się pozostawienie jej zwartej, chyba ze mierzone

3 napięcia są odniesione do innego potencjału, niż masa układu. W takim wypadku prosimy zapoznad się z dokumentacją procesora, w celu ustalenia dopuszczalnych wartości napięd pomiędzy wyprowadzeniami AGDN i AINCOM. Możliwa jest praca wejśd jako 8 kanałów odniesionych do punktu AINCOM, jak i również jako 4 pary różnicowe (AIN1 AIN2,...,AIN7 AIN8). b) złącze napięcia referencyjnego Ponad zworą AGND/AINCOM znajduje się 4-pinowe złącze REFIN. Wyprowadzone zostały wejścia zewnętrznego napięcia referencyjnego oraz masa i zasilanie części analogowej układu. Domyślnie założone są dwie zwory pomiędzy AVCC i REFIN+ oraz AGND i REFIN-. Ustawiają one napięcie zasilania części analogowej (5V) jako zewnętrzne napięcie referencyjne dla przetwornika A/C. c) wyjście analogowe W lewej dolnej części płytki znajduje się wyjście przetwornika C/A. Za pomocą zworki UNBUFF/BUFF jest możliwe buforowanie (BUFF) wyjścia przetwornika C/A za pomocą wzmacniacza operacyjnego, lub pozostawienie wyjścia bezpośrednio z procesora (UNBUFF). Nie została przewidziana możliwośd całkowitej separacji mas i napięd części analogowej i cyfrowej za pomocą zworek, jednak można tego dokonad przez wylutowanie rezystora R30 (separacja zasilania) i R31 (separacja mas). R31 znajduje się od spodu płytki drukowanej. 4. Zasilanie układu a) zasilanie ze złącza USB W tym przypadku wymagane jest ustawienie zworki USB/EXT SUPPLY w położenie odpowiadające napisowi USB. Świecenie LED znajdującego się z lewej strony zworki sygnalizuje obecnośd tego napięcia. Należy pamiętad, iż większośd komputerów ma ograniczoną wydajnośd prądową złącz USB. W większości przypadków wydajnośd ta jest wystarczająca do pełnej funkcjonalności płytki. Jednak, gdy zauważyd można wyraźne przygasanie LED sygnalizującego obecnośd zasilania 5V, należy zasilad płytkę z wykorzystaniem zewnętrznego zasilacza. b) zasilanie za pomocą zewnętrznego zasilacza W tym przypadku wymagany jest zewnętrzny zasilacz o napięciu 9-12V prądu stałego (o dowolnej polaryzacji) lub przemiennego. Wydajnośd prądowa takiego zasilacza powinna wynosid przynajmniej 500mA. Napięcie z zasilacza jest prostowane, a następnie stabilizowane w liniowym stabilizatorze do wartości 5V. Stosowanie zasilaczy o zbyt wysokim napięciu spowoduje nadmierne nagrzewanie się stabilizatora napięcia, o zbyt niskim niepoprawną pracę układu. Obecnośd napięcia pochodzącego z zasilacza zewnętrznego jest sygnalizowana przez LED znajdujący się z prawej strony zworki USB/EXT SUPPLY. by zasilad układ z zasilacza zworka ta musi znajdowad się w pozycji nad napisem EXT. Możliwa jest praca płytki przy dołączonym zewnętrznym zasilaczu i wtyku USB. Wybór źródła napięcia zasilania płytki odbywa się za pomocą zwory USB/EXT zgodnie z regułami podanymi powyżej. 5. Komunikacja z komputerem Komunikacja z komputerem jest wymagana m.in. dla zaprogramowania procesora serii ADuC8xx. Istnieją dwa sposoby komunikacji płytki z komputerem:

4 a) złącze RS232 Płytka posiada konwerter poziomów, służący do translacji napięd TTL na standard RS232. Z płytki wyprowadzone jest gniazdo DB9F (żeoskie). Umożliwia dołączenie płytki do komputera za pomocą kabla DB9M-DB9F o prostym układzie żył (1:1). Aby ustawid transmisję przez port RS232, wymagane jest ustawienie obu zworek USB/RS232 pod napisem RS232. Z lewej strony złacza RS232 znajdują się dwa LED sygnalizujące dane wysyłane (TxD) i odbierane (RxD) przez układ. b) złącze USB Na płytce umieszczony jest specjalizowany układ (FT232RL) umożliwiający komunikację z komputerem za pomocą portu USB. Po zainstalowaniu oprogramowania na komputerze układ ten emuluje port COM. Umożliwia to współpracę komputera nie posiadającego portu COM z płytką uruchomieniową. Transmisja przez USB jest sygnalizowana przez dwa LED znajdujące się z prawej strony gniazda USB. Aby możliwa była realizacja transmisji przez port USB konieczne jest zainstalowanie sterowników USB/RS232 dostępne na dołączonej płycie CD, lub w Internecie pod adresem Wymagane jest też przestawienie obu zworek USB/RS232 w pozycję, która się znajduje pod napisem USB. Należy pamiętad o przestawieniu obu zworek USB/RS232. Przestawienie tylko jednej ze zworek powoduje niemożnośd komunikacji płytki z komputerem, zarówno przez port RS232 jak i USB. 6. Porty cyfrowe Na płytce wyprowadzone są wszystkie cyfrowe porty mikrokontrolera. Po lewej stronie płytki został wyprowadzony port P0, natomiast po prawej stronie wyprowadzone zostały (patrząc od góry) porty P2, port I2C wraz z napięciem zasilającym oraz port P3. Opis linii każdego z powyższych portów jest opisany nadrukiem na płytce. Mimo iż porty są współdzielone z urządzeniami peryferyjnymi, rezygnując z ich wykorzystania, można bez przeszkód wykorzystywad odpowiednie linie do własnych zastosowao. Port P1 jest wykorzystywany jako port analogowy, jednak może zostad wykorzystany jako cyfrowe wejście. Należy przy tym pamiętad o następujących różnicach: na każdym wejściu portu znajduje się filtr RC, co powoduje ograniczenie szybkości narastania sygnału cyfrowego należy odłączyd od wejścia AIN1 potencjometr usuwając zworkę POT/AIN1 Aby lina portu pracowała jako wejście cyfrowe musi zostad wpisana do niej wartośd 0 Zestawienie alternatywnych funkcji portów cyfrowych Linie portów Funkcja alternatywna P0.0 P0.7 Magistrala wyświetlaczy LCD i LED P2.0 P2.2 Sterowanie wyświetlaczy LCD i LED P2.3 Enable dla LCD P2.4 P2.7 LED użytkownika P3.0 P3.1 Transmisja RS232/USB P3.2 P3.5 Przyciski użytkownika P3.6 Podświetlenie LCD P3.7 Brzęczyk

5 7. Wyświetlacz LCD Wyświetlacz LCD umieszczony na płytce ma organizację 2 wiersze po 16 znaków każdy. Kontrast wyświetlacza jest regulowany potencjometrem CONTRAST, znajdującym się przy dolnym lewym rogu wyświetlacza. Wyświetlacz jest programowo zgodny z układem HD Podłączenie wyświetlacza jest 8-bitowe, szyna danych dołączona jest bezpośrednio do portu P0. Linie sterujące RS i R/W są dołączone poprzez dekoder 3 linie na 8 linii typu 74HC138. Obsługa wyświetlacza LCD odbywa się w następujący sposób: P2.2 musi byd równe 1 P2.1 P2.0 RS R/W realizowana funkcja odczyt danej odczyt rozkazu zapis danej zapis rozkazu Daną do odczytu lub zapisu zatwierdza się na magistrali P0 kombinacją stanów na linii P2.3 (E enable) Dokładny opis procedur sterowania wyświetlaczem LCD można znaleźd na CD oraz w Internecie. Podświetlenie wyświetlacza może byd włączane i wyłączane przez zmianę stanu linii P3.6 przy czym 0 oznacza włączone podświetlenie, a 1 wyłączone. Jeżeli na wyświetlaczu górna linijka jest czarna, a dolna pusta, to znaczy, że kontrast został ustawiony prawidłowo, ale wyświetlacz nie został zainicjalizowany. 8. Programowanie układu Do programowania procesora wymagane jest oprogramowanie WSD załączone na płycie CD lub dostępne do pobrania pod adresem ftp://ftp.analog.com/pub/microconverter/aduc8xx/wsd. Na płycie wybieramy port do programowania (USB lub RS232). Następnie podłączamy wybrany port odpowiednim kablem do komputera i włączamy zasilanie płytki. Procedura ustawienia układu w tryb programowania: wciskamy przycisk DOWNLOAD wciskamy przycisk RESET puszczamy przycisk RESET puszczamy przycisk DOWNLOAD Następnie uruchamiamy program WSD. Jeżeli z prawej strony pod przyciskami pojawi się napis identyfikujący typ procesora, to komunikacja została nawiązana. Jeżeli jednak tak się nie stało (procedura może się różnid w zależności od wersji oprogramowania WSD): wciskamy przycisk Configuration sprawdzamy czy jest poprawnie wybrany numer portu w polu Crystal frequency wybieramy watch crystal ponownie ustawiamy układ w tryb programowania próbujemy wgrad program wciskając przycisk Download

6 Sporadycznie zdarzają się problemy z komunikacją przez port RS232 przy nowych komputerach. Są one spowodowane niedostateczną wydajnością prądową portów COM. Rozwiązad ten problem można w nastepujący sposób: wyłączamy aplikację WSD znajdujemy katalog z plikiem WSD wchodzimy do katalogu Configuration otwieramy w Notatniku plik aduc8xx.txt, gdzie za xx podstawiamy typ procesora w opcji FastBaudrateOption słowo True zamieniamy na False zapisujemy plik i uruchamiamy WSD 9. Przyciski użytkownika Na płytce znajdują się cztery przyciski podłączone bezpośrednio do portów mikrokontrolera. Przyciski te zwierają wyprowadzenia portów bezpośrednio do masy układu. Tak więc stan 0 na porcie wejściowym odpowiadającym przyciskowi odpowiada wciśnięciu danego klawisza. Przyporządkowanie klawiszy jest następujące: góra P3.2 dół P3.3 lewo P3.4 prawo P LED użytkownika Na płytce znajdują się cztery LED podłączone bezpośrednio do portów mikrokontrolera. Diody te podłączone są w układzie aktywnego 0, czyli gdy na port wyjściowy podamy 0, to dołączona do tego portu dioda zacznie świecid. Przyporządkowanie LED: od góry P2.4 P2.5 P2.6 na dole P Brzęczyk Na płycie znajduje się też sterowany linią portu P3.7, za pośrednictwem tranzystora, brzęczyk. Sterowany jest on w układzie aktywnego zera, czyli podanie 0 logicznego na linię portu spowoduje włączenie brzęczyka. 12. Blok wyświetlaczy LED Na płytce znajdują się cztery wyświetlacze 7-segmentowe. Segmenty są dołączone do linii portu P0 za pośrednictwem bufora. Jedynka logiczna na linii odpowiada zapalonemu segmentowi na wyświetlaczu. Anody wyświetlaczy są sterowane pośrednio z wykorzystaniem dekodera 3 linie na 8 linii (74HC138) i tranzystorów sterujących. Załączenie poszczególnych cyfr odbywa się w następujący sposób: P2.2 musi byd równe 0.

7 P2.1 P2.0 aktywna cyfra: 0 0 najbardziej znacząca 0 1 druga od lewej 1 0 trzecia od lewej 1 1 najmniej znacząca Komendy do wyświetlacza LCD mogą byd przesyłane jedynie w momentach, gdy wygaszony jest wyświetlacz LED. Jednak multipleksowane sterowanie wyświetlaczy LED wymusza takie przerwy w sterowaniu. Zbyt małe odstępy czasu między zapalaniem kolejnych cyfr mogą skutkowad zmniejszeniem czytelności wyświetlacza LED, na wskutek pojawienia się poświaty od sąsiednich cyfr na wyświetlaczach. Zbyt mała częstotliwośd przełączania cyfr może skutkowad pojawieniem się efektu nieprzyjemnego migotania cyfr wyświetlacza. Przykładowa procedura obsługi wyświetlaczy znajduje się na płycie CD, w ramach oprogramowania testującego i demonstracyjnego.