1

Mikrovezérlők alkalmazástechnikája laboratóriumi gyakorlat (lev)

BevezetésFejlesztőkörnyezet használata

Makan Gergely, Mellár János, Mingesz Róbert,Boros Péter, Zana Roland

2014. február 22.

2

Tartalom

• Tűz és munkavédelem, Laboratóriumi rend

• További információ:http://www.inf.u-szeged.hu/tanszekek/muszakiinformatika/MIL/

• Tájékoztatás• A 8051 architektúrája• A C8051F410 architektúrája• A development kit leírása• Egyszerű feladatok megoldása

3

Tűz és munkavédelem

4

Tűzvédelem

• Tilos:– tűz és robbanásveszélyes anyagot

behozni– nyílt láng használata– dohányozni– enni/inni

• Tűzveszély:– elektromos műszerek

Használat előtt meggyőződni hibátlan állapotukról!

5

Tűz esetén

• Szólni• Tűzoltók hívása (105 / 112)• Központi rendészeti ügyelet hívása

(+36 62 54-5863)• Áramtalanítás• Tűz oltása (poroltó)– Elektromos tüzek esetén: áramütés

veszélye

• Menekülés

6

Munkavédelem

• Nem nyúl semmihez• Munkavégzésre alkalmas állapot– (nem: betegség / tudatmódosítók)

• Berendezések ismerete– (használati útmutatók)

• Működőképes a berendezés?–Nem javít (csak villanyszerelő / villamos

mérnök)

• Földelés!

7

Áramütés esetén

• Áramkört megszakít (főkapcsoló)• Elsősegély (lélegeztetés, stabil

oldalfektetés, ...)• Szólni• Mentők hívása (104 / 112)• 24 órás megfigyelés korházban– Szívritmuszavarok → halál– Szövetsérülés → vérrög → halál

8

Laborrend

• Csak az dolgozhat a laborban, aki ismeri a tűz és munkavédelmi szabályzatot, valamint a laborrendet, és ezt aláírásával igazolta is

• Felelősségvállalás a használt eszközökért• Tilos enni/inni• Óra végén mindent a helyére kell pakolni• Számítógép– Csak engedéllyel szabad bármit telepíteni,

átállítani– Óra végén: mindent visszaállítani eredeti

állapotába (saját fájlok törlése)

9

Tájékoztató

10

Mikrovezérlők alkalmazástechnikája laboratóriumi gyakorlat

• Valódi hardver programozása → rengeteg hibalehetőség(beállítások, hardver konfiguráció, hardver hibák, hibás kód...)

• Korlátozott hibakeresés → helyes programok írása

• Figyelembe kell venni a hardver képességeit

11

Információk

• A kurzus honlapja:http://www.inf.u-szeged.hu/~mingesz/Education/MicLab/

• Oktatók / munkatársak– Makan Gergely, Mellár János, Mingesz Róbert

Boros Péter, Zana RolandGingl Zoltán, Mellár János

• A félév teljesítésének követelményei:– Nem lehet igazolatlan hiányzás– Igazolt hiányzások száma legfeljebb 3– Az összes gyakorlat elvégzése– Legalább 50%-os eredmény

12

Gyakorlatokon való részvétel

• Igazolt hiányzás:– Utólag igazolás bemutatása– Előzetes egyeztetést követően a

gyakorlatvezető engedélyével hiányzik

• Pótlás:– Utolsó héten– Előzetes megbeszélés alapján, a többi

időpontban

• Késés: – Max 5 perc– Utána pontlevonás

13

Gyakorlati munka

• Előzetes felkészülés– Anyagok: Honlap / CooSpace– Előadás jegyzet– Dolgozat: bármikor

• Egyéni munka, de az egy padban lévők segíthetnek egymásnak

• Az órák egy részében jegyzőkönyv készítése

14

Jegyzőkönyv

• A sablon jegyzőkönyvet kell kitölteni• Beadási határidő: az óra végén (1 óra 30-kor)• E-mail:

– mingesz@inf.u-szeged.hu– mellar@inf.u-szeged.hu– makan@inf.u-szeged.hu

• pdf formátum, Max 5 MB, + mellékletek zip-ben• Fájlnév: KissK.03.pdf (+ KissK.03.zip)• Levél tárgya: Mikro - 03 - Kedd 8h 13 jobb• A jegyzőkönyv a saját munkát kell dokumentálja.

Tilos:– Valótlanságot állítani benne– Más munkáját bemásolni

15

Gyakorlat menete

• Óra elején tájékoztatás• Leltárellenőrzés• Feladatok megoldása– Programozás– Kapcsolások elkészítése– Mérés– Bemutatás– Dokumentálás

• Jegyzőkönyv elküldése• Rendrakás, leltárellenőrzés

16

Tematika

• Bevezetés: a Silicon Laboratories által gyártott mikrovezérlők

• Utasításkészlet, Assembly és C programozás

• A fejlesztőkörnyezet• Egyszerű feladatok• BCD kijelzés• Számlálók, interrupt• AD konverzió• Kommunikáció (RS232, I2C)

17

Hallgatói értékelések

18

• A feladatok egy része szorgalmi, hogy a jól haladók se unatkozzanak.

A feladatok száma jó így, az óra kicsit rövid.

19

• Elkészült egy jegyzet• Előadás anyaga hozzá tartozik a

gyakorlathoz is• Ahol szükséges, több anyagot

fogunk biztosítani

Kevés a felkészüléshez biztosított anyag.

20

• Ez szándékos • Célszerű, hogy ha az ember magától

jön rá a megoldásra. Így könnyebben boldogul, ha nem pont ezt a mikrovezérlőt használja.

• Ahol szükséges, több útmutató lesz.

Nincsenek részletes útmutatók.

21

• Valóban.• A kurzus csak az alapok

elsajátítására elegendő, ugyanakkor ez alapján akár önállóan is el lehet sajátítani egy tetszőleges mikrovezérlő programozását.

Egy félév kevés egy ilyen tudás megszerzéséhez.

22

• A számlálók és megszakítások használata valóban nem egyszerű, de ezek képezik a mikrovezérlő programozás alapját

Nem könnyű feladatokkal kezdünk, hanem egyből a közepébe vágunk.

23

• Evvel a kijelentéssel teljes egészében egyetértünk

Sok a hibalehetőség, így megtévesztő,mert lehet a jó programot átírjuk rosszra közben, nem is a programban van a baj.

24

• Valóban• Célszerű többet fordítani az

előzetes felkészülésre• A követelményeket a

lehetőségeknek megfelelően állapítjuk meg

Levelezősként nagyon kevés idő áll rendelkezésre

25

• Célszerű megfelelő szakdolgozattémát választani:– PLC: Pletl Szilveszter / Kincses Zoltán–Mikrovezérlő: Gingl Zoltán / Mingesz

Róbert– Robotkar: Pletl Szilveszter / Szépe Tamás– FPGA: Kincses Zoltán

Érdekel a PLC a mikrovezérlő és a robotkar programozás. Szeretnék még hasonló műszaki berendezéseket megismerni, működtetni.

26

A 8051 architektúrája

Irodalom

• www.8052.com• www.silabs.com• Roland Dilsch: A 8051 mikrokontroller

család (Műszaki Könyvkiadó 1992)• http://www.edsim51.com/ • http://www.inf.u-szeged.hu/~mingesz/

Education/MicLab/

• http://www.inf.u-szeged.hu/~mingesz/Info/Micro/C8051F410DK.php

8051 mikrovezérlő család

• 8 bit ALU• 8 bit adatbusz• 16 bit címbusz• Beépített RAM: 128/256 byte• Beépített programmemória• I/O portok• Számlálók• Két prioritású szintű megszakításkezelés• Alacsony fogyasztású üzemmódok

Gyártók

• Atmel• Infineon Technologies• Maxim• NXP• Microchip• ST• Silicon Laboratories• Texas Instruments• Ramtrom International• Silicon Storage Technology• Cypress Semiconductor• Analog Devices

Előnyök-hátrányok

• Nagy választék• Integrált perifériák• Minimális külső alkatrészigény• Alacsony fogyasztás

• Alacsony számítási teljesítmény• Limitált memória

32

A C8051F410 architektúrája

Silicon Laboratories mikrovezérlők

• 8051-es mag• Számos beépített periféria

– Kiváló minőségű A/D, D/A konverterek– PCA– kommunikáció

• Változatos kiépítés• Fejlesztést segítő eszközök• Egyciklusos mikrovezérlők (1 órajel ~ 1

utasítás*)• Gyors, alacsony fogyasztású• On-chip debug

C8051F410

C8051F410

C8051F410 - Memória

C8051F410 - Memória

C8051F410 - SFR

CrossBar

Port I/O cella

CrossBar – Config Wizard

Oszcillátor

Példa: Oszcillátor felfüggesztése

Watchdog timer

• Cél: ha a főprogram lefagy, újraindítja a mikrovezérlőt

• Rendszeresen törölni kell (a védeni kívánt programrészből), különben RESET

• Ki lehet kapcsolni• RESET után aktív!

46

A C8051F410DK fejlesztőkit

C8051F410DK - Fejlesztőkit

Kit tartalma

• C8051F410 Target Board• C8051Fxxx Development Kit Quick-

Start Guide• Silicon Laboratories IDE and

Product Information CD-ROM• AC to DC Power Adapter• USB Debug Adapter (USB to Debug

Interface)• USB Cable

C8051F410-Target Board

C8051F410-Target Board

• P1 – Power connector (accepts input from 7 to 15 VDC unregulated power adapter)

• J1 – 22-pin Expansion I/O connector• J3 – Port I/O Configuration Jumper Block• J4 – DEBUG connector for Debug Adapter interface• J5 – DB-9 connector for UART0 RS232 interface• J6 – Analog I/O terminal block• J7 – Connector for IDAC0 voltage circuit• J8 – USB Debug Adapter target board power connector• J9, J10 – External crystal enable connectors• J11 – Connector for IDAC1 voltage circuit• J12 – Connector block for Thermistor circuitry• J13, J14 – ADC external voltage reference connectors

Target Board – Mikrovezérlő

Target Board – Debug Adapter, Kvarc

Target Board – Tápfeszültség

Target Board - Tápfeszültség

Target Board – Analóg I/O

Target Board – LED, Nyomógomb, UART

Kit üzembe helyezése

• Jumperek ellenőrzése• Szalagkábel csatlakoztatása• USB kábel csatlakoztatása• AC/DC adapter csatlakoztatása• Kikapcsolás fordított sorrendben

58

A fejlesztőkörnyezet használata

Új projekt létrehozása

• Project/New Project

Új projekt létrehozása

• Üres c fájl létrehozása a projekt könyvtárban

• Létrehozott fájl hozzáadása a source könyvtárba

• Jobb gomb a fájlra, majd "Add *** to build"

Új projekt létrehozása

• "C8051F410.h" fájl bemásolása a projekt könyvtárba Helye: C:\Program Files\SDCC\include\mcs51

• Szükség esetén a Tool Chain Integration-ban kiválasztani az SDCC 3.x fordítót – Assembler: C:\Program Files\SDCC\bin\

sdas8051.exe– Compiler: C:\Program Files\SDCC\bin\

sdcc.exe– Linker: C:\Program Files\SDCC\bin\sdcc.exe

Mikrovezérlő konfigurálása

• Config Wizard 2 indítása

Mikrovezérlő konfigurálása

• Watchdog kikapcsolása (Peripherals/PCA)

Mikrovezérlő konfigurálása

• Port IO konfigurálása• Push-Pull:

P2.1 és P2.3

Mikrovezérlő konfigurálása

• Mentés• Generált kód beszúrása a forrás

fájlba• (Vagy generált kód mentése include

fájlba)• Az Init_Device() meghívása a main()

függvényből

Program írása

• Speciális portlábak definiálása a fájl elején

#define LED1 P2_1#define LED2 P2_3#define SW2 P1_4#define SW3 P1_5• Nincs pontosvessző a sorok végén!

Program írása

• Főprogramvoid main(){  Init_Device();

..........................................}

Program letöltése

• Debug adapter kiválasztása• Csatlakozás• Fordítás: Rebuild all

Program letöltése

• OMF fájl kiválasztása• Letöltés: Download code• Futtatás: Go

70

Feladatok

1. feladat

• Első projekt létrehozása• Konfigurálás• Első program: P2.1 = 1, P2.3 = 0• Első program letöltése, futtatása• Melyik LED világít, és miért?• Generált ASM kód• Debuggolás, lépésenkénti

végrehajtás

2. feladat

• Program módosítása: nyomógombok használata

• Valami kezdőérték beállítása• SW2 -> P2.1 = 1, P2.3 = 0• SW3 -> P2.1 = 0, P2.3 = 1