Osnovi digitalne elektronike IRve�zba 3

Odsek za elektroniku

Elektrotehni�cki fakultet,

Univerzitet u Beogradu

2018/2019

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 1 / 30

Pregled

1 Periferije za serijsku komunikacijuSerijska komunikacijaUSCI PeriferijaUART Mod - Opis

UART Mod - Pode�savanje takta

UART Mod - Registri

2 PrimeriKori�s�cenje USCI periferije u UART moduKori�s�cenje prekida USCI periferije u UART modu

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 2 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju

Pregled

1 Periferije za serijsku komunikacijuSerijska komunikacijaUSCI PeriferijaUART Mod - Opis

UART Mod - Pode�savanje takta

UART Mod - Registri

2 PrimeriKori�s�cenje USCI periferije u UART moduKori�s�cenje prekida USCI periferije u UART modu

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 3 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju Serijska komunikacija

Serial vs Parallel

Paralelna komunikacija realizuje slanje vi�se bita istovremeno. Kaotakva zahteva vi�se resursa(pinova paralelnog porta) ali omogu�cavaslanje podataka ve�com brzinom. Neki od interfejsa paralelnekomunikacije su: ISA, ATA, SCSI, PCI

Serijska komunikacija realizuje slanje jednog bita u posmatranomtrenutku. Kao takva zahteva manje resursa ali se podaci �salju manjombrzinom. Neki od interfejsa za serijsku komunikaciju su:RS-232, RS485,I2C, SPI, UART

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 4 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju Serijska komunikacija

Implementacija UART komunikacije

TX TX

RX RX

Device 1 Device 2

USB USB to UARTconverter

UARTMicrocontroller

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 5 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju Serijska komunikacija

UART data frame

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 6 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

USCI - Universal Serial Communication Interface

Serijska komunikacija na MSP430 realizovana je posredstvom USCI

periferije

USCI moduli podr�zavaju vi�se serijskih protokola

USCI_Ax (x = 0− 3)

UART

Oblikovanje signala za IrDA komunikaciju

Automatsko detektovanje brzine prenosa za LIN komunikaciju

SPI

USCI_Bx (x = 0− 3)

I2C

SPI

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 7 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

Opis hardvera

Vdd

Vdd

Vdd

Vdd

Vdd

Vdd

Vdd

Vdd

a gfedbc

SEL1

ga fedbc

SEL2

ga fedbc

SEL3

ga fedbc

SEL4

S1

S2

S3

S4

SEL1

SEL2

SEL3

SEL4

g

f

e

d

c

b

a

MSP430F5438A

P2.4

P2.5

P2.6

P2.7

P11.1

P11.0

P10.7

P10.6

P3.4

P3.5

P6.0

P6.1

P6.2

P6.3

P6.4

P6.5

P6.6

ULN2003A

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 8 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

UART mod 1/3

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 9 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

UART Mod 2/3

Bira se sa UCAxCTL0.UCSYNC=0

Podatak du�zine 7 ili 8 bita i bit parnosti

Nezavisan rad prijemnika i predajnika

Baferisani prijemni i predajni registri

Ugradena podr�ska za multiprocesorsku komunikaciju

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 10 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

UART mod 3/3

Mogu�cnost budenja iz LPMx moda na startnu ivicu signala na ulazu uprijemnik

Mogu�cnost pode�savanja brzine prenosa u �sirokom opsegu vrednosti i savelikom rezolucijom

Hardverska detekcija gre�saka u prenosu

Prekid za prijemnik i predajnik

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 11 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

UART prekidi

USCI poseduje jedan prekidni vektor koji se koristi i za prijemnik i zapredajnik

Prekid prijemnika se dogada kada je podatak primljen i upisan uUCAxRXBUF

Prekid predajnika se dogada kada je sadr�zaj predajnog registraUCAxTXBUF preba�cen u izlazni pomera�cki registar i mo�ze se upisati novipodatak

Registar UCAxIV sadr�zi informaciju o aktivnom zahtevu za prekidnajvi�seg nivoa

prekid prijemnika ima vi�si prioritet od prekida predajnika

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 12 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

Interrupt driven receiving

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 13 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

Interrupt driven transmitting

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 14 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

Primer prekidne rutine

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 15 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

Baud rate generator

Podr�zana su dva re�zima rada koji se biraju sa UCOS16

Faktor N kojim se deli u�cestanost BRCLK u cilju dobijanja �zeljene bitskeu�cestanosti se dobija kao

N =fBRCLK

Baudrate

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 16 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

Low-Frequency re�zim (UCOS16=0)

Omogu�cava generisanje �zeljenog baud rate-a na osnovu izvora taktaniske u�cestanosti - smanjena potro�snja, mada mogu da se koriste iizvori visoke u�cestanosti

Maksimalan baud rate je jedna tre�cina u�cestanosti takta BRCLK

Pode�savanje

UCBRx = INT(N)

UCBRSx = round [(N − INT(N))× 8]

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 17 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

Oversampling re�zim (UCOS16=1)

Omogu�cava generisanje �zeljenog baud rate-a na osnovu izvora taktavisoke u�cestanosti

Vr�si se oversampling sa 16 puta ve�com u�cestanosti

Maksimalan baud rate je jedna �sesnaestina u�cestanosti takta BRCLK

Pode�savanje

UCBRx = INT(N/16)

UCBRFx = round [(N/16− INT(N/16))× 16]

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 18 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

UCAxCTL0

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 19 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

UCAxCTL1

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 20 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

UCAxIFG

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 21 / 30

Periferije za serijsku komunikaciju USCI Periferija

UCAxIE

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 22 / 30

Primeri

Pregled

1 Periferije za serijsku komunikacijuSerijska komunikacijaUSCI PeriferijaUART Mod - Opis

UART Mod - Pode�savanje takta

UART Mod - Registri

2 PrimeriKori�s�cenje USCI periferije u UART moduKori�s�cenje prekida USCI periferije u UART modu

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 23 / 30

Primeri Kori�s�cenje USCI periferije u UART modu

1. Zadatak - Prijem i slanje cifara putem UARTa

Zadatak

Potrebno je napisati program koji na sedmosegmentnom displejuispisuje cifre koje korisnik unese u serijsku konzolu na ra�cunaru.Pritiskom na taster S4 na ra�cunar se �salje cifra koja je trenutnoispisana na sedmosegmentnom displeju.

Napomena

Komunikacija se odvija putem UARTa koji ima boudrate 9200bps, gdese prenosi 8 bita sa jednim stop bitom i bez bita parnosti (8N1)

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 24 / 30

Primeri Kori�s�cenje USCI periferije u UART modu

1. Zadatak - Prijem i slanje cifara putem UARTa

Re�senje

Ovaj primer ilustruje na�cin kori�s�cenja USCI periferije u UART modu.Da bi primanje i slanje karaktera bilo mogu�ce neophodno je ispravnoinicijalizovati ovu periferiju. Inicijalizacija podrazumeva slede�ci nizkoraka:

Selektovati alternativnu funkciju na pinovima mikrokontrolera kojise koriste kao TX i RX pinovi UARTa (Videti DataSheet)

Periferiju dovesti u stanje softverskog reseta setovanjemodgovaraju�ceg bita u kontrolnom registru

Podesiti izvor takta

Podesiti boudrate

Izvesti periferiju iz stanja reseta brisanjem odgovaraju�ceg bita ukontrolnom registru

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 25 / 30

Primeri Kori�s�cenje USCI periferije u UART modu

1. Zadatak - Prijem i slanje cifara putem UARTa

Slanje i prijem

Slanje jednog bajta putemUARTa vr�si se upisom vrednosti uUCAxTX registar. Bajt primljenputam UART sme�sten je uUCAxRX registar. Algoritam kojiopisuje slanje i prijem podatakaputem uarta prikazan je na slici

K�od

Videti primer v3-z1-uart umaterijalima

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 26 / 30

Primeri Kori�s�cenje prekida USCI periferije u UART modu

2. Zadatak - Prijem i slanje cifara putem UARTa

Zadatak

Napisati program koji ima istu funkcionalnost kao i zadatak 1. ali uovom slu�caju prijem cifre treba da bude realizovan u prekidnoj rutini.

Napomena

Komunikacija se odvija putem UARTa koji ima boudrate 9200bps, gdese prenosi 8 bita sa jednim stop bitom i bez bita parnosti (8N1)

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 27 / 30

Primeri Kori�s�cenje prekida USCI periferije u UART modu

2. Zadatak - Prijem i slanje cifara putem UARTa

Re�senje

U ovom primeru ilustrovan je na�cin kori�s�cenja USCI prekida nakonprijema podatka. Da bi kori�s�cenje USCI periferije u UART modu bilomogu�ce neophodno je uraditi niz koraka u cilju inicijalizacije periferije.Potrebno je naglasiti da je u ovom primeru u koracima inicijalizacijedodat jo�s jedan korak koji dozvoljava prekide USCI periferije.

Algoritam koji opisuje na�cin realizacije ovog primera prikazan je na slicina narednom slajdu

K�od

Videti primer v3-z2-uart-isr u materijalima

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 28 / 30

Primeri Kori�s�cenje prekida USCI periferije u UART modu

2. Zadatak - Prijem i slanje cifara putem UARTa

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 29 / 30

Primeri Kori�s�cenje prekida USCI periferije u UART modu

Kraj tre�ceg dela...

Odsek za elektroniku (ETF Beograd) MSPLite 2018/2019 30 / 30