ЛАБОРАТОРНЫЕ ОТЛАДОЧНЫЕ КОМПЛЕКСЫ СЕРИИ МЛ

February 13, 2013 by admin Комментировать »

Семенец В. В., Крук О. Я. Харьковский национальный университет радиоэлектроники пр. Ленина 14, г. Харьков, 61001, Украина тел.: 8057-7021807, e-mail: krukoleg@ukr.net

Рис. 2. Структурная схема разработок на базе макетов серии МЛ.

применением компьютеров в качестве средства отображения информации и среды разработки программного обеспечения.

Аннотация – Разработана и создана серия аппаратно- программных комплексов для различных семейств микро- контроллерной техники, которые позволяют в полном объеме изучить особенности архитектуры и программирования в рамках учебного цикла и построить системы промышленного назначения в случае применения их на производстве. Идея создания таких комплексов обусловлена в основном отсутствием на рынке аналогичных изделий с такими широкими функциональными возможностями. Макеты предлагаемые фирмами-производителями микросхем как правило очень узконаправленны и ориентированы на первоначальное ознакомление с микроконтроллером и не позволяют создать готовую контроллерную систему в рамках учебного курса. В свою очередь промышленные контроллеры ориентированы на очень узкий круг специалистов, что сильно ограничивает их применение. Именно поэтому была создана серия аппаратно-программных комплексов, которые могут в полной мере отвечать требованиям как учебных заведений так и промышленных предприятий.

I.                                       Введение

Универсальные отладочные комплексы серии МЛ предназначены для создания современных высокопроизводительных (до 100MIPS – миллионов операций в секунду) измерительных и управляющих систем, а также для использования в учебном процессе для детального ознакомления с архитектурой и принципами программирования современных микро- контроллерных систем. Общая структурная схема примененных контроллеров представлена на рисунке 1.2. Каждый из комплексов имеет свои особенности и спроектирован с применением самых последних достижений в области микроэлектроники.

Рис. 1. Внешний вид конструктивного исполнения.

Fig. 1. External view of ML-1 development system

Bee отладочные комплексы комплектуется внутрисхемными пошаговыми отладчиками, что позволяет выявить ошибки на стадии написания программного обеспечения и проверить работоспособность написанных программ в пошаговом режиме в реальном времени, что делает процесс проектирования очень наглядным и доступным.

Каждый отладочный комплекс имеет ряд интерфейсов для обмена данными с компьютером, что позволяет проектировать контроллерные системы с

Fig. 2. Structure schematic of ML development boards

II.                              Основная часть

2.1.         Лабораторный универсальный макет МЛ-1

Лабораторный макет представляет собой универсальное аппаратное устройство на базе 8-ми разрядного микроконтроллера AVR ATMEGA-128 (fr=11,0592 МГц), в состав которого входят (см рисунок 2.1): микроконтроллер AVR ATMEGA128, графический ЖК-дисплей с разрешением 240×128 на базе контроллера Toshiba Т6963С, блок светодиодов, кпавиатуры: 3×4 и 1×3, АЦП, пьезоизлучатель, последовательный интерфейс RS-232C, JTAG- отладчик. Сопряжение лабораторного макета и ПЭВМ обеспечивается с помощью последовательного интерфейса ISP, конструктивно использующего стандартный разъем Centronics DB-25 или при помощи JTAG отладчика, который использует последовательный СОМ-порт компьютера для программирования или отладки программ, с последующим программированием. Внешний вид лицевой панели лабораторного макета приведен на рисунке 2.2.

Управление встроенным в комплекс графическим ЖК-дисплеем осуществляется через порты А и С, к ним же подкпючена память 32К (62256). Блок из восьми светодиодов подкпючен к микроконтроллеру через порт D. Сопряжение клавиатуры 3×4 осуществляется с помощью порта Е. Через порт F, линии которого являются входами АЦП, к микроконтроллеру подключаются термодатчик. Пьезоизлучатель и кпавиатура 1×3 подключена к порту В микроконтроллера. Интерфейс SPI свободен и предназначен для подключения внешних устройств, таких как цифровые ЖК-индикаторы, датчики и т. д. Интерфейс порта SPI, выводов АЦП и свободных пор-

тов конструктивно выполнен в виде унифицированного разъема DB-25, расположенного на задней панели корпуса комплекса (см. рисунок 1.3). Для линий двух встроенных в микроконтроллер последовательных интерфейсов RS-232C (USARTO, USART1) предназначены разъемы DB-9, расположенные на задней панели макета. На задней панели находится также разъем для подключения внешнего источника питания (12 В) и выключатель электропитания. Общий вид задней панели представлен на рисунке 2.3.

Puc. 4. Внешний вид лицевой панели отладочного комплекса.

Fig. 4. Externai view of ML-1 deveiopment system

Fig. 3. Structure schematic of ML-1 deveiopment system

Рис. 3. Структурная схема отладочного комплекса МЛ-1.

Puc. 5. Внешний вид задней панели отладочного комплекса.

2.2.         Лабораторный универсальный макет МЛ-2

Лабораторный макет МЛ-2 представляет собой универсальное аппаратное устройство на базе ПЛИС в состав которого входят:

1.         FPGA Altera АСЕХ ЕР1К100QC208 – (50Mhz кварц).

2.         Поддержка нескольких вариантов конфигурирования:

–           Конфигурирование через USB интерфейс.

–           Конфигурирование черех Byte-Blaster

–           Конфигурирование через загрузочную флэш- память.

–           Создание загрузочной области в микроконтроллере с последующей конфигурацией ПЛИС.

3.         Наличие микроконтроллера АТМеда-128.

4.         32Mbyt Flash RAM.

5.         Дисплей EPSON с разрешением 320×240 и TouchScreen панелью.

6.         Возможность подкпючения компьютерной кпа- виатуры и мышки через PS/2.

7.         80 MHz, Triple 8-Bit Video DAC для непосредственного подкпючения компьютерного монитора.

8.         8-Bit, 32 MSPS, 95 mWCMOS A/D Converter

9.         10-Bit, 125 MSPS High Performance TxDAC® D/A Converter

10.          512KSRAM.

11.          USB2.0, RS-232.

Общий вид лабораторного макета МЛ-2 показан на рисунке 2.4.

Рис. 6. Обш,ий вид конструктивного исполнения макета МЛ-2.

Fig. 6. Externai view of ML-2 deveiopment system

Сопряжение лабораторного макета и ПЭВМ обеспечивается с помощью последовательного интерфейса ISP, конструктивно использующего стандартный разъем Centronics DB-25 или при помощи JTAG отладчика, который использует последовательный СОМ-порт компьютера для программирования или отладки программ, с последующим программированием.

2.3.         Лабораторный универсальный макет МЛ-3

Лабораторный макет МЛ-3 представляет собой универсальное аппаратное устройство на базе ARM микроконтроллера в состав которого входят:

1.         CPU Philips LPC-2106

2.            Программатор

3.         4×3 матричная клавиатура

4.         8-разр. индикация

5.         программируемые пользователем кнопки

6.         32Mbit Flash RAM AT45DB321

7.         240×128 LCD EPSON

8.         Wiggler debug порт и отладчик

9.         USB2.0

10.       RS-232

Общий вид лабораторного макета МЛ-2 показан на рисунке 2.5.

Таблица 1. Сравнительная характеристика лабораторных макетов

Рис. 7. Общий вид конструктивного исполнения макета МЛ-3.

Fig. 7. External view of ML-3 development system

2.4        Лабораторный универсальный макет МЛ-4

Лабораторный макет МЛ-4 представляет собой универсальное аппаратное устройство на базе DSP процессора в состав которого входят:

1.

ADSP-BF533 BlackFin CPU

2.

32Mb (16×16 bit) SDRAM

3.

CPU-ARM LPC2214

4.

2Mb Flash RAM

5.

LCD EPSON 320×240 Touch Screen

6.

Adi836 Audio Codec

7.

ADV7183 видео декодер

8.

ADV7171 видео енкодер

9.

ADM3202 – RS232

10.

USB 2.0

11.

RS-232

12.        Программируемые пользователем светодиоды и кнопки

13.        Программируемые пользователем выводы Общий вид лабораторного макета МЛ-2 показан

на рисунке 2.6

Рис. 8. Общий вид конструктивного исполнения макета МЛ-4.

Table 1. Comparative characteristic of laboratory

prototypes

Наим.

Тип процессора

Объем ОЗУ, Кб

Кол-во

линий

ввода

вывода

Тактовая

частота,

МГц

МЛ-1

AVR

16

48

16

МЛ-2

ПЛИС

32

96

50

МЛ-3

ARM

1024

48

48

МЛ-4

DSP

2048

96

600

III.                                  Заключение

5,5 Универсальные лабораторные макеты серии МЛ предназначены для создания современных высокопроизводительных (до 500 MIPS – миллионов операций в секунду) измерительных и управляющих микро- контроллерных систем. Как уже было сказано, они содержат собственно целевой микроконтроллер, интерфейс программирования JTAG, цепи кварцевого генератора и SMD стабилизаторы напряжения. Лабораторные макеты работают при напряжении питания от 2,7 до 3,6В. Входное напряжение питания модуля должно быть больше выбранного напряжения питания SMD стабилизатора, как минимум на 0,8В. Максимальное входное напряжение питания макетов вольта, однако применение внешних AC/DC преобразователей позволяет использовать лабораторные макеты при различных напряжених питания. Максимальный ток потребления модуля – более 500 мА в активном режиме и не более ЮмкА в режиме энергосбережения. МЛ-1 может работать при тактовой частоте до 25МГц. 70% инструкций выполняется за 1 период тактовой частоты. Имея такие технические характеристики, лабораторные макеты серии МЛ могут применяться в различных отраслях жизнедеятельности человека. При наличии внешних датчиков – это могут быть системы автоматизации и управления, системы контроля параметров и качества на производстве. При наличии медицинских датчиков, макеты могут получать, измерять и отображать процессы жизнедеятельности человеческого организма.

IV.                           Список литературы

[1]  Курилин А., Ламберт Е. AVR – микроконтроллеры: развитие продолжается. «Компоненты и технологии» с2’2005

[2]  /\\/R Technical Training. Atmel Corp. Norway. 2005

[3]  AVR Software and Technical Library. December 2005

[4]  Криеченко И. В. Микроконтроллеры общего назначения для встраиваемых приложений производства Atmel Corp. // Электронные компоненты © 5, 2002. с. 69-73.

[5]  Криеченко И. В., Ламберт Е. В. AVR-микроконтроллеры: семь ярких лет становления. Что дальше? Часть 1. Текущее положение AVR на мировом рынке микроконтроллеров и планы развития семейства в 2004 году // Компоненты и Технологии. 2004. © 1.

[6]  Королев Н. В., Королев Д. Н. AVR-микроконтроллеры второго поколения: новые аппаратные возможности // Компоненты и Технологии. 2003. © 4.

[7]  /\\/R Technical Training. Atmel Corp. Norway December 2003.

LABORATORY MICROCONTROLLER DEBUG SYSTEMS OF ML TYPE

Semenets V. V., Kruk O. J.

Kharkov National University of Radioeiectronics Lenin ave, 14, Kharkov, 61001, Ukraine Ph.: 8057-7021807, e-maii: krukoieg@ukr.net

Abstract – Complete hardware-software sets for various families of microcontroller engineering which permit to to study the architecture and programming features at the education courses and to construct the manufacture and industrial applications. The main goal of such complexes creation related to the absence of the analogous products on the market.

I.                                         Introduction

This paper suggests some ideas of a hardware design for the processing control systems. As example, it is ML series of controller development boards. Its configuration is envisaged for use with a personal computer (PC).

First we provide an overview of typical control systems. Then a circuit is proposed, which performs the analog-to-digital conversion, the digital filtering, and the digital amplification, all by using the ML-hardware microcontroller basing devices an the integrated «system-on-chip» that combines an A/D converter, the microcontroller, LCD display, and the flash memory. The paper goes on to discuss considerations on the choice of components and programming of the ML.

II.                                        Main Part

Figure 1.1 shows an external view of ML development system. In that scheme it is apparent that all filtering is made in the analog domain, while the microprocessor, the microcontroller, or DSP is used principally for communication and other downstream purposes. Thus, the powerful computational properties of the digital core are not readily available to deal with the signal in its essentially raw state. In addition, the sophisticated analog filters can be costly to the overall design due to their inflexibility—and the space, the cost, and the power they require.

The signal scheme can be simplified by using an ML, which allows the ADC, LCD, filters, and microprocessor to be combined in a single integrated circuit board. Additional advantages are the flexibility of filter implementation and the isolation in the digital domain. The proposed system design is shown in Figure 2.1.

The analog front-end uses the typical approach with an instrumentation amplifier (lA) and a right leg common-mode feedback op amp.

Digital isolation is at the heart of the RS232 interface to the PC, which is suggested for the display in this example. The isolator is the ADuM1301, the bidirectional digital isolator based on Analog Devices /Coupler® technology—a technology that eliminates the design difficulties commonly associated with the opto-couplers (the uncertain current-transfer ratios, the nonlinear transfer functions, etc.). It also achieves high data rates with lower power consumption than opto-couplers. The ADuM1301 has three independent isolation channels, two of which are used here – one for transmitting, the other for receiving data. (A further capability of the ADuM1301 – not required here is the ability to enable/disable the input/output data.) The power supply for the measurement side of the ADuM1301 is taken from the ADP3607-5 booster/regulator, which provides a fixed 5V output. The power for the PC side is totally isolated from the circuit. It can be taken from the PC (as it is here) or from a separate source.

These devices also feature a shutdown mode, which allows the ML to power down the devices when the system is not in use.

III.                                       Conclusion

As can be seen, good results are achieved despite the simplicity of the electronic hardware used. The paper demonstrates that significant improvements can be achieved with the simple hardware combined with the attention to software. The improvement in this example is, by no means, at the optimum level; it should be possible for a dedicated designer to significantly improve the results. Additional improvements could be made if the code with different filter frequencies or other special characteristics were to be implemented. The code memory of the ML is flash based, allowing such customizations to be made after a product using it, is manufactured or even as the system needs change. An ultimate result could be a compact, inexpensive controller system for a potentially large-volume market.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты