Федеральное агентство по образованию

Федеральное агентство по образованию

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

УТВЕРЖДАЮ

Зав. каф. ПрЭ

________ С.Г. Михальченко

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ

Руководство к выполнению лабораторных

работ для студентов специальности

«Промышленная электроника»

Разработчики:

Ст. преп. каф. ПрЭ

________ А.А. Орлов

Начальник сектора электроники отдела ИИС

ООО НПП ТЭК

________ Д.В. Дмитриев

Лабораторная работа №1

Лабораторный стенд на базе микроконтроллера ADuCM360 и среда Keil uVision 5: изучение возможностей

Введение

Микроконтроллер ADuCM360 компании Analog Devices представляет собой низкопотребляющую, высокопроизводительную систему сбора данных, включающую в себя: многоканальные сигма-дельта АЦП, ЦАП, микроконтроллерное ядро Cortex-M3 и встроенную FLASH память.

Для оценки возможностей ADuCM360 компания Analog Devices выпускает отладочную плату EVAL-ADUCM360.

Рисунок 1 - Отладочная плата EVAL-ADUCM360

Данная плата является основой стенда для проведения лабораторных работ.

Цель работы

· Приобретение первоначальных навыков работы с лабораторным стендом на базе микроконтроллера ADuCM360.

· Знакомство с микроконтроллером ADuCM360: программная модель, порты ввода-вывода, периферия.

· Изучение программных средств разработки и отладки прикладных программ (Keil uVision 5).

Ход работы

1. Подключите лабораторный стенд ADuCM360 к персональному компьютеру, используя USB кабель из комплекта поставки. Убедитесь, что при подключении операционная система корректно определила подключенное оборудование и произвела загрузку необходимых драйверов.

2. Откройте общий файл проектов лабораторных работ LAB_WORKSPACE.uvmpw в среде Keil uVision 5.в среде Keil uVision 5. Нажмите правой кнопкой на проект «LAB1_blinky», выберите пункт «set as current project».

Рисунок 2 - Окно Keil uVision c открытым файлом проектов лабораторных работ

Дерево проекта содержит три группы файлов:

· Device содержит коды инициализации микроконтроллера.

· lib объединяет общие для микроконтроллеров семейства ADuCM36x утилиты и функции, упрощающие управление контроллером и его периферией.

· src содержит файл main.c, содержащий пользовательский код, реализующий программу лабораторной работы.

3. Откройте файл main.c в реакторе среды разработки.

· Какой язык программирования использован для реализации кода?

· Каковы основные элементы исходного файла?

· Какие внешние функции используются для управления периферией микроконтроллера (генератор и порты ввода-вывода)?

· Поясните, почему функция main() лишена точки выхода (return), а выполнение программы завершается бесконечным циклом.

4. Произведите сборку проекта (Project -> Build Target).

· Каков результат сборки проекта?

5. В случае отсутствия ошибок на предыдущем шаге загрузите программу в контроллер (Flash -> Download).

· Проанализируйте диагностические сообщения. Каков результат выполнения данной операции?

6. Запустите программу в режиме пошагового выполнения (Debug -> Start/Stop Debug Session).

· Сопоставьте команды ассемблера в окне дизассемблера и команды исходного кода программы.

· Соответствуют ли результаты выполнения команд ассемблера в пошаговом режиме (Debug -> Step Over) ожидаемому результату с точки зрения исходного кода С?

· Определите, какой командой осуществляется переключение состояния светодиода?

7. Запустите программу на выполнение командой (Debug -> Run).

· Каков характер свечения светодиода?

Завершите отладочную сессию командой (Debug -> Start/Stop Debug Session).

8. Запустите программу в режиме пошагового выполнения.

· Что отображается в окне Registers?

В режиме пошагового выполнения зайдите внутрь процедуры Delay (Debug -> Step). Откройте окно View->Watch Windows -> Watch 1. Добавьте переменную delay в окно Watch 1.

· Как изменяется ее значение при пошаговом выполнении программы? Почему?

9. Модифицируйте исходную программу таким образом, чтобы частота светодиода изменилась:

Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3
Уменьшилась в 2 раза	Уменьшилась в 3 раза	Уменьшилась в 4 раза

Вариант 4	Вариант 5	Вариант 6
Увеличилась в 2 раза	Увеличилась в 4 раза	Уменьшилась в 5 раз

Вариант 7	Вариант 8	Вариант 9
Уменьшилась в 1.5 раз	Увеличилась в 5 раз	Уменьшилась в 6 раз

10. Измените настройки генератора частоты (в функции ClkCfg) таким образом, чтобы выполнилось требование пункта 9. Возможно ли это? Какой вариант реализации предпочтительнее и почему?

Лабораторная работа №2

Исследование работы ШИМ-генератора микроконтроллера ADuCM360.

Введение

ADuCM360 содержит встроенный ШИМ-генератор. Общее количество каналов – 6, каналы объединены попарно. Вывод каждого ШИМ канала может быть привязан к выводу микроконтроллера (GPIO).

Пары каналов ШИМ имеют название PWM0/PWM1, PWM2/PWM3, PWM4/PWM5.

Каждая пара каналов имеет набор регистров для задания параметров ШИМ.

Каждая пара ШИМ-каналов имеет общий 16-тиразрядный счетчик (максимальное значение 0xFFFF), тактируемый от генератора микроконтроллера через настраиваемые делители DIV2EN, PWMCD и предделителя в модуле ШИМ. Итоговая частота ШИМ зависит от настройки данных делителей.

Рисунок 4 - Архитектура системы тактирования контроллера ADuCM360

Работа ШИМ-генератора на примере пары каналов PWM0/PWM1 поясняется на диаграмме. Названия регистров для других каналов отличаются.

Рисунок 3 - Диаграмма работы ШИМ-генератора на примере
PWM0/PWM1

Общий период ШИМ задается регистром PWM0LEN (для пары PWM0/PWM1). При достижении счетчиком ШИМ данного значение происходит его переполнение и счет начинается с 0.

В начальный момент счета оба выхода ШИМ находятся в состоянии лог. 1.

При достижении счетчиком ШИМ значения записанного в регистр PWM0COM2 происходит переключение канала PWM1 в состояние лог. 0.

При достижении счетчиком ШИМ значения записанного в регистр PWM0COM2 происходит переключение канала PWM1 в состояние лог. 0.

При достижении счетчиком ШИМ значения записанного в регистр PWM0COM1 происходит переключение канала PWM0 в состояние лог. 0.

При достижении счетчиком ШИМ значения записанного в регистр PWM0COM0 происходит переключение канала PWM0 в состояние лог. 1.

Таким образом, записывая определенные значения в регистры ШИМ-контроллера можно задавать характеристики выходного сигнала.

Частоту ШИМ можно рассчитать по формуле:

F = (UCLK / (PWMCD * PRE * (PWMхLEN+1)),

где:

· UCLK – это системная частота (в нашем случае это частота встроенного генератора 16 МГц, делитель на 2 DIV2EN выключен);

· PWMCD – делитель модуля ШИМ, в нашем случае 2;

· PRE – дополнительный предделитель модуля ШИМ, в нашем случае 1;

· PWMхLEN – регистр периода ШИМ. Максимальное значение 0xFFFF.

Цель работы

· Знакомство с периферией микроконтроллера ADuCM360 на примере встроенного ШИМ-генератора.

· Закрепление навыков разработки и отладки прикладных программ в среде Keil uVision 5.

Ход работы

1. Выбрать активным проект «LAB2_PWM1». Открыть файл main.c.

В данном проекте выходы ШИМ подключены к выводам контроллера P1.6 и P1.7.

· Определить, с помощью какой функции идет запуск ШИМ генератора.

· Откомпилировать и загрузить программу в контроллер.

· Рассчитать частоту ШИМ заданную в программе.

· Проконтролировать осциллографом реальную частоту на выходах микроконтроллера.

2. Выбрать активным проект «LAB2_PWM2». Открыть файл main.c.

В данном проекте выходы ШИМ подключены к выводам контроллера P1.2 и P1.3. Выход PWM1 подключен к светодиоду, таким образом, скважность ШИМ сигнала виляет на яркость работы светодиода.

· Изменить значение регистра PWM0COM2

· Откомпилировать и загрузить программу в контроллер.

· Проконтролировать изменение яркости свечения светодиода.

3. Выбрать активным проект «LAB2_PWM3». Открыть файл main.c.

В данном проекте выходы ШИМ подключены к выводам контроллера P1.2 и P1.3.

· Откомпилировать и загрузить программу в контроллер. Каким образом ведет себя светодиод?

· Изменить программу так, чтобы изменение состояния светодиода 1) ускорилось в 2 раза; 2) замедлилось в 2 раза.

Литература

1. Микропроцессорные системы: учебное пособие для вузов / Е.К. Александров, Р.И. Грушвицкий / под общ. ред. Д.В. Пузанкова. – СПб.: Политехника, 2002. – 935 с.: ил.

2. Джозеф Ю. Ядро Cortex-МЗ компании ARM. Полное руководство / пер. с англ. А.В. Евстифеева // М.: Додэка-XXI, 2012. – 552 c.

3. ARMv7-M Architecture Reference Manual // ARM. – Rev. E.b. – 2014. – 916 pp.

4. Cortex M3 Devices. Generic User Guide // ARM. – 2010. – 180 pp.

5. Cortex M3 Devices. Technical Reference Manua l// ARM. – Rev. r2p0. – 2010. – 133 pp.

6. ADuCM360/ ADuCM361. Data Sheet // Analog Devices. – Rev.C. – 2014. – 24 pp.

7. ADuCM360/ ADuCM361. Hardware User Guide // Analog Devices. – Rev.C. – 2014. – 176 pp.

Дата добавления: 2015-10-21