Fórum témák
» Több friss téma |
Cikkek » Launchpad: ismerkedés az MSP430 mikrovezérlőkkel IV. Launchpad: ismerkedés az MSP430 mikrovezérlőkkel IV.
Szerző: icserny, idő: Jan 14, 2013, Olvasva: 15986, Oldal olvasási idő: kb. 5 perc
Ebben a részben a Launchpad kártyát megtanítjuk kommunikálni a számítógéppel (most az egyszerűség kedvéért csak az adatküldést fogjuk használni). Eztán az MSP430 mikrovezérlők analóg digitális átalakítjának használatával ismerkedünk meg, s ennek során intenzíven használjuk az adatküldés funkciót is, az eredmények kiíratására.
Kommunikáljunk a számítógéppel!Mielőtt folytatnánk az ismerkedést az MSP430 mikrovezérlőkkel, készítünk egy egyszerű szoftveres segédeszközt, hogy kommunikálni tudjunk a számítógéppel! Az MSP430 Launchpad kártya emulátora (FET) kétirányú univerzális aszinkron soros adatküldés és fogadás kapcsolatot (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, UART) biztosít a kommunikációhoz, amiből most az egyszerűség kedvéért csak az adatküldés lehetősőget fogjuk használni. Mivel az UART kommunikációt a Launchpad kártyához kapott mikrovezérlők közül csak az MSP430G2553 támogatja hardveresen, ezért az univerzális alkalmazhatóság érdekében szoftveresen kezelt UART adatküldést valósítunk meg. A szoftveresen megvalósított UART adatküldés úgy történik, hogy fogjuk az adatbájtot és azt bitenként, sorban kiküldjük egy adatvonalon, esetünkben történetesen a P1.1 portlábon. Ne törődjünk most azzal, hogy a Launchpad kártyán egy USB-UART protokol konverter USB üzenetcsomagok formájában küldi át a karaktereket a számítógépnek, s azzal sem foglalkozunk, hogy a számítógép operációs rendszere hogyan alakítja ezeket vissza, s mutatja az alkalmazásoknak egy virtuális soros portra érkező karakterekként. A mi dolgunk csak annyi, hogy a számítógépre kiküldendő karaktereket a keretező jelekkel együtt megfelelő ütemben kiléptessük a P1.1 kimeneten. Karakter keretezésAz UART kommunikáció során az adatbájtok (vagy karakterek) keretbe foglalva kerülnek kiküldésre. Erre egyrészt azért van szükség, hogy a végtelen bitfolyamban meg lehessen találni az egyes adategységeket, másrészt minden újabb adatbájt kezdete lehetőséget ad az újraszinkronizálásra. A keretezés azt jelenti, hogy minden adatbájt előtt van egy start bit, az adatbájt után pedig egy (vagy két) stop bit. A start és stop bit között adatküldési formátumtól függően lehet 5, 7, 8 vagy 9 adatbit és opcionálisan egy paritásbit. Mi a legelterjedtebb 8, N, 1 formátumot fogjuk használni, azaz 8 adatbitet küldünk, nem használunk paritásbitet, s a stop bitek száma 1 lesz. Egy tipikus jelalak (a TXD kimenet jelszintjének időbeli lefutása) az alábbi ábrán látható. Az ábrán látható jelsorozat a bináris 0b01001101 adatbájt (ne feledjük: visszafelé kell olvasni!), ami a hexadecimális 0x4D-nek, vagy a decimális 77-nek felel meg, s az ASCII kódtábla szerint az „M” karakter kódját jelenti.
1_1. ábra: Egy tipikus UART jelalak Tétlen állapotban, amikor nincs adatküldés, az adás vonalat (TXD) magas szinten kell tartani. Minden elküldött karakter egy start jellel kezdődik, azaz a TXD vonal egy bitidő tartamára alacsony szintre vált. Ezt követően kerülnek kiküldésre egymás után az adatbitek, a legkisebb helyiértékű bittel kezdve. A legmagasabb helyiértékű bit után egy stop bit következik, amikor egy bitidő tartamára a kimenet magas szintre vált. Ha a vevő azt tapasztalja, hogy a stop bit helyén (ami esetünkben a 10 bitet jelenti, ami a start bit lefutó élét 9 bitidőnyi késéssel követi) alacsony szintet észlel, akkor „keretezési hibát” jelez és eldobja a feltehetően hibásan vett adatot. Adatsebesség, bitidőEgy bit időtartama az adatküldés sebességétől függ. A szabványos adatsebességek (300, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 bit/s) közül mi a 9600 bit/s-ot használjuk, a Launchpad kártya USB-UART protokol konvertere ugyanis ezt a sebességet támogatja. A 9600 bit/s azt jelenti, hogy egy bitre 1 s/9600 = 0,00010416667 s, azaz 104,1667 µs idő jut. Az alábbi példaprogramban teljes mértékben szoftveresen valósítjuk meg az UART adatküldést (bit banging), az időzítéseket is szoftveres késleltetésekkel oldjuk meg. A késleltetés idejét úgy kell megválasztani, hogy a soron következő bit kiforgatásához és valamelyik általános célú I/O lábra történő kiadásához szükséges utasítások idejét is figyelembe vegyük. A gyárilag kalibrált 1 MHz-es DCO órajelet használjuk, így egy utasításciklus 1 µs lesz. Az alábbi programban az IAR Embedded Workbench szimulátorában futtattam a programot, s a szimuláció során a regiszterek ablakát megnyitva ellenőrizni tudtam, hogy ha 89 utasításciklusnyi késleltetést használok, akkor két bit kiküldése között közelítőleg 104 µs idő telik el. Abszolút pontosságot nem lehet elérni, mert a bit értékétől függően az if... else ... utasítás más-más ágon fut. Hardver követelmények:
1_1. lista: A 4_uart_soft program listája
A delay_ms() eljárást csak a főprogramban használjuk, az UART kommunikációhoz nem kell. Az sw_uart_putc() eljárás végzi egy karakter kiküldését a program elején definiált portlábon (a Launchpad kártyánál szoftveres UART módban P1.1 a TXD láb). A küldés megkezdése előtt a kiküldendő 8 adatbitet „keretezzük”. Kiegészítjük egy stop és egy start bittel. Így összesen 10 kiküldendő bit lesz, a for ciklus ezért megy 10-ig. Kiküldéskor megnézzük a soron következő bit értékét, s ennek megfelelően a TXD kimenentet alacsony vagy magas szintre állítjuk. Arra ügyeljünk, hogy P1OUT aktualizálásánál kizárólag csak a TXD kimenethez tartozó bitet módosítsuk, nehogy mellékhatásként valamit ki- vagy bekapcsoljunk! A mintapéldában pl. beállítjuk a belső felhúzást az S2 nyomógombhoz tartozó P1.3 bemeneten. Ha véletlenül töröljük P1OUT 3. bitjét, akkor ez a felhúzás lehúzásba vált! Az sw_uart_puts() eljárás egy nullával lezárt karakterfüzért (stringet) írat ki úgy, hogy karakterenként meghívja az Az sw_uart_putc() eljárást. Ugyanilyen eljárást használtunk már az LCD alfanumerikus modulok kezelésénél. A főprogramban letiltjuk az őrkutyát, beállítjuk a gyárilag kalibrált 1 MHz-es órajelet, konfiguráljuk a TXD kimenetet, s bekapcsoljuk az S2 nyomógomhoz tartozó P1.3 bemeneten a belső felhúzást. A program így mind a régi, mind az újabb Launchpad kártyával kompatibilis lesz (nem lebeg a P1.3 bemenet). A program futtatásaA program használatához szükség lesz valamilyen terminál emulációs szoftverre. Windows XP alatt a Hyperterminál, Windows 7 alatt a szabadon letölthető PutTTY.exe, vagy hasonló program használható. A PC oldalon a Launchpad kártyához tartozó virtuális soros portot (hogy melyik az, azt az Eszközkezelőben nézhetjük meg a COM és LPT Portok között) az alábbi paraméterekkel nyissuk meg: 9600 bit/s, 8 adatbit, nincs paritás, 1 stop bit. (PC oldalon 1 stop bitet állítsunk majd be a későbbi mintaprogramoknál is, ahol két stop bitet küldünk!). Először mindig a Launchpad kártyát csatlakoztassuk, s csak utána nyissuk meg a virtuális soros portot az alkalmazásból! Leálláskor fordított sorrenben kell eljárni: először az alkalmazásban zárjuk le a kapcsolatot, csak utána húzzuk ki a Launchpad kártyát a gépből! Így is előfordulhat, különösen Windows 7 esetén, hogy csak sokszori csatlakoztatás és kapcsolatbontás után sikerül működésbe hozni a soros kommunikációt. A program futtatásának eredménye az alábbi ábrán látható.
1_2. ábra: A 4_uart_soft program futási eredményeA cikk még nem ért véget, lapozz! Értékeléshez bejelentkezés szükséges! |
Bejelentkezés
Hirdetés |