MC9S12C128 микроконтроллерінің перифериялы модульдері

Екінші тақша  – PBMCUSLK әмбебап платформасы. Бұл платформа  Freescale Semiconductor компаниясының әртүрлі типтегі микроконтроллерлерін зерттеуге қолданылады. Платформа өзіне 5.0 және 3.0 В тұрақтандырылған қоректенуді, Turbo BDM Light USB бағдарламасын дұрыстау интерфейсін және әртүрлі құрылғыларды алып жүреді. PBMCUSLK қосымша  енгізу-шығару құрылғысына ие, ол зерттеліп отырған микроконтроллер мен  қолданушы арасындағы интерфейсті кеңейте түседі. PBMCUSLK платформасы  дербес құрылғы ретінде қолданылмайды, тек CSMB12С128 тақшасымен бірге ғана қолдануға болады. Конструкцияның негiзiндегi сұр модуль – бұл National Instruments компаниясының Elvis II оқу қондырғы. Оның құрамында LabVIEW ортасында құрылған  виртуалды құрылғы мен PBMCUSLK тақшасы арасындағы байланысты жүзеге асыратын электрондық схемасы бар. Оларды микроконтроллер үшін басқару сигналдары ретінде қолдануға өте ыңғайлы. ELVIS_S12C128 оқу қондырғысының толық жиынтығында, аталған 3 құрылғыдан тұратын, кейбір аяқталған қосымшаларды С тілінде немесе ассемблер тілінде құруға қабілетті және микроконтроллерлерді программалаудың негізін игерген оқушы қолдана алады. Аталған құрылғылардың негізінде экспериметалды қондырғының 3 конфигурациясын құруға болады:

CSMB12С128 тақшасы  + ДК. Екі компонент бір-бірімен USB кабелдің көмегімен жалғанады. Бұл ретте CSMB12С128 тақшасы ДК-дан осы интерфейс арқылы қоректенеді.

CSMB12С128 тақшасы  + PBMCUSLK платформасы + ДК. Бірінші компонент екіншінің арнайы тіркеуіші орнатылады. CSMB12С128 тақшасының қоректенуі әмбебап платформаның кіріктірме тұрақтандырғышы арқылы жүзеге асады. Соңғысы, энергияны тұтынады немесе электр желісінен адаптер арқылы ~ 220 В / 9 В, немесе ДК-мен байланыс USB интерфейсі арқылы жүзеге асады [9]. Осы тақшада зерттеліп отырған MC9S12C128 типінің ИС орнатылған.

CSMB12С128 тақшасы  + PBMCUSLK тақшасы + ELVIS платформасы + ДК. Қондырғыдағы барлық компоненттердің қоректенуі Elvis II платформасына қосылған адаптердің көмегімен жүзеге асады. Компьютермен байланыс екі USB кабельдің көмегімен жүзеге асады: біреуі – виртуалды құрылғыларды басқаруға, ал екіншісі – микроконтроллерді ретке келтіруге жауап береді.

 

2.1 сурет - ELVIS_S12C128 қондырғының сыртқы көрінісі

 

 

MC9S12C128 микроконтроллерімен зерттеу жүргізудің 4 нұсқасы бар. Бұл жұмыс енгізу-шығару виртуалды құрылғысын қолданумен толық программалық симуляция режимінде орындалады. Толық программалық симуляция микроконтроллерді қолданбай-ақ, үлкен емес программаларды ретке келтіріп орындауға  мүмкіндік береді.

 

2.2 Микроконтроллердің тақшасы

 

80 шығысымен  QFP корпусында - MC9S12C128 біркристалды микроконтроллер. Ретке келтіру интерфейсі және микроконтроллердің кіріктірме тұрақтандырғыш кернеу қоректенуімен Turbo BDM Light USB программалау. BDM адаптері MC908JB16FAE тақшасының арғы жағында орналасқан MC908JB16FAE микроконтроллердің негізінде орындалған [5]. Пайда болған бетте Software &Tools қосымша бетті таңдаймыз. Аталған құрылғылардың негізінде экспериметалды қондырғының 3 конфигурациясын құруға болады.

 

2.2.1 сурет - CSMB12С128 тақшасының сыртқы көрінісі

 

 

4-жарықдиод(LED1..LED4). Осы элементтерді жағатын активті деңгей логикалық нөл болып табылады.

4-ауыстырып-қосқыш(SW3-1..SW3-4). Олардың схемотехникалық құрылғысы дрезбергтен аппараттық қорғауды қамтымайды. Қажет болған жағдайда студент осы функцияларды программалық деңгейде орындай алады.

2-белгіленбеген батырмалар (SW1 және SW2). Олардың    схемотехникалық құрылғысы дрезбергтен аппараттық қорғауды қамтымайды. Қажет болған жағдайда студент осы функцияларды программалық деңгейде орындай алады.

1-потенциометр(RV1). Микроконтроллердің AD портының 5-ші кірісіне кернеудің аналогты деңгейін тапсыруға мүмкіндік береді.

1-фотодатчик(RZ1). Фототранзисторды негізінде орындалған. Сигнал одан операциялық күшейткішпен күшейеді және AD микроконтроллердің 4-ші аяғына аналогты түрде келіп түседі.

RS-232 интерфейсі тізбекті асинхронды интерфейс бойынша микроконтроллер мен компьютер арасындағы жіберетін мәліметтерді зерттеу үшін қолданылады.

CSMB12С128 тақшасының компьютермен бірге жұмыс режимі келесідей түрде жүзеге асады. Ең алдымен CodeWarrior Development Studio for S12(X) программалық пакетін орнату керек. Программалық пакетті  freescale.com сайтынан жазамыз. Products → 16 - bit Microcontrollers → S12 and S12X → S12C  таңдаймыз. Пайда болған бетте Software &Tools қосымша бетті таңдаймыз. Осыдан  CodeWarrior for HCS12(X)  Microcontrollers белгісі бар сілтемені басып таңдауымыз қажет. Пайда болған бетте CodeWarrior пакетінің әртүрлі версиялары  бар салыстырмалы кестесі көрсетіледі. Тегін Special редакциясын таңдап және осы сөздің жанындағы Get сілтемесіне басамыз. Одан кейін жаңа кестенің Special Edition: CodeWarrior for S12(X) Microcontrollers V5.0 қатарындағы Download батырмасын басамыз. Осыдан кейін программамыз жүктеледі.

 

2.2.2 сурет - CSMB12С128 тақшасында құрылғыларды қосудың функционалдық схемасы

 

 

Аталған құрылғылар мен зерттеліп жатқан микроконтроллердің функционалдық схемасы 2.2.2 суретте келтірілген.

 

2.2.3 сурет - CSMB12С128 тақшасында ұстатқыштардың орналасуы

 

 

Тақшаны компьютерге қоспас бұрын оған 2.2.3 суретте көрсетілгендей ұстатқыштарды орнатамыз. Суретте орнатылған ұстатқыштар қызылмен белгіленген. Осыдан кейін CSMB12C128 тақшасында тіркеуіш кабелімен қосу керек. ОС Windows ортасы жаңа белгісіз құрылғысын тауып және ол үшін драйверді орнатамыз.

 

2.2.4 сурет - CSMB12C128 тақшасы үшін драйверді орнату  мастерінің бірінші терезесі

 

 

Жаңа құрылғыны  орнату мастерінде ең алдымен интернет жүйесінен  драйверді іздеуден бас  тарту қажет (2.2.4 сурет).

 

2.2.5 сурет - CSMB12C128 тақшасы үшін драйверді орнату  мастерінің бірінші терезесі

 

содан кейін “Далее >” батырмасын басамыз (2.2.5 сурет).

 

2.2.6 сурет - Драйверді іздеу және оны орнату

 

 

Ары қарай драйверді іздеу және оны орнату іске асырылады (2.2.6 сурет).

 

2.2.7 сурет - CSMB12C128 тақшасы үшін драйверді орнатудың аяқталуы

 

2.3 CSMB12C128 тақшасы +  PBMCUSLK тақшасы

 

PBMCUSLK тақшасы – Freescale Semiconductor  компаниясының микроконтроллерлерін зерттегенде қолданылатын әмбебап платформа. Бұл модуль қосымша енгізу-шығару құрылғыларын қолдануға мүмкіндік береді: 8 батырма, 8 жарық диодтары, 8 ауыстырып-қосқыш және тағы басқа элементтер.

 

1. сурет - CSMB12C128 модулінің J1 тіркеуішін ажырату

 

 

CSMB12C128 тақшасы 5В кернеуге ие, ал PBMCUSLK платформасы 3.3-5В кернеуге ие. CSMB12C128 модулінің J1 тіркеуішін ажырату 2.3.1 суретте көрсетілген. Бұл тіркеуішпен микроконтроллердің тақшасын PBMCUSLK платформасының J5-не  қосу керек. Енді  компьютермен байланыc SMB12С128 тақшасы арқылы емес, PBMCUSL платформасының USB-тіркеуіші арқылы қамтамасыз етіледі.

2.3.2 сурет - CSMB12С128 және PBMCUSL тақшаларында және олардың компьютермен бірге қолдануындағы ұстатқыштардың орналасуы

 

 

Қондырғыдағы элементтерді қосар алдында ұстатқыштарды 2.3.2 суреттегідей орнату керек [11].

 

2.3.3 сурет - PBMCUSL тақшасы үшін драйверді орнату

 

 

Осыдан кейін PBMCUSLK тақшасындағы тіркеуіштерді және компьютерді USB-кабельмен қосу керек. ОС Windows ортасы жаңа белгісіз құрылғыны табуы керек. Егер бұрын CodeWarrior Development Studio for S12(X) ортасы орнатылған болса, онда драйвер автоматты түрде табылуы керек (2.3.3 сурет).

 

2.4 CSMB12C128 тақшасы +  PBMCUSLK тақшасы + ELVIS II платформасы

 

ELVIS II қондырғысы микроконтроллерді зерттеу барысында виртуалды құрылғыларды қосуға мүмкіндік береді. ELVIS II платформасындағы негізгі стандартты құрылғылар:

DMM сандық мультиметрі. Токтың, кернеудің, кедергінің және басқа да параметрлерді  өлшеуге мүмкіндік береді.

SCOPE осциллографы. ELVIS II қондырғының бүйірінде немесе PBMCUSLK тақшасының жоғарғы тіркеуіштерінде 2канал жетімді.

FGEN функционалды  генераторы. Қондырғының бүйіріндегі FGEN шығысында немесе PBMCUSLK тақшасының FUNC OUT  жоғарғы тіркеуіштерінде параметрлері анықталған синусоидалды, үшбұрышты, тікбұрышты сигналдарды беруге мүмкіндік береді.

VPS өзгергіш  қорек көздері. Оң және теріс полярлығы бар екі кернеу көзі виртуалды құрылғының беттік панелі бойынша да және ELVIS II қондырғыдағы тұтқашалар арқылы басқарыла алады.

ARB өңделген  формадағы генератор сигналы. PBMCUSLK тақшасының тіркеуішінде екі канал (DAC0,DAC1) қол жетімді.

DigIn сандық кодты  оқу құралы. PBMCUSLK тақшасында 8 сандық желілер күйін жазады және бейнелейді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 МИКРОПРОЦЕССОРЛЫҚ ЖҮЙЕЛЕРГЕ  АРНАЛҒАН CODEWARRIOR ПРОГРАММАЛЫҚ ОРТАСЫ

3.1 Өңдеу ортасының жалпы  сипаттамасы

 

CodeWarrior (ауд.- кодтармен күресші) – енгізілген микропроцессорлық жүйелерге арналған өңдеудің программалық қамтамасыздандырудың интеграцияланған ортасы. IDE CodeWarrior-дың сырты – бұл стандартты Windows қосымшасы. Ол программаның мәтінімен файлдарды жасауға және оларды жобаға ұйымдастыру мүмкіндік береді [14]. Бұған қосымша өңдеу ортасы автоматты компиляцияны, микроконтроллерге арналған дайын абсолютті программаның модулін алу үшін барлық қажетті берілген мәліметтерді жүктеуді қамтамасыз етеді. CodeWarrior-дың басқару сыртының жұмыс режимінің екі типі бар:

Программаның «құру» (Build) режимі қосымшаның барлық файлдарын трансляциялауға және программаның дайын жіберуші алуға мүмкіндік береді.

Дұрыстау ррежимдері (Debug) қосымшаны тексеруді және дұрыстауды енгізілген тексерудің немесе симулятордың көмегімен қамтамасыз етеді.

 

3.1.1 сурет - Интеграцияланған CodeWarrior өңдеу ортасының құрылымы

 

CodeWarrior пакетінің құрамында бір-бірімен байланысқан программалық модульдербар. Олар: жоба менеджері, интерактивті қателері бар редактор, компиляцияны басқару модулі және т.б. оның құрылымы нақтырақ 3.1.1 суретте келтірілген.

Freescale Semiconductor компаниясының  универсалды өңдеу ортасы негізінде  анықталған микросхеманың категорияларына  бағдарланушы программалық құралды  шығарады. Мұндай пакеттерге микроконтроллердің  немесе процессорлар класына  бағыттауышы бар CodeWarrior Development Tools-тың немесе CodeWarrior Development Studio-ның аты беріледі. Бұл жұмыста біз IDE CodeWarrior Development Studio for S12(X)-ті қолданамыз.

CodeWarrior интеграцияланған өңдеу ортасымен танысу аспектісі өте қызықты. Себебі ассемблер, С, С++ тілдерінде программалауға да болады [12]. Бұл CodeWarrior-ды әр түрлі оқу үдерісінде қолдануға мүмкіндік береді. Олар: ассемблер тілінде міндетті түрде базаланатын микропроцессорлық техника негіздері курсынан бастап жоғары деңгейлі программалау тілдерін қолдануға тура келетін оқыту деңгейінің мәліметтерді жүктеу және басқару жүйелеріндегі МК-лердің жұмыс алгоритмдерін зерттеу курстарына дейін.

Бір кластың  әр түрлі МК-лерінде орындалған аппараттық құралдарды қосу мүмкіндігі бар CodeWarrior ортасының тұтас графикалық интерфейсі оқу лабораториясының техникалық құралдары қасиеттерінің көрінісін өзгертеді.

 

3.1.2 сурет - CodeWarrior ортасының программаны түзетуінің қолданбалы графикалық интерфейсі

 

 

Дәл нақты контроллермен  жұмыс істеу режимінде сияқты толық программалық симуляция режимінде де тұтас программаны түзету ортасы тек оқушыға ғана емес, сонымен қатар тәжірибелі өңдеушіге де өте қолайлы. Симуляция режимінде басқару объектісінің «қосылуы» мүмкін еместігі кез келген оқу процесінің аналогты қиындығы болып табылады. CodeWarrior авторлары бұл мәселе қолданушылардың өкіміне қарай енгізу/шығару виртуалды құралдары және басқару объектілерін жеткізу арқылы шеше білді.

CodeWarrior пакетінің  программалы-логикалық симуляторы Visualization Tool бөлімін қолданып қолданушының өзі құрастыра алатын немесе дайын тізімнен таңдап алынатын арнайы ішкі объектілермен жабдықталған. Олар микропроцессорлық жүйенің енгізу-шығару типтік құрылғыларының графикалық кескінін генерациялайды, бұл құрылғыларды МК-дің порттарына қосуды қамтамасыз етеді және әрбір құрылғының жұмыс істеу алгоритмін моделдейді [14].

 

3.2 CodeWarrior ортасында жоба құру  техникасы

 

Бұл бөлімде MC9S12C128 микроконтроллерінің архитектурасы, оның адрестік кеңістігінің таралуы  және HCS12 орталық процессорының программалы-логикалық моделі қарастырылады. Сонымен қатар, ассемблерде программа жазудың қарапайым үлгісі, микроконтроллерге жүктеуге арналған машиналық код түріне программаның берілген мәтінін түрлендіру техникасы, IDE CodeWarrior Development Studio for S12(X) (симулятор) программалы-логикалық моделін қолдану арқылы өңделген программаны түзету техникасы зерттеледі [12].

Кейбір басқару  программаларын жасауға арналған әрбір  лабораториялық жұмысты орындау  барысында келесі іс-әрекеттерді  жүзеге асыру қажет:

CodeWarrior өңдеу  ортасының енгізілген редакторын  қолдана отырып берілген программа  мәтінін ассемблер тілінде енгізу.

Микроконтроллердің  жадына жүктеуге арналған машиналық  кодты алу үшін қолданбалы программаның мәтінін ассембрлерлеу.

Микроконтроллер жадына жазылған программаның машиналық кодын жүктеу.

Программаның  дұрыс орындалуы үшін керекті  берілген мәліметтерді микроконтроллер  жадына енгізу.

Программаның  орындалуы,оның жұмыс нәтижесінің  сараптамасы.

Жіберілген  қателіктерді түзету.