Aplikace vestavných systémů

Transkript

1 Aplikace vestavných systémů 2015, kat. měření, ČVUT - FEL, Praha J. Fischer 1

2 Přednášející doc. Ing. Jan Fischer, CSc., kat. měření, míst. 441/1, tel Ing. Radek Sedláček, PhD cvičení: lab. E1-7 halové laboratoře cvičící: Ing. Radek Sedláček, PhD komunikace s vyučujícími E- maily pouze z FEL adresy! login_jméno@fel.cvut.cz 2

3 Dále snímky 4-23 snímky firemních zařízení a jejich vnitřního řešení aplikací vestavných systémů nejsou uvedeny v PDF 3

4 Náplň předmětu Aplikace vestavných systémů Použití mikrořadičů ve vestavných systémech, Tvorba a aplikace vestavného systému Orientace na 32- bitové procesory s jádrem ARM Cortex M3, provedení STM32 Návrh HW, SW, použití vývojových nástrojů, Bloky komunikace s obsluhou Vstup a výstup signálu, Metody číslicového zpracování signálu, signálové procesory Použití vestavných systémů v typických přístrojích a zařízeních 24

5 Jádro ARM Cortex M3 Firma ARM (nevyrábí vlastní procesory) návrh jádra jádro v rámci licencí využívá mnoho výrobců (ST, NXP, TI, Atmel,..) definováno: jádro CPU řadič přerušení rozložení v adresním prostoru (kde- SRAM interní, externí, kde vnitřní sběrnice spolupráce s rozhraním pro ladění (debug) JTAG, SWD Výrobci individuálně doplňují perieferie 25

6 Adresní prostor ARM- CORTEX M3. 26

7 Struktura STM32F100 výklad na před.: jednotlivé části, funkce a použití Cortex-M3 CPU MHz JTAG/SW Debug Nested vect vectit IT Ctrl Ctrl 1 x Systick Timer 1 x DMA 7 Channels CRC 1x6x 16-bit PWM Synchronized AC AC Timer Timer Up Up to to Ext. Ext. ITs ITs Up Up to to I/Os I/Os 1x 1x SPI SPI 1x 1x USART/LIN Smartcard/IrDa Modem-Ctrl ARM Lite Hi-Speed Bus Matrix / / Arbiter (max (max 24MHz) 24MHz) Bridge ARM Peripheral Bus (max 24MHz) Flash Flash I/F I/F Bridge kB Flash Memory 4kB-8kB SRAM 20B 20B Backup Regs Clock Control ARM Peripheral Bus (max 24MHz) 1x16-bit timer with 2 IC/OC/PWM 2x16-bit timer each with 1 IC/OC/PWM 2 x 12bit DAC 1x 1x 12-bit ADC channels // 850ksps Temp Sensor Power Supply Reg Reg1.8V POR/PDR/PVD XTAL oscillators 32KHz + 3~25MHz Int. Int. RC RC oscillators 40KHz + 8MHz PLL PLL RTC // AWU 2x 2x Watchdog (independent & window) 3 x 16-bit Timer HDMI CEC CEC 2x 2x SPI SPI 2x 2x USART/LIN Smartcard // IrDa IrDa Modem Control 2x 2x I2C I2C 27

8 Literatura The Insider s GuideTo The STM32 ARM Based Microcontroller. An Engineer s Introduction To The STM32 Series Velmi zkrácený přehled architektury ARM Cortex M3 z hlediska, implemetace do STM32 přehledný zkrácený popis periferií STM32 doporučeno pro získání prvního přehledu k použití periferiístm32, následně detailní studium referenčního manuálu k STM32 Tento manuál je dobrý proto to, zjistit, co se má vlastně hledat v dalších podrobných manuálech 28

9 .AVS Kit použitý na cvičení. 29

10 Cvičení Řešení projektu návrhu přístroje aplikace vestavného systému První část semestru úloha na seznámení cyklovač tlačítka, pos. reg., 7- seg- LED úloha řídicí jednotka elektrického zámku 10 b Projekt aplikace vestavného systému v přístroji (monitorovacím přístroji, herní konzoli,) příprava na řešení projektu, práce s bloky systému, které budou použity při návrhu přístroje. Dva týdny praktické seznámení s číslicovým zpracováním signálu s využití modulu ADSP BF592 Řešení a dokončení projektu Na projektu se pracuje ihned od začátku semestru 30

11 Harmonogram cvičení. 1 IDE pro STM32F1x, ovládání LED, 2 Úl. 1 - Cyklovač - ovládání 7- seg. LED sér. par. pos. reg. 7- seg. LED 3 Úl. 1 řešení, odevzdání 4 Úl. 2 Bodovaná úloha El. zámek - zobr. na LCD, konfig. -USB, příp. RS232 5 Úl. 2- řešení 6 Úloha 2 -dokončení, předvedení a odevzdání úlohy 2 (10 b.) 7 Úloha 3- Generace sig. metodou DDS (ADSP BF 592) Odevzd zpr. k úl. 2 8 Úloha 4 Implementace číslicových filtrů, Odevzdání studie k projektu (5 b.) 9 Úloha 5 Sam. projekt - "Monitorovací systém s grafickým LCD, Odsouhlasení náplně projektu 10 Řeš. proj. kontrola části - zobrazení na grafickém LCD 11 Řeš. proj.- kontrola - čtení informace z akcelerometru a zobr. na graf. LCD 12 Řešení projektu, kontrola stavu řešení, (15b) 13 Závěrečná kontrola, odevzdání zprávy (5b) včetně dokumentace, zápočet 31

12 Cvičení - účast Cvičení jsou povinná - neúčast na cvičeních důvod pro neudělení zápočtu Odůvodněná a řádně omluvená neúčast náhrada podle domluvy se cvičícím Připravenost (prokazatelná) na úlohy řešené na cvičení Mít sebou vždy všechny soubory týkající se vlastní práce na cvičeních (zálohovat si soubory alespoň na dalších dvou nezávislých médiích - ztráta souborů,. není omluvou a důvodem pro odložení zápočtu) 32

13 Úloha- řídicí jednotka elektrického zámku Řídicí jednotka elektrického zámku - Zadávání uživatelů a jejich přístupových kódů- prostřednictvím RS-232 (USB) Zadávání vstupních kódu pro otevření dveří Dálkové otevírání dveří,případně úplné blokování otevírání dveří Odblokování dveří- stálé otevření Uložení databáze uživatelů a jejich kódu kódů pokud možno do paměti FLASH Kontrola celistvosti záznamu uživatele kontrolní součet,.. 33

14 Projekt - řešený přístroj Použití vestavného systému s procesorem STM32Fxxx pro realizaci přístroje Přístroj sběru dat Motivační problém Přístroj pro sledování způsobu pohybu s záznamem dat (pohyb osoby nestabilita, transport nákladu zjištění, zda se s nákladem zacházelo šetrně), logování způsobu jízdy automobilem Využití akcelerometru, grafického LCD, ovládacích prvků enkodér, potenciometr, záznam dat, výpis dat na LCD, výpis dat pomocí rozhraní UART, USB, Bluetooth Nastavení přístroje volba způsobu funkce Činnost přístroje Zobrazení zaznamenaných dat na LCD v grafické formě Alternativní přístroje herní konzole, Doručená zařízení, která se využijí v přístroji 34

15 Přístroj použité periferie a zařízení Zařízení, která se v přístroji realizovaném pomocí AVS kitu využijí závazně: Akcelerometr Zobrazovač LCD (grafický nutný + volitelně grafický i textový ) Prvky komunikace s obsluhou tlačítka Rotační ovládač potenciometr připojen na ADC Komunikace rozhraní RS232, nebo USB( FT232RL na UART), případně Ethernet, Bluetooth 2.0 přes UART Další možné: 2x 7- segment LED analogový vstup ADC analogový výstup DAC např. jako zvukový výstup výkonové výstupy ULN2003 např. ovládání krokového motorku měření teploty obvod reálného času RTC 35

16 Studie k projektu, zpráva Studie je chápána jako podrobná projektová dokumentace, tedy bude obsahovat podrobný popis vlastnosti, funkce a způsobu řešení Psát jako popis hotového řešení (v ideálním případě tak zařízení bude přesně vypadat a fungovat). Bude obsahovat popis funkcí zařízení z hlediska uživatele i z hlediska vnitřního řešení. Návrh řešení bude konkrétní dokumentace, jasně specifikované funkce ovládání, ne pouze úvahy ( jako plány na stavbu domu). (Studii je možno také chápat jako podrobnou zadávací dokumentaci, kde jsou přesně specifikovány vlastnosti a funkce řečeného zařízení. Tedy forma dokumentace, na základě které by i jiný subjekt mohl vyvinout požadované zařízení s požadovanými vlastnostmi bez potřeby dalších konzultací.) Ve studii bude: grafické znázornění vzhledu zobrazení grafického zobrazovače, popis způsobu komunikace s obsluhou, Psát studii v přítomném čase jako by zařízení bylo hotovo. To vede k lepší představivosti a konkrétnosti a podrobnosti popisu. 36

17 Závěrečná zpráva Závěrečná zpráva může využít studii, bude však zohledňovat skutečné řešení V příloze bude zabalený celý programový projekt. Ve studii: 1. Úvodní přehledový popis celkové funkce zařízení (jeden odstavec) 2. Detailní popis skutečné funkce, vysvětlení funkcí programu, řešení funkcí přístroje a případných speciálních způsobů řešení 3. Kopie (snímky) obrazovky přístroje pro jednotlivá menu a způsoby zobrazení výstupů 4. Příp. kopie obrazovky aplikace - PC, sloužícího pro ovládání přístroje 5. Popis způsobu komunikace s obsluhou Závěrečná zpráva (s přiloženými programy, vývojovými diagramy,.. a dalšími soubory) bude v takové formě, že umožní rekonstruovat funkci přístroje nezávisle na autorovi, případě i tuto funkci modifikovat (To vychází ze standardních požadavků na vývojáře ve firmách, kde musí být dokumentace taková, aby případné úpravy nezávisely na přítomnosti konkrétního autora). Využívat obrázků pro vysvětlení uspořádání, funkcí programu, Je možno vkládat též různé foto výsledného zařízení, jeho použití,... 37

18 Projekt formální náležitost, autor Zprávu tvoří každý samostatně s uvedením původu použitých materiálů podle zásad publikování na ČVUT FEL (podobně jako v BP a DP. V programu bude jasně uvedeno autorství. Plagiátorství je důvodem pro snížení hodnocení, případně v závažných případech i pro neudělení zápočtu. Autor musí být schopen u všech částí svého projektu být schopen vždy poskytnout vysvětlení řešení a funkcí. Použití cizích kódů,, a dalších materiálů, obrázků, snímků, diagramů,.. uvést zdroj dle zásad publikování na ČVUT) 38

19 Závěrečná zpráva příloha Prospekt Přílohou závěrečné zprávy bude katalogový list prospekt, (technický) propagační leták, který by byl např. použit na výstavě, kde by příslušný přístroj byl nabízen. Může být v anglickém jazyce - výhodou Prospekt by měl obsahovat: Krátký úvodní popis přístroje (ze kterého potenciální zákazní zjistí, o co se jedná, zda jej přístroj zajímá a zda má dále číst) Technické a uživatelské parametry Pokud není hned z názvu nebo obrázku zřejmé, k čemu by přístroj měl složit uvést oblasti možného použití ( aby si potenciální zákazník řekl, že to je přístroj, který právě hledá). Fotografie Další grafická znázornění, vysvětlující funkci nebo použití přístroje (Pozn. Potenciální zákazní nemá čas číst a potřebuje podstatnou část informace zjistit v krátké chvíli. Je třeba si uvědomit, že grafická informace se vnímá naráz - paralelně, zatím co textová informace se zpracovává postupně. Výrobce - firmu (v tomto případě to bude kontakt na autora) 39

20 Hodnocení Aktivní účast a aktivní práce řešení úkolů na cvičeních, 6. cv. odevzdání úlohy 2 (v termínu) až 10 bodů 8. cv. odevzdání studie (a následně odsouhlasené) k projektu - až 5 b. 10. cv. kontrola zobrazení na LCD 11. cv. kontrola čtení akcelerometru a zobrazení na LCD 12 cv. odevzdání řešení projektu (v termínu) až 15 b. 13. cv odevzdání (odsouhlasené) závěr. zprávy (včetně prospektu) až 5 b. ( částečné řešení projektu udělení pouze příslušné části bodů) Test v semestru až 15 bodů Max. 50 bodů ze cvičení a testu v semestru Test u zkoušky max. 50 bodů 40

21 Zápočet - podmínky Aktivní účast na cvičeních, řešení všech úkolů Vyřešení úvodních úloh s STM32Fx a úloh a ADSPBF592 předvedení výsledku cvičícímu Výběr úlohy k projektu Odevzdání studie k projektu, která je odsouhlasena cvičícím Odevzdání vyřešeného projektu a závěrečné zprávy k projektu Příp. oprava závěrečné zprávy dle připomínek cvičícího Neúčast na cvičeních důvod pro neudělení zápočtu Řádný termín zápočtu v termínu řádného cvičení v zápočtovém týdnu Každý se dostaví k zápočtu v řádném termínu a příp. předloží chybějící požadované podklady). Neomluvená neúčast na zápočtovém cvičení vyjadřuje nezájem o zápočet Pokud nejsou splněny podmínky zápočtu - stanovení náhradního termínu zápočtu - nejpozději do konce druhého týdne zkouškového období. (Výjimečné závažné případy nemoc a další,.. řeší cvičící se studentem ve spolupráci s přednášejícími, zohlední se i předchozí přístup studenta k řešení úkolů) Získání alespoň 25 bodů ze cvičení ( test + řešení úloh) 41

22 Jádro ARM Cortex M3 Volně dostupné materiály:. Sadasivan S.:An Introduction to the ARM Cortex-M3 Processor ( DUI 0552A_Cortex - M3devices generic user Guide ( DDI 0337E Cortex -M3 Revision: r1p1 Technical Reference Manual ( DDI 0403 ARM v7-m Architecture Reference Manual ( dostupný po zaregistrování) (podrobný popis architektury ARMv7M do které spadá i ARM Cortex M3) 42

23 STM32F100x. Volně dostupné materiály: katalogový listk STM32F100x: STM32F100x4 STM32F100x6,STM32F100x8 STM32F100xB (Doc ID Rev 5) podrobný referenční manuál: RM0041 Reference manual STM32F100xx advanced ARM-based 32-bit MCUs ( Další literatura. Def. guide 43

24 Nastavení STM32 pro použití brány Po reset minimalizace spotřeby, vše odpojeno,. Běh na vnitřní RC- HS oscilátor Pro použití brány, nastavit XTAL oscilátor, nastavení sběrnic, povolení hodin pro sběrnice a periferie, konfigurace pinů brány, 44

25 Tlačítko na STM32VL Discovery Tlačítko v klidu L, Pull down rezistor stisk čte se 1, viz manuál UM0919 tlačítko připojeno na PA0, LED připojeny na PC8, PC9 45

26 V/V brány v STM32 Standardní vstupně výstupní brány (ne + 5 V tolerantní). Odhad chování pinu ( ne + 5V tolerantního) brány STM32F100x na základě podoby s chování vstupů log. obvodů řady 74HCxxx, např. 74HC04 Diskuse, možné důsledky nevhodného zapojení ( též. další přednášky) 46

27 STM32F100 IO brány standardní vstup. RM0041 str

28 Konfigurace brány STM32F100x. Po reset jsou V/V brány neaktivní (i při zápisu dat do výstupního registru brány se na výstupu nic neprojeví) Nejdříve - aktivace hodinového signálu pro výstupní bránu LDR R0, =RCC_APB2ENR ; Kopie adresy RCC_APB2ENR (APB2 peripheral clock enable register) do R0 LDR R1, [R0] LDR R2, =0x10 ORR R1, R1, R2 STR R1, [R0] ; Nacteni stavu registru RCC_APB2ENR do R1 ; Konstanta pro zapnuti hodin pro branu C ; Maskovani ; Ulozeni nove hodnoty Následně nutnost konfigurace každého používaného pinu V/V brány zápisem do konfiguračního registru Zápis dat do výstupního registru brány se projeví na výstupu pouze u pinů konfigurovaných jako výstupy. (Poznámka: pokud výstupní nebo vstupní pin, či další perierie, nereagují na zápis dat, je třeba zkontrolovat, zda je přiveden hodinový signál a pin správně konfigurován!!!) 48

29 Umístění registrů str. 36 RM0041. PA 0x PC 0x

30 Reset and Clock Control STM32F100 str. 100 RM0041 ref. manual. 50

31 Registry V/V bran.. 51

32 Konfigurace bitů 7 až 0 (dolní Byte) low 4 bity pro konfiguraci jednoho pinu brány CFNx 2 bity, Modex 2 bity Brány PA, PB, PC jsou 16 bitové lze číst a zapsat naráz max. 16 bitů z (nebo do) brány 52

33 konfigurace bitů 15 až 8 ( horní Byte) - high 53

34 Konfigurace RM0041 str

35 Datový registr výstupní brány Brány PA, PB, PC jsou 16 bitové lze zapsat naráz max. 16 bitů do brány 55

36 Vstupní brána Pro čtení tlačítka na desce Discovery na PA0 Brány PA, PB, PC jsou 16 bitové lze číst naráz max. 16 bitů z brány Vhodné 56

37 Určení adresy registru Potřeba znát základní adresu periferie (brány) z Tab. 1 na str. 36 RM0041 offset pro příslušný registr z tab. 48 (str. 129RM0041 ) zákl. adr. pro GPIOC 0x zákl. adr. pro GPIOA 0x kontrol. reg. pro GPIOx_CRL pro bity 7 až 0 má offset 0x00 kontrol. reg. pro GPIPx_CRH pro bity 15 až 8 má offset 0x04 vstup. dat. reg. GPIOx_IDR offset 0x08 výst. dat. reg GPIOx_ODR offset 0x0C kontr. reg bit set/ reset GPIOx_BSR offset 0x10 kontr. reg. bit reset GPIOx_BRR offset 0x14 0x GPIOC + offset 0x04 = 0x x GPIOC_CRH (konfigurace PC15 až PC8) výstupní registr brány PC + offset pro GPIOx_ODR 0x GPIOC + offset 0x0C = 0x C 0x C GPIOC_ODR výstupní registr pro PC 0x GPIOA_IDR registr vstupní brány PA 57

38 Používané adresy 0x GPIOC_CRH konfigurace PC15 až PC8 0x C GPIOC_ODR výstupní registr pro PC 0x GPIOA_IDR registr vstupní brány PA 58

39 Port bit set/ reset Nastavování jednotlivých bitů brány, zápis 1 do bitů 31 až 16 nastavuje přísl. bit. do 1, zápis 1 do bitů 15 až 0 nastavuje přísl. bit do 0 zápis 0 příslušný výstupní bit se neovlivní 59

40 Reset výstupního pinu brány Zápis 1 do bitů 15 až 0 nuluje přísl. bit. (nastavuje přísl. bit do 0) RESET, zápis. 0 do registru neaktivní neovlivní stav výstupu Vhodné 60

41 Potřeba modifikace jediného bitu Nastavování výstupních bran často potřeba modifikace vybraného bitu bez ovlivnění ostatních bitů, např. blikání LED,.. potřeba změnit konfiguraci jedné části a neovlivnit nastavení ostatních částí Postupovat obezřetně při změnách konfigurace a nastavení systému 61

42 Modifikace bitů slova v SRAM nebo výstupní brány Změna vybraných bitů v RAM nebo registru výst. brány.(read modify write) přečíst upravit vybrané bity a zapsat Funkce čtení modifikace bitů, zápis úprava bitu do 1- OR 1 úprava bitu do 0 - AND 0 v daném bitu? riziko příchod přerušení v procesu čtení, modifikace a zápisu (read, modify, write), zákaz přerušení Pro ovládání jednotlivých vybraných bitů brány STM32 jediným zápisem viz funkce set, reset obr. viz. Hitex: Insiders Guide. 62

43 Bit Banding slovo (32 bitů) na adr. 0x odpovídá (jedinému) bitu D0z Byte na adr. 0x zápis 63

44 Bit banding. obr. dle Hitex: Insiders Guide celá vnitřní SRAM a periferie v STM32 v rozsahu adres dosažitelném pomocí Bit banding SRAM Bit band oblast (celkem 1 MByte) Bit Band Alias (celkem 32 MByte) od 0x do 0x200F FFFF, od 0x do 0x23FF FFFF Periferie Bit band oblast (celkem 1 MByte) Bit Band Alias (celkem 32 MByte) od 0x do 0x400F FFFF od 0x do 0x43FF FFF 64

45 Modifikace jediného bitu metodou bit banding Možnost adresovat jediný bit v oblasti bit banding ) zápisem celého slova (32 bitů) do oblasti bit band alias, oblast 1MByte adres. prostoru bit band v paměti SRAM adresovaná jako 32 MByte v bit band alias, jeden bit oblast 1MByte bit band v prostoru I/O v STM32 adresovaná jako 32 MByte v bit band allias bit_word_addr = bit_band_base + (byte_offset x 32) + (bit_number 4) mapování bitu 2 z Byte v SRAM na adrese 0x do oblasti alias : 0x = 0x (0x300*32) + (2*4). Zápis na adresu 0x má stejný efekt jako čtení,modifikace bitu a zápis bitu 2 z byte v SRAM na adrese 0x význam má nejnižší bit 0 ze slova (32 bitů) Čtení z adresy 0x vrátí hodnotu (0x01 nebo 0x00) bitu 2 z byte v SRAM adress 0x (0x01: bit set; 0x00: bit cleared). 65

46 Kit AVS základní deska. 66

47 .AVS Kit doplněný kitem STM32VL Discovery. 67

48 .Blokové schéma AVS kit. 68

49 .. 69

50 Tlačítka na desce AVS kit Tlačítka TL1 (SW1), TL2 (SW2) použít pull up rezistor v klidu čte se H - 1 stisk čte se L -0 70

51 Volné piny bran k dispozici na konektoru desky AVS Uživatelsky přístupné piny, připojeny přes ochranné rezistory 100 Ohmů PA.0 PA.1 PA.12 PC.12 PA.1 PB.12 71

52 Analogové vstupy na desce AVS kit Potenciometr R34, vstup napětí na J1, stejnosměrný posun dělič R4, R5, invertující zesilovač- rostoucí napětí na vstupu, klesající napětí na výstupu 72

53 Připojení 7- segmetových zobrazovačů LED. 73

54 Blok UART- RS232, UART- USB. Rozhraní RS232, nebo USB- UART pomocí FT232 RL (firma FTDI Chips) jedno nebo druhé rozhraní 74

55 Připojení semigrafického a grafického LCD D4 semigrafiký (alfanumerický) 2x 8 znaků Připojen paralelně ve 4 bitovém režimu D3 grafický R19 nastavení kontrastu LCD připojen přes rozhraní SPI 75

56 Blok UART- RS232, UART- USB. Rozhraní RS232, nebo USB- UART pomocí FT232 RL (firma FTDI Chips) jedno nebo druhé rozhraní 76

57 Připojení semigrafického a grafického LCD D4 semigrafiký (alfanumerický) 2x 8 znaků Připojen paralelně ve 4 bitovém režimu D3 grafický R19 nastavení kontrastu LCD připojen přes rozhraní SPI 77

58 .AVS Kit, připojení pinů. 78

59 Úkol- cyklovač stěračů Vytvořte jednoduchý vstupně výstupní blok vestavného systému pro komunikaci s obsluhou, který bude obsahovat tlačítka a zobrazovač se dvěma 7-seg. LED. Vest. sys. bude realizovat funkci jednoduchého cyklovače. Pro přiblížení je možno představit si funkci cyklovače stěračů v automobilu. Po spuštění bude systém ve výchozím stavu program zobrazovat blikající úvodní znak F a bude očekávat krátké stisknutí tlačítka "SW1", představující požadavek setření skel, na což systém reaguje jednorázovou "aktivací relé motorku stěrače"- to bude signalizováno svitem LED po dobu asi 1 sekundy. Dalším stiskem "SW1" po zvolené prodlevě od prvního stisku se opět aktivuje stěrač, což pak pokračuje stále s danou periodou, která odpovídá intervalu mezi prvními dvěma stisky SW1. Na 7- seg. zobr. se bude indikovat perioda stírání v desetinách sekundy. (Pokud do 10 sekund po prvním stisku SW1 nedojde k jeho dalšímu stisku, použije cyklovač periodu 10 sekund.) Dalším stiskem "SW1" přejde systém do periodického stírání, kdy bude doba běhu 1 sekunda a prodleva 1 sekunda. Na zobrazovači se bude tento režim indikovat hlášením "PE". Stiskem tlačítka SW2 se přejde do předchozího intervalového stírání a dalším stiskem SW2 se stírání ukončí a systém přejde do výchozího klidového stavu. 79

60 Výstup s posuvným registrem Posuvný registr ser. par. 74HCT595 - na výstupu záchytný registr překopíruje se naráz s náběžnou hranou sig. RCLK sériová data SER, čtení dat do pos. reg. s náběžnou hranou sig. SRCLK Struktura pos. registru 595, modifikace výstupní části v různých variantách: Výkonové tranzistory v TPIC 595 Texas Instruments, výstupy typu Open Drain, možnost budit krokové motorky výstupní obvody přepis s. data posun nul. RCLK Q A Q B výst. reg. Q H SER pos. reg. Q H SRCLK SRCLR SRR1 74HC595 80

61 Pos. reg výstupní obvody přepis s. data posun nul. Q A Q B Q H RCLK výst. reg. SER pos. reg. Q H SRCLK SRCLR SRR1 74HC595 81

62 Ovládání pos. registru

63 Výstup s posuvným registrem TPIC6C595 Pos registr, řízení jako HC595, výstupy typu open drain pouzdro - 16 vývodů, jinak. výv.!výst. proud až 100 ma, možno budit větší LED TPIC6C596 viz řízení LED, palubní deska Octavia 74HC595 TPIC6C595 83

64 Klávesnice Membránová maticová klávesnice cvičení číslování odpovídá obrázku, 1- horní vývod - vpravo " 6" " N" " F" " 1" 1R " 7" " 9" " 4" " 2" 2R " 8" " 0" " 5" " 3" 3R R S 4S 5S 6S 7S 84

65 Klávesnice zapojení do obvodu Výstupy- nastavit typu otevřený kolektor, open Drain, alternativní řešení, výstup ve stavu nula, nebo třetí stav, vysvětlení, problém stisku více tlačítek vstupy - Pull- UP rezistory, konfigurace pinů STM32F100 výstup 1R "open drain" 2R 3R G +U DD vstup -interní. "pull up" rezistor 4S 5S 6S 7S S D substrát " 6" " N" " F" " 1" 1R " 7" " 9" " 4" " 2" 2R " 8" " 0" " 5" " 3" 3R 4S 5S 6S 7S R S 85

66 Čtení klávesnice Způsob čtení klávesnice, dynamické čtení, aktivace vodiče z první skupiny ( zde řádku do úrovně L low - nula) čtení čtení stavu druhé skupiny vodičů ( zde sloupců), v klidu díky Pull Up rezistoru čtení H (jedna), sloupec se stisknutým tlačítkem v aktivovaném řádku čtení L Odskoky tlačítek, programové ošetření - výklad 86

67 Semigrafický zobrazovač LCD Semigrafický,alfanumerický zobrazovač 2 řádk x 8 znaků-použit Pro buzení LCD využit specializovaný řadič ekvivalentu HD44780 (výrobce původně firma Hitachi) 87

68 Semigrafický zobrazovač LCD řadič HD44780 paralelní rozhraní DB7 až DB0 obousměrné datové signály R / W Read/ Write 1 čtení, 0 zápis E Enable, určuje platnost dat na sběrnici RS Register Select RS = 1 data -, RS = 0 instrukce možné zjednodušení na potřebu pouze 6 vodičů na 4 bitová data, zápis 8 bitů po dvou 4-bitových datech Vypuštění čtení stavu - zápis a vložení dostatečně dlouhé doby čekání, za kterou se povel pro řadič LCD zaručeně vykoná, pro zjednodušení - vstup R/W připojit napevno na úroveň L. Detaily ovládání viz popis HD44780 a popis SHARP LM20A21 88

69 HD44780 kódy znaků (LCD tabulka znaků generovaných HD44780 kódy pro číslice a písmena odpovídají kódům ASCII znaků Použití semigrafického zobr. LCD s řadičem HD4470- možnost definovat několik vlastních znaků s využitím generátoru znaků uložených v paměti RAM v HD

70 Zápis do HD44780 PW EH = min. 450 ns, t cyc = min ns, t AS = min. 140 ns t AH = min. 10 ns, t DSW = min. 195 ns, t H = min. 10 ns pozor na časování, SW 90

71 Čtení z HD44780 PW EH = min. 450 ns, t cyc = min ns, t AS = min. 140 ns t AH = min. 10 ns, t DDR = max. 320 ns (data delay), t DHR = min. 20 ns pozor na časování, SW 91

72 Čtení z HD44780 jiný obr. - 92

73 Zápis do HD44780 jiný obr. - 93

74 Oživení LCD Připojení DB7 DB0 a řídicích signálů RS, R/W, E, napájení Možné použít i jen DB7 DB5 čtyřbitový mód, méně HW, více SW pomalejší komunikace, využit v kitu AVS Pozor na kolize při použití různých zdrojů napájení s postupným zapínáním, použít ochranné rezistory odpory do série se signály (např. 470 Ohmů), pozor U INmax!!! (Čekat alespoň 15 ms po zapnutí napájení LCD) 94