A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Přednáška 1 2011, kat. měření, ČVUT - FEL, Praha J. Fischer 1 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Náplň HW návrh vestavěných systémů, komponenty a jejich využití, procesor jako součástka Logické obvody a jejich vlastnosti z hlediska spolupráce s mikrořad. (odběr, typové řady, rychlost z hlediska spolupráce s mikroprocesorem, spolupráce rychlých logických obvodů, vedení, odrazy, zemnění, rozvody napájení, blokování). Bloky komunikace s obsluhou (tlačítka, klávesnice, LED a LCD zobrazovače 8 a 32 bitové procesory – mikrořadiče (Microcontroller) pro vestavěné systémy Obvody a periferie na čipu mikrořadičů (vstupy, výstupy, rozhraní SPI, I2C, I2S, USART převodníky A/D, převodníky D/A), Vnější periferie a jejich připojování (připojení vnějších řadičů – Ethernet,..) Vnější paměťové obvody a jejich připojování k mikroprocesoru Dohlížecí obvody a monitorovací obvody pro zajištění spolehlivé funkce vestavěného systému. Napájení – síťové napájení, bateriové napájení vestavěných systémů 2 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Cvičení Seznámení s IDE Keil pro ARM Logické obvody (dále L.O.)- statické parametry a jejich určení (skup. 2 stud.) Logické obvody – dynamické parametry a jejich určení , buzení obvodu procesorem STM32, generování signálu o dané frekvenci (měření -sk. 2 st., příprava programu pro generaci 1 st. Dále již jen – skupina – 1 student) Konfigurace výstupních bran STM32, ovládání výstupů, připojení LED, ovládání registru a posuvného registru, připojení výstupu s posuvným registrem 74HCT595, ovládání zobrazovače nebo krokového motorku (dle volby) (1. hodnocená úloha) + zpráva Čtení vstupů (tlačítko, klávesnice), vstup s posuvným registrem, využití SPI Sériová komunikace, využití UART, komunikace s RS232, zobrazení dat na PC (terminál) (2. hodnocená úloha) + zpráva Využití interní čítačové jednotky, pro generování a čítání impulsů, určení frekvence, generování signálu PWM. Samostatný projekt: Návrh systému pro sběr dat a monitorování (hodnocená úloha, studie k projektu, návrh a realizace, závěrečná zpráva), Test v semestru – 9. týden společný termín - na přednášce (v míst. 340) 3 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Cvičení – poznámky Možno osadit – zapájet minimodul s STM32 a využít jej v projektu ladění – „boot loader“, nebo pomocí SWD z kitu STM32 Discovery samostatná práce studenty, uvedení příp. informačních zdrojů) Plagiátorství – ne !!! Účast na cvičeních povinná Domácí příprava, příprava programů Zapůjčení modulů STM32 Discovery, příp. i kont. pole na celý semetr Potřebné vybavení napájení + 5V ( např. z USB), příp. multimetr Minimum potřebného vybavení – PC s USB a nainstalovaným SW Keil, mini USB kabel, Vhodný doplněk převodník USB na RS232 (dostupné např. v NC computers za 160 - 200 Kč, www.nc.cz, využitelné i pro práci s jinými mikroprocesory pro vestavěné systémy – pro funkci Boot Loader) 4 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Hodnocení 1., 2. hodnocená úloha, samostatný projekt, zprávy, samostatná práce studenty, uvedení příp. informačních zdrojů) Plagiátorství – ne !!! Účast na cvičeních povinná Domácí příprava, příprava programů, vývojový diagram, schéma v laboratoři – odladění úlohy, využití přístrojového vybavení 5 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Jádro ARM Cortex – M3 Firma ARM www.arm.com, (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 periefrie 6 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Jádro ARM Cortex – M3 Volně dostupné materiály: Sadasivan S.:An Introduction to the ARM Cortex-M3 Processor (www.ARM.com) DUI 0552A_Cortex - M3devices generic user Guide (www.ARM.com) DDI 0337E Cortex -M3 Revision: r1p1 Technical Reference Manual (www.ARM.com) DDI 0403 ARM v7-M Architecture Reference Manual (www.ARM.com dostupný po zaregistrování) (podrobný popis architektury ARMv7M do které spadá i ARM Cortex M3) 7 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL STM32F100x Volně dostupné materiály: katalogový listk STM32F100x: STM32F100x4 STM32F100x6,STM32F100x8 STM32F100xB – (Doc ID 16455 Rev 5) podrobný referenční manuál: RM0041 Reference manual STM32F100xx advanced ARM-based 32-bit MCUs (www.st.com) 8 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Literatura The Insider’s GuideTo The STM32 ARM®Based Microcontroller An Engineer’s Introduction To The STM32 Series www.hitex.com 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 9 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Registry ARM Cortex M3 R0 – R12 obecné registry Dolní registry (low reg.) R0 – R7 přístupné všemi instrucemi. s příst. k registrům. Horní registry (high reg.) R8 – R12 přístup pouze 32 bitovými instrukcemi s příst. k registrům 10 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Registry R13 až R15 Stack pointer Registr R13 -Stack Pointer (SP) ukazatel zásobníku. R13 – dvě formy: hlavní SP (SP main) procesní SR (SP_process) Link register Registr R14 je užíván při volání podprogramů (subroutine Link Register - LR). Do LR se uloží návratová adresa z PC při instrukci při vykonání instrukcí Branch an Link (BL) or Branch and Link with Exchange (BLX). LR je využit také při návratu z obsluhy výjimky (exception return). R14 – možno obsluhovat jako obecný registr Programový čítač (Program counter - PC) registr R15 Bit [0] je vždy, takže instrukce jsou zarovnány na hranice slova (4 Byte) nebo poloviční slova (2 Byte). Stavový reg. programu (Program Status Registers xPSR) stavových registr příznaků (Flags) 11 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Pojem instrukce - Thumb - 2 ARM Cortex M3 návaznost na procesory ARM procesory ARM 16 – bitové instrukce Thumb 32 – bitové instrukce ARM ( přepínání v programu, jaká sada instrukcí se používá) ARM Cortex M3 - instrukce Thumb doplněné 32- bitovými instrukcemi sada označená jako Thumb 2, ARM Cortex M3 – používá sadu Thumb – 2 bez přepínání, Pokus o přepnutí do režimu instrukcí ARM ( 32 – bitových vyvolá chybu) 16 – bitové instrukce Thumb – omezené možnosti – např. ve vzdálenosti adresy pro skok,…. možnost 12 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Příznakový registr - 1 indikuje aktivní stav N negativní nebo menší než Z Nula C Carry/ Borrow – výpůjčka V přetečení overflow Q sticky saturation (při aritmetice se saturací) 13 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Adresový prostor - 14 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL STM32F100 Nested Nestedvect vectIT ITCtrl Ctrl 11xxSystick SystickTimer Timer 11xxDMA DMA 77Channels Channels ARMLite LiteHi-Speed Hi-SpeedBus Bus ARM Matrix / Arbiter (max 24MHz) Matrix / Arbiter (max 24MHz) JTAG/SW JTAG/SWDebug Debug FlashI/F I/F Flash Cortex-M3 Cortex-M3 CPU CPU 24 24 MHz MHz 16-128kB 16-128kB Flash FlashMemory Memory 4kB-8kB 4kB-8kBSRAM SRAM 20B 20BBackup BackupRegs Regs Clock ClockControl Control Bridge Bridge Up Upto to80 80I/Os I/Os 1x 1xSPI SPI 1x 1xUSART/LIN USART/LIN Smartcard/IrDa Smartcard/IrDa Modem-Ctrl Modem-Ctrl (max 24MHz) Synchronized SynchronizedAC ACTimer Timer Up Upto to16 16Ext. Ext.ITs ITs Int. Int.RC RCoscillators oscillators 40KHz 40KHz++8MHz 8MHz PLL PLL RTC RTC//AWU AWU 2x 2xWatchdog Watchdog Bridge Bridge 1x6x 1x6x16-bit 16-bitPWM PWM Power PowerSupply Supply Reg Reg1.8V 1.8V POR/PDR/PVD POR/PDR/PVD XTAL XTALoscillators oscillators 32KHz 32KHz++3~25MHz 3~25MHz CRC CRC ARM Peripheral Bus - ARM Peripheral Bus (max 24MHz) (independent (independent&&window) window) 33xx16-bit 16-bitTimer Timer 1x16-bit 1x16-bittimer timerwith with22 IC/OC/PWM IC/OC/PWM HDMI HDMICEC CEC 2x16-bit 2x16-bittimer timereach each with 1 IC/OC/PWM with 1 IC/OC/PWM 2x 2xSPI SPI 22xx12bit 12bitDAC DAC 1x 1x12-bit 12-bitADC ADC 16 channels 16 channels// 850ksps 850ksps Temp TempSensor Sensor 2x 2xUSART/LIN USART/LIN Smartcard Smartcard//IrDa IrDa Modem ModemControl Control 2x 2xI2C I2C 15 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Výklad ke cvičením -měření vlastností LO - Statické parametry: vstupní charakteristika Ii = f (Ui) převodní charakteristika Uo = f (Ui), rozhodovací úroveň vnitřní odpor výstupu ve stavu H - RH, vnitřní odpor výstupu ve stavu l RL, klidový odběr odběr v závislosti na vstupním napětí ( při rozhodovací úrovni) chování obvodu se vstupem „ plovoucím“ Dynamické parametry: zpoždění odběr v závislosti na frekvenci vstupního signálu určení Cpd zvýšení odběru při zátěži kapacitou (kondenzátor, osciloskopická sonda) 74HC00, 74HCT00 UCC II UI IO UO 16 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Měření vlastností LO - Měřicí zapojení , výklad na přednášce, příprava na cvičení UCC II +5V IO UI R1 CB +5V R1 UO Ucc R2 Ui in GND out Uo Ii Ii UCC Ui UCC Ui 17 A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL Měření vlastností LO - působení diod ve vstupním obvodu, působení na vstupní charakteristiku působení substrátových diod, (výklad na přednášce k problematice cvičení) UCC UCC II UI IO T1 U1 UO U2 T2 UCC D5 D3 D1 CMOS obvod U1 D2 R D4 U2 D6 D7 18
* Your assessment is very important for improving the work of artificial intelligence, which forms the content of this project
advertisement
© 2021