Přednáška 6

Přednáška 6
2011, kat. měření, ČVUT - FEL, Praha
J. Fischer
Přednáška 6
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
1
Poznámky ke cvičením: Specifikace úlohy 4, bodovaná úloha (5 bodů)
Výklad k úloze:
zobrazovač LCD
použití instrukcí po čtení tabulky znaků
čtení, zápis o paměti SRAM v STM32
obvod UART,
rozhraní RS232, RS422, RS- 485
log. obvody CBT
dynamický odběr CMOS
Náplň přednášky
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
2
+U
U1
ULCD
U2
+U
t
t
t
U2
UL
X2
U1
U2
t
U1
1
X1
X1
1
ULCD
Zobrazovač LCD, kapalné krystaly
buzení střídavým napětím (nulová stejnosměrná složka a !! nulový ss proud)
při ss proudu- degradace LCD
Zobrazovač LCD
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
3
SHARP LM20A21 použit ve cvičeních
Mozaikový semigrafický zobrazovač 20 znaků x 2 řádky
řadič HD44780 (výrobce – původně firma Hitachi)
Semigrafický zobrazovač LCD
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
4
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, vstup R/W připojit
napevno na úroveň L.
Detaily ovládání – viz popis HD44780 a popis SHARP LM20A21
SHARP LM20A21
Mozaikový semigrafický zobrazovač 20 znaků x 2 řádky
řadič HD44780 (výrobce – původně firma Hitachi)
Semigrafický zobrazovač LCD
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
5
tabulka znaků generovaných
HD44780
kódy pro číslice a písmena
odpovídají kódům ASCII znaků
HD44780 – kódy znaků (LCD
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
6
Použití semigrafického zobrazovače LCD s řadičem HD4470
možnost definovat několik vlastních znaků s využitím paměti RAM
Semigrafický zobrazovač
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
7
PWEH = min. 450 ns, tcyc = min. 1000 ns, tAS = min. 140 ns
tAH = min. 10 ns, tDSW = min. 195 ns, tH = min. 10 ns
pozor na časování, SW
Zápis do HD44780
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
8
PWEH = min. 450 ns, tcyc = min. 1000 ns, tAS = min. 140 ns
tAH = min. 10 ns, tDDR = max. 320 ns (data delay) , tDHR = min. 20 ns
pozor na časování, SW
Čtení z HD44780
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
9
-
Čtení z HD44780 – jiný obr.
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
10
-
Zápis do HD44780 – jiný obr.
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
11
Nastavení na cvičení:
8 datových, bez parity, 1 stop bit
Možná nastavení:
(vždy jen – 1 start bit)
5 až 8 datových
parita ( žádná, sudá, lichá)
stop bity (1, 1,5, 2 ), v některých
obvodech UART i 9 bitů
UART sériový přenos dat
synchronizace – start bit do 0
datové bity začíná se od D0 (LSB !)
přenos typicky 8 datových bitů D0 až D7)
0
1
start
T
1
D0
2
0
0
0
1
4
D1 D2
3
D3
5
D4
6
D5
7
přenos jednoho znaku
1
9
0
10
"S"
0
D6
parita stop
8
1
znak
znak
znak
přenos více znaků, prodlevy
znak
přenos 7 dat, parita, 1 stop)
31 = "1"
start
12
přenos dalšího
znaku
start D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 stop
1/ Br
vyslání znaku ´1´ doba = 10 x ( 1 / Br ) , nast. - 8 dat, 1 stop bit
start
Obvod UART
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
stop
T
115 200
2 000
150
9 600
1 800
134.5
38 400
57 600
4 800
1200
110
28 800
19 200
7 200
3 600
600
75
2 400
300
50
Modulační rychlosti používané pro přenos pomocí UART
nejčastěji používaná rychlost 9600 Bd (Baudů)
Modulační rychlosti
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
13
TxD
RxD
RxD
MP2
US
MAX 232
MP1
TxD
MAX 232
klidová nap. úroveň na vodiči data TXD log 1 (! pro kontrolu funkčnosti ve cv.)
tedy UOL = - 5 V až - 15 V záporné napětí (velikost podle typu budiče)
při přenosu se objevují kladné napěťové úrovně UOH = 5 V až 15 V (podle -“-)
přenos dat v negativní logice – budič vysílače a přijímač jsou invertující
přenos řídících signálů – v pozitivní logice
Přenos dat sériovým kanálem s využitím UART (na PC COM port) mezi dvěma
zařízeními, přenos typu bod – bod
Rozhraní RS-232 pro zvýšenou šumovou imunitu
napětí na výstupu budiče vysílače UOH = 5 V až 15 V, UOL = - 5 V až - 15 V
na vstupu přijímače UIH = 3 V až 15 V, případně UIL = - 3 V až - 15 V
Rozhraní RS-232
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
14
V úloze na cvičení využití pouze datových signálů TXD a RXD
signály RTS, CTS, DSR mohou být používány pro řízení přenosu (handshake)
alternativní způsob handshake „XONN“ , „XOFF“ s využitím pouze signálů
TxD a RxD posílání řídicích znaků
č. kontaktu v konektoru DSUB- 9
označ.
název signálu
význam
FG
Frame ground
ochranná zem
3
TXD
Transmit Data
výstup vysílaných dat
2
RXD
Receive Data
vstup přijímaných dat
7
RTS
Request to Send DTE může přijímat data z DCE
8
CTS
Clear to Send
DCE může přijímat data z DTE a vysílat je
6
DSR
Data Set Ready DCE je připraveno
5
SG
Signal Ground
signálová zem
1
DCD
Data Carrier Detect DCE rozpoznalo funkční připojení linky
4
DTR
Data Terminal Ready
DTE je připraveno k funkci
9
RI
Ring Indicator
DCE indikovalo výzvu (vyzvánění)
Signály RS-232
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
15
osciloskop – GND ochrana (napájení) propojení GND vstupu osciloskopu
(výklad tabule)
Použitelnost RS -232 pro přenos na vzdálenost jednotek metrů,
(pro 9600 Bd typ. - 12 metrů)
pozor – v PC („set top“) GND RS232 bývá propojena na GND PC, ochranný
vodič – kolík v zásuvce, propojení zařízení dalším signálem, např. může
být problém při měření s napájením zařízení při použití starého
dvouvodičového rozvodu napájecí sítě ( 230 V/50 Hz)
Rozhraní RS-232
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
16
UART
STM32
TTL
úrovně
TxD
RxD
UART/
USB
FT232R
USB
Pozn. použití rozhraní UART mezi mikropočítači s přenosem v úrovních TTL
či UART – převodník UART/USB v úrovních TTL (CMOS) i jednotky MBaud
Převodníky USB – RS-232 použitelnosti 500 kBaud, (konektor RS-232
převodníku přímo do konektoru RS232 mikropočítače, bez kabelu)
omezení rychlosti – problém – budič RS-232 hrany, přídavná zátěž kapacitou
kabelu)
Rozhraní RS-232, převod USB
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
17
Převodník úrovní TTL/ RS-232 obvody obdobné MAX 232
Realizace rozhraní RS- 232 na cvičení
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
18
vysílač
5
3
2
Rx D
Tx D
5
6
7
8
1
2
3
4
VT2out
R2in
C2 +
C2 -
C1 +
V+
C1 -
T2in
R2out
Vcc
GND
T1out
R1in
R1out
T1in
ADM 232 L
16
15
14
13
12
11
10
9
+5V
RxD přijímaná data - data na vstupu mikroproc.
TxD vysílaná data – data na výstupu mikroproc.
Vysvětlení (analogie) ruční vysílačka,
vstup vysílače – akustický signál - mikrofon – výstup vysílače (anténa)
vstup přijímače (anténa) – výstup přijímače (reproduktor)
Rx in
Tx out
Rx out přijímač
Tx in
.pojem vstup vysílače, výstup přijímače
Vysílač, přijímač RS-232
Rx D
Tx D
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
19
9 8 7 6
pohled na dutinky
(vývojový kit uP)
6 7 8 9
pohled na kolíky (PC)
Rx D
Tx D
5 4 3 2 1
GND
1 2 3 4 5
GND
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
5
3
2
Rx D
Tx D
5
6
7
8
1
2
3
4
VT2out
R2in
C2 +
C2 -
C1 +
V+
C1 -
T2in
R2out
Vcc
GND
T1out
R1in
R1out
T1in
ADM 232 L
16
15
14
13
12
11
10
9
+5V
Rx D
Tx D
konektor COM – port na PC, DSUB 9 ( Cannon konektor 9 pinů, kolíky)
3 TXD Transmit Data
výstup vysílaných dat
2 RXD Receive Data
vstup přijímaných dat
deska mikropočítače připojena prodlužovacím kabelem – propojení pin č. 2
dutinka č. 2 na kolík č. 2 kabelem
propojení DSUB 9 dutinky na kolíky. propojení 1 na 1, 2 na 2,…
Konektory pro RS-232
Rx D
Tx D
20
GND1
DI
B
A
Am26LS31
UD
RT
-
+
GND2
DO
Am 26LS32
Rozhraní RS 422 možnost zvýšit rychlost přenosu až na:
10 Mb/s (vedení o délce několika metrů),
2 Mb/s při délce vedení 60 m
100 kb/s při délce vedení 1200 m.
Diferenciální budiče – vstup. sig. – převod na rozdílové napětí UD
pro Di = H výstup A připojí na napájení + 5 V a B na GND (zem) vysílače .
pro Di = L naopak.
Vedení – kroucený dvoudrát. Zakončení odporem dle char. imped. ved Z0.
obvykle 100 až 120 Ohmů
Pro propojení dvou zařízení s UART – duplexní provoz – potřeba 2x RS- 422
UART a rozhraní RS-422
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
21
GND1
DI
B
A
Am26LS31
UD
RT
-
+
GND2
DO
Am 26LS32
RS 422 - pro sériový přenos od vysílače obvykle k jednomu přijímači.
RS 422 je vhodné i pro paralelní přenos tam, kde se požaduje vysoká
rychlost přenosu informace. Např. přenos 8 datových signálů paralelně
pomocí 8-mi rozhraní RS-422.
Poznámka pro pomoc při vývoji: pro jednoduché případy (a pouze pro kontroly
funkčnosti zařízení) a velmi malé vzdálenosti lze výstup A chápat jako
neinvertující výstup v TTL logických úrovních (velikost napětí UOH závisí na
použítí zakončovacího odporu) a napojit jej na vstup logického obvodu,
Výstup B – chování jeko invertující výstup TTL
 Diferenciální přijímač rozliší rozdílové napětí 200 mV.
Funkční i při přítomnosti souhlasného rušivého napětí (rozdíl potenciálu
GND1 a GND2) na vstupu až ± 7 V.
Rozhraní RS-422 odolnost proti rušení
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
22
+
-
B
A
RT
T
T
T
B
A
T
RT
Použití v průmyslových systémech pro přenos na větší vzdálenosti (10- ky až
100- ky metrů, použití i pro propojení jen dvou jednotek – nadřízená
(master) a podřízená jednotka
RE
RO
DI
DE
Rozhraní RS-485 (podoba s RS- 422)
propojení jednotek kroucený dvoudrát a GND
ale obousměrná komunikace, zakončení na obou koncích odporem dle
char. impedance vedení Z0.
neaktivní jednotka má výstupy v třetím stavu (signál DE)
na společné vedení – sběrnici – je možné připojit až 32 jednotek
poloduplexní komunikace, nutná arbitráž, jednotka master řídící komunikaci
Obousměrný budič např. 75176
možné použití i s napájením 3,3 V, např. obvod ADM 3485 Analog Devices
Rozhraní RS-485 pro přenos pomocí UART
A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL
23
Was this manual useful for you? yes no
Thank you for your participation!

* Your assessment is very important for improving the work of artificial intelligence, which forms the content of this project

Download PDF

advertisement