22

41,66 кГц, формат кадра – 9 бит, функцию паритета не включать. Выведите сигналы TxD и RxD на осциллограф Scope, объясните полученные результаты.

97. Написать программу, с помощью которой микроконтроллер постоянно выдает код выдает код 0x12C0EF через встроенный модуль SCI. Каждую отправку пакета из 3 байт осуществить с некоторой задержкой, формируемой с помощью подсистемы таймера. Частоту передачи по последовательному интерфейсу установить равной 31,25 кГц, формат кадра – 9 бит, функцию паритета не включать. Выведите сигналы TxD, RxD на Scope, объясните полученные результаты.

98 Написать программу, с помощью которой микроконтроллер принимает код на порте В, создаваемый виртуальным инструментом Digital Reader и отправляет полученное 2- или 2-байтное значение через встроенный модуль SCI. Каждую отправку осуществлять с некоторой задержкой, задавая интервал времени с помощью подсистемы таймера. Частоту передачи по последовательному интерфейсу установить равной 50 кГц, формат кадра – 9 бит, включить функцию четного паритета. Выведите сигналы TxD и RxD на осциллограф Scope, объясните полученные результаты.

99 На вход AN3 микроконтроллера поступает аналоговый уровень напряжения, создаваемый виртуальным инструментом Analog Level. Оцифруйте сигнал в режиме работы АЦП и вышлите полученный код по интерфейсу SCI. Отправку осуществить с некоторой периодичностью. Частоту передачи по последовательному интерфейсу установить равной 61,5 кГц, формат кадра – 9 бит, функцию паритета не включать. Выведите сигналы TxD и RxD на осциллограф Scope, объясните полученные результаты.

61

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В учебно-методическом пособии рассмотрены методы управления периферийными модулями микроконтроллера семейства

«HCS12» компании «Freescale Semiconductor». Предложен вари-

ант программирования работы этих модулей на языке С. Структура разделов пособия содержит в себе описание ше-

сти лабораторных работ, 99 задач различного уровня сложности, а также 6-8 практических примеров генерации сигналов для управления МК. Предлагаемые эксперименты дополнены применением виртуальных приборов в программной среде CodeWarrior и различной конфигурации учебного стенда ELVIS II.

Итоги реализации экспериментальных работ, а также решения задач и исполнения примеров позволили сформулировать следующие заключения:

1.В единое целое собраны термины и определения в области МП комплексов и устройств автоматики с целью выработки у обучающихся грамотного применения технической терминологии при отладке и эксплуатации промышленных систем управления.

2.Все использованные в пособии обозначения и сокращения систематизированы в удобном для обучающегося порядке для случая, когда у него появляется потребность поиска смыслового назначения сокращений и технических словосочетаний, а также предназначения обозначений элементов или сигнала на учебном стенде или электрической плате периферии микроконтроллеров.

3.Приведены требования для оформления отчета по выполненной работе и формулирования заключений по итогам экспериментальных исследований и результатов.

4.В описании каждой лабораторной работы в полном объеме раскрыта методика выполнения настроек учебного стенда NI ELVIS II и установки программной среды для решения описанных примеров. Также описаны рекомендации по эффективному использованию методики проведения работы при изменении условий выданных заданий.

62

5.Разработаны, отлажены и описаны 6 лабораторных работ по демонстрации управления периферийными модулями микроконтроллера. Написаны пользовательские программы на языке С.

В качестве примера использованы платы учебного стенда ELVIS II, в составе которой предусмотрен микроконтроллер марки MC9S12C128 компании «Freescale Semiconductor».

6.Подробно рассмотрен режим симуляции программного кода и управления реальным микроконтроллером MC9S12C128

спомощью программы CodeWarrior.

7.Использованы 3 стандартных и 8 дополнительных виртуальных приборов, имеющихся в составе учебного стенда ELVIS II для регистрации данных и определения параметров сигналов в портах микроконтроллера.

8.Рассмотрены принципы работы 6 модулей (интерфейсов), используемых для организации режима работы и функционирования микроконтроллеров.

9.Представлен исходный текст программ на языке С для комплексной реализации примеров каждой лабораторной работы и выставления заданных значений параметров импульсных последовательностей в портах микроконтроллера.

10.Приведены экспериментально снятые авторами пособия временные диаграммы при реализации примеров управления режимами микроконтроллера марки MC9S12C128 на учебном стенде ELVIS II.

11.После выполнения каждой лабораторной работы составляется отчет по выполненной работе с целью последующей его защиты до окончания лабораторных занятий.

63

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Дребезг – переходный процесс в контакте устройства из одного установившегося состояния в другое.

Ассемблирование – процесс получения машинного кода программы из исходного текста.

Отладка – процесс исполнения программного кода в памяти реального микроконтроллера или его программной модели под управлением разработчика с целью определения корректной работы разработанного программного кода.

Инициализация периферии – процесс настройки периферии на заданный режим работы.

Микросистема – совокупность научно-технических и технологических способов, обеспечивающих создание на поверхности твердого тела упорядоченной композиции субмикронных областей материалов. В системе заданы состав, структура и геометрия, и она направлена на реализацию функций восприятия, преобразования, хранения, передачи информации, а также выработки управляющих воздействий в требуемых условиях эксплуатации.

Изделие системной техники (микросистема) – совокупность микроэлектронных управляющих и функциональных исполнительных элементов и компонентов в едином конструктивном исполнении, принцип действия которых основан на электрофизических, электромеханических, электрохимических, электронно-оптических, фотохимических процессах и явлениях с учетом эффектов масштабирования при переходе от макро- к микро- и наноразмерным уровням, и предназначенных для реализации функций приема, преобразования, хранения, передачи информации и энергии для выполнения функции конечного назначения в заданных режимах эксплуатации.

Микросистемная технология – последовательность технологических операций групповой микрообработки поверхности материала заготовки в целях изготовления, сборки, проектирования корпуса и измерения элементов, компонентов и узлов микросистемы.

Интегральная система – микросистема или микроустройства, элементы которой нераздельно выполнены и соединены в объеме и (или) на поверхности кристалла.

Информационно-управляющая система – неполная система, обеспечи-

вающая восприятие, преобразование вида и формы информации, ее хранение, обработку и последующую передачу в виде управляющего сигнала для микросистемы исполнения.

Функциональное устройство – устройство в составе микросистемы, неразрывно связанное с ней конструктивно, электрически, механически и обеспечивающее выполнение заданной функции.

Корпус системы – часть конструкции системы, предназначенная для защиты от внешних дестабилизирующих воздействий, используемая при выполнении заданных функций и обеспечивающая соединение с внешними электрическими цепями, механическими конструкциями.

64

Градуировочная характеристика – заданная зависимость сигнала на выходе микросистемы от поставленного ему в соответствие сигнала на входе.

Передаточная характеристика – зависимость сигнала на выходе микросистемы от значений сигнала на ее входе, принятая во времени и в условиях воздействия внешних дестабилизирующих факторов.

Нелинейность – максимальное отклонение значений передаточной характеристики микросистемы от ее градуировочной характеристики.

Разрешающая способность – наименьшее приращение сигнала на входе микросистемы, приводящее к ее активации.

Порог срабатывания – значение сигнала на входе системы, наименьшее приращение которого относительно нулевого значения приводит к заданному изменению сигнала на выходе.

Воспроизводимость – заданное соответствие значений сигнала на выходе микросистемы по циклам работы при постоянном значении сигнала на входе.

Выходной шум – флуктуации сигнала на выходе микросистемы в отсутствие сигнала на входе.

Время срабатывания – характеристика быстродействия системы, выраженная во времени отклика сигнала на выходе.

Дрейф сигнала на выходе – изменение сигнала на выходе МК при воздействии внешних дестабилизирующих факторов при постоянном сигнале на входе.

Амплитуда сигнала на выходе – максимальное значение сигнала на выходе МК, соответствующее значению полной шкалы диапазона воздействия сигнала на входе.

Гистерезис – разница между значениями сигналов на выходе микросистемы при равнозначных сигналах различной полярности на входе.

Мертвый ход – участок холостого хода передаточной характеристики микросистемы после смены полярности сигнала на входе.

Пороговая характеристика – переходная характеристика, отражающая изменения сигнала на выходе микросистемы при ступенчатом воздействии сигнала на входе.

Стабильность – способность микросистемы выполнять функции при сохранении параметров в пределах установленных норм в процессе, и после воздействия внешних дестабилизирующих факторов.

Смещение нуля передаточной характеристики – смещение передаточ-

ной характеристики микросистемы в ее нулевой точке, проявляющееся в наличии сигнала на выходе при отсутствии сигнала на входе.

Дрейф смещения нуля передаточной характеристики – нестабиль-

ность смещения нуля передаточной характеристики микросистемы при воздействии внешних дестабилизирующих факторов и старения.

Время готовности – интервал времени от момента подачи напряжения питания до выхода микросистемы в заданный режим функционирования.

Доминантный бит (Dominant bit) – логический 0, аннулирует рецессивный бит во время арбитража.

Рецессивный бит (Recessive bit) – логическая 1.

Узел CAN – точка в сети, где подключена CAN-связь.

65

Номинальное время передачи бита (Nominal Bit Time – NBT) – число битов в секунду, передаваемых передатчиком.

Задержка распространения (Propagation Delay) – время прохождения сигнала туда и обратно по физической шине.

Аппаратная синхронизация (Hard Synchronization) – сбрасывает бито-

вые счётчики принимающих узлов. Происходит только в начале кадра (Start Of

Frame – SOF).

Синхронизация с восстановлением тактовых интервалов (Resynchro-niza- tion) – поддерживает синхронизацию коррекцией битов в случае необходимости.

Время обработки информации (Information Processing Time-IPT) – вре-

мя для определения уровня бита.

Начало кадра (Start Of Frame – SOF) – первый доминантный бит в течение простоя шины. Указывает на начало кадра.

Точка выборки (Sample Point) – позиция в пределах бита, где осуществляется определение логического уровня.

Термины зарубежных слов

исловосочетаний в среде CodeWarrior

–Source – исходный код, в окне отображается программный текст, откладка которого происходит в данный момент времени;

–Procedure – событийная процедура, где в данный момент отображается программный код функции (подпрограммы);

–Data1 – данные, глобальные переменные, которые используются в отлаживаемой программе;

–Assembly – ассемблерный код исполняемой программы;

–Register – регистры центрального процессора;

–Memory – память микроконтроллера;

–Command – команды управляющего компьютера;

–FCS (Full Chip Simulation) – режим симуляции работы контроллера;

–Start/Continue – старт программы или продолжение с места остановки;

–Single step – инструкция ассемблера (языка С) о выполнении 1 шага;

–Step Over – осуществление процедуры «перешагнуть»;

–Step Out – «уйти» из процедуры;

–Assembly step – «ассемблерный» шаг (выполнение одной команды языка ассемблера);

–Halt – остановка (прекращение исполнения отлаживаемой программы);

–Reset Target – сброс микроконтроллера;

–Breakpoint – контрольная точка останова;

–Watchpoint – контрольная точка наблюдения;

–Set Breakpoint – устанавливается безусловная контрольная точка на текущей позиции курсора;

–Run To Cursor – установка стрелки мышки на контрольную точку;

–Show Breakpoints – открытие окна Controlpoints Configuration, где мож-

но временно отключить или удалить любую контрольную точку;

–Show Location – инструкция выполнения выделенного кода ассемблера;

66

–Set Markpoint – установка маркера на строку;

–Set Program Counter – установка значения счетчика РС;

–Open Source File – открытие другого файла исходного текста программы;

–Copy – копирование выделенного фрагмента программного кода в буфер обмена (аналог комбинации клавиш «Ctrl + C»);

–Go To Line – переход на указанную строку программного кода;

–Find – поиск текста по файлу программного кода;

–Find Procedure – поиск процедуры в файле исходного текста программы;

–Folding – раскрытие (скрытие) блоков кода исходного файла;

–Freeze – «заморозка» содержимого окна;

–Marks – показ (скрытие) указателя на строки программного кода, где можно установить контрольные точки;

–Tooltips – показ окна с настройками контекстного окна Tooltips;

–Set/Show Watchpoints – установка или просмотр установленных контрольных точек типа «Watchpoints»;

–Word Size – изменение длины отображаемого в поле данных слова (Byte, Word, или Long);

–Format – изменение формата представления слова;

–Mode – режим обновления поля данных окна;

–Display options – опции отображения (view the Address – показывать колонку адресов ячеек, ASCII code – справа показывает символы кода ASCII, соответствующие содержимому ячеек);

–Automatic – данные обновляются каждый раз при остановке выполнения программы;

–Periodical – данные обновляются с заданной периодичностью (задается

вусловных единицах по 100 мс);

–Frozen – данные не обновляются.

–Open Module – назначение модуля, для которого будут отображаться переменные заданного типа;

–Add Expression – добавление переменной в окно;

–Set Watch point – установка точки типа Watchpoint на выбранную переменную;

–Show Watch points – показ окна Control points configuration с перечнем контрольных точек;

–Set Wark points – установка маркера в окне Data на выбранную курсором переменную;

–Show Wark points – показ окна Control points configuration;

–Show location – показ адреса и позиции выделенной переменной в окне

Memory;

–Zoom – отображение структуры данных;

–Scope –переменные (глобальные, локальные или пользовательские);

–Mode – выбор режима обновления содержимого окна;

–Format – назначение формата отображения данных в окне;

–Options – опции (Pointer аs Array – визуальное представление данных, Name width – установка максимальной длины отображения имен переменной);

–Sort – выбор признака сортировки переменных в окне;

–Refresh – обновляет данные окна.

67

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.«Учебный стенд NI ELVIS II – современная лаборатория автоматизации и инструмент подготовки кадров технического профиля». По-

собие компании National Instruments. – Остин, 2010.

2.Кульмамиров С.А. Освоение навыка работы в программной среде

«CodeWarrior». – Астана: ЕНУ, 2011. – 128 c.

3.Кульмамиров С.А. Виртуальные приборы LabVIEW. – Астана: ЕНУ,

2011. – 84 c.

4.Кульмамиров С.А. Программирования восьмиразрядных микроконтроллеров на Ассемблере: Сборник лабораторных работ. – Астана:

ЕНУ, 2011. – 88 с.

5.Кульмамиров С.А. Элементная база микроконтроллеров HCS 08/12.

– Астана: ЕНУ, 2012. – 174 с.

6.«CodeWarrior Learning Edition». Англоязычный мультимедийный курс компании Freescale Semiconductor. – Остин, 2011. – 105 с.

7.«CodeWarrior Development Studio». Программное средство компании

Freescale Semiconductor, ориентированный на управление семействами микроконтроллеров. – Астана: ЕНУ, 2013. – 104 с.

8.«CodeWarrior Development Tools». Пакет программы компании Freescale Semiconductor, ориентированный на создание пользовательской программы по управлению семейства микропроцессорных контрол-

леров. 2010. www.freescale.com.

9.«Интегрированная среда разработки IDE CodeWarrior Development Studio for HCS08(X)». Пакет программного обеспечения для модели МК MC9S08QG8 семейства HCS08. – Астана: ЕНУ, 2011. – 80 с.

10.Кульмамиров С.А. Микропроцессорные лабораторные стенды на плат-

форме NI ELVIS II. – Астана: ЕНУ, 2014. – 64 с.

11.«Интегрированная среда разработки IDE CodeWarrior Development Studio for S12 (X)». Описание пакета программы для работы с микроконтроллером типа MC9S12C128 из семейства HCS12. Компания

Freescale Semiconductor. 2010. www.freescale.com.

12.Баррет С.Ф., Пак Д.Дж. Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С. – М.: Издательский дом «ДМК-пресс», 2007. – 40 с.

68

Учебное издание

Кульмамиров Серик Алгожаевич Мансурова Мадина Есимханова

СПОСОБЫ ГЕНЕРИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОМ НА ЯЗЫКЕ С++

Учебно-методическое пособие

Часть 2

Редактор З. Усенова Компьютерная верстка Г. Калиевой Дизайн обложки Я. Горбунов

Воформлении обложки использованы фотографии

ссайта www.google.com

ИБ №13593

Подписано в печать 08.05.2020. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Объем 4,31 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №3433.

Издательский дом «Қазақ университетi» Казахского национального университета им. аль-Фараби.

050040, г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71.

Отпечатано в типографии издательского дома «Қазақ университетi».

69