Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

POLITECHNIKA POZNAŃSKA WBMiZ Zakład Urządzeń Mechatronicznych STEROWNIKI URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "POLITECHNIKA POZNAŃSKA WBMiZ Zakład Urządzeń Mechatronicznych STEROWNIKI URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH"— Zapis prezentacji:

1 POLITECHNIKA POZNAŃSKA WBMiZ Zakład Urządzeń Mechatronicznych STEROWNIKI URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH

2 Literatura Wydawnictwo BTC: „Mikrokontrolery AVR ATmega w praktyce” „Mikrokontrolery AVR w praktyce” „Mikrokontrolery AVR - niezbędnik programisty” „Mikrokontrolery dla początkujących” „Sztuka programowania mikrokontrolerów AVR – podstawy” „Sztuka programowania mikrokontrolerów AVR – przykłady”

3 – Mechanika (praca mechaniczna) Człony wykonawcze Człony pomiarowe – Elektronika (sterowanie pracą) Elementy zasilająca Elementy pomiarowe Elementy przetwarzające sygnały – Mikroporcesory / mikrokontrolery / bramki logiczne / liczniki / przerzutniki / i inne układy scalone… Sterowniki urządzeń

4 Mikrokontroler Czym jest mikrokontroler?

5 Mikrokontroler Mikrokontroler to autonomiczny system mikroprocesorowy. Mikrokontroler nie wymaga użycia dodatkowych elementów, których wymagałby do pracy tradycyjny mikroprocesor. Mikroprocesor + peryferia = mikrokontroler.

6 Czym jest mikroprocesor? Mikroprocesor ? ?

7 Jest to układ cyfrowy wykonany jako pojedynczy układ scalony zdolny do wykonywania operacji cyfrowych według dostarczonego ciągu instrukcji. Mikroprocesor jest zdolny jedynie do cyfrowych operacji logicznych, nie jest on zdolny do sterowania maszynami mechanicznymi ani analogowymi elektronicznymi. Aby mikroprocesor mógł czymś sterować należy doposażyć go w tzw. peryferia (pamięci, zegary, układy we/wy). Jeżeli wszystkie peryferia niezbędne do realizacji podstawowych zadań sterowania zostaną zintegrowane w jeden układ to element taki nazywany jest mikrokontrolerem.

8 Uproszczony schemat mikrokontrolera (MCU) PamięciCPU Układy we/wy Zewnętrzne układy i elementy sterowane mikrokontroler Inne peryferia (zegary, liczniki itd…) magistrala ALU podsystemy sterowania (JC)

9 Podstawowe elementy mikrokontrolera CPU (jednostka centralna) – Działanie jednostki centralnej polega na cyklicznym wykonywaniu operacji zawartych w kodzie programu ALU (jednostka arytmetyczno logiczna) – Działanie ALU polega na wykonywaniu operacji matematycznych na wskazanych obszarach pamięci. Pamięć – ROM – RAM – cache – Flash – Eeprom Zegar systemowy – Wewnętrzny – Zewnętrzny Magistrala

10 Podstawowe peryferia GPIO EXTI (INT) TIM/CNT PWM ADC DAC Watchdog Interface’y komunikacyjne – I2C – USART USB – SPI – CAN RTC

11 CPU Właściwości jednostki centralnej: Należy do grupy układów synchronicznych i sekwencyjnych. – Synchroniczność polega na tym, że zmiana stanów wewnętrznych i sygnałów pojawiających się na wyjściach zachodzi tylko w chwilach określonych przez sygnał synchronizujący (tzw. zegar główny). Posiada własną pamięć (tzw. rejestry). – ilość bitów każdego rejestru odpowiada ilości bitów głównej magistrali. Działanie jednostki centralnej polega na cyklicznym wykonywaniu operacji zawartych w kodzie programu

12 CPU Rozkaz – (tzw. instrukcja maszynowa) jest to najprostsza operacja, którą możne wykonać procesor. Pisanie programów przy pomocy rozkazów jest nazywane programowaniem niskiego poziomu (np. asembler). Wygodniej jest posługiwać się językami programowania wysokiego poziomu. Instrukcje języków wysokiego poziomu tłumaczone są na rozkazy maszynowe przez programy zwane kompilatorami. Listą rozkazów nazywamy zestaw wszystkich rozkazów jakie wykonuje dany procesor. Wyróżnia się następujące grupy rozkazów: – rozkazy przesłań (służą do przenoszenia argumentów, wyników), – rozkazy arytmetyczne i logiczne (operacje mat. logiczne), – rozkazy sterujące (skoki, pętle, wywołania podprogramów), – rozkazy inne (sterowanie pracą peryferiów, rozkazy testujące, operacje w trybie chronionym, konfiguracje sprzętowe).

13 CPU Adres rozkazu przeznaczonego do wykonania przechowywany jest w rejestrze licznika instrukcji PC (Program Counter). Za każdym taktem zegara wykonywany jest pojedynczy rozkaz z adresu przechowywanego w PC Po każdym takcie zegara wartość PC jest inkrementowana o +1. Podczas resetowania CPU wartość PC ustawiana jest na 0.

14 ALU Jednostką arytmetyczno-logiczną (ALU, Algebraic-Logic Unit) nazywamy uniwersalny układ cyfrowy przeznaczony do wykonywania operacji arytmetycznych i logicznych

15 ALU Jednostka arytmetyczno-logiczna nie ma własnych układów pamiętających i dlatego współpracuje z zestawem rejestrów. Rejestrów w ALU jest wiele. Rozróżniamy: – rejestry stanu, – rejestry zawierające jeden z argumentów operacji, – rejestr do którego ładowany jest wynik operacji (nazywany akumulatorem). Rejestr zawierający informację o przeniesieniu czy przekroczeniu zakresu działań w kodzie U2 nazywa się rejestrem flagowym.

16 Podsystemy sterowania W skład podsystemu sterowania (JC) wchodzi: rejestr rozkazów IR (ang. Instruction Register) – Przechowuje aktualnie wykonywany rozkaz dekoder rozkazów wskaźnik instrukcji IP (ang. Instruction Pointer) albo licznik rozkazów PC (Program Counter) Przechowuje adres z którego zostanie pobrany z pamięci kolejny rozkaz rejestry specjalne (SFR ang. Special Function Registers ) – Steruje pracą mikrokontrolera oraz jego stanami pracy – Odpowiedzialne również za komunikację z peryferiami Stos + wskaźnik stosu SP (ang. Stack Pointer) – Bufor przechowujący dane wg. ustalonego porządku (LIFO/FIFO) kontrolery magistral (głównej i pomocniczych) układy transmisyjne kontroler przerwań

17

18 MCU na zajęciach 8 bit Producent MCU: ATMEL Rodzina MCU: AVR Podrodzina MCU: ATmega Model MCU: ATmega128 Środowisko IDE: – AVR studio (freeware) – WinAVR : AVR-GCC for Windows (freeware) Nota katalogowa – google:„ATmega128.pdf” – pobrać:„doc2467.pdf” (ENG, 386str.)

19 programowanie Program *.c biblioteki *.h Kod maszynowy *.hex kompilacja PC USB Programator JTAG lub ISP(SPI) MCU Interface JTAG lub ISP PCB Pamięć FLASH

20 Programator równoległy

21 Programatory ISP (In System Programing) – SPI – JTAG – SWIM – RLINK – Itd….

22 Taśma IDC

23 SPI

24 JTAG debuger

25 Pytania?

26 Dziękuję (lista)


Pobierz ppt "POLITECHNIKA POZNAŃSKA WBMiZ Zakład Urządzeń Mechatronicznych STEROWNIKI URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH"

Podobne prezentacje


Reklamy Google