URC220_Board_Win (Раздаточные материалы), страница 2

2.1.2 Подключение светодиода к процессоруВ таблице 2.1 показано соответствие между ножками процессора и клеммами.Таблица 2.1.1НомерНазначение клеммыклеммы13.3 Вольта2OUT03OUT14OUT25OUT36OUT47OUT58OUT6НазваниепроцессораPA17PA18PA21PA19PA22PA23PA20ножки Номерножкипроцессоре91011131415168на910OUT7GND (земля)PA1619Клемма 3.3 Вольта подключена к линии с напряжением 3.3 Вольта, клемма можетбыть использована для питания внешних устройств с потреблением тока на более100 мА. Клемма GND подключена к общей земле платы. Каждый вывод(OUT0..OUT7) может выдать не более 3 мА.

К этим выводам недопустимоподключать двигатель и подобные мощные потребители.2.2 Порты ввода и кнопкиНа плате размещено 4 порта ввода (клеммник INPUNT[0..3]). Порты вводапродублированы кнопками на плате. На рисунке 2.2.1 показан клеммник скнопками, и отмечена первая клемма.Рис 2.2.1 Клемник INPUT[0..3].Приподаченаопределенныйвыводпроцессора высокого уровня сигнала (от 2.7 до5В, номинал 3.3В) в определенном битерегистра контроллера портов ввода-выводаустанавливается логическая единица. Присоединении этого вывода с землей в битерегистра устанавливается логический ноль.Схема, по которой кнопки и клеммыподключены к процессору, приведена нарисунке 2.2.2Рис 2.2.2.

Подключение кнопочки процессоруПо-умолчанию на ножку процессора подаётся 3.3V (через резистор) т.е. в регистреустановлены логические единицы. При нажатии на кнопку, ножка процессоразамыкается с землёй, и в регистре микропроцессора устанавливается логический0. В таблице 2.2.1 приведено соответствие клемм в клемнике INPUNT[0..3] иножек процессора.9Таблица 2.2.1НомерНазначение клеммыклеммы13.3 Вольта2IN03IN14IN25IN36GND (земля)НазваниепроцессораPA25PA26PA12PA11ножки Номерножкипроцессорена25262731В логические входы допустимо подавать напряжения до 5 вольт, при этомнапряжение от 5 до 2.7 вольт считается логической единицей (в регистреустановится логическая единица), а от 0.8 до 0 Вольт – логический ноль.2.3 Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)На плате размещено два входа для АЦП.

Каждый вход позволяет подключитьпотенциометр или любой другой источник напряжения.АЦП служит для определения значениянапряжения на ножке процессора. УпрощённоАЦП напоминает вольтметр. Внутри процессоравходу АЦП соответствует регистр, в которыйсохраняется значение напряжения. Значениенапряжения в регистре сохраняется не ввольтах, а в частях от 3.3 вольт. Числу 1023 вРис. 2.3.1 Клемник входов АЦП.регистре соответствует напряжение на входеАЦП в 3.3 вольта. Ноль в регистре – ноль на ножке процессора.

512 (1024 / 2) врегистре соответствует 1.75 вольта (3.3 / 2). Получается линейная зависимостьмежду напряжением на ножке процессора и числом в регистре. Этот регистрвозможно считать и получить значение в пользовательскую программу. Два входаАЦП выведены в клеммник ADC[0..1]. На рисунке 2.3.1 приведёна фотографияклеммника и отмечена первая клемма. Схема входного канала АЦП рис 2.3.2.Рис 2.3.2 Схема входа АЦП.10Диод D1 служит для защиты ножки процессора от напряжения выше чем 3.3В.Если на клемме IN в клеммнике появляется напряжение больше 3.3В, то верхнийдиод откроется, и напряжение на ножке процессора не будет больше 3.3В.Аналогично работает нижний диод, защищая от напряжения меньше нуля.Конденсатор C1 служит для защита от импульсных помех.

Резистор R2обеспечивает известный потенциал (Ноль) при отключённом проводе IN. Примерподключения потенциометра к входу АЦП показан на рис. 2.3.3, эквивалентнаясхема изображена на рисунке 2.3.4.Рис. 2.3.3Рис. 2.3.4Данная схема, представляет собой, делитель с переменным параметром Х.Значение Х зависит от угла поворота потенциометра. При изменении угла, будетизменяться значение Х. При изменении значения сопротивления, изменитсянапряжение в точке IN, которая подключена к входу АЦП процессора,следовательно, изменится значение в регистре АЦП.В клеммнике AD[0..1] два входа АЦП. В таблице 2.3.1 приведён список выводов.Таблица 2.3.1НомерНазначение клеммыКлеммы1ADC4_H2ADC4_IN3ADC4_L4ADC5_H5ADC5_IN6ADC5_LНазваниепроцессораножки НомерножкипроцессореAD43AD54на2.4 ПотенциометрыНа плате установлено два потенциометра, подключённых к АЦП (рис.

2.4.1).Схема подключения потенциометра к процессору приведена на рисунке 2.4.2. В11таблице 2.4.1 приведенопотенциометрами.Рис. 2.4.1. ПотенциометрыТаблица 2.4.1НазваниепотенциометраPOT0POT1соответствиемеждуножкампроцессораиРис. 2.4.2. Подключение потенциометрак процессору.Название ножки НомерножкипроцессорапроцессораAD65AD762.5 Широтно-импульсный модулятор (ШИМ).Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) или pulse width modulation (PWM) – этоспособ регулировать напряжение. Идея работы проиллюстрирована на рисунке2.5.1.Рис.

2.5.1. ШИМПотребитель то подключается к источнику энергии (батарее) то отключается.Подключение и отключение происходят с большой частотой (кГц). Длительность12подключения (скважность) изменяется, и изменяется среднее напряжение напотребителе. Таким образом, изменяя скважность можно изменять напряжение.Такой метод регулирования самый экономичный из возможных (практически нетпотерьнаключе)иширокоприменяетсявуправлениитехническими системами.На плате размещено 4 выхода ШИМ.Два простейших и два расширенных.Два простейших выведены в клеммникPWM[2..3](Рис.2.5.1).Ониобеспечиваютрегулированиенапряжения от 0 до 3.3 вольт иподключены напрямую к процессору.Выходыпродублированысветодиодами.

Скважность задаётсяРис. 2.5.1 Клеммник PWM[2..3].числом от 0 до 1000. Ноль –потребитель отключен. 1000 – напотребитель подаётся максимальное напряжение (напряжение питания). Число500 соответствует половинной скважности (на потребителе половина напряженияпитания).Соответствие между клеммами и ножками процессора приведено в таблице 2.5.1.Таблица 2.5.1.НомерНазначение клеммыКлеммы1+5В (питание 5 вольт)2PWM2 (выход ШИМ)3PWM3 (выход ШИМ)4GND (земля)Названиеножки Номер ножкипроцессорапроцессореPWM2 (PA7)PWM3 (PA2)на4432Выходы PWM [2..3] не могут отдать потребителю ток больше 3мА.

Поэтомуподключение двигателя без усилителя мощность к этим клеммам невозможно.На плате установлено два усилителя мощности A3949SLBT. Они дают возможностьподключать двигатели мощностью до 20 Вт. Для них необходимо внешнее питание(см пункт 2.8). Эти усилители мощности управляются от микропроцессораслаботочными сигналами. Мостовая схема, реализованная в усилителе мощности,позволяет изменять знак напряжения и реверсировать двигатель. На рисунке 2.5.2показаны клеммы для подключения двигателя PWM0 и PWM1. В данном случаескважность задаётся знаковым числом от -1000 до 1000.13Рис. 2.5.2. Клеммы PWM0 и PWM12.6 Вход для энкодеровНа плате предусмотрено два входа для инкрементных энкодеров.

Входы идеальноподходят для энкодеров типа ENA1J-B28 фирмы Bourns (http://www.bourns.com/) .Эти энкодеры имеют 3 канала: A, B, N. По этим каналам приходят импульсы отэнкодера, когда он вращается. Процессор подсчитывает импульсы и определяетположение вала энкодера. На плате входы оформлен, как 10 клемм (по 5 наэнкодер). На рисунке 2.6.1 показан клеммник и первая клемма в нём.Рис.

2.6.1. Кмеммник для энкодеровРаспиновка клеммы и соответствие ножкам процессора показаны в таблице 2.6.1.Таблица 2.6.1НомерНазначение клеммыКлеммы1GND (земля)2ENC0_N (нулевой канал)3ENC0_A (канал А)4+5V (питание энкодера)5ENC0_B (канал B)6GND (земля)7ENC1_N (нулевой канал)8ENC1_A (канал А)9+5V (питание энкодера)10ENC1_B (канал B)Названиеножки Номер ножкипроцессорапроцессореPA24PA251325PA831PA6PA53435PA43614на2.7 Интерфейсы связиНа рисунке 2.7.1 показаны разъёмы интерфейсов (слева направо USB, RS-232,JATG).Рис. 2.7.12.7.1 USBИнтерфейс USB позволяет связывать плату с персональным компьютером. Черезнего обеспечивается питание платы (кроме усилителей мощности).2.7.2 RS-232Интерфейс предназначен для связи между платами и с персональнымкомпьютером (COM-port).

Интерфейс гальванически развязан и обеспечиваетпередачу данных со скоростями до 250 кбит/сек.2.7.3 JTAGИнтерфейс предназначен для программирования микропроцессора.2.8 Разъёмы питанияПитание платы возможно от внешнегоисточника питания (+7…26В). Внутреннийконтакт аксиального разъёма – плюспитания, внешняя часть – земля (минус). Вклеммнике питания первая клемма –земля; вторая – плюс. На рисунке 2.8.1показаны клеммник питания и аксиальныйразъёмРис 2.8.1.

Разъёмы питания.153. Программирование микроконтроллераУстановленный на плате процессор имеет встроенную оперативную память (16КБ), а также постоянную память (64 КБ). Сразу после подачи напряжения насоответствующие входы контроллера, процессор начинает выполнять инструкции,которые записаны в начале постоянной памяти. Для записи в неё программыпользователя на плате предусмотрен разъём интерфейса программирования иотладки программ JTAG. С помощью этого разъёма, соединительных проводов испециальногоустройствадлякомпьютера можно загружатьпрограмму в микроконтроллер.Существуетнесколькотакихустройствотразныхпроизводителей.ЗдесьбудетрассмотреноприменениеустройстваMT-Link(полныйаналог J-Link). Внешний видустройства показан на рисунке3.1.Рис.3.1 Внешний вид устройства MT-LinkДалеерассмотримпримернаписания простейшей программыдля мигания светодиодом на плате.

Для этого понадобится среда разработки IAREmbedded Workbench, а также некоторые файлы, необходимые длякомпилирования исходного кода.Ниже приведён список необходимых файлов и их краткое описание:Имя файлаОписаниеat91SAM7S64_FLASH.icf Содержит адреса расположения и размеры участковпамяти контроллера, необходимые для правильнойкомпиляции исходного кодаat91SAM7S64_RAM.icfАналогичен предыдущему файлу, но используется дляотладки программы из оперативной памяти контроллера,без записи её в постоянную память.SAM7.macМакрос для отладки программыSAM7_RAM.macАналогичен предыдущему файлу, но используется дляотладки программы из оперативной памяти контроллера,без записи её в постоянную память.AT91SAM7S64.hСодержат набор констант, определяющих все параметрыAT91SAM7S64_inc.hпроцессора и его периферииAT91SAM7S64.inclib_AT91SAM7S64.hСодержит набор макросов для упрощённой работы сконтроллерами периферийных устройствCommon.hПодключает файлы AT91SAM7S64.h и lib_AT91SAM7S64.h,определяет некоторые константы (в т.ч.