А.П.Евдокимов, Л.Л.Владимиров Программирование микроконтроллера К1986ВЕ92QI компании Миландр (1186478)
Текст из файла
Министерство сельского хозяйства Российской ФедерацииДепартамент научно-технологической политики и образованияФедеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования«Волгоградский государственный аграрный университет»Кафедра «Электрооборудование и электрохозяйство предприятийАПК»А.П. ЕвдокимовЛ.Л. ВладимировПРОГРАММИРОВАНИЕМИКРОКОНТРОЛЛЕРА К1986ВЕ92QIКОМПАНИИ «МИЛАНДР»Лабораторный практикумпо дисциплине «Электроника и микропроцессорная техника»для студентов, обучающихся по направлению подготовки13.03.02 Электроэнергетика и электротехника,профили: «Электроснабжение» и «Релейная защита и автоматизацияэлектроэнергетических систем»(все формы обучения)ВолгоградВолгоградский ГАУ20181УДК 621.38ББК 32.85Е-15Рецензенты:доктор технических наук, заведующий кафедрой «Системы автоматизированного проектирования и поискового конструирования» ФГБОУВО «Волгоградский государственный технический университет»М.В.
Щербаков; доктор технических наук, профессор кафедры «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий АПК» ФГБОУ ВО«Волгоградский государственный аграрный университет» В.Г. РябцевЕвдокимов, Алексей ПетровичЕ-15 Программирование микроконтроллера К1986ВЕ92QI компании«Миландр»: лабораторный практикум по дисциплине «Электроника имикропроцессорная техника» для студентов, обучающихся по направлению подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника,профили «Электроснабжение» и «Релейная защита и автоматизацияэлектроэнергетических систем» (все формы обучения) / А.П.
Евдокимов, Л.Л. Владимиров. – Волгоград: ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ,2018. – 76 с.Лабораторный практикум содержит описание 9 лабораторныхработ по изучению новейшего 32-разрядного отечественного микроконтроллера К1986ВЕ92QI, выпускаемого АО «ПКК Миландр»(Москва, Зеленоград). Каждая лабораторная работа содержит краткиетеоретические сведения, необходимые студенту при подготовке к выполнению лабораторной работы. Общая продолжительность лабораторных работ – 18 академических часов.Издание подготовлено в рамках Договора о сотрудничествемежду компанией «Миландр» и Волгоградским ГАУ.
Проведение лабораторных работ осуществляется на отладочных платах, переданныхкомпанией «Миландр» Университету на безвозмездной основе.УДК 621.38ББК 32.85© ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ,2018© Евдокимов А.П., Владимиров Л.Л.,20182ВВЕДЕНИЕМикроконтроллер – микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. По сути, это однокристальная микро-ЭВМ, способная выполнять относительно несложные задачи.
Микроконтроллеры относят к так называемым встраиваемым системам,поскольку они размещаются непосредственно в технологическом оборудовании и предназначены для управления им.Микроконтроллеры очень широко применяются в электроэнергетике. Это микропроцессорные устройства сигнализации, включаяконтроллер мнемощита; микропроцессорные устройства измеренияэлектрических величин, в том числе, счетчики электрической энергии;микроконтроллеры, диагностирующие состояния электрооборудования: электрических машин и аппаратов, высоковольтных вводов,устройств определения места повреждения линии; устройства противоаварийной автоматики.Долгое время микроконтроллеры были восьмиразрядными. Программы для восьмиразрядных микроконтроллеров писались на языкеассемблера, они получались компактными и как нельзя лучше подходили для целей управления в реальном масштабе времени.
Программы, созданные на языке Си или других языках высокого уровня, занимали больший объем памяти, которая у восьмиразрядных микроконтроллеров была невелика.По мере увеличения сложности решаемых задач увеличиваласьразрядность, а также объем памяти и быстродействие микроконтроллеров. В наши дни всё большую популярность среди инженеров приобретают 32-разрядные микроконтроллеры, обладающие относительно большим объемом памяти, высоким быстродействием и разветвленной периферией.Написание программы на языке ассемблера объемом более нескольких килобайт требует больших усилий программиста, хотя программа в итоге и получается компактной, быстродействующей. Еслипамять программ микроконтроллера составляет сотни килобайт, то сцелью сокращения трудозатрат и времени программирования разумноперейти на язык высокого уровня, такого, например, как Си, а создание машинного кода переложить на компилятор.
Более того, на языкеСи написано большое количество программ, которые по тематикамобъединяются в библиотеки: библиотека для настройки таймера, библиотека для работы с жидкокристаллическим дисплеем и т.п. Изучение библиотек, конечно, потребует дополнительного времени, но работающую программу в итоге мы получим быстрее. Этот путь мы ивыберем.3ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.АРХИТЕКТУРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРАЦЕЛЬ РАБОТЫИзучить архитектуру микроконтроллераустройство лабораторного стенда.К1986ВЕ92QIиТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬМикроконтроллер К1986ВЕ92QI российской компании «Миландр» (АО «ПКК Миландр») имеет следующие характеристики.Ядро: ARM 32-битное RISC-ядро Cortex™-M3 ревизии 2.0, тактоваячастота до 80 МГц; блок аппаратной защиты памяти MPU; умножение за один цикл, аппаратная реализация деления.Память: встроенная энергонезависимая Flash-память программ размером 128 Кбайт; встроенное ОЗУ размером 32 Кбайт; контроллер внешней шины с поддержкой микросхем памятиСОЗУ, ПЗУ, NAND Flash.Питание и тактовая частота: внешнее питание 2,2 ÷ 3,6 В; встроенный регулируемый стабилизатор напряжения на 1,8 Вдля питания ядра; встроенные схемы контроля питания; встроенный домен с батарейным питанием; встроенные подстраиваемые RC-генераторы 8 МГц и 40 кГц; внешние кварцевые резонаторы на 2 ÷ 16 МГц и 32 кГц; встроенный умножитель тактовой частоты PLL для ядра; встроенный умножитель тактовой частоты PLL для USB.Режим пониженного энергопотребления: режимы Sleep, Deep Sleep и Standby; батарейный домен с часами реального времени и регистрамиаварийного сохранения.Аналоговые модули: два 12-разрядных АЦП (до 8 каналов); температурный датчик; двухканальный 12-разрядный ЦАП;4 встроенный компаратор.Периферия: контроллер DMA с функциями передачи периферия – память,память – память; два контроллера CAN интерфейса; контроллер USB интерфейса с функциями работы Device иHost; контроллеры интерфейсов UART, SPI, I2C; три 16-разрядных таймер-счетчика с функциями ШИМ и регистрации событий; 43 пользовательских линий ввода-вывода.Отладочные интерфейсы: SWD и JTAG.Возможно, пока вам понятны не все термины, но со временеммногое прояснится.Структурнаясхема(архитектура)микроконтроллераК1986ВЕ92QI показана на рисунке 1.1.Микроконтроллер К1986ВЕ92QI построен на базе высокопроизводительного процессорного RISC-ядра ARM Cortex-M3.
Для связи спроцессорным ядром имеется три шины: I-Code – шина выборки инструкций (команд); D-Code – шина выборки данных, расположенных в коде программы; S-Bus – шина выборки данных, расположенных в области оперативного запоминающего устройства (RAM).В микроконтроллере реализован контроллер прямого доступа впамять (DMA), который осуществляет выборку через шину DMA Bus.Память программ (EEPROM) предназначена для хранения основной рабочей программы. Память EEPROM допускает многократную перезапись, ее объем составляет 128 Кбайт.
Информация в памяти программ сохраняется и после отключения питания.Оперативное запоминающее устройство (RAM) служит для хранения входных, выходных и промежуточных данных, обрабатываемых процессором. Объем RAM – 32 Кбайт.Постоянное запоминающее устройство, или ROM, предназначено для хранения программы запуска микроконтроллера. В ходе выполнения этой программы определяется режим запуска основной программы или переход в режим программирования микроконтроллера.EXTERNAL BUS (Внешняя шина) предназначена для хранениякода программ во внешних микросхемах памяти, подсоединенных квнешней системной шине.5Рисунок 1.1 – Архитектура микроконтроллера К1986ВЕ92QIБлок BUS MATRIX предназначен для переключения системныхшин I-Code, D-Code, S-Bus и DMA Bus между различными областямипамяти.Interrupt – контроллер прерываний.Системный таймер System Timer – 24-разрядный счетчик, используется операционными системами реального времени для подсчета тактов или как обычный счетчик.JTAG/SW debug – блок, позволяющий вести отладку программыпо интерфейсам JTAG или SW.Связь шин ядра и периферии осуществляется через блокAHB/APB Bridge.Периферия микроконтроллера включает контроллер USB интерфейса со встроенным аналоговым приемопередатчиком со скоростями передачи 12 Мбит/с (Full Speed) и 1,5 Мбит/с (Low Speed),стандартные интерфейсы UART, SPI и I2C, контроллер внешней си6стемной шины, что позволяет работать с внешними микросхемамистатического ОЗУ и ПЗУ, NAND Flash-памятью и другими внешнимиустройствами.Микроконтроллер содержит, помимо 24-разрядного системноготаймера, три 16-разрядных таймера с 4 каналами схем захвата и широтно-импульсной модуляции (ШИМ), а также два сторожевых таймера.Кроме того, как уже отмечалось, в состав микроконтроллеравходят: два 12-разрядных высокоскоростных АЦП с возможностьюоцифровки информации от 16 внешних каналов и от встроенных датчиков температуры и опорного напряжения; два 12-разрядных ЦАП; встроенный компаратор с тремя входами и внутренней шкалойнапряжений; встроенные RC-генераторы: HSI (8 МГц) и LSI (40 кГц);внешние генераторы: HSE (2…16 МГц) и LSE (32 кГц); две схемыумножения тактовой частоты PLL: для ядра и USB-интерфейса.Архитектура системы памяти за счет матрицы системных шинпозволяет минимизировать возможные конфликты при работе системы и повысить общую производительность.
Контроллер DMA позволяет ускорить обмен информацией между ОЗУ и периферией без участия процессорного ядра.Встроенный регулятор, предназначенный для формирования питания внутренней цифровой части, формирует напряжение 1,8 В и нетребует дополнительных внешних элементов. Таким образом, для работы микроконтроллера достаточно одного внешнего напряжения питания в диапазоне от 2,2 до 3,6 В.Также в микроконтроллерах реализован батарейный домен, работающий от внешней батареи, который предназначен для обеспечения функций часов реального времени и сохранения некоторого объёма данных при отсутствии основного питания. Встроенные детекторынапряжения питания могут отслеживать уровень напряжения питанияна батарее.
Аппаратные схемы сброса при снижении напряжения питания за допустимые пределы автоматически перезапускают микроконтроллер.Расположение выводов микроконтроллера показано на рисунке1.2. Для обмена данными с внешними устройствами микроконтроллеримеет 6 портов ввода/вывода MDR_PORTx. Порт представляет собой16-разрядный регистр, при этом один и тот же вывод (линия) можетиспользоваться различными функциональными блоками.7Рисунок 1.2 – Расположение выводов микроконтроллераК1986ВЕ92QIНазначение линий портов микроконтроллера приведено в таблице 1.1. Для того, чтобы линии порта перешли под управление тогоили иного периферийного блока, необходимо задать для выбранныхлиний выполняемую функцию и настройки. Обратим внимание на то,что микроконтроллер имеет только 64 вывода, поэтому не каждая линия порта может быть связана с выводом микросхемы.Таблица 1.1 – Функции линий портов микроконтроллера К1986ВЕ92QIЦифровая функцияОсновнаяАльтернат.Переопред.Аналоговаяфункция23566362616059585756DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DATA5DATA6DATA74Порт AEXT_INT1TMR1_CH1TMR1_CH1NTMR1_CH2TMR1_CH2NTMR1_CH3CAN1_TXCAN1_RX–TMR2_CH1TMR2_CH1NTMR2_CH2TMR2_CH2NTMR2_CH3UART1_RXDUART1_TXD––––––––ЛинияВывод1PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA78Окончание таблицы 1.1123PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PB8PB9PB104344454647505152535455DATA16DATA17DATA18DATA19DATA20DATA21DATA22DATA23DATA24DATA25DATA26PC0PC1PC2424140–OEWEPD0PD1PD2PD3PD4PD5PD6PD73132333430353629TMR1_CH1NTMR1_CH1BUSY1–TMR1_ETRCLEALETMR1_BLKPE0PE1PE2PE3PE6PE7262522211615ADDR16ADDR17ADDR18ADDR19ADDR22ADDR23PF0PF1PF2PF3PF4PF5PF62345678ADDR0ADDR1ADDR2ADDR3ADDR4ADDR5ADDR64Порт BTMR3_CH1TMR3_CH1NTMR3_CH2TMR3_CH2NTMR3_BLKUART1_TXDUART1_RXDnSIROUT1COMP_OUTnSIRIN1EXT_INT2Порт CSCL1SDA1TMR3_CH1Порт DUART2_RXDUART2_TXDSSP2_RXDSSP2_FSSnSIROUT2SSP2_CLKSSP2_TXDnSIRIN2Порт ETMR2_CH1TMR2_ CH1NTMR2_CH3TMR2_CH3NCAN2_RXCAN2_TXПорт FSSP1_TXDSSP1_CLKSSP1_FSSSSP1_RXD––TMR1_CH1956UART1_TXDUART2_RXDCAN1_TXCAN1_RXTMR3_ETRTMR3_CH3MR3_CH3NTMR3_CH4TMR3_CH4NEXT_INT4nSIROUT1–––––––––––SSP2_FSSSSP2_CLKSSP2_RXD–––TMR3_CH1TMR3_CH1NTMR3_CH2TMR3_CH2NTMR3_BLKTMR2_ETRTMR2_BLKUART1_RXDADC0_REF+ADC1_REFADC2ADC3ADC4ADC5ADC6ADC7CAN1_RXCAN1_TXTMR3_CH1TMR3_CH1NTMR3_CH3TMR3_CH3NDAC2_OUTDAC2_REFCOMP_IN1COMP_IN2OSC_IN32OSC_OUT32UART2_RXDUART2_TXDCAN2_RXCAN2_TX––––––––––Рассмотрим в качестве примера Порт A.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
