Аппаратно-программный комплекс на базе универсального лабораторного стенда для изучения 8-, 16- и 32-разрядных микроконтроллеров

Аппаратно-программный комплекс на базе универсального лабораторного стенда для изучения 8-, 16- и 32-разрядных микроконтроллеров.

Универсальный лабораторный стенд на основе платы UNI-DS3 и микроконтроллерных модулей специализации в настоящее время поддерживает 8-разрядные микроконтроллеры 8051 и AVR (Atmel), PICmicro (Microchip), 16-разрядные микроконтроллеры dsPIC, 32-разрядные ARM7 микроконтроллеры NXP и «системы на кристалле» PSoC фирмы Cypress Semiconductor.

Состав платы

Разъём для платы специализации (8)

На плате универсального стенда имеется разъем, в который может быть установлена одна из плат специализации. На этих платах находятся целевые микроконтроллеры и схемы их ближайшего обрамления, включая интегрированные программаторы. На платах специализации для микроконтроллеров PIC, dsPIC программаторы совмещают функции внутрисхемных отладчиков mikroICD.

Коммутационные перемычки (5)

Перемычки могут разорвать или установить соединение между двумя точками. Под пластиковым покрытием перемычки находится металлический контакт, который устанавливает соединение, если перемычка помещена между двумя соединяемыми штырями.

Переключа, 13, 14)

Универсальный лабораторный стенд UNI-DS3 имеет развитую систему коммутации, которая позволяет выборочно подключать к линиям портов микроконтроллера устройства ввода/вывода и формировать аппаратную конфигурацию микроконтроллерной системы в соответствии с требованиями проекта.

UNI-DS3 имеет 4 группы переключателей. Первая группа, SW1, и переключатель 1 из SW2 используются для того, чтобы включить светодиоды, присоединённые к портам: PORTA, PORTB, PORTC, PORTD, PORTE, PORTF, PORTG, PORTH и PORTJ. Например, если переключатель PORTA включён, то все светодиоды с RA0 по RA7 будут включены. Остальные переключатели из SW2 используются для установления соединения между микроконтроллерами и Serial Ethernet, а также между микроконтроллерами и Controller Area Network (CAN).

Третья группа, SW3, используется для установки соединения между микроконтроллерами и RS232, при включении последних четырёх переключателей. Первый переключатель используется для подключения микроконтроллера к часам реального времени. Переключатели 2, 3, 4 используются для подключения АЦП и ЦАП к штырям микроконтроллера.

Первые три переключателя из SW4 используются для установления соединения между штырями микроконтроллера и RS485. Переключатели 4, 5 и 6 используются для подключения последовательного интерфейса (SPI), и переключатели 7 и 8 используются для подключения часов реального времени к штырям микроконтроллера.

Электропитание (1)

В качестве источника питания пользователь может выбрать регулируемое электроснабжение от кабеля USB (по умолчанию) или внешний не регулируемый источник питания.

В случае использования USB система должна быть подключена к компьютеру с помощью USB кабеля, а коммутационная перемычка J11 должна занимать позицию справа.

В случае внешнего источника питания, система UNI-DS3 вырабатывает +5V, используя стабилизатор напряжения LM7805. Внешний источник питания может быть постоянным или переменным, с напряжением от 8V до 16V, коммутационная перемычка J11 должна занимать позицию слева.

Порты USB (24, 25)

В UNI-DS3 имеется два USB порта. USB порт CN21 используется для микроконтроллеров с поддержкой USB.

Т. к. все микроконтроллерные платы имеют свои программаторы, не нужно использовать внешнее оборудование при программировании. Все, что необходимо сделать – соединить стенд с компьютером через USB кабель, затем загрузить программу в микроконтроллер с помощью программного обеспечения, которым снабжена каждая микроконтроллерная плата.

Светодиоды (11)

Светодиоды – наиболее часто используемые компоненты. Обычно используются для отображения цифрового состояния штыря. UNI-DS3 имеет 72 светодиода, подключенных к слоту микроконтроллерной платы. Каждый светодиод, если включен, будет отображать состояние соответствующего микроконтроллерного штыря.

Каждая группа из 8 светодиодов может быть включена или выключена с помощью SW1 или SW2.

Кнопки (9)

UNI-DS3 содержит 72 кнопки, которые используются для того, чтобы изменять состояния цифровых сигналов на штырях микроконтроллера.

Пример подключения кнопки приведен на схеме. Схема показывает как кнопки подключены к PORTA.

Коммутационная перемычка J10 устанавливает, будет ли нажатая кнопка давать логический ноль или единицу на соответствующий штырь.

Когда кнопка не нажата, состояние штыря устанавливается с помощью коммутационных перемычек портов.

В примере внизу J10 подключена к +5V, поэтому нажатая кнопка будет давать логическую единицу на соответствующие штыри.

UNI-DS3 содержит одну кнопку слева, выступающую в роли кнопки перезагрузки.

Графический LCD дисплей (7)

Графический LCD дисплей позволяет отображать сложные визуальные сообщения. В то время как цифровой LCD дисплей позволяет отображать буквенно-цифровые сообщения, графический LCD дисплей позволяет отображать такие сообщения, как рисунки и битовые карты. Наиболее часто используемый графический LCD дисплей имеет разрешение 128х64 пикселя. Прежде, чем подключать графический LCD дисплей, пользователь должен поставить перемычку J16 в позицию GRAPH. Контрастность может быть изменена с помощью потенциометра Р1.

LCD дисплей 2х16 в 4-битном режиме (6)

Стандартный цифровой LCD дисплей – наиболее широко применяемый компонент для визуализации данных. Обычно он может отображать две линии из 16 буквенно-цифровых символов, каждый по 5х8 пикселей. Цифровой LCD дисплей соединен с микроконтроллером по 4-х или 8-ми битной шине данных, каждая из которых требует использования различного соединителя на UNI-DS3. Для использования 4 битной шины данных, LCD должен быть помещен в левую верхнюю часть стенда, над светодиодами.

LCD дисплей 2х16 в 8-битном режиме (7)

Для использования цифрового LCD в 8-битном режиме, он должен быть помещен на место графического LCD. LCD должен быть помещен в отмеченную позицию с двумя свободными штырями слева и четырьмя свободными штырями справа.

Для включения цифрового LCD, перемычка J9 должна быть включена в позицию CHAR.

Порт RS-

Порт RS-232 позволяет передавать информацию в режиме точка к точке. Он широко применяется для передачи данных между микроконтроллером и компьютером. Так как уровни напряжения микроконтроллера и компьютера не совсем совместимы, необходимо использовать промежуточный буфер, такой как MAX232.

UNI-DS3 имеет один порт RS-232. Этот порт может быть подключен к обоим портам RS-232 микроконтроллера через DIP-переключатель SW3. Только один порт RS-232 микроконтроллера может быть подключен к порту RS-232. Для того, чтобы подключить порт RS-232–А, переключатели 5 и 6 из SW3 должны быть включены, а переключатели 7 и 8 должны быть выключены. Для того, чтобы подключить порт RS-232-В, переключатели 5 и 6 из SW3 должны быть выключены, а переключатели 7 и 8 должны быть включены.

Порт RS-

Порт RS-485 позволяет передавать данные в режимах точка к точке и точка к точкам. Обычно используется для передачи данных между несколькими микроконтроллерами. Интерфейсный приёмопередатчик LTC485 используется для того, чтобы преобразовать сигнал на линиях Rx и Tx микроконтроллера в дифференциальный сигнал на выходах А и В.

UNI-DS3 имеет один порт RS-485. Для того, чтобы сделать систему более гибкой, микроконтроллер соединяется с LTS485 через три переключателя из SW4. Эти переключатели используются, чтобы подключить линии Rt, Rx и Тх микроконтроллера к порту RS-485.

RS-485

RS-485

CAN соединение (19)

Асинхронная последовательная коммуникационная шина, использующая в качестве среды передачи витую пару проводов, полудуплексная и высокоскоростная. Таким образом, микроконтроллеры могут посылать и принимать данные, но только в одном направлении в один момент времени.

UNI-DS3 имеет одно CAN соединение. Микроконтроллер подключен к контроллеру CAN через последовательный интерфейс (SPI). Для большей гибкости системы CANовские Chip Select, Interrupt и Reset соединены через переключатели 6, 7 и 8 из SW2.

Последовательный встроенный Ethernet (23)

Последовательный Ethernet имеет 28-пиновый Ethernet контроллер ENC28J60 10BASE-T с встроенным MAC &PHY, 8-килобайтной RAM и последовательным интерфейсом SPI.

Все три коммутационные перемычки (J12, J13 и J14) должны быть либо слева, либо справа.

Порты прямого доступа (5)

Все входы и выходы микроконтроллера могут быть доступны через соединители, расположенные вдоль правой части стенда. Для каждого из портов: PORTA, PORTB, PORTC, PORTD, PORTE, PORTF, PORTG, PORTH и PORTJ – имеется 10-пиновый соединитель, включающий VCC, GND и до 8-ми штырей портов.

Эти соединители могут использоваться для расширения системы с помощью внешних плат, таких как последовательный GLCD, IrDA, CompactFlash и т. д.

MMC/SD карта памяти (17)

Микроконтроллер соединен с картой памяти через последовательный интерфейс SPI.

Для включения карты памяти необходимо включить переключатели 4, 5 и 6 из SW4. Благодаря этому, линии последовательного интерфейса SPI (SCK, MISO и MOSI) соединяются с микроконтроллером.

Рабочее напряжение карты памяти 3.3V DC. Если уровень напряжения микроконтроллера 5V, то коммутационные перемычки J17, J18 и J19 должны быть отключены. Таким образом, делители напряжения используются для того, чтобы привести напряжение с 5V к 3.3V DC.

Уровень напряжения UNI-DS3 5V.

Регулятор напряжения MC33269DT-3.3 используется для карты памяти.

АЦП (22)

UNI-DS3 имеет 12-ти битный, 4-х входовой АЦП MCP3204 с последовательным интерфейсом. Переключатели из SW3и SW4 используются для установки соединения между микроконтроллером и АЦП. Переключатель 2 из SW3 используется для АЦП Chip Select (AD-CS), а переключатели 4, 5 и 6 из SW3 должны быть включены для установки последовательного SPI соединения между АЦП и микроконтроллером.

ЦАП (21)

UNI-DS3 имеет 12-ти битный ЦАП MCP4921 с последовательным интерфейсом. Для включения ЦАП переключатели 3 и 4 из SW3 должны быть включены, также как и переключатели 4, 5 и 6 из SW4, роль которых – установка последовательного SPI соединения между микроконтроллером и ЦАП.

Часы реального времени (20)

Часы реального времени (RTC) – интегрированный чип, который сохраняет ход времени даже при выключенном микроконтроллере. Часы реального времени используют специальную батарею, которая не подключена к обычному источнику питания.

Для включения часов реального времени используются переключатели из SW3 и SW4. Для того, чтобы подключить часы реального времени к микроконтроллеру, необходимо включить переключатель 1 из SW3 и переключатели 7 и 8 из SW4.

mikroICD (встроенный аппаратный отладчик, работающий в режиме реального времени)

mikroICD – высокоэффективный инструмент для отладки на железном уровне. Отладчик mikroICD позволяет выполнить программу на микроконтроллере и посмотреть значения переменных, регистра специальных функций (SFR) и EEPROM в момент выполнения программы.

mikroICD можно использовать в любом компиляторе от MikroElektronika для PIC и dsPIC (mikroC, mikroBasic или mikroPascal).

mikroICD использует программатор на плате для соединения с компилятором.

Установка микроконтроллерных плат

UNI-DS3 поддерживает множество микроконтроллерных семейств. Каждое семейство микроконтроллера имеет свою микроконтроллерную плату, которая может быть соединена с UNI-DS3 через 168-ми штыревой соединитель.

Для переключения между различными микроконтроллерными платами нужно просто поменять их местами в микроконтроллерном сокете.

Микроконтроллерная плата 8051

Микроконтроллерная плата 8051 поставляется с 40 – штыревым микроконтроллером AT89S52. Пользователь может заменить его на другие поддерживаемые микроконтроллеры: AT89S51, AT89S52, AT89S53, AT89S8252 и AT89S8253.

Нет необходимости использовать внешнее оборудование для программирования, так как микроконтроллерная плата 8051 имеет свой встроенный программатор USB2.0. Все, что необходимо – подключить UNI-DS3 к компьютеру через USB кабель. Затем загрузить программу в микроконтроллер с помощью программного обеспечения 8051Flash, поставляемого в комплекте.

Штыри микроконтроллера соединены с различными перифериями, соединенными с микроконтроллерным сокетом. Каждый штырь на микроконтроллерной плате 8051 помечен специальным номером, который соотносится с таким же номером на стенде. Каждый штырь, используемый на микроконтроллерной плате 8051, также имеет логическую метку, которая описывает его функцию.

Установка микроконтроллерной платы 8051

Установите 8051 FLASH и драйверы для микроконтроллерной платы 8051. Начните установку с диска: CD_Drive:\product\zip\8051Flash_setup. exe.

После установки подключите USB кабель к UNI-DS3. Вас попросят выбрать драйверы 8051 FLASH. Они расположены в папке: System_Drive:\Program Files\MikroElektronika\8051FLASH\Driver. NT.

Запустите и используйте 8051 FLASH как объяснено в документе '8051flash programmer'. Документ расположен в соответствующей папке диска: CD_Drive:\product\pdf\8051prog_manual. pdf.

После этих шагов ваша микроконтроллерная плата 8051 установлена и готова к работе. Вы можете прочитать программу с чипа или загрузить пример из папки примеров компилятора Микроэлектроники для 8051 или с диска: CD_Drive:\product\zip\UNI_DS3_8051_examples. zip.

Микроконтроллерная плата AVR

Микроконтроллерная плата AVR поставляется с 64-х штыревым микроконтроллером Amtel ATMEGA128.

Нет необходимости использовать внешнее оборудование для программирования, так как микроконтроллерная плата AVR имеет свой встроенный программатор USB2.0. Все, что необходимо – подключить UNI-DS3 к компьютеру через USB кабель. Затем загрузить программу в микроконтроллер с помощью программного обеспечения AVR Flash, поставляемого в комплекте.

Штыри микроконтроллера соединены с различными перифериями, соединенными с микроконтроллерным сокетом. Каждый штырь на микроконтроллерной плате AVR помечен специальным номером, который соотносится с таким же номером на стенде. Каждый штырь, используемый на микроконтроллерной плате AVR, также имеет логическую метку, которая описывает его функцию.

Установка микроконтроллерной платы AVR

Установите AVRProg и драйверы для микроконтроллерной платы AVR. Начните установку с диска: CD_Drive:\product\zip\AVRFlash_setup. exe.

После установки подключите USB кабель к UNI-DS3. Вас попросят выбрать драйверы AVRProg. Они расположены в папке: System_Drive:\Program Files\MikroElektronika\AVRFLASH\Driver. NT.

Запустите и используйте AVRProg как объяснено в документе 'AVRflash programmer'. Документ расположен в соответствующей папке диска: CD_Drive:\product\pdf\AVRprog_manual. pdf.

После этих шагов ваша микроконтроллерная плата AVR установлена и готова к работе. Вы можете прочитать программу с чипа или загрузить пример из папки примеров компилятора Микроэлектроники для AVR или с диска: CD_Drive:\product\zip\UNI_DS3_AVR_examples. zip.

Микроконтроллерная плата ARM

Микроконтроллерная плата ARM поставляется с 64-х штыревым микроконтроллером LPC2148.

Нет необходимости использовать внешнее оборудование для программирования, так как микроконтроллерная плата ARM имеет свой встроенный программатор USB2.0. Все, что необходимо – подключить UNI-DS3 к компьютеру через USB кабель. Затем загрузить программу в микроконтроллер с помощью программного обеспечения ARM Flash, поставляемого в комплекте.

Штыри микроконтроллера соединены с различными перифериями, соединенными с микроконтроллерным сокетом. Каждый штырь на микроконтроллерной плате ARM помечен специальным номером, который соотносится с таким же номером на стенде. Каждый штырь, используемый на микроконтроллерной плате ARM, также имеет логическую метку, которая описывает его функцию.

Установка микроконтроллерной платы ARM

Установите ARMFLASH и драйверы для микроконтроллерной платы ARM. Начните установку с диска: CD_Drive:\product\zip\ARMFlash_setup. exe.

После установки подключите USB кабель к UNI-DS3. Вас попросят выбрать драйверы ARMFLASH. Они расположены в папке: System_Drive:\Program Files\MikroElektronika\ARMFLASH\Driver. NT.

Запустите и используйте ARMFLASH как объяснено в документе 'ARMflash programmer'. Документ расположен в соответствующей папке диска: CD_Drive:\product\pdf\ARMflash_manual. pdf.

После этих шагов ваша микроконтроллерная плата ARM установлена и готова к работе. Вы можете прочитать программу с чипа или загрузить пример из папки примеров компилятора Микроэлектроники для AVR или с диска: CD_Drive:\product\zip\UNI_DS3_ARM_examples. zip.

Микроконтроллерная плата PSoC

Микроконтроллерная плата PSoC поставляется с 48-ми штыревым микроконтроллером от Cypress Semiconductor CY8C27643.

Нет необходимости использовать внешнее оборудование для программирования, так как микроконтроллерная плата PSoC имеет свой встроенный программатор USB2.0. Все, что необходимо – подключить UNI-DS3 к компьютеру через USB кабель. Затем загрузить программу в микроконтроллер с помощью программного обеспечения PSoCFlash, поставляемого в комплекте.

Штыри микроконтроллера соединены с различными перифериями, соединенными с микроконтроллерным сокетом. Каждый штырь на микроконтроллерной плате PSoC помечен специальным номером, который соотносится с таким же номером на стенде. Каждый штырь, используемый на микроконтроллерной плате PSoC, также имеет логическую метку, которая описывает его функцию.

Установка микроконтроллерной платы PSoC

Установите PSoCFLASH и драйверы для микроконтроллерной платы PSoC. Начните установку с диска: CD_Drive:\product\zip\ PSoCFlash_setup. exe.

После установки подключите USB кабель к UNI-DS3. Вас попросят выбрать драйверы PSoCFLASH. Они расположены в папке: System_Drive:\Program Files\MikroElektronika\ PSoCFLASH\Driver. NT.

Запустите и используйте PSoCFLASH как объяснено в документе ' PSoCflash programmer'. Документ расположен в соответствующей папке диска: CD_Drive:\product\pdf\ PSoCflash_manual. pdf.

После этих шагов ваша микроконтроллерная плата PSoC установлена и готова к работе. Вы можете прочитать программу с чипа или загрузить пример из папки примеров компилятора Микроэлектроники для PSoC или с диска: CD_Drive:\product\zip\UNI_DS3_ PSoC_examples. zip.

Микроконтроллерная плата dsPIC

Микроконтроллерная плата dsPIC поставляется с 80-ти штыревым микроконтроллером от Microchip PIC30F6014A.

Нет необходимости использовать внешнее оборудование для программирования, так как микроконтроллерная плата dsPIC имеет свой встроенный программатор USB2.0. Все, что необходимо – подключить UNI-DS3 к компьютеру через USB кабель. Затем загрузить программу в микроконтроллер с помощью программного обеспечения dsPICFlash, поставляемого в комплекте.

Штыри микроконтроллера соединены с различными перифериями, соединенными с микроконтроллерным сокетом. Каждый штырь на микроконтроллерной плате dsPIC помечен специальным номером, который соотносится с таким же номером на стенде. Каждый штырь, используемый на микроконтроллерной плате dsPIC, также имеет логическую метку, которая описывает его функцию.

Установка микроконтроллерной платы dsPIC

Установите dsPICFLASH и драйверы для микроконтроллерной платы dsPIC. Начните установку с диска: CD_Drive:\product\zip\ dsPICFlash_setup. exe.

После установки подключите USB кабель к UNI-DS3. Вас попросят выбрать драйверы dsPICFLASH. Они расположены в папке: System_Drive:\Program Files\MikroElektronika\ dsPICFLASH\Driver. NT.

Запустите и используйте dsPICFLASH как объяснено в документе ' dsPICflash programmer'. Документ расположен в соответствующей папке диска: CD_Drive:\product\pdf\ dsPICflash_manual. pdf.

После этих шагов ваша микроконтроллерная плата dsPIC установлена и готова к работе. Вы можете прочитать программу с чипа или загрузить пример из папки примеров компилятора Микроэлектроники для dsPIC или с диска: CD_Drive:\product\zip\UNI_DS3_ dsPIC_examples. zip.

Микроконтроллерная плата PIC DIP40

Микроконтроллерная плата PIC DIP40 поставляется с 40-ка штыревым микроконтроллером от Microchip PIC16F877A. Пользователь может заменить его на другие поддерживаемые микроконтроллеры: PIC18F4520, PIC18F4550. Микроконтроллерная плата PIC DIP40 поддерживает все 40-ка штыревые микроконтроллеры от Microchip.

Нет необходимости использовать внешнее оборудование для программирования, так как микроконтроллерная плата PIC DIP40 имеет свой встроенный программатор USB2.0. Все, что необходимо – подключить UNI-DS3 к компьютеру через USB кабель. Затем загрузить программу в микроконтроллер с помощью программного обеспечения PICFlash, поставляемого в комплекте.

Штыри микроконтроллера соединены с различными перифериями, соединенными с микроконтроллерным сокетом. Каждый штырь на микроконтроллерной плате PIC DIP40 помечен специальным номером, который соотносится с таким же номером на стенде. Каждый штырь, используемый на микроконтроллерной плате PIC DIP40, также имеет логическую метку, которая описывает его функцию.

Установка микроконтроллерной платы PIC DIP40

Установите PIСFLASH и драйверы для микроконтроллерной платы PIC DIP40. Начните установку с диска: CD_Drive:\product\zip\ PIСFlash_setup. exe.

После установки подключите USB кабель к UNI-DS3. Вас попросят выбрать драйверы PICFLASH. Они расположены в папке: System_Drive:\Program Files\MikroElektronika\ PICFLASH\Driver. NT.

Запустите и используйте PICFLASH как объяснено в документе ' PICflash programmer'. Документ расположен в соответствующей папке диска: CD_Drive:\product\pdf\PICflash_manual_v4.pdf.

После этих шагов ваша микроконтроллерная плата PIC DIP40 установлена и готова к работе. Вы можете прочитать программу с чипа или загрузить пример из папки примеров компилятора Микроэлектроники для PIC или с диска: CD_Drive:\product\zip\UNI_DS3_PICDIP40_examples. zip.

Микроконтроллерная плата PIC 80-pin

Микроконтроллерная плата PIC 80-pin поставляется с 80-ти штыревым микроконтроллером от Microchip PIC18F8520.

Нет необходимости использовать внешнее оборудование для программирования, так как микроконтроллерная плата PIC 80-pin имеет свой встроенный программатор USB2.0. Все, что необходимо – подключить UNI-DS3 к компьютеру через USB кабель. Затем загрузить программу в микроконтроллер с помощью программного обеспечения PICFlash, поставляемого в комплекте.

Штыри микроконтроллера соединены с различными перифериями, соединенными с микроконтроллерным сокетом. Каждый штырь на микроконтроллерной плате PIC 80-pin помечен специальным номером, который соотносится с таким же номером на стенде. Каждый штырь, используемый на микроконтроллерной плате PIC 80-pin, также имеет логическую метку, которая описывает его функцию.

Установка микроконтроллерной платы PIC 80-pin

Установите PICFLASH и драйверы для микроконтроллерной платы PIC 80-pin. Начните установку с диска: CD_Drive:\product\zip\ PICFlash_setup. exe.

После установки подключите USB кабель к UNI-DS3. Вас попросят выбрать драйверы PICFLASH. Они расположены в папке: System_Drive:\Program Files\MikroElektronika\ PICFLASH\Driver. NT.

Запустите и используйте PICFLASH как объяснено в документе ' PICflash programmer'. Документ расположен в соответствующей папке диска: CD_Drive:\product\pdf\PICflash_manual_v4.pdf.

После этих шагов ваша микроконтроллерная плата PIC 80-pin установлена и готова к работе. Вы можете прочитать программу с чипа или загрузить пример из папки примеров компилятора Микроэлектроники для dsPIC или с диска: CD_Drive:\product\zip\UNI_DS3_PIC80pin_examples. zip.