- •Пояснительная записка к курсовой работе
- •Оглавление
- •1. Постановка задачи.
- •1.1. Стандартное задание
- •1.2. Индивидуальное задание
- •2. Техническое задание
- •3. Описание аппаратных и программных средств лабораторного комплекса
- •3.1. Структура аппаратных средств
- •3.1.1. Структурная схема лабораторного комплекса
- •3.1.2. Плата мк – системы
- •3.1.2.1. Конфигурируемые узлы мк c8051f064
- •Интерфейс прямого доступа к памяти (dma)
- •3.1.2.2. Внешняя память xram
- •3.1.2.3. Входные усилители
- •3.1.2.4. Микросхема моста uart-usb
- •3.1.2.5. Сопряжение платы с pc
- •3.1.2.6. Питание платы
- •3.1.3. Требования к pc
- •3.1.4. Осциген
- •. Перечень программных средств лабораторного комплекса
- •Средства программирования и отладки мк-системы
- •Интегрированная среда разработки фирмы SiLabs ide 2.0
- •3.2.1.2. Ассемблер, компилятор и линкер интегрированной среды разработки Keil
- •3.2.2. Средства разработки Windows-приложений
- •3.2.2.1. Среда разработки
- •3.2.2.2. Библиотека win32 api функций
- •3.2.3. Приложения для осцигеНа.
- •3.2.3.1. Драйвер конфигурируемого выносного блока
- •3.2.3.2. Windows-приложение ogView
- •3.2.4. Драйвер виртуального com-порта фирмы SiLabs
- •Организация бесконечного цикла встроенного приложения
- •Отключение сторожевого таймера
- •Переключение с внутреннего генератора на внешний
- •Конфигурирование портов ввода/вывода
- •Конфигурирование аналого-цифровых преобразователей adc
- •Конфигурирование интерфейса dma
- •Инициализация последовательного интерфейса uart
- •Выбор и инициализация таймера для установки скорости обмена данными по последовательному каналу
- •Инициализация таймера для установки времени дискретизации входного сигнала
- •Прием данных с pc
- •Другие используемые функции
- •Конфигурирование узлов мк с учетом данных, пришедших с pc
- •Разработка Windows-приложения
- •4.4.1. Особенности использования среды разработки
- •4.4.2. Описание файлов проекта
- •4.4.3. Обобщенная схема алгоритма многопоточного приложения
- •4.4.4. Внешний вид и описание графического интерфейса, принципы построения программы
- •Описание структуры и организация программы
- •4.4.5.1. Назначение подключаемых файлов
- •4.4.5.2. Описание прототипов функций
- •4.4.5.3. Функция WinMain()
- •4.4.5.4. Функция главного окна
- •4.4.5.5. Организация дополнительных потоков, их назначение
- •4.4.5.6. Рабочие функции дополнительных потоков
- •4.4.5.7. Синхронизация потоков
- •4.4.5.8. Особенности обработки сообщений Windows в программе
- •4.4.6.2. Организация настроек com-порта в графическом интерфейсе
- •4.4.6.3. Использование функций WaitCommEvent(), WaitForSingleObject(), WaitForMultiplyObject()
- •Работа оператора с приложением
- •4.4.7.1. Последовательность запуска приложения на мк и пк в лаборатории
- •4.4.7.2. Адаптация к спектру входного сигнала
- •Описание протокола rs-232
- •Список используемых источников информации
- •Приложения
- •Исходные тексты модулей программы для мк
- •Фрагменты листингов файлов мк-приложения, полученные в результате трансляций: map-file и др
- •Исходные тексты файлов Windows-приложения
1. Постановка задачи.
1.1. Стандартное задание
Цель курсовой работы – получение навыков программирования аппаратных комплексов, включающих взаимодействующие между собой различные 8- или 32-разрядные микроконтроллерные системы (МК-системы) и персональные компьютеры (РС), на языках Ассемблеров, С – для микроконтроллеров (МК) и языке С++ для РС с платформой Windows.
Задачей работы является разработка комплекса программ, реализующих на базе лабораторного комплекса, виртуальный прибор с функциями запоминающего осциллографа. Устройство должно оцифровывать низкочастотный входной сигнал, например гармонический сигнал амплитудой до 1В с частотой 10-1000Гц, и воспроизводить его на экране РС во временной области и дополнительно спектр сигнала – в частотной области.
Лабораторный комплекс для 8-разряднах МК включает в себя РС, генератор аналогового сигнала (ОСЦИГЕН) и отладочную плату микроконтроллера фирмы SiLabs C8051F064EK, на которой помимо, собственно, микроконтроллера имеется также мост UART-USB CP2101, обеспечивающий связь с РС. Оцифровка аналогового сигнала, поступающего на вход микроконтроллера, производится с помощью встроенного аналого-цифрового преобразователя (АЦП).
Комплекс программ, реализующий запоминающий осциллограф, состоит из приложения со стороны микроконтроллера (МК-приложения) и Windows-приложения со стороны РС.
Приложение со стороны РС, помимо построения графика, должно предоставлять возможность задания пользователем параметров оцифровки сигнала таких, как частота выборок, количество выборок, используемый АЦП и его режимы работы, а также возможность выбора используемого виртуального COM-порта. Строящийся график должен быть нормирован по осям абсцисс (время) и ординат (напряжение).
1.2. Индивидуальное задание
Приложение со стороны микроконтроллера должно использовать прерывания для обмена данными с PC. Обмен данными должен происходить в отдельном потоке. Выбор величин частоты дискретизации и числа выборок должен совершаться из фиксированного набора значений, которые реализованы в виде выпадающих списков. График должен рисоваться в основном окне программы.
2. Техническое задание
Требуется разработать комплекс программных средств для управления микропроцессорной системой. В состав комплекса должна входить программа для управления микропроцессорной системой и программа для ПК для операционной системы Windows, реализующая графический интерфейс программного комплекса. Задачей, которая решается при помощи комплекса, является снятие цифровых отсчётов аналогового напряжения, подаваемого на вход микропроцессора и вывод формы аналогового напряжения, восстановленного на основе цифровых отсчётов полученных от микропроцессорной системы в окне программы для ПК.
Для связи микропроцессора и ПК используется стандартный последовательный протокол RS-232C.
Задачи программного комплекса:
1. Снятие цифровых отсчётов аналогового напряжения, подаваемого на вход МК;
2. Вывод формы аналогового напряжения, восстановленного на основе отсчётов в окне программы для ПК.
Требования к программе со стороны ПК
Программа со стороны ПК представляет собой многопоточное приложение, построенное на основе только стандартной API Win32 без использования дополнительных библиотек. Программа реализует оконный интерфейс. Программа строится на базе главного окна. Все элементы управления представляют собой дочерние окна главного окна. Программа позволяет выбирать один из трех последовательных портов для связи с микропроцессором. Существует возможность задавать настройки АЦП микропроцессора: выбор режима работы АЦП (однофазный или дифференциальный), выбор числа цифровых отсчётов и ввод частоты цифровых отсчетов. Все настройки, как для портов, так и для АЦП задаются в главном окне. Запуск процесса оцифровки реализуется нажатием соответствующей кнопки в окне программы. Построение графика производится в главном окне в специальном месте при помощи совместимой контекстуальной памяти. Вся настройка, запуск и вывод графика производится в главном и встроенных дочерних окнах.
Требования к программе со стороны микропроцессора
Используется 8-ми разрядный MCS-51 совместимый контроллер C8051F064 фирмы Silicon Laboratories. Программа представляет собой однопоточное приложение и позволяет произвести связь с ПК, получить от него параметры, дешифрировать их, настроить АЦП, произвести оцифровку аналогового сигнала и отправить на ПК результаты оцифровки. Программа строится на основе бесконечного цикла опроса последовательного порта.