Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Микропроцессорные системы управления электроприводами и технологическими комплексами. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 124 5 6 7 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

В режимах одиночного и непрерывного преобразования цикл аналого-цифрового преобразования начинается по первому нарастающему фронту тактового сигнала после установки разряда ADSC. Если используется запуск по прерыванию, то цикл преобразования начинается по первому нарастающему фронту тактового сигнала после установки флага выбранного прерывания. Причём после установки этого флага осуществляется сброс предварительного модуля АЦП. Таким образом, обеспечивается фиксированная задержка между генерацией запроса на прерывание и началом цикла преобразования.

Длительность цикла составляет 13 тактов при использовании несимметричного входа и 13 или 14 тактов при использовании дифференциального входа, при этом выборка и запоминание входного сигнала осуществляются в течение первых 1,5 и 2,5 тактов соответственно. Через 13(14) ратно сбрасывается в 0 (в режиме одиночного преобразования) и результат преобразования сохраняется в регистре АЦП. Одновременно устанавливается флаг прерывания ADIF регистра ADCSR и формируется запрос на прерывание. Как и флаги остальных прерываний, флаг ADIF сбрасывается аппаратно при запуске подпрограммы обработки прерывания от АЦП или программно путём единицы. Разрешение прерывания осуществляется записью единицы в разряд ADIE ADIF регистра ADCSR при установленном флаге I реги- стра SREG.

Если АЦП работает в режиме непрерывного преобразования, то новый цикл начинается сразу после записи результата. В однократном режиме новое преобразование может быть запущено сразу же после сброса разряда ADSC (до вания). При этом реально цикл преобразования начнётся не ранее чем через один такт после окончания текущего преобразования.

тактов преобразование завершается, разряд ADSC аппа-

записи в него логической

сохранения результата текущего преобразо-

делителя

1.2.2. Средства разработки для микроконтроллеров AVR Компиляторы

Одна из наиболее удобных программных сред, на наш взгляд, для изучения микроконтроллеров семейства AVR, является интегрированная среда разработки программного обеспечения CodeVisionAVR.

Среда CodeVisionAVR включает в себя следующие компоненты:

 компилятор языка Си для семейства AVR;

 компилятор языка Ассемблер для семейства AVR;

 генератор начального кода программы, позволяющего изначаль-

но наглядным образом произвести инициализацию периферийных устройств;

 модуль взаимодействия с отладочной платой STK-500;

 модуль взаимодействия с программатором;

 редактор исходного кода с подсветкой синтаксиса;

 терминал.

Выходными файлами CodeVisionAVR являются:

 HEX, BIN или ROM-файл для загрузки в микроконтроллер по-

средством программатора;

 COFF-файл, содержащий информацию для отладчика;

 OBJ-файл, в котором хранится промежуточный код компиляции,

так называемый объектный код.

Среда разработки программного обеспечения CodeVisionAVR является коммерческим продектом. Тем не менее существует бесплатная ознакомительная версия с ограничением ряда возможностей, в частности, размер программного кода ограничен четырьмя килобайтами и не включён в ряд библиотек.

Компилятор Си, входящий в рые отличия от AVR-GCC (WinAVR), в том числе собственный синтаксис, набор поддерживаемых серий микроконтроллеров (последние версии поддерживают в том числе серию ATXMega), а также генерирует отличающийся по быстродействию выходной код.

состав CodeVisionAVR, имеет некото-

1.3. Архитектура цифрового сигнального контроллера

56Fхххх (Freescale)

Компания Freescale Semiconductor предлагает для электронного управления электроприводами устройства нового типа, сочетающие в себе простоту программирования и высокую производительность. Это – цифровые сигнальные контроллеры, обладающие преимуществами микроконтроллеров и цифровых сигнальных процессоров. Цифровые сигнальные контроллеры применяются для управления асинхронными и синхронными электродвигателями, шаговыми и синхронными электродвигателями с постоянными магнитами.

Цифровые сигнальные контроллеры обладают следующими свойствами:

 наличием команд, оптимизированных для управления, цифровой

обработки, матричных операций;

 наличием компактного ассемблерного и Си-кода;

 простотой программирования;

 высокой производительностью и расширенным адресным про-

странством.

На рис. 1.12 показана архитектура ядра 56800Е цифровых сигнальных контроллеров 56F8xxx.

Семейство цифровых сигнальных контроллеров 56F8xxx состоит из трех групп: 56F80xx, 56F81xx, 56F83xx, построенных на базе ядра 56800E и различающиеся по производительности, объему памяти и функциональности (табл. 1.23).

Таблица 1.23

DSC семейства 56F8xxx

DSC семейства 56F8xxx 56F80xx 56F81xx 56F83xx

Производительность, MIPS 32 40 60

Объем Flash-памяти, кБ 16...128 32...512 32...512

Объем RAM-памяти, кБ До 8 До 2 4...32

Количество каналов 12-битного АЦП До 16 До 16 До 16

Количество выходов ШИМ До 6 До 6 До 12

До 2 SCI,

Последовательные интерфейсы

Входные/выходные каналы GPIO До 53 До 76 До 76

Количество выводов 32...64 48...160 48...160

до 2 SPI,

C, CAN

SCI, SPI

До 2 SCI, до 2 SPI, до 2 CAN

Рис. 1.12. Ядро 56800Е цифровых сигнальных контроллеров 56F8xxx

Серия цифровых сигнальных контроллеров 56F8ххх имеет следующий набор периферийных устройств:

 подстраиваемый внутренний релаксационный генератор и квар-

цевый генератор;

 программируемую схему фазовой автоподстройки частоты

(ФАПЧ, часто используемую в системах передачи данных по эфиру (радио) для синхронизации приемной и передающей аппаратуры;

 рабочую частоту периферийных устройств до 96 МГц;

 широтно-импульсный модулятор с четырьмя прерываниями по

ошибке (6-канальный);

 12-битный восьмиканальный аналого-цифровой преобразователь

(АЦП);

 внутреннее или внешнее опорное напряжение (Vref);

 синхронизацию между широтно-импульсным модулятором и

аналого-цифровым преобразователем;

 16-битные таймеры общего назначения (4 шт.);

 SCI-кластеры, имеющие преимущество при решении задач, тре-

бующих большого количества пересылок коротких сообщений между узлами, так как в таких задачах время задержки играет решающую роль. При этом SCI совместим с протоколом LIN, предназначенным для создания дешёвых локальных сетей обмена данными на коротких расстояниях;

 синхронный последовательный интерфейс SPI;

 двухпроводный интерфейс I

 до 26 входов / выходов (GPIO - General Purpose Input / Output);

 отладочный интерфейс JTAG/EOnCE

На рис. 1.13 показана функциональная схема микроконтроллеров серии 56F83xx.

Рис. 1.13. Ядро и периферийные устройства серии 56F83xx

Среда программирования и отладки данных микроконтроллеров

CodeWarrior.

1.4. Архитектура цифровых сигнальных процессоров

TMS320F28x (Texas Instruments)

Микросхемы TMS320F2810, TMS320F2811 и TMS320F2812 –

промышленные цифровые сигнальные 32-битные процессоры с возможностью использования внешней flash-памяти и производительностью до 150 миллионов операций в секунду. Серия 28x – мировой лидер изделий для высококачественного сложного управляемого электропривода, оптимизирована именно для этого приложения. Имеется поддержка обратной связи через датчики в условиях распределённой системы управления. Учитываются современные рованию фактора мощности. Программирование осуществляется на языке C/C++, обеспечивающем генерацию высокоэффективного кода прикладной программы. На рис. 1.14 изображена функциональная схема цифрового сигнального процессора TMS320С28x.

требования к регули-

Рис. 1.14. Функциональная схема цифрового сигнального процессора

TMS320C28x

Процессор, изображенный на рис. 1.14, имеет:

– шесть выходов широтно-импульсного модулятора (3В);

– 16 транзисторных входов (DI) и 16 транзисторных выходов DO (3В);

– цифровой сигнальный процессор TMS320F2812, работающий при 150 МГц;

– 18 Кбайт оперативной памяти типа RAM;

– 128 Кбайт памяти программ типа FLASH;

– быстродействующий двухканальный АЦП на 16 входов (AD input) (0

～3В).

На рис. 1.15 изображена функциональная схема цифрового сигнального процессора TMS320F28x.

Рис. 1.15. Функциональная схема цифрового сигнального процессора

TMS320F28x

Цифровые сигнальные процессоры серии TMS программируются в среде Code Composter

. Кроме того, мощным средством программирования данных цифровых сигнальных процессоров является среда MexBIOS Development Studio, разработанная инженерами и учёными Томского политехнического университета (ООО «НПФМехатроника ПРО») [11].

MexBIOS Development Studio 5.44 – визуальная среда разработки и моделирования встроенного программного обеспечения систем управления электродвигателями, технологическими комплексами, программируемыми логическими контроллерами.

Для целей моделирования работы программ и

изучения среды MexBIOS Development Studio предоставляет пользователю следующие возможности:

 создавать собственные программы управления электродвигате-

лями, технологическими комплексами, ПЛК;

 выполнять моделирование работы программы и электромехани-

ческих объектов и систем;

 производить отладку программы, загруженной в микроконт-

роллер;

 устанавливать библиотеки компонентов для новых микро-

контроллеров.

2. ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА

МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ

К периферийным устройствам микропроцессорных систем относят устройства ввода-вывода, отображения, преобразования информации. Рассмотрим наиболее широко встречаемые периферийные устройства.

2.1. Часы реального времени

Часы реального времени используются в устройствах автоматики, предназначены для отображения и фиксации событий во времени. Сегодня на рынке можно встретить большое разнообразие таких часов. Рассмотрим часы реального времени DS1307, которые обладают следующими характеристиками:

 низкое энергопотребление;

 увеличенный срок службы – 10 лет работы часов от одной стан-

дартной батарейки CR2032;

 программируемый вывод для тактирования внешних устройств.

Может выдавать 1 Гц, 4,096 кГц, 8,192 кГц и 32,768 кГц;

 24-часовой и 12-часовой режим;

 64 байтами памяти. Первые восемь байт – рабочие. В них хра-

нится время, дата, день недели. Остальные (56 байт) выделены под нужды пользователя. В них можно хранить, например, какие-нибудь настройки. Естественно, когда резервное питание пропадает, вся информация в этой памяти разрушается. Вся работа с часами (чтение и установка времени/даты) сводится нужные ячейки памяти

На рис. 2.1 представлено условно-графическое изображение микросхемы часов реального времени DS1307.

;

к тому, чтобы читать и записывать

Рис. 2.1. Условно-графическое изображение микросхемы часов реального времени DS1307

Выводы часов расположены следующим образом:

X1, X2 – выводы для подключения кварцевого резонатора на частоту 32,768 кГц;

VBAT – вывод для подключения трехвольтовой батареи резервного питания;

GND – нулевой вывод питания – земля;

SDA – линия данных шины I

SCL – линия тактовых импульсов шины I

SQW/OUT – выходной сигнал для тактирования внешних

устройств;

VCC – вывод питания (5 В).

Организация памяти часов приведена в табл. 2.1.

Все числа в памяти хранятся в двоично-десятичном формате. Это значит, что в одном байте может храниться сразу две цифры. Например, число 0×23 – содержит в себе цифру 2 и цифру 3. На каждую цифру

выделяется по четыре бита. Кроме времени и даты в памяти

хранятся биты настроек:

 Clock Halt – управляет часами. Когда бит установлен в лог. 1 –

часы остановлены. Чтобы запустить ход часов, необходимо записать в этот бит 0. После подключения батареи резервного питания этот бит уставлен в лог. 1;

 24/12 – это бит выбора режима работы часов. Когда этот бит ра-

вен единице, используется 12-часовой режим. В противном случае – 24-часовой. Если используется 12-часовой режим, то пятый бит показывает AM или PM, если бит равен лог. 1, то значит PM. В 24-часовом режиме этот бит используется для хранения десятков часов совместно с

четвертым битом;

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 124 5 6 7 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]