Інтерфейс PIC-контролера з комп'ютером. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Мікроконтролери

 Коментарі до статті

При розробці пристрою на мікроконтролері (МК) нерідко виникає проблема його зв'язку з комп'ютером обмінюватись інформацією. Найчастіше потрібен двонаправлений режим при порівняно низької швидкості обміну. У кращому випадку МК може мати послідовний інтерфейс, але найчастіше його доводиться вибирати з дешевих, не оснащених таким інтерфейсом. Наприклад, дуже популярний останнім часом МК PIC16F84A фірми Microchip такого інтерфейсу не має. У статті розглядається варіант програмної реалізації послідовного інтерфейсу як з боку МК, і з боку комп'ютера.

Для зв'язку з пристроєм на МК можна використовувати паралельний (LPT) чи послідовний (СОМ) порт комп'ютера. З першим працювати простіше - у ньому можна використовувати відносно більше вхідних і вихідних сигналів, рівні яких сумісні з ТТЛ. Недоліком цього порту і те, що й під DOS чи Linux його використання досить простих операцій вводу/вывода, то коректної роботи під Windows необхідно суворе дотримання протоколу передачі, що з роботі з МК не ефективний. Можливе пряме керування окремими лініями LPT порту, але для цього потрібне встановлення спеціального драйвера. "Недоліком" LPT порту можна вважати те, що в більшості комп'ютерів він лише один і, як правило, зайнятий принтером.

Головні переваги СОМ порту в тому, що стандартний програмний інтерфейс Windows (API) дозволяє безпосередньо керувати деякими вихідними лініями та контролювати вхідні, а також має функцію очікування певної події, пов'язаної з портом СОМ. Його гідність і в тому, що стандарт RS-232, за яким виконані порти СОМ, допускає підключення і відключення кабелів під час роботи пристроїв (hot plug). До того ж, майже завжди в комп'ютері є вільний СОМ порт. Недолік порту - відмінний від ТТЛ рівень сигналів, у якому низькому логічному рівню відповідає напруга -12, а високому - +12.

Реалізація стандартного інтерфейсу RS-232 зажадала від МК точного дотримання часових інтервалів між сигналами, що видаються. У реальній ситуації кварцовий резонатор мікроконтролера може відповідати частоті передачі, а сам МК зазвичай зайнятий чимось важливішим, ніж формування точних часових інтервалів. В результаті виявляється простіше програмно реалізувати послідовний синхронний варіант обміну, коли кожен біт даних підтверджується імпульсом синхронізації.

Принципова схема пропонованого інтерфейсу показано на рис. 1.

Для перетворення рівнів RS-232 ТТЛ використовуються резистивні дільники R1R4 і R2R5. Діоди VD1 і VD2 необхідні для того, щоб не пропускати негативну напругу, що відповідає логічному нулю. Вихідний ТТЛ сигнал МК перетворення не потребує і може бути поданий на вхідні лінії СОМ порту безпосередньо. Резистор R3 обмежує вихідний струм МК при можливому випадковому короткому замиканні.

Як видно зі схеми, для зв'язку з комп'ютером потрібні чотири дроти. Комп'ютер ініціює обмін даними, видаючи синхронізуючі імпульси в лінію DTR, виставляючи при цьому на лінії RTS передані дані та отримуючи по лінії CTS прийняті. Змінювати дані комп'ютер та МК можуть лише за низького логічного рівня сигналу синхронізації. Такий варіант реалізації інтерфейсу дозволяє реалізувати дуплексний режим передачі.

Номери контактів XS1 на схемі вказані для розетки DB-25F під час використання стандартного модемного кабелю. Номери контактів для інших роз'ємів та при використанні нуль-модемного кабелю наведені в табл. 1.

Частота проходження синхронізуючих імпульсів повинна вибиратися такою, щоб МК гарантовано встигав обробляти дані від комп'ютера, реагуючи на кожен імпульс, що синхронізує. Інформаційні біти передаються послідовно. Після закінчення передачі бітів одного байта слідує передача бітів наступного, причому першим передається старший інформаційний біт. Для приведення інтерфейсу у вихідний стан (установка номера байта, що передається в 0) комп'ютер повинен при лог. 1 на лінії синхронізації змінити стан даних. МК видає новий біт даних лінії CTS по спаду імпульсів позитивної полярності на вході синхронізації DTR, а зчитує дані з лінії RTS по фронту імпульсів позитивної полярності. Обмін можна перервати будь-якої миті, припинивши подачу імпульсів синхронізації. Тимчасова діаграма обміну даними наведено на рис. 2.

При реалізації інтерфейсу рекомендується в деяких байтах передавати контрольні значення для перевірки правильності даних, що передаються.

Вихідний код процедури для МК PIC16F84A [1] мовою С, що реалізує пропонований інтерфейс, наведено в табл. 2. Виклик процедури link() перебуває у основному циклі програми і під час роботи МК викликається постійно у тому, щоб контролювати стан інтерфейсу. Усі змінні, які використовуються процедурою, оголошені як глобальні. При кожному викликі вона зчитує стани вхідних ліній інтерфейсу (RB6 та RB7) та порівнює з їхніми станами при попередньому викликі. За деяких умов (спад синхронізації, фронт синхронізації, скидання інтерфейсу) виконуються дії згідно з логікою роботи інтерфейсу.

Вихідний код процедури для комп'ютера мовою Pascal (Delphi) наведено у табл. 3. Тут процедура link одноразово викликається щодо акта обміну інформацією з МК. Перед її викликом необхідно заповнити буфер obuf, що передається. Після закінчення процедури прийняті дані будуть перебувати в масиві ibuf. Процедура відкриває вказаний СОМ порт комп'ютера та за допомогою функцій Windows API [2] керує станом вихідних ліній та опитує вхідні. Після завершення обміну інформацією порт закривається.

У процедурі link тимчасові затримки реалізовані з допомогою функції sleep(). Їх значення розраховують чи підбирають експериментально за відсутністю втрати біт під час обміну даними між МК і комп'ютером. У прикладі вказані затримки для обміну з PIC-контролером з кварцовим резонатором на частоту 4 МГц, який, крім того, здійснює й іншу корисну роботу. Якщо процедура обміну виконується надто довго, її допускається виносити в окрему нитку виконання операційної системи, щоб вона виконувалася паралельно до основної програми [2].

Якщо при обміні інформацією потрібні окремо читання і запис, можна рознести за різними адресами масиви даних, що передаються і приймаються, як показано на рис. 2.

У МК формування переданих даних та використання прийнятих зручно побудувати у вигляді процедур upload() і download(), що викликаються перед передачею і прийому чергового байта відповідно. Перша з них повинна повертати значення переданого байта за його номером у пакеті інформації, що передається, друга отримує значення прийнятого байта і його номер у пакеті і повинна використовувати ці значення для зміни регістрів МК, запису в EEPROM та ін Реалізація цих процедур для обробки інформаційного пакета розміром 4 байти (табл. 4) показано в табл. 5.

Приклад програми МК наведено для компілятора С2С [3]. Процедура комп'ютера може бути використана в програмі, написаній на Borland Delphi 3 і вище.

література

1. .
2. Microsoft Developer Network, Technical Articles. - .
3. .

Автор: С.Кулешов, м.Курган

Дивіться інші статті розділу Мікроконтролери.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Невидима система для захисту велосипедів від крадіжок 17.12.2021 Студенти з Дніпра, Україна створили пристрій, який запобігає велосипедним крадіжкам. З його допомогою власники двоколісного можуть відстежувати місцезнаходження велосипеда та спроби вкрасти його. Шестеро студентів Дніпровського національного університету розробили невидиму систему WheelKeep, яка захищає велосипеди від крадіжок. Вона складається із спеціального модуля, який вставляється в рульову колонку транспортного засобу, та мобільного додатка. Коли хтось спробує взяти велосипед без дозволу власника, на мобільний телефон велосипедиста прийде спеціальне push-сповіщення. Також у додатку можна відстежувати місце знаходження двоколісного. У листопаді юні розробники виграли грант Ukrainian Startup Fund – вони посіли друге місце серед 13 команд в USF Pitch Day 33. Над проектом працюють студенти четвертого курсу факультету фізики, електроніки та комп'ютерних систем Павло Герман та Олександр Яценко, факультету прикладної математики Роман Квірікадзе та Андрій Дергач, факультету української та іноземної філології та мистецтвознавства Ілля Волков, фізико-технічного факультету Єгор Ляпін.

Інші цікаві новини:

▪ Праска гладить вертикально

▪ Високовольтні інтелектуальні силові модулі з підвищеним допустимим навантаженням по струму

▪ Кроманьйонець був розумніший за нас

▪ E Ink Color Paper

▪ Мобільний телефон без батареї

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електродвигуни. Добірка статей

▪ стаття Дари данайців. Крилатий вислів

▪ стаття Що називали суботником до приходу радянської влади? Детальна відповідь

▪ стаття Експлуатація стаціонарних компресорних станцій для газліфту та закачування газу в пласт. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Вихід із ПК на навушники. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Простий стабілізатор напруги на 45 вольт. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024