-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
1/41
- 7 -
OBSAH
1 VOD DO PROBLEMATIKY................................................................................8
2 EEN PROBLEMATIKA..................................................................................9
2.1 BLOKOV SCHMA ZAZEN................................................................................92.2 BLOKOV SCHMA VIZUALIZAN STI ..............................................................10
2.2.1 Pevodnk USB na sriovou linku - FT232R ............................................102.2.2 Mikrokontrolr C8051F122......................................................................112.2.3 Programovn C8051F122 ......................................................................142.2.4 Displej OSD057VA01CT .........................................................................142.2.5 RAM pam K6X4008T1F .......................................................................152.2.6 Ovladazobrazen vizualizanho panelu ...............................................172.2.7 Multiprocesorov komunikace .................................................................182.2.8 DPS vizualizanho panelu......................................................................18
2.3 BLOKOV SCHMA STI SBRNICE ...................................................................192.3.1 Mikrokontrolr ATMEGA128....................................................................202.3.2 Programovn..........................................................................................212.3.3 Programovac rozhran ............................................................................212.3.4 Bluetooth .................................................................................................222.3.5 USB rozhran...........................................................................................242.3.6 RS-232 ....................................................................................................262.3.7 RS-485 ....................................................................................................272.3.8 Sbrnice ONE-WIRE (OW) .....................................................................282.3.9 Obvod relnho asu RTC (Real Time Clock)......................................292.3.10 Klvesnice............................................................................................302.3.11 Displej...................................................................................................31 2.3.12 Algoritmus prochzen OW sbrnice ....................................................322.3.13 Popis algoritmu prochzen implementovanho v zazen ..................332.3.14 DPS sbrnicov sti ...........................................................................35
3 ZVR ................................................................................................................39
4 SEZNAM POUITCH ZDROJ ........................................................................40
5 SEZNAM OBRZK ..........................................................................................41PLOHA 1 schma vizualizanho panelu
PLOHA 2 schma sbrnicov sti zazen
PLOHA 3 popis algoritmu prochzen OW sbrnice
PLOHA 4 fotografie vizualizanho panelu
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
2/41
- 8 -
1 vod do problematiky
Inteligentn d
m nen u hudbou budoucnosti, proto je nutn nalzt optimlneen jeho
zen. S vyuitm modernch technologi jako je One Wire sbrnice, Bluetooth nebo dotykov
TFT panel je mono z inteligentnho domu vytvoit komplexn jednotku, kter s monost
pipojen k PC dv uivateli irokou klu monost jak mt p ehled o svm domnebo svj
dm dit. Na trhu je mon nalzt mnoho rznch typvrobkpro automatizaci, kter jsou
pipojiteln na rzn sbrnice. Proto se zde popisovan zazen sna spojit nkolik z nich
v jeden celek.
Nvrh takto komplexnho zazen s sebou nese adu problm. Je proto nutn cel
systm rozdlit do funk
nch blok
a ty potom spojit v jeden celek. Cel prce je rozd
lenadle blokovch schmat jednotlivch st. Hlavn cle prce jsou:
navrhnout vizualizan panel,
navrhnout pipojen sbrnic,
implementovat bezdrtovou technologii,
spojit ve uveden do jednoho zazen,
umonit pipojen k PC.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
3/41
- 9 -
2 een problematika
Cel systm jeeen nvrhem a realizac za
zen, kter bude splovat poadovanspecifikace. Pro snadnj pochopen funkce zazen je nejlpe jej popsat blokovm
schmatem.
2.1 Blokov schma zazen
Pro celkovou pehlednost je cel dokument lenn do logickch celk dle blokovho
schmatu (obr.1). Kapitola 2.2 se zabv st vizualizan, kapitola 2.3 pak zen sbrnic.
MikroprocesorATMEGA128
Napjen+5V
Bluetooth USB RS232
RS485
One-Wire
RTC
MikroprocesorC8051F122
TFTdotykov
panel
RAMpam
Zdrojnapjen
Napjen+3,3V
110 - 230V50 - 60Hz
Ovldn displeje zen sbrnic
Obr.1:Blokov schma celho zazen
Tak jako je blokov schma rozdleno na dvsti, sestv se cel zazen ze dvou DPS.
Podrobn schmata stejnjako navren DPS a firmware jednotlivch mikrokontrolrjsou
piloeny na konci dokumentu, potamo v plohch na CD.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
4/41
- 10 -
2.2 Blokov schma vizualizan sti
Vizualizan st spravuje pouze vykreslovn dat na displej. Data jsou pijmna pes
SPI rozhran od mikrokontrolru ATMEGA128 ze sbrnicov sti zazen.
MikroprocesorC8051F122
TFT dotykovpanel
OSD057VA01CT
RAM pamK6X4008T1F
FT232R
SPI ->ATMEGA128
R,G,B(12-29)
YD,XR,YU,XL (0-3)
DE(8)ADJ(6)
DCLK(9)
A0-A18(30-47,57)D0-D18(48,55)
OE(58)CE(59)WE(61)
TxD (62)RxD (63)
Obr. 2:Blokov schma vizualizanho panelu
Vechny bloky jsou ble popsny v nsledujcch pti kapitolch. Kompletn schma je
obsaeno v ploze 1. Fotografie funknho panelu je v ploze 4.
2.2.1 Pevodnk USB na sriovou linku - FT232R
Jako obvod pevdjc rozhran USB na rozhran UART byl zvolen produkt firmy FTDI
Chip FT232R (obr.3). Jedn se o stand-alone chip, kter pro svou prci (na rozdl
od FT232BM, kter je pouit ve sbrnicov sti) nepotebuje dn extern soustky. USB
protokol je obsluhovn samotnm ipem a nen tedy poteba jakhokoliv programovn
firmwaru. Na webovch strnkch vrobce jsou volnstaiteln ovladae pro pipojen k PC
(Win9x, WinME, WinXP, Win2k, Linux, FreeBSD atd.).
Po nainstalovn ovlada se obvod pipoj jako virtuln sriov port a je mon hopout jako reln sriov port (vetnhandshake a modemovch signl). FT232R obsahuje
EEPROM pam, do n je mon nahrt popis zazen (signaturu) tedy data o zazen
kter se objev po pipojen k PC. Obvod je kompatibiln se standardem USB 1.1 i USB 2.0 s
rychlost a 3 MBaud/s. Na vstupy mikrokontrolru jsou pivedeny pouze signly TxD a
RxD. Podrobnj informace o USB sbrnici se nachz v kapitole 2.3.5.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
5/41
- 11 -
Obr. 3:Schma zapojen FT232R
Po pipojen k USB sbrnici je obvod resetovn a zasl pihlaovac data do PC.
Zapojen obsahuje tak dvLED diody pro signalizaci penosu.
2.2.2 Mikrokontrolr C8051F122
Vizualizan panel d mikrokontrolr firmy Silicon Laboratories C8051F122. Jedn se o
8mi bitov mikrokontrolr s jdrem CIP-51 (kompatibiln s 8051). C8051F122 disponuje
tmito vlastnostmi:
10-bitov SAR AD pevodnk a 100 kS/s s 8 pepnatelnmi vstupy
programovateln zisk: 16, 8, 4, 2, 1, 0.5,
teplotn senzor pro stabilizaci pevodu,
8-bitov SAR AD pevodnk a 500 kS/s s 8 pepnatelnmi vstupy,
programovateln zisk: 4, 2, 1, 0.5,
dva 12-bitov DA pevodnky, dva analogov kompartory, napov reference,
JTAG pro programovn a ladn,
8051 jdro s pipeline architekturou, 70% instrukc je provedeno v 1 nebo 2 taktechhodin,
a 100 MIPS (s pouitm vnitnho fzovho zvsu),
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
6/41
- 12 -
8448 B intern pamti RAM (8 kB + 256B) pro data,
128 kB flash pamti pro kd,
monost pipojen extern pamti a 64 kB, osm 5 V tolerantnch 8mi bitovch I/O port,
hardwarov imlementovan sbrnice SMBus (I2C kompatibiln), SPI a dvaUARTy,
programovateln pole 16-bitovch ta/asovase esti capture/compare moduly,
5 univerzlnch 16-bitovch ta/asova, watchdog,
obousmrn reset pin,
intern precizn osciltor 24.5 MHz, fzov zvs (PLL), extern osciltor: krystal, RC,
C nebo digitln hodiny,
napjen 3.03.6 V,
sleep mode, VDD monitor - brown-out detektor,
100 pinov TQFP pouzdro,
Rozsah teplot: 40 a +85C
Ve spojen s digitln kiovatkou (digital crossbar) nabz tento mikrokontrolr irokou klu
monost. Pednastaven mikrokontrolru je provedeno v jednotce uPCinit.c a to nsledovn
:
systmov hodiny pouit externho krystalu 24 Mhz a fzovho zvsu (4x) nakonench 96 MHz,
watchdog je vypnut,
SPI linka v 3 vodiovm proveden,
timer 2 pro nastaven rychlosti UART0 na 9600 baud,
UART0 nastaven jako synchronn 8mi bitov penos s jednm stop bitem bez parity,
AD pevodnk s vnitn referenc, kmitotem pevodu 2MHz,
vnitn pull-up odpory pro P2-P7 zapnuty, pro P1 pouze bity 0, 1 a 2, P0 bity 0, 6 a 7,
nastaven digitln kiovatky: zapnuty vstupy UART0 a SPI
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
7/41
- 13 -
Obr. 4:Zapojen C8051F122
K mikrokontrolru je pipojen krystal 24 MHz, 3,3 V napjen, blokovac kondenztory
100 nF, resetovac obvod a jako programovac rozhran je pouit JTAG. Na ovldn RAM
pamti, displeje a komunikace s mikrokontrolrem ATMEGA jsou vyuity tm vechny
brny C8051F122 (obr. 4).
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
8/41
- 14 -
2.2.3 Programovn C8051F122
K programovn mikrokontrolru C8051F122 v jazyku C je pouito rozhran JTAG
pipojenho k programtoru Serial Adapter EC2. Programov kd byl psn v programu
Vision3 firmy Keil software inc. Cel firmware je logicky rozdlen na jednotliv celky dle
funknch bloknsledovn:
FWv1_1.c hlavn program,
Display.c jednotka pro obsluhu displeje, grafick driver,
RAM.c jednotka zpisu a ten extern RAM pamti,
uPCinit.c jednotka pro pednastaven mikrokontrolru,
communcation.c UART a SPI komunikace,
c8051F120.h definice registra IO bran mikrokontrolr.
Kad *.c soubor je svzn s jeho *.h souborem, kter definuje IO brny a konstanty pouit
v jednotlivch jednotkch.
2.2.4 Displej OSD057VA01CT
Pouit TFT panel firmy OSD Displays - OSD057VA01CT disponuje rozlienm
640x480 obrazovch bod pi 18 bitov hloubce barev. Z dvodu kapacity pamti RAM a
kvli jednoduchosti ovldn se souasn ukldaj a vytaj pouze 8b dat. Displej je zen
pomoc hodin a horizontln-vertikln synchronizace. Data jsou na displej poslna po
dcch (640 pixel, kad pixel je zapsn po 1 cyklu hodin ze stavu na R, G, B), kdy po
kadm odeslanm dku nsleduje horizontln blank (160x DCLK) ve kterm se do RAM
pamti mikrokontrolru pipravuje dal dek. Po vykreslen vech dknsleduje vertikln
blank (7200x DCLK), ve kterm se do extern pamti RAM pipravuje vykreslen nsledujc
obrazovky displeje. V tto dob displej te dotykov panel a d o data mikrokontrolr
ATMEGA128. Displej je ble podsvcen, zmnou stdy na pinu ADJ je mono mnit jas.
Zapojen znzoruje obr. 5.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
9/41
- 15 -
Obr. 5: Schema zapojen displeje
Jako ovldac prvek byl pouit dotykov panel, kter je soust displeje. Dotykov panel
pracuje na principu tyvodiovho odporovho mstku. Dotykov panel m dv osy: x
(signly XR, XL) a y (signly YD,YU). Vyhodnocen msta dotyku probh ve dvou krocch.
V prvnm kroku je na ose x nastaveno na XR log.1 (5V) a na XL log. 0 (GND). Pot je na ose
y meno napt na obou kanlech (YD, YU) a vyhodnoceno jako pozice y. Men pozice x
je obdobn je nastaveno 5V a GND na YD resp. YU a meno na XR a XL.
2.2.5 RAM pamK6X4008T1F
Spojenm vkonnho mikrokontrolru a TFT dotykovho panelu byl vytvoen
vizualizan panel. Mikrokontrolr vak nem dostatek vnitn pamti RAM k uchovn
kompletn zobrazen strnky, proto byla pidna k mikrokontrolru vnj pamRAM firmy
Samsung - K6X4008T1F. Pouit pam je typu SRAM velikosti 512kB x 8 s napjecm
naptm 3,3 V a paralelnm zenm (obr. 6).
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
10/41
- 16 -
Obr. 6:Schema zapojen RAM pamti
Vpoet adresy
Ped vytenm nebo zpisem hodnoty je nutn vypotat adresu, na kterou se data ulo.
Pro pehlednost je pamadresovna jako displej, tedy zobrazovan data jsou zapisovna a
tena ve formtu (x,y,b), kde x,y jsou souadnice vpisu na displej a b je 8-mi bitov hodnota
barvy. Ve funkcch pro zpis do pamti a ten jsou hodnoty x a y (ob 16ti bitov)
pepotny na konkrtn brny mikrokontrolru podle nsledujcho kle:
x: P7 doln byte promnn x
P6.4 prvn bit hornho byte promnn x
P6.5 druh bit hornho byte promnn x
y: P4 doln byte promnn y posunut o 1 bit vpravo
P6.6 osm bit dolnho byte promnn y
P6.7 prvn bit hornho byte promnn y
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
11/41
- 17 -
2.2.6 Ovladazobrazen vizualizanho panelu
Pro poteby vykreslovn displeje byl vytvoen softwarov ovladazobrazen. Ovlada
zapisuje data pmo do extern RAM pam
ti, odkud jsou vykreslovna na displej. Takimplementuje funkce pro vykreslen seky vpis znaku, vpis textu, vykreslen tlatka
s popiskem, vykreslen obdlnku a smazn displeje.
seka DrawLine(int x1,int y1,int x2,int y2,const color) vykresl seku z bodu
(x1,y1) do bodu (x2,y2) barvy color.
Znakov sada
Pro poteby vykreslovn znakbylo zapoteb vytvoit znakovou sadu. Implementovan
znakov sada m zklad v psmu Arial, jeden znak je velk 16x16 pixel. Znaky byly
vytvoeny v programu MS Excel pomoc tabulky 16x16 s hodnotou 1 na mstech, kde m bt
viditeln pixel psmene. Nslednjsou jednotliv dky pepotny na integer (16ti bitovou)
hodnotu a jsou zapsny za sebe. Nakonec je kvli nestejn ce znakuloena hodnota dlky
znaku. Ukld se tedy pro jeden znak 17 konstant. Tyto znaky jsou uloeny v pamti
programve dvourozmrnm poli font typu integer o velikosti 95x17. Znaky jsou uloeny
v poad dle ASCII tabulky ponaje mezerou (ASCII kd 32) a kone tildou (ASCII kd
127). Na zatku kadho vpisu je hodnota znaku snena o 32 (poet vynechanch ASCII
znak).
Vpis znaku- WriteCharXY(int x, int y, char znak, char color) vykresl znak na pozici
(x,y) barvy color.
Vpis textu - WriteStringXY(int x, int y, char *string, char color) vykresl text, znak
po znaku s pihldnutm k dlce znak, na pozici (x,y) barvy color.
Vykreslen tlatka - PaintButton(int x, int y,int d, int l, char *caption, char color)
vykresl tlatko na pozici (x,y horn lev roh), ky l, vky d, text zanajc na adrese
*caption, barvy color. Vykreslen je doplnno o vystedn caption textu doprosted tlatka.
Vykreslen obdlnku - Rectangle(int x, int y,int d, int l, char color) vykresl obllnkna pozici (x,y horn lev roh), ky l, vky d, barvy color.
Smazn obrazovky CLS(char color) pekresl obrazovku barvou color.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
12/41
- 18 -
2.2.7 Multiprocesorov komunikace
Posln dat mezi obma mikrokontrolry probh po sbrnici SPI, kdy C8051F122 je
master a ATMEGA128 slave. Na obou stranch si odesln a pijmn dat d sm
mikrokontrolr. Nen implementovn dn komunikan protokol, pouze odesln a
pijmn dat mezi obma mikrokontrolry.
2.2.8 DPS vizualizanho panelu
Vechny DPS byly vytvoeny v programu EAGLE v4.16. Cel zapojen bylo realizovno
SMT technologi. Plon spoj (obr. 7) byl koncipovn jako univerzln, je zde tedy pole
konektor(CON2 CON5) k nastaven vchozho rohu k vykreslovn na displej, napjenk propojen obou DPS a konektor pro multiprocesorovou komunikaci.
Obr. 7:DPS vizualizanho panelu
DPS je ve formtu programu EAGLE 4.16 uloena na piloenm CD.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
13/41
- 19 -
2.3 Blokov schma sti sbrnice
Sbrnicov st zazen m za kol dit vechny pouit sbrnice dle blokovho
schmatu (viz obr. 8). Kompletn schma je v ploze 2.
RS232
Display
One-Wire
USB rozhran
RS485
Bluetooth
MikroprocesorATMEGA128
RxD0(15)
TxD0(16)
TxD1(28)
RxD1(29)
RD(27)
RxD0(15)
TxD0(16)
RxD0(15)
TxD0(16)
RxD0(15)
TxD0(16)
OW1(11)OW2(12)
TxD1(28)
RxD1(29)
RD(27)
OW1(11)OW2(12)
D0-D7(0-7)
E(8)
RW(9)
RS(10)
LED(13)
Klvesnice
TL1(41)
TL2(40)
TL3(39)
TL4(38)
D0-D7(0-7)
E(8)
RW(9)
RS(10)
LED(13)
TL1(41)
TL2(40)
TL3(39)
TL4(38)
JTAG, SPI
TMS,TCK,
TDI,TDO
TMS,TCK,
TDI,TDO
MISO,MOSI,
SCK,RESET
MISO,MOSI,
SCK,RESET
Napjen+5V
RTC
SCL(18)
CE(20)I/O(19)
SCL(18)
CE(20)
I/O(19)
Obr. 8:Blokov schma sbrnicov sti zazen
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
14/41
- 20 -
2.3.1 Mikrokontrolr ATMEGA128
Jdrem sbrnicov sti zazen je mikrokontrolr ATMEGA128. Jedn se o 8mi bitov
RISC mikrokontrolr se 128 kB pamti programu typu FLASH. Mezi zkladn charakteristikymikrokontrolru pat
4 kB SRAM, 4 kB EEPROM a 16 MIPS (pi pouit 16 MHz krystalu) irok rozsah napjecho napt 2,7 a 5,5 V a 53 vstupn- vstupnch pin bootloader SPI programovn JTAG pro monost ladn programu dva 8mi bitov tae/asovae, dva 16ti bitov tae/asovae
8 a 16ti bitovch kanlPWM 8 kanl10ti bitovho paralelnho pevodnku analogov kompartor dva kanly USART, jeden kanl Two-Wire master/slave SPI sriov rozhran programovateln watchdog timer power-on reset, brown-out detekce 8 vnjch peruen 6 rznch sleep md pouzdra: 64-pinov TQFP a 64-pinov QFN/MLF
Instrukn sada pouitho mikrokontrolru obsahuje 133 instrukc, z nich vtina trvpouze 1 cyklus hodin. Zazen obsahuje obmonosti programovn JTAG i ISP (viz dle).
Rodina mikrokontrolrAVR s RISC architekturou je velmi zdailm vsledkem architektury
mikrokontrolr pizpsobench jazyku C. ATMEGA128 se ovem se 133mi instrukcemi
velmi pibliuje k mikrokontrolrm s architekturou CISC. Vechny ostatn charakteristiky,
jako stejn bitov ka instrukc a zpracovn instrukc v jednom hodinovm cyklu jsou
naopak typick vlastnosti architektury RISC. Proto je mono ci, e ATMEGA128 vyuv
vhod obou architektur: vkonnosti RISC s rozsahem instrukn sady blc se CISC. Tak je
mono udret nzkou velikost programu, pi vt rychlosti zpracovn. Instrukn kd mku 16 bita je tedy dostatenvelk, aby mohl v jednom instruknm slovpojmout jak
instrukci, tak operand. Jednostupov zetzen instrukc (pipeline) podporuje zpracovn
instruknho slova, peten, interpretaci a proveden v jedinm hodinovm cyklu. 32
univerzlnch pracovnch registr, kter vechny mohou pracovat jako 8-bitov akumultor,
umouje vyhnout se zbytenmu pemsovn obsahu registru aritmetickch operac.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
15/41
- 21 -
2.3.2 Programovn
Jak je naznaeno v kapitole 2.3.3, je mon pout oba zpsoby programovn
mikrokotroleru a to JTAG a ISP. Na stran PC je p
ipojen vdy p
slun programtora programovn probh v jazyce C pomoc software WinAVR a jejich editoru Programers
Notepad. Tento program vyuv externho pekladae (kompiltoru) jazyku C - AVR-GCC
v3.4.3 s parametry definovanovanmi v souboru makefile. Programovn probh pomoc
externho programu AVRDUDE, jeho parametry jsou rovn definovny v souboru
makefile.
Cel program je rozdlen na jednotliv funkn bloky, piem kadmu bloku podle
blokovho schmatu pslu samostatn jednotka (nap. pro One-Wire OW.h, OW.c). Hlavn
program je obsaen v souboru main.c(s hlavikovm souborem main.h). Nezvisle na prv
pouvanch ostatnch jednotkch hlavn program vdy provede inicializaci vech pouitch
porta sriovch kanl. Pot inicializuje displej a RTC modul, ppne a pejde do nekonen
smyky, kde je provdn poadovan kd programu. Zapojen m testovac charakter a proto
nem dn stl program. Byly testovny vechny pouit sbrnice dohromady (spolu s
displejem).
2.3.3 Programovac rozhran
Sbrnicov st zazen implementuje ob monosti programovn mikrokontrolru
ATMEGA128.
ISP (In System Programming)
Hlavn nevhodou starho paralelnho zpsobu programovn mikrokontrolr byla
nutnost penet programovan ip z vyvjen aplikace do programovacho zazen a nazpt.
Tento problm odstrauje programovac rozhrann ISP. Zde je programovan ip osazen
na DPS zazen a programovn probh sriovpes programovac rozhran.
Obr. 9:ISP konektor
Na obr. 9 je zapojen pouitho ISP konektoru. sla v zvorkch odpovdaj pslunmu
vodii sbrnice. Rozhran ISP obsahuje krom napjen, ovldn resetovn procesoru
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
16/41
- 22 -
(RESET) je kvli oddlen programtoru od obvodu pipojen na reset procesoru pes diodu
D1, vodie pro sriov zpis (MOSI) a ten (MISO) obsahu internch pamt FLASH i
EEPROM a jeden vodipro synchronizaci p
enosu dat (SCK).
Na stran PC je pipojen na paraleln port programtor ParProg-R v1.0. Programovn
(viz kapitola 2.3.2) probh v jazyce C pomoc software WinAVR a jejich editoru Programers
Notepad.
JTAG (Joint Test Action Group)
Obr. 10:JTAG konektor
Jedn se o standard definovan normou IEEE 1149.1, tzv. Standard Test Access Port
(TAP). Podobn jako ISP ani u JTAGu nen nutn mikrokontrolr penet
do programovacho zazen, jedn se opt o sriov rozhran, kter krom programovn
zvldne i ladn programu pmo v mikrokontrolru.
Obr. 10 ukazuje zapojen pouitho konektoru JTAG. K vznamu jednotlivch pinnutno ct, e psmeno T ped kadm datovm vstupem i vstupem znamen test. Rozhran
JTAG bylo navreno k testovn plonch spoj, programovn flash pamt tedy
i mikrokontrolr, atd. Rozhran tedy obsahuje synchronizaci penosu (TCK), sriov zpis
(TDI) i ten (TDO) a volbu mdu (TMS). Tento md me bt napklad programovn nebo
ji zmnn ladn programu (tzv. Debug).
Na stranPC je do sriovho portu pipojen programtor JTAG miniICE. Programovn
(viz kapitola 2.3.2) probh v jazyce C pomoc software WinAVR a jejich editoru Programers
Notepad. Ladn je pak mon v programu AVR studio.
2.3.4 Bluetooth
Pipojen zazen na sbrnici Bluetooth je provedeno externm modulem (viz obr. 11, 12)
obsahujcm soustku BTM-222 firmy RAYSON. Jedn se o pevodnk Bluetooth na UART,
USB a PCM napjen 3,3 V. BTM-222 je Bluetooth modul spujc kritria class 1 (dosah a
100m) s nzkou spotebou proudu (nkolik sleep md). Ovldn modulu je mon pomoc
AT pkaz poslanch pes sriovou linku z mikrokontrolru Atmega128. V zazen je
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
17/41
- 23 -
pouita pouze sriov linka a je vyvedena extern antna. Na stran PC (nebo jinho
pipojenho zazen mobiln telefon nebo nap. PDA) se modul tv jako virtuln sriov
port se vemi jeho vlastnostmi.O napt 3,3V se star obvod firmy Linear Technologies LP3985. Jeliko je obvod
napjen 3,3 V a jeho vstupy nejsou 5 V tolerantn bylo nutn zmnit vstupn napov rovn
z 5 V na piblin3,3 V. K tomu slou dvojice rezistor470 a 1 k.
Obr. 11:Schema zapojen Bluetooth modulu
Programovje tento modul ovldn po sriov lince. Nastaven modulu probh pomoc
AT pkaz. Modul je od vrobce nastaven na komunikan rychlost 19200 bit/s, 8 bit, 1 stopbit. Pokud takto nastavme i komunikaci na stran mikrokontrolru, je mon s modulem
komunikovat bez dalch zmn. Ped startem komunikace je jetzapoteb restartovat modul.
Sprovn s pipojenm zazenm probh automaticky po oteven sriovho portu na
pipojenm zazen
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
18/41
- 24 -
Obr. 12:DPS Bluetooth modulu
2.3.5 USB rozhran
USB (Universal Serial Bus) je zkratka oznaujc univerzln sriovou sbrnici. Jde
o modern zpsob pipojen perifri k PC, kter nahrazuje dve pouvan zpsoby pipojen
(sriov a paraleln port, PS/2, GamePort apod.) pro bn druhy perifri - tiskrny, myi,klvesnice, joysticky, fotoaparty, modemy atd., ale rovn i pro penos dat z videokamer,
teek pamovch karet, MP3 pehrva, externch disk i externch vypalovacch
mechanik.
Existuj dvhlavn specifikace - USB 1.1 (max. penosov rychlost 12 Mbit/s) a USB 2.0
(480 Mbit/s, pokud je zazen high-speed). USB 2.0 je zptnkompatibiln s USB 1.1.
Maximln dlka kabelu mezi dvma zazenmi je 5 metr. USB dovoluje pipojit a 127
zazen pomoc jednoho typu konektoru. Pipojenm zazen USB zrove poskytuje
i napjec napt (+5 V). Pouit vce zazen nebo pokud m zazen vysok poadavky
na dodvan proud vyaduje pouit USB HUBu.
USB rozhran pouv dva typy konektor. Ploch konektor typ A je dnes obsaen
na prakticky kadm novm PC v minimln2 konektorech. Druh konektor typ B je uren
pro perifern zazen, m je zrove definovn standard propojovacho kabelu. Tento
konektor byl zvolen i pro popisovan zazen.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
19/41
- 25 -
Z dvodu sloitosti komunikanho protokolu USB byl pouit pevodnk USB-UART.
Nen tedy nutn implementovat do zazen sloit protokol USB, ale je mon pout sriov
port mikrokontrolru ATMEGA128. Pro komunikaci po sbrnici USB byl pouit sriov port0.
Jako obvod pevdjc rozhran USB na rozhran UART byl zvolen produkt firmy FTDI
Chip FT232BM. USB protokol je obsluhovn samotnm ipem a nen tedy poteba
jakhokoliv programovn firmwaru. Pro pipojen na stran PC jsou k dispozici voln
dostupn ovladae (Win9x, WinME, WinXP, Win2k, Linux, FreeBSD atd.). Obvod je
kompatibiln se standardem USB 1.1 i USB 2.0 s rychlost a 3MBaud/s. Obvod FT232BM
sice obsahuje vechny potebn handshaking / modem signly, ale na vstupy mikrokontrolru
jsou pivedeny pouze TxD a RxD.
Obr. 13:Zapojen FT232BM
Zapojen obvodu (obr. 13) obsahuje nkolik externch soustek extern krystal 6MHz,
rezistory pro pizpsoben napovch rovn, blokovac a filtran kondenztory a sriov
EEPROM pam, v n je uchovn nzev zazen, uniktn sriov slo (pouit pi vce
FT232BM pipojench k PC), popis pipojenho zazen atd. Tyto informace je mono do
pamti uloit programem, kter nabz vrobce zdarma ke staen na svch webovch
strnkch [10].
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
20/41
- 26 -
2.3.6 RS-232
Pojem RS 232 je vzhledem k popularit dnench PC velice znm, akoli se od jeho
pouvn v dnen dob ustupuje (byl pln
nahrazen USB). P
es jeho zastaralost bylimplementovn prv pro svoji jednoduchost a zptnou kompatibilitu zazen (nap.
se starmi notebooky. Signly jsou reprezentovny napovmi rovnmi vzhledem k zemi.
Pro kad signl (RxD, TxD) jeden vodia spolen zemn vodi, vi nmu jsou napov
rovn vztaeny. Tento zpsob je vhodn pro point-to-point (jeden port jedno zazen)
komunikaci pi nzkch rychlostech. Zapojen signl vyaduje spolenou zem, tud se
dostvme k omezen dlce vodi maximlncca 30 a 60 metr (hlavn roli hraje odpor
dlouhho veden a snadn zaruitelnost). Standard definuje asynchronn sriovou komunikaci
pro penos dat. Poad penosu datovch bit je od nejmnvznamnho bitu (LSB) po bit
nejvznamnj (MSB). Poet datovch bit je voliteln (7 9 bit), obvykle se pouv
8 bit. Nejastji se pouv varianta, pi kter hodnot log. 1 odpovd napt
-12 V a hodnotlog. 0 pak +12 V.
Obr. 14:Zapojen ICL232
Jako pevodnk sriov linky (sriov linka mikrokontrolru 0) mikrokontrolru s TTL
rovnmi na rovnRS232 byl pouit obvod firmy Intersil ICL232CBE. Jedn se o dvojit
pevodnk TTL na RS232 a zptn. Obvod je zapojen (obr. 14) podle doporuenho
katalogovho zapojen se tymi externmi kondenztory pro zmnu rovn, blokovacm
kondenztorem a rezistorem R19 sloucm jako oddlen pijmac sti od ostatnch obvod
ptomnch na stejnm sriovm kanlu mikrokontrolru. Vstupn konektor je pouit
CANNON9-Male a k propojen s PC je teba kenho kabelu.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
21/41
- 27 -
2.3.7 RS-485
RS 485 pouv ponkud odlin princip ne RS-232: pro kad signl pouv jedno
twisted-pair (TP) veden, tj. 2 vodie smotan kolem sebe. Z elektrickho hlediska mluvme
tzv. Balanced data transmision, nebo tak Differential voltage transmission. Ozname-li si
jeden vodi z TP jako A druh jako B, pak je-li signl neaktivn, je napt na A zporn
a na B kladn. V opanm ppad, signl je aktivn, je A kladn a B zporn. Pochopitelnse
jedn o rozdl (diferenci) mezi vodii A a B. Pro RS 485 me dlka veden dosahovat a
1200 metr a bnvyrbn obvody dosahuj penosovch rychlost 2.5 MB/s. RS 485 se
pouv pro multipoint komunikaci, vce zazen me bt pipojeno na jedno signlov
veden. Vtina RS 485 systmpouv Master/Slave architekturu, kde m kad podzen
jednotka svoji uniktn adresu a odpovd pouze na j uren pakety. Tyto pakety generujenadzen jednotka (napklad PC) a periodicky obesl vechny pipojen slave jednotky.
Obr. 15:Zapojen SN65HVD485
Pro implementaci sbrnice RS-485 byl pouit obvod firmy Texas Instruments
SN65HVD485 (nahraditeln celou klou konkurennch obvod nap. 75176), kterpevd TTL rovnna vstupu na RS-485 na vstupu. Ke sprvnmu zen je nutno pidat
jeden signl a to zen smru (zpis/ten). Pro vt monost pouit byl obvod pipojen
(obr. 15) na sriovou linku 1. Ke sprvnmu nastaven vstupnch rovn jsou pouity ti
extern rezistory R8-R10, kter zaruuj, e v klidovm stavu bude A>B a odpor mezi A a B
bude prv100 . Hodnota R9 = 100je zrovei hodnotou zakonovacho odporu linky.
Pi pouit vce zazen se odpor R9 neosazuje a je pouito termintorna koncch linky. Pro
vstup ze zazen byly pouity dva konektory ARK1550/2. Jeden pro napjen druh pro
linku.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
22/41
- 28 -
2.3.8 Sbrnice ONE-WIRE (OW)
Hlavn a nejdleitj st sbrnicov sti zazen jsou dva kanly prmyslov
sbrnice One-Wire (1-Wire) firmy Dallas Semiconductor. Sb
rnice pouv jedno Masterzazen k zen jednoho i vce Slave zazen. Pokud je na sbrnici pipojeno pouze jedno
Slave zazen je nazvna Single-Drop, je-li jich vce pak Multi-Drop.
Sbrnice OW, jak nzev napovd, potebuje pouze jeden vodipro data i pro napjen
pipojench obvod(podobnjako ASI). Vechna zazen (Master i Slave) jsou pipojena ke
sbrnici pomoc otevenho drainu nebo 3 stavovho portu. To umouje odpojit zazen,
kter prvnekomunikuje a poskytnout tak sbrnici dalm zazenm.
Pro sprvnou innost OW sbrnice je zapoteb zdvihac (pull-up) rezistor (4,7k), take
klidov stav sbrnice je log. 1 (vtinou 5V). Zapojen vstupa vstupviz obr. 16.
Obr. 16:Zapojen obou kanlOne-Wire sbrnice
Kad komunikace zan incializac resetovacm pulsem vyslanm Master zazenm,
na kter odpov Slave svm Presence pulsem. Tmto zpsobem zazen typu Master detekuje,
e se na sbrnici nachz alespojedeno zazen typu Slave a je pipraven komunikovat.
Nsleduje srie ROM pkaz. Tyto pkazy umouj Masteru zjistit poet zazen
pipojench na sbrnici, jakho jsou typu atd. Kad zazen na OW m svj vlastn 64-
bitov ROM kd. Master si dle vybr jedno Slave zazen podle jeho uniktnho sla.
Jakmile je vybrno zazen zan vlastn komunikace, kter je specifick pro kad
pipojen OW zazen.
V kapitole 2.3.12 je popis prohledvacho algoritmu sbrnice OW.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
23/41
- 29 -
2.3.9 Obvod relnho asu RTC (Real Time Clock)
RTC obvod relnho asu je astm doplkem mnoha zazen a je tedy vhodn jej
umstit i na toto zazen. RTC je obvod, kter obsahuje precizn osciltor s externmkrystalem, kter nezvisle na pipojenm mikrokontrolru nat as a datum. Nen tud
nutn, aby mikrokontrolr generoval pesn peruen k natn asu, ale pouze jej vyt
z RTC.
Obr. 17:Zapojen DS1302
V zapojen (obr. 17) je pouito vrobku firmy Dallas Semiconductor DS1302, co je
obvod RTC primrn napjen z obvodu (+5V) a sekundrn napjen bateri (+3V) v
ppad, e dojde k odpojen od napjen. Obvod tedy t as, i pokud je zazen bez napt.
Obvod DS1302 nabz i monost automatickho dobjen baterie. S mikrokontrolrem RTC
komunikuje po sriov lince vvody CE Chip Enable zapn komunikaci, I/O data
ten i zpis a SCL synchronizace penosu. Obvod ke sv funkci potebuje extern krystal32,768kHz. Jeliko me bt rezonann kmitoet krystalu mrn odlin od udvan
hodnoty, obvod nabz monost kalibrace vnitn frekvence odvozen od kmitotu krystalu. Je
tak mono nastavit odchylku menho asu od skutenho v du sekund za tden. Jako
zajmavou monost DS1302 obsahuje i 31B statick pamti RAM, kter je uchovna i pi
vpadku napjen a chodu na baterii.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
24/41
- 30 -
2.3.10 Klvesnice
Pro snadnj prci se sbrnicovou st zazen (ladn, nastavovn; obr. 18) byla
do jeho nvrhu pidna jednoduch klvesnice sestvajc ze ty tlatek pipojench
na extern peruen mikrokontrolru. ATMEGA128 pomoc vnitnch zdvihacch rezistor
zajiuje na vstupech peruen hodnotu log. 1, jednotliv tlatka pak pipojuj pin procesoru
na zem a na sestupnou hranu je vyvolno peruen.
Obr. 18:Zapojen klvesnice
Kad tlatko je proti zkmitm oeteno keramickm kondenztorem 100 nF.
Tabulka 1:Mapa pipojen tlatek na pslun piny peruen mikrokontrolru
Tlatko Peruen
TL1 INT4
TL2 INT5
TL3 INT6
TL4 INT7
Klvesnice je pouita pro testovac ely a pro nastavovn jednotlivch sbrnic.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
25/41
- 31 -
2.3.11 Displej
Jako zobrazovac jednotka sbrnicov sti je pouit inteligentn LCD displej
s paralelnm pstupem (obr. 19). Komunikace je zena temi vodii E enable displeje
hrana na tomto pinu zapisuje/te hodnotu z D0-D7. ten nebo zpis je zvoleno pinem R/W
a pin RS uruje, zda se bude zapisovat/st instrukce nebo data.
Obr. 19:Zapojen displeje
Pro demonstraci funknosti byl pouit LCD displej firmy Everbouquet International
MC2004E. Jedn se o ty-dkov displej o dlce dku dvacet znaks vlastn mezinrodn
znakovou sadou (zkladn znaky podle ASCII tabulky). Displej umouje uivateli definovat
i jeho vlastn znaky zapsnm do RAM pamti displeje, samozejmost je nastaven
automatickho posuvu kurzoru nebo inverze celho displeje/dku. Pro sprvnou funkci je
teba nastavit kontrast displeje rezistor R21, podsvcen je zeno mikrokontrolrem.
Konstrukn je pipojen displeje vyeeno estncti pinovou dutinkovou litou. Displej je
pouit pro testovac ely a pro nastavovn jednotlivch sbrnic.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
26/41
- 32 -
2.3.12 Algoritmus prochzen OW sbrnice
Pro veobecn pouit sbrnice (obr. 20) a hlavnpro snadn pidvn novch zazen je
nutn, aby protokol implementovan v mikrokontrolru byl schopen vyhledat sbrnici a najtvechna zazen, kter jsou na sbrnici pipojena. Vstupem algoritmu je pole identifikanch
kd. Tento kd se skld z typu zazen (spodnch 8 bit, kdy jsou uvedeny v Application
Note 155), sriovho sla (48 bit) a z CRC kdu (nejvych 8 bit). Pi komunikaci
s konkrtnm zazenm je teba po RESET pulsu vyslat pkaz Match ROM, pak 64bitov
kd zazen, se kterm se m pracovat, a teprve pot poslat pkaz. Jedin vjimka nastv,
kdy je na sbrnici pouze jedno zazen, pak je mono poslat pkaz Skip ROM a zat
se zazenm rovnou pracovat.
Obr. 20:Pklad zapojen vce zazen pipojench na OW
Vtina OW zazen m implementovn pkaz SEARCH (kd 0xF0). Zazen, kter
pijme pkaz SEARCH odpov tm, e vyle prvn (LSB) bit svho 64bitovho kdu. Je-li
na sbrnici vce oslovench zazen, odpov vechny narz. Ze specifikace OW (zazen jsou
pipojena paraleln ke spolenmu vodii vstupem s otevenm kolektorem) plyne, e
vsledkem je logick souin (AND) vech bit. Po vysln tohoto bitu pod master
o vysln dalho bitu. Zazen na tento poadavek odpov negac prve vyslanho bitu.
Z tchto dvou pijatch bit lze odvodit situaci na sbrnici. Mohou nastat tyi rzn
monosti:
Tabulka 2:OW monosti stavna sbrnici po vysln pkazu Search ROM
Prvn bit Druh bit Nastal situace
1 1 Na sbrnici nen pipojeno dn zazen reagujc na Search ROM
0 0 Na sbrnici je pipojeno vce zazen s rznmi hodnotami prvnho bitu
0 1 Na sbrnici je pipojeno jedno nebo vce zazen se stejnou hodnotou prvnho bitu log. 0
1 0 Na sbrnici je pipojeno jedno nebo vce zazen se stejnou hodnotou prvnho bitu log. 1
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
27/41
- 33 -
Pokud maj vechna zazen na dan pozici stejnou hodnotu bitu, vyle master
(ATMEGA128) tuto hodnotu. Pokud maj rzn hodnoty (oba peten bity byly nulov),
mus si master poznamenat, na kter pozici dolo k neshod, a vyle log. 1 nebo 0. Zda mastervyle 0 nebo 1 ur na zklad pedchozch hledn z pozice posledn nalezen neshody.
Dle popsan algoritmus vysl nejprve nulu a pi druhm prchodu vysl jedniku.
Tento postup se opakuje, dokud nen nateno vech 64 bit identifikace. Pokud pi
natn dolo k neshodv njakm bitu, znamen to, e je na sbrnici vce zazen a cel
postup se opakuje s tm, e na pozici posledn neshody se nyn vysl bit opan hodnoty
(prochz se "druh vtev").
2.3.13 Popis algoritmu prochzen implementovanho v zazen
Prochzen sbrnice sestv z opakovanch hledn jednotlivch zazen. V kadm
cyklu je nalezeno jedno zazen. V algoritmu je teba si neustle udrovat informaci o ROM
kdu poslednho nalezenho zazen a o pozici neshody (pokud k njak dolo, pokud k
dn nedolo, je nalezen zazen na sbrnici samo).
Algoritmus pracuje s nsledujcmi promnnmi:
id_bit_number- Poadov slo bitu, kter je prvprohledvn (1 - 64).
id_bit - Bit peten jako prvn. Jeho hodnota je logick souin vech bit na pozici
id_bit_numberze vech zazen, kter se astn vyhledvn.
cmp_id_bit- Bit peten jako druh, doplnk id_bit.
LastDiscrepancy - Hodnota udvajc poadov slo bitu, u nho dolo pi poslednm
hledn k neshod.
LastDeviceFlag- Pznak poslednho nalezenho zazen.
Last_Zero - Hodnota udvajc poadov slo bitu, u nho dolo pi aktulnm hledn
k neshod, ze kter bylo pokraovno odpovd "0".
ROM_NO - Buffer o velikosti 64 bit (8 byte), kter obsahuje aktuln natan slo
zazen
search_directionBitov promnn, udvajc smr dalho hledn. Zazen, kter maj bit
na pozici id_bit_number roven tto hodnot se budou dle astnit prohledvn, ostatn
zazen pestanou komunikovat a do vysln RESET pulsu.
Ped prvnm hlednm (funkce FIRST) je promnn LastDiscrepancy vynulovna. Po
voln hledac rutiny je v ROM_NO slo nalezenho zazen. Pokud nen dn zazen
nalezeno, je hledn ukoneno s chybou.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
28/41
- 34 -
Hledn dalho zazen (funkce NEXT) vyuv hodnoty z prvnho hledn, uloen
v promnnch ROM_NOa LastDiscrepancy. "Hledac" rutina vrt vROM_NOslo dalho
zazen, nebo, bylo-li p
edchzejc nalezen za
zen poslednm, vrt chybov kd.
Hledn jednotlivch zazen zan tm, e master vyle reset puls a ek na potvrzen
presence pulsem. Pokud tento pijde, hledn me pokraovat a jsou nastaveny promnn:
id_bit_number (pozice zpracovvanho bitu) na hodnotu 1 a last_zero (pozice posledn
odpovdi "0" na zjitnou neshodu) na hodnotu 0. Pot je vysln pkaz Search ROM.
Nsleduje smyka, v n je skldn obsah ROM_NO. Tato smyka se opakuje 64krt, tedy
pro kad bit identifikanho kdu.
Ve smyce jsou nejprve peteny dva bity (zazen vysl vdy hodnotu bitu a jej
doplnk), viz ve. Pokud se od sebe oba pijat bity li (co znamen, e vechna zazen nadan pozici maj stejnou hodnotu bitu), je hodnota prvnho zapsna do ROM_NOna pozici
danou id_bit_numbera jeho hodnota je zrovezapsna do search_direction. Pokud jsou oba
jednikov, znamen to, e dn zazen na hledn neodpovd a funkce kon. Pokud jsou
oba nulov, znamen to, e je teba se rozhodnout, jestli bude vyslna nula nebo jednika.
Rozhoduje se na zkladpromnnchLastDiscrepancya id_bit_numbertakto:
Tabulka 3:Rozhodnut o smru prochzen vyhledvn
LastDiscrepancy vs. id_bit_number Rozhodnutid_bit_number > LastDiscrepancy Last_zero = id_bit_number, search_direction = 0
id_bit_number == LastDiscrepancy search_direction = 1
id_bit_number < LastDiscrepancy search_direction = (ROM_NO & (1 0)(search_direction je nastavena na hodnotu bitu na stejn pozici v
pedchozm nalezenm ROM_NO)
Nsledn je vyslna hodnota bitu search_direction, tento bit je zapsn do ROM_NO
na odpovdajc pozici a je zveno potadlo id_bit_number. Pak se cel smyka opakuje.
Po zjitn vech bit je do promnn LastDiscrepancy zapsna hodnota promnn
LastZero. Pokud je tato hodnota nulov, znamen to, e je nalezen zazen posledn.
Pro demonstraci je uvedeno vyhledvn t zazen s dvoubitovmi kdy (obr. 21).
Mjme zazen A s kdem 01, zazen B s kdem 00 a zazen C s kdem 11.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
29/41
- 35 -
Obr. 21:Zjednoduen demonstrace prochzen sbrnice
V ploze 3 je podrobn popis jednotlivch st zjednoduen demonstrace vyhledn
vech tech zazen.
V aplikan poznmce 187: 1-Wire Search Algorithm [6] je popsna vylepen varianta,
kter doke nap. rozpoznvat pouze zazen uritho typu. V tto appnote je i vvojov
diagram a zpis algoritmu v jazyce C. Podobn algoritmus se nachz i v aplikan poznmce
162: Interfacing the DS18X20/DS1822 1-Wire Temperature Senzor in a Micro-Controller
Enviroment [5].
2.3.14 DPS sbrnicov sti
Stejn jako DPS vizualizanho panelu je i tento plon spoj (obr. 22 a obr. 23)realizovn v pevn v SMT technologii strana TOP, pouze konektory pro pipojen
jednotlivch sbrnic, krystaly, piezomni a baterie RTC obvodu jsou realizovny
soustkami THD. Konektory pro pipojen sbrnic jsou umstny na okrajch DPS. Konektor
pro pipojen displeje (pouit pouze pro testovac ely) je pouit pro spojen
s mikrokontrolrem C8052F122 (piny D1-D3) a pro penos napjen pro vizualizan panel.
Bluetooth rozhran je realizovno jako modul (U2) a me bt nahrazen nap. sbrnic
ZIGBEE. V souasn dob je tsn ped dokonenm zsuvn modul do tohoto konektoru
(soustka firmy Lantronix - XPORT), kter e pipojen k TCP/IP a tud k internetu.XPORT je mechanicky i elektronicky pipojiteln na stejn velkou DPS jako je Bluetooth
modul. Takto pipraven modul funguje jako pevodnk TCP/IP na sriovou linku, take
me komunikovat na stejnm principu jako Bluetooth modul BTM-222.
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
30/41
- 36 -
Obr. 22:DPS sbrnicov sti strana BOTTOM
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
31/41
- 37 -
Obr. 23:DPS sbrnicov sti strana TOP
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
32/41
- 38 -
DPS ve formtu programu EAGLE 4.16 je uloena na piloenm CD.
Pro demonstraci funknosti je pouit program, kter na prvn dek vypisuje as peten
z RTC modulu, na druh dek datum a tet dek pak vypisuje ROM kd prvnho
nalezenho zazen na OW. Jedn se o senzor teploty firmy Dallas Semiconducor -
DS18B20, kter je zrovepouit pro demonstraci funkce sbrnice OW. tvrt dek LCD
displeje ukazuje zmenou teplotu. Vechny tyto hodnoty jsou zrove odeslny po USB
sbrnici do PC. Pomoc LCD displeje je mon pipravit sbrnicovou st zazen k odesln
dat na vizualizan panel.
Obr. 24:Fotografie sbrnicov sti v innosti
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
33/41
- 39 -
3 Zvr
Toto zazen bylo navreno a sestrojeno pro seznmen se s jednotlivmi sb
rnicemia pro spojen vce jeho st do jednoho komplexnho celku. Dky monosti ladit programov
kdy pes prosted JTAG m zazen velmi dobrou pomcku pi odstraovn programovch
chyb.
Byl navren, vyroben a naprogramovn vizualizan panel. DPS panelu byla navrena
v technologii SMT. Pro tento panel, pro displej, byl naprogramovn adi s vlastnm
grafickm ovladaem. Vizualizan panel byl propojen se sbrnicovou st zazen.
Sbrnicov st zazen byla po navren tak vyrobena a naprogramovna. Dle byly
vyzkoueny vechny jej vstupy.
Byl naprogramovn systm prochzen One-Wire sbrnice s vyhlednm vech zazen
ke sbrnici pipojench. Vstupem tohoto algoritmu je pole 64-bitovch kd, ze kterho je
mono vybrat si jedno zazen pro dal komunikaci. Jako pklad byl uveden teplomr
DS18B20. Algoritmus prochzen OW byl testovn na tech teplomrech DS18B20.
Dky sbrnicov topologii One-Wire a RS485 je mono celm domem rozvst datov
linky, na kter je mon pipojit mnoho rznch aknch len. Na trhu je ada systm
urench k zen rozvod tepla, RFID zazen nebo napklad alarm komunikujcch po
sbrnici RS485. Firma Dallas Semiconductor nabz mnoho soustek pipojitelnch k One-
Wire (teplomry, digitln potenciometry, hradla). Ve spojen s bezdrtovou komunikac
pomoc Bluetooth class 1 adaptru se otevr ada monost jak koncipovat zen domu.
Zazen je snadno ovladateln dky TFT dotykovmu panelu. Systm ovldn zvis na
pipojench perifrich. Do vizualizanho panelu byly implementovny funkce pro zobrazen
a obsluhu tlatka, zobrazen textu. Konkrtn podoba ovldn mus bt zvolena po vbru
vech periferi.
Zvolenm Bluetooth pipojen jako modulu zskv zapojen vt flexibilitu je mon
pouhou vmnou modulu doclit jinho vstupu (TCP/IP, ZigBee, CAN, HART)
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
34/41
- 40 -
4 Seznam pouitch zdroj
[1] MATOUEK, D. Prce s mikrokontrolry ATMEL AVR. Praha BEN technickliteratura 2003. 376 stran. ISBN 80-7300-088-1.
[2] KAINKA, B. USB Men, zen a regulace pomoc sbrnice USB. Praha BEN
technick literatura 2003. 248 stran. ISBN 80-7300-073-3.
[3] KAINKA, B. USB Men, zen a regulace PC. Praha BEN technick literatura
2003. 272 stran. ISBN 80-7300-089-X.
[4] IC-maxim[online]. 2008 [cit. 2008-05-08]. Dostupn z WWW:
[5] Application Note 1622008 [cit. 2008-05-08]. Dostupn z WWW:
[6] Application Note 1872008 [cit. 2008-05-08]. Dostupn z WWW:
[7] Texas Instruments[online]. 2008 [cit. 2008-05-08]. Dostupn z WWW:
[8] Intersil[online]. 2008 [cit. 2008-05-08]. Dostupn z WWW:
[9] Atmel Corporation[online]. 2008 [cit. 2008-05-08]. Dostupn z WWW:
[10] FTDI Chip[online]. 2008 [cit. 2008-05-08]. Dostupn z WWW:
[11] Silicon Laboratories[online]. 2008 [cit. 2008-05-08]. Dostupn z WWW:
[12] All Datasheet[online]. 2008 [cit. 2008-05-08]. Dostupn z WWW:
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
35/41
- 41 -
5 Seznam obrzk
Obr.1:Blokov schma celho zazen....................................................................................9
Obr. 2:Blokov schma vizualizanho panelu ......................................................................10
Obr. 3:Schma zapojen FT232R ...........................................................................................11
Obr. 4:Zapojen C8051F122...................................................................................................13
Obr. 5: Schema zapojen displeje ............................................................................................15
Obr. 6:Schema zapojen RAM pamti ...................................................................................16
Obr. 7:DPS vizualizanho panelu .........................................................................................18
Obr. 8:Blokov schma sbrnicov sti zazen..................................................................19
Obr. 9:ISP konektor................................................................................................................21
Obr. 10:JTAG konektor..........................................................................................................22
Obr. 11:Schema zapojen Bluetooth modulu..........................................................................23
Obr. 12:DPS Bluetooth modulu .............................................................................................24
Obr. 13:Zapojen FT232BM...................................................................................................25
Obr. 14:Zapojen ICL232 .......................................................................................................26
Obr. 15:Zapojen SN65HVD485............................................................................................27
Obr. 16:Zapojen obou kanlOne-Wire sbrnice.................................................................28
Obr. 17:Zapojen DS1302 ......................................................................................................29
Obr. 18:Zapojen klvesnice...................................................................................................30
Obr. 19:Zapojen displeje .......................................................................................................31
Obr. 20:Pklad zapojen vce zazen pipojench na OW...................................................32
Obr. 21:Zjednoduen demonstrace prochzen sbrnice ......................................................35
Obr. 22:DPS sbrnicov sti strana BOTTOM .................................................................36
Obr. 23:DPS sbrnicov sti strana TOP..............................................................................37
Obr. 24:Fotografie sbrnicov sti v innosti.......................................................................38
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
36/41
- 1 -
Ploha 1 schma vizualizanho panelu
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
37/41
- 1 -
Ploha 2 schma sbrnicov sti zazen
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
38/41
- 1 -
Ploha 3
Podrobn popis jednotlivch st zjednoduen demonstrace vyhledn vech tech
zazen. (ad kap. 2.3.13)
FIRST
LastDiscrepancy = 0
Master vyle RESET puls a ek na PRESENCE puls. Pokud nen PRESENCE, funkce kon
id_bit_number = 1; last_zero = 0
Master vyle pkaz SEARCH (0xF0)
Master pete bit ze sbrnice do promnn id_bit, jeho hodnota bude "1 (zazen A) AND 0 (zazen B) AND
1 (zazen C)" = 0
Master pete dal bit ze sbrnice do promnn cmp_id_bit- jeho hodnota bude "0 (zazen A) AND 1 (zazen
B) AND 0 (zazen C)" = 0
Dolo k neshod, protoe id_bit == 0 a cmp_id_bit == 0
Protoe id_bit_number > LastDiscrepancy, tak je search_direction nastaveno na hodnotu 0, Last_Zero na
hodnotu id_bit_number (tedy 1)
Hodnota search_directionje pidna doROM_NO
Master vyle hodnotu z search_direction (0) na sbrnici. Dalho vyhledvn se tedy budou astnit pouze
zazen, kter maj na pozici nejniho bitu hodnotu 0 (zazen B), ostatn (A a C) pejdou do ekacho mdu
Hodnota id_bit_numberje zvena o 1
Master pete bit do id_bit, jeho hodnota bude 0 (odpovd pouze zazen B).
Master pete doplkov bit do cmp_id_bit, jeho hodnota bude 1 (odpovd pouze zazen B).
Protoe hodnoty id_bita cmp_id_bitjsou rzn, znamen to, e nedolo k neshod.
Promnn search_directionje nastavena na hodnotu promnn id_bit(0)
Hodnota search_directionje pidna doROM_NO
Master vyle hodnotu z search_direction(0) na sbrnici.
Bylo zjitno prvn zazen (zazen B, ROM_NO == 00). Zazen je nyn vybrno a je mu mono vyslat pkaz
LastDiscrepancy = LastZero(1)
NEXT
Master vyle RESET puls a ek na PRESENCE puls. Pokud nen PRESENCE, funkce kon
id_bit_number = 1; last_zero = 0
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
39/41
- 2 -
Master vyle pkaz SEARCH (0xF0)
Master pete bit ze sbrnice do promnn id_bit, jeho hodnota bude "1 (zazen A) AND 0 (zazen B) AND
1 (zazen C)" = 0
Master pete dal bit ze sbrnice do promnn cmp_id_bit- jeho hodnota bude "0 (zazen A) AND 1 (zazen
B) AND 0 (zazen C)" = 0
Dolo k neshod, protoe id_bit == 0 a cmp_id_bit == 0
Protoe id_bit_number == LastDiscrepancy, tak je search_direction nastaveno na hodnotu 1.
Hodnota search_directionje pidna doROM_NO
Master vyle hodnotu z search_direction (1) na sbrnici. Dalho vyhledvn se tedy budou astnit pouze
zazen, kter maj na pozici nejniho bitu hodnotu 1 (zazen A a C), zbvajc (B) pejdou do ekacho mdu
Hodnota id_bit_numberje zvena o 1
Master pete bit do id_bit, jeho hodnota bude "0 (zazen A) AND 1 (zazen C)" = 0
Master pete doplkov bit do cmp_id_bit, jeho hodnota bude "1 (zazen A) AND 0 (zazen C)" = 0
Dolo opt k neshod, protoe id_bit == 0 a cmp_id_bit == 0
Protoe id_bit_number > LastDiscrepancy, tak je search_direction nastaveno na hodnotu 0, Last_Zero na
hodnotu id_bit_number (tedy 2)
Master vyle hodnotu z search_direction (0) na sbrnici. Zazen, kter se astnila vyhledvn a maj na
pedposlednm msthodnotu 1 (tedy zazen C) pejdou do ekacho mdu
Bylo zjitno druh zazen (zazen A, ROM_NO == 01). Zazen je nyn vybrno a je mu mono vyslat
pkaz
LastDiscrepancy = LastZero (2)
NEXT
Master vyle RESET puls a ek na PRESENCE puls. Pokud nen PRESENCE, funkce kon
id_bit_number = 1; last_zero = 0
Master vyle pkaz SEARCH (0xF0)
Master pete bit ze sbrnice do promnn id_bit, jeho hodnota bude "1 (zazen A) AND 0 (zazen B) AND1 (zazen C)" = 0
Master pete dal bit ze sbrnice do promnn cmp_id_bit- jeho hodnota bude "0 (zazen A) AND 1 (zazen
B) AND 0 (zazen C)" = 0
Dolo k neshod, protoe id_bit == 0 a cmp_id_bit == 0
Protoe id_bit_number < LastDiscrepancy, tak je search_direction nastaveno na hodnotu prvnho bitu z
ROM_NO(1).
Master vyle hodnotu z search_direction(1) na sbrnici. Zazen B pejde do ekacho mdu
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
40/41
- 3 -
Hodnota id_bit_numberje zvena o 1
Master pete bit do id_bit, jeho hodnota bude "0 (zazen A) AND 1 (zazen C)" = 0
Master pete doplkov bit do cmp_id_bit, jeho hodnota bude "1 (zazen A) AND 0 (zazen C)" = 0
Dolo opt k neshod, protoe id_bit ==0 a cmp_id_bit == 0
Protoe id_bit_number == LastDiscrepancy, tak je search_directionnastaveno na hodnotu 1
Master vyle hodnotu z search_direction(1) na sbrnici. Zazen A pejde do ekacho mdu
Bylo zjitno tet zazen (zazen C, ROM_NO == 11). Zazen je nyn vybrno a je mu mono vyslat pkaz
LastDiscrepancy = LastZero (0), proto je nastaven pznakLastDeviceFlag
-
7/22/2019 Diploma thesis, TFT driving, Multiple microprocessors used
41/41
Ploha 4 Fotografie vizualizanho panelu