Elektronika Praktyczna, czerwiec 2013

http://code.google.com/p/webio-

63241

, pass:

741obq51

• wzory płytek PCB

• karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów

oznaczonych w Wykazie elementów kolorem

czerwonym

* Uwaga:

Zestawy AVT mogą występować w następujących wersjach:

AVT xxxx UK

to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. Bez elementów

dodatkowych.

AVT xxxx A

płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w opisie

wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych.

AVT xxxx A+

płytka drukowana i zaprogramowany układ (czyli połączenie

wersji A i wersji UK) bez elementów dodatkowych.

AVT xxxx B

płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymie-

niony w załączniku pdf

AVT xxxx C

to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy

wlutowane w PCB. Należy mieć na uwadze, że o ile nie

zaznaczono wyraźnie w opisie, zestaw ten nie ma obudowy

ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione

w załączniku pdf

AVT xxxx CD

oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli wystę-

puje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając

w link umieszczony w opisie kitu)

Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma

załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą

wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

Na wstępie należy przypomnieć, że Ra-

spberry Pi pracuje z sygnałami IO zgodnymi
ze standardem 3  V, doprowadzenie typo-
wych sygnałów TTL 5  V wymaga konwer-
terów poziomów w  przeciwnym wypadku
można uszkodzić interfejs GPIO.

Interfejs płytki stykowej RaspbPI_IO

Przedstawione interfejs zgodny jest z Ra-

spberry Pi Rev2, którego rozmieszczenie wy-
prowadzeń portów GPIO1 i GPIO5 umiesz-
czono, odpowiednio, w tabeli 1 i tabeli 2.
Wyprowadzenie obu portów – oprócz dodat-
kowych czterech GPIO – umożliwia wyko-
rzystanie sprzętowego interfejsu I

S (np. do

zewnętrznego DAC, gdyż wbudowany pozo-

Moduły rozszerzeń

dla Raspberry Pi (1)

Płytka stykowa, moduł I/O, moduł wejść

analogowych

Komputerek RaspberryPi staje się coraz popularny, o zakres jego

aplikacji rośnie w tempie niemal geometrycznym. Oprócz typowych

funkcji multimedialnych coraz częściej budowane są różne aplikacje

sterujące między innymi do zastosowania w automatyce domowej.

Dla ułatwienia ich wykonywania opracowano szereg modułów

rozszerzeń. Również my mamy propozycję dla użytkowników

Raspberry Pi.

Rekomendacje: płytki rozszerzają możliwości Raspberry Pi, ułatwiają

jego zastosowanie w układach sterujących.

Rysunek 1. Schemat ideowy płytki stykowej

stawia sporo do życzenia np. w aplikacjach
audio).

Schemat ideowy płytki stykowej poka-

zano na rysunku 1. Ze względu na liczbę
złącz wydaje się on skomplikowany, ale wy-
nika to z chęci zastosowania jednego typu
płytki drukowanej ze zmiennym zestawem
lutowanych elementów w zależności od
tego czy jest to płytka wpinana do Raspber-
ry czy do płytki stykowej. Taki problem nie
występuje w dostępnych rozwiązaniach,
ale one też nie udostępniają funkcji portu
P5.

Od strony Raspberry wszystkie sygnały

ze złącz GPIO, czyli P1 i P5 doprowadzo-
ne są do złącza GPIO typu IDC34. Stąd za

pomocą typowej taśmy IDC34 (1:1) dopro-
wadzone są do części interfejsu współpra-
cującego z płytką stykową, do złącz P5/
P1. Dalej rozprowadzane są w rastrze 600
mils do złącza GPIOA i parzystych wypro-
wadzeń złącza GPIO. Kondensatory C1, C2
fi ltrują zasilanie. Interfejs zmontowany jest
na dwustronnej płytce drukowanej.

Schemat montażowy płytki styko-

wej pokazano na rysunku  2. W  płytce
współpracującej z Raspberry od spodu mon-
tujemy  żeńskie złącza P1-IDC26, P5-IDC8
– nie są one łatwo dostępne, najlepiej jest
je dociąć  z  żeńskiej listwy SIP 1×40 oraz
od strony TOP kątowe złącze męskie GPIO-
-IDC34. Na płytce współpracującej z płytką
stykową montujemy w  miejscu P5A/P1 li-
stwę męską IDC34 oraz od strony BOTTOM
dwie listwy męskie SIP17 w miejscu GPIOA
i  parzystych pinów GPIO. Na płytce prze-
widziano złącze PWR powielające zasilanie
5 V/3.3 V/GND. Kondensatory odsprzedają-
ce nie są wymagane, ale warto je zamonto-
wać, przynajmniej na części współpracują-
cej z  płytka stykową. Dla ułatwienia połą-
czeń na płytkach bezpośrednio przy pinach
złącz podane są numery wyprowadzonego
GPIO (zgodnie z Rev2).

Na fotografi i 3 pokazano zmontowaną

płytkę stykową, natomiast na fotografi i 4
sposób jej połączenia z Raspberry Pi.

020-023_ekspandery_raspbpi.indd 20

2013-05-29 09:30:40

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

Moduły rozszerzeń dla Raspberry Pi

Tabela 1. Przyporządkowanie pinów

GPIO1 – P1

Pin

Funkcja

Pin

P1-01

3.3V

P1-02

P1-03

GPIO2

P1-04

P1-05

GPIO3

GND

P1-06

P1-07

GPIO4

GPIO14

P1-08

P1-09

GND

GPIO15

P1-10

P1-11

GPIO17

GPIO18

P1-12

P1-13

GPIO27

GND

P1-14

P1-15

GPIO22

GPIO23

P1-16

P1-17

3.3V

GPIO24

P1-18

P1-19

GPIO10

GND

P1-20

P1-21

GPIO9

GPIO25

P1-22

P1-23

GPIO11

GPIO08

P1-24

P1-25

GND

GPIO07

P1-26

Tabela 2. Przyporządkowanie pinów

GPIO5 – P5

P5-1

3.3V

P5-2

P5-3

GPIO28

GPIO29

P5-4

P5-5

GPIO30

GPIO31

P5-6

P5-7

GND

P5-8

cane, lepiej użyć stabilizatora U2 i zasilanie
5 V, gdyż wewnętrzny stabilizator Raspberry
jest już  i  tak mocno obciążony. Układ mo-
dułu uzupełnia interfejs SPI z  możliwością
wyboru sygnału selekcji układu poprzez lu-
towaną zworę CE0/CE1, o  czym należy pa-
miętać przy programowaniu układu.

Układ zmontowany jest na niewielkiej

dwustronnej płytce drukowanej, rozmiesz-
czenie elementów pokazano na rysunku 6.
Montaż nie wymaga opisu. Podobnie jak
w przypadku Arduino, możliwe jest „stakowa-
nie – kanapkowanie” płytek prototypowych,
wymaga to jednak odnalezienia żeńskiego złą-
cza IDC26, co niestety nie jest proste. Można
je zastąpić łatwiej dostępnymi złączami prze-
lotowymi 2xSIP10+IDC6 z Rev3 Arduino. Je-
żeli nie jest wymagane „kanapkowanie”, jako
GPIO lutujemy żeńskie złącze IDC26. Stabil-
ność mocowania płytki zapewnia kołek M3x8
pomiędzy Raspberry, a AI8. Zmontowaną
płytkę pokazano na fotografi i 7.

Aby w praktyce najszybciej sprawdzić

działanie modułu AI8, polecam wykorzysta-
nie WebIOPI (dokładny opis instalacji i użyt-
kowania na

pi/

). Instalacja z konsoli:

wget http://webiopi.googlecode.
com/fi les/WebIOPi-0.6.0.tar.gztar
xvzf WebIOPi-0.6.0.tar.gz
cd WebIOPi-0.6.0
sudo ./setup.sh

Przed uruchomieniem serwera ko-

nieczna jest edycja pliku konfi guracyjnego
(użytkownik administrator) /etc/webiopi/
confi g. Należy odnaleźć w nim linię #adc =
MCP3008 i usunąć znak komentarza #: Na-
stępnie zapisać edytowany plik i urucho-
mić oprogramowanie za pomocą polecenia
sudo /etc/init.d/webiopi start.

Rysunek 2. Schemat montażowy płytki
stykowej

Fotografi a 3. Zmontowana płytka
stykowa

Fotografi a 4. Połączenie Raspberry Pi z płytką stykową

gramowania) zastąpienie MCP3008 układem
MCP3208 o rozdzielczości 12 bitów.

Układ MCP3208 zawiera 8 wejściowy

multiplekser analogowy o możliwości pracy
pseudo-różnicowej (4 wejścia), 10 bitowy
przetwornik A/D zrealizowany w technologii
SAR oraz interfejs SPI. Do poprawnej pracy
wymaga tylko napięcia odniesienia. Sche-
mat płytki wejść analogowych pokazano na
rysunku 5. Wszystkie sygnały wejść analo-
gowych oraz zasilanie 3,3 V doprowadzono
do złącza PA. Dodatkowo, sygnały AI0/1 po-
wielone są na złączach EH3, sygnały AI2/3,
AI4/5 na złączach SIP4 zgodnych z Arduino.
Ułatwia to podłączanie czujników z jed-
nym lub dwoma wyjściami analogowymi
(np. LM61, przetworniki RH itp). Uwaga: ze
względu na powielenie sygnałów AI0-5 na-
leży przypilnować, aby do jednego wejścia
nie podłączyć przypadkiem dwóch źródeł
sygnału.

Układ przetwornika U1 wymaga źródła

napięcia odniesienia, w układzie jego funkcję
pełni U3 typu REF3020. Wynosi ono 2,048 V,
co daje krok przetwarzania równy 2  mV
i  zakres przetwarzania 2,048  V, którego nie
należy przekraczać. Jeżeli chcemy wykorzy-
stać zakres napięć wejściowych 3,3 V, to nie
należy lutować U3 oraz zewrzeć wyprowa-
dzenia 1-2 układu U3, zapewnia to zgodność
z  bibliotekami dla MCP3008 (np. Adafruit,
WebIOPI), ale zmniejsza dokładność prze-
twarzania. Zasilania 3,3 V dla płytki dostar-
cza stabilizator U2. Zworą PS możliwy jest
wybór  źródła zasilania: 3,3  V udostępniane
przez Raspberry (GPIO-17, położenie INT)
lub 3,3 V stabilizowane przez U2 (GPIO-2/4,
położenie EXT). W przypadku zasilania tylko
z GPIO-17, można pominąć układ stabiliza-
tora U2. Nie jest to jednak rozwiązanie zale-

Płytka wejść analogowych

RaspbPI_AI8

Raspberry Pi w nie ma wejść analogo-

wych. Przedstawiona płytka umożliwia nie-
wielkim kosztem uzupełnienie Pi o 8 wejść
analogowych o rozdzielczości 10 bitów.

Płytka wymaga Raspberry Pi Rev2. o  przy-
porządkowaniu sygnałów GPIO-P1 przed-
stawionym w tabeli.1. Wykorzystywany jest
interfejs SPI oraz zasilanie 3,3  V/5  V. Jako
przetwornik A/C użyto układu  fi rmy  Mi-
crochip typu MCP3008. Przemawia za nim
akceptowalny koszt, dobre parametry oraz
co najważniejsze – dostępność gotowych
rozwiązań programowych umożliwiającą
szybkie wykorzystanie modułu w  praktyce.
Jest również możliwe (po modyfi kacji opro-

020-023_ekspandery_raspbpi.indd 21

2013-05-29 09:30:41

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

DMX Dimmer & Relay

W ofercie AVT*

AVT-5400 A

AVT-5400 B

Podstawowe informacje:

• Odbiór sygnału DMX-512.

• Sterowanie przekaźnikiem i ściemniaczem.

• Konfi gurowane funkcje przy braku transmisji:

wyłączenie odbiornika, zapamiętanie ostatniego

stanu.

• Adres odbiornika aktualizowany on-line.

• Podwyższona odporność na błędy transmisji.

• Pobór mocy: 4 W.

• Maksymalny prąd obciążenia styków przekaźnika:

16 A.

• Maksymalny prąd obciążenia triaka regulatora:

bez radiatora – 2 A (460W), z radiatorem –

4 A (920 W).

• Obciążenie regulatora np. żarówka 230 VAC o mocy

do 900 W (przy użyciu radiatora).

Dodatkowe materiały na CD/FTP:

W przerwaniu jest sprawdzany status

63241

, pass:

741obq51

• wzory płytek PCB

• karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów

oznaczonych w Wykazie elementów kolorem

czerwonym

Projekty pokrewne na CD/FTP:

(wymienione artykuły są w całości dostępne na CD)
AVT-5376 RadioDimmer – regulator oświetlenia

w mieszkaniu (EP 1/2013)

AVT-5361 4dimmer – 4-kanałowy regulator

oświetlenia (EP 9/2012)

AVT-5336 Sterownik oświetlenia sufi tu (EP 3/2012)

AVT-5181 Sześciokanałowy dimmer z DMX512

(EP 4/2009)

AVT-5129 Cyfrowy sterownik DMX512 (EP 4/2008)

AVT-2794 Automatyczny sterownik oświetlenia

(EdW 8/2006)

AVT-930 Konwerter USB-DMX512 (EP 5-6/2006)

AVT-924 Programowany

sterownik

świateł

(EP 4/2006)

AVT-2749 4-kanałowy regulator oświetlenia

(EdW 3/2005)

---

12-kanałowy regulator mocy sterowany

sygnałem DMX512 (EP 4-5/2003)

AVT-3014 Automatyczny sterownik oświetlenia

(EdW 4/2002)

Projekt 089 Zdalnie sterowany regulator oświetlenia

(EP 8/2001)

Projekt 051 Uniwersalny sterownik oświetlenia

dyskotekowego (EP 9/1998)

AVT-445 Inteligentny sterownik oświetlenia

(EP 6/1998)

AVT-1133 Inteligentny regulator oświetlenia

(EP 12/1997)

* Uwaga:

Zestawy AVT mogą występować w następujących wersjach:

AVT xxxx UK

to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. Bez elementów

dodatkowych.

AVT xxxx A

płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w opisie

wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych.

AVT xxxx A+

płytka drukowana i zaprogramowany układ (czyli połączenie

wersji A i wersji UK) bez elementów dodatkowych.

AVT xxxx B

płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymie-

niony w załączniku pdf

AVT xxxx C

to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy

wlutowane w PCB. Należy mieć na uwadze, że o ile nie

zaznaczono wyraźnie w opisie, zestaw ten nie ma obudowy

ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione

w załączniku pdf

AVT xxxx CD

oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli wystę-

puje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając

w link umieszczony w opisie kitu)

Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma

załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą

wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

modułu USART. Jeśli wykryto sygnał Break
(ustawiona fl aga FE0 w rejestrze UCSR0A),
jest zerowany licznik danych. Jeśli dane zde-
kodowane przez USART są poprawne, nastę-
puje zwiększanie licznika danych. Gdy licz-
nik osiągnie wartość równą adresowi urzą-
dzenia ustawionego na JP6, nastąpi interpre-

REKLAMA

lub wystawić sygnał Idle (poziom wysoki) na
czas nie dłuższy niż 1 sekunda.

Budowa

Schemat ideowy regulatora/wyłączni-

ka pokazano na rysunku 1. Urządzenie jest
zasilanie z sieci energetycznej 230 V AC za
pośrednictwem transformatora TR1 typu
TS8/28 lub TEZ1.5/D/12/12 (płytkę drukowa-
ną przystosowano dla obu). Transformator
jest zabezpieczony bezpiecznikiem topiko-
wym F1. Napięcie przemienne jest prosto-
wane diodami D1 i D2. Dodatkowo, napięcie
przemienne steruje transoptorem U5 zapew-
niając synchronizację mikrokontrolera z na-
pięciem sieci. Pierwotnie zakładano możli-
wość synchronizowania z wykorzystaniem
szeregowego rezystora 10 kV, ale opóźnienie
w detekcji przejścia napięcia sieci przez zero
było dużo większe, niż przy użyciu optotia-
ka, co komplikowało program.

Napięcie wyprostowane przez diody, po

odfi ltrowaniu za pomocą kondensatora C1
trafi a na stabilizator U1 zasilający mikrokon-
troler U3. Mikrokontroler odbiera i dekoduje
sygnał DMX, który jest konwertowany napię-
ciowo przez układ U4. Jest to popularny na-
dajnik/odbiornik RS485 i ma wiele zamien-
ników (SN75176, ADM485). Rezystor R7 jest
zalecany przez specyfi kację RS485, rezystor
R8 umożliwia obciążenie linii bez użycia
dodatkowych wtyków terminujących. Nale-
ży pamiętać, że w układzie „szeregowym”
włączony może być tylko jeden terminator,
a w układzie gwiazdy, aktywny powinien
być terminator na każdym końcu linii.

Po zdekodowaniu ramki DMX i wykry-

ciu zgodności adresu odbieranego z ustawio-
nym za pomocą JP1, mikrokontroler załącza
przekaźnik. Jest on sterowany za pośrednic-
twem obwodu rezystor R5 – kondensator C5.
W pierwszej chwili po otwarciu T1, prąd
cewki przekaźnika płynie głównie przez C5,
który jest rozładowany. Po pewnym czasie,
gdy C5 naładuje się, prąd zostanie ograni-
czony do wartości wyznaczonej przez R5.
Wraz z przekaźnikiem, zostaje wysterowany
w odpowiednim momencie (fazowo) triak T2
za pośrednictwem optotriaka U2. Dławik L1
zmniejsza zakłócenia przedostające się do
sieci energetycznej. Bezpiecznik F2 zabez-
piecza płytkę drukowaną w wypadku zwar-
cia w obwodzie ściemniacza.

Program

Dekodowanie sygnału DMX odbywa się

przez USART z wykorzystaniem mechani-
zmu przerwań. Przerwania od USART-a mu-
szą mieć najwyższy priorytet i nie mogą być
przerwane przez inne źródło (zadeklaro-
wane jako „SIGNAL” lub „ISR”). Wszystkie
inne przerwana (np. od timer-ów) muszą
być zadeklarowane jako „INTERRUPT”. Naj-
ważniejszy fragment procedury dekodującej
DMX pokazano na listingu 1.

najmniejszej liczby przewodów. Pierwsze
systemy multiplekserów powstały w latach
80. System D54 potrafi ł obsłużyć 384 ka-
nałów z użyciem pojedynczego przewodu
mikrofonowego (złącza XRL-3). Niestety,
co producent, to inny system sterowania…
Wreszcie ujednolicono protokół transmisji
decydując się na transmisję cyfrową. Tak po-
wstał USITT DMX512 Standard. Za datę jego
powstania można przyjąć 1989 r.

Interfejs DMX

Interfejs DMX umożliwia transmisja da-

nych za pomocą 512 kanałów cyfrowych (min
24) i z użyciem jednej pary różnicowej (war-
stwa fi zyczna – RS485). Do jednej linii mogą
być podłączone maksymalnie 32 odbiorniki
(wymaganie specyfi kacji RS485). Przy więk-
szej liczbie odbiorników trzeba stosować
wzmacniacze. Co prawda istnieją odbior-
niki o obciążalności 1/4 UL (Unit Load) np.
MAX487 umożliwiające dołączenie do 128
odbiorników, ale nie stosuje się ich w DMX.
Minimalna częstotliwość odświeżania zależy
od liczby kanałów. Przy 512 kanałach często-
tliwość ta wynosi 44 Hz. W wypadku braku
transmisji urządzenia powinny zapamiętać
swój stan przez sekundę. Niestety, specyfi ka-
cja nie określa, co zrobić, gdy trwa on dłużej.
Najczęściej spotka się dwa przypadki:

• Zapamiętanie stanu (kotary, oświetlenie

ciągu komunikacyjnego, ruchome ele-
menty sceny).

• Wyłączenie lub płynne wygaszenie (ste-

rowniki konfetti, oświetlenie sceny).
Ostatnie urządzenie w sieci DMX musi

być wyposażone w terminator – podobnie jak
na magistrali RS485.

Dane są transmitowane asynchronicz-

nie z prędkością 250 kb/s (czas trwania bitu
4 ms) w formacie 8N2 (osiem bitów danych,
brak parzystości, dwa bity stopu). Brak trans-
misji (poziom wysoki) jest traktowany jako
stan spoczynkowy Idle. Pakiet rozpoczyna
się sygnałem Break (poziom niski) trwają-
cym minimum 88 ms, maksimum 1 sekunda
(typowo 100…200 ms). Kolejny jest sygnał
MAB (Mark After Break). Charakteryzuje się
on poziomem wysokim na wyjściu przez
minimum 8 ms, a maksimum 1 sekundę. Na-
stępne znaki to:

• SC (Start Code) – bajt o wartości 0 (bit

startu – poziom niski, 8 bitów danych –
poziom niski, 2 bity stopu – poziom wy-
soki),

• MTBF (Mark Time Between Frames) – po-

ziom wysoki, czas trwania 0…1sekundy.

• CD (Channel Data) – od 24 do 512 da-

nych 8-bitowych: bit startu (poziom ni-
ski), 8 bitów danych, 2 bity stopu (po-
ziom wysoki).

• MTBP (Mark Time Between Packets) – po-

ziom wysoki, czas trwania 0…1 sekundy.
Po wysłaniu ostatniej ramki CD można

wysłać kolejny pakiet począwszy od Break

024-027_dmx.indd 25

2013-05-29 09:41:17

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

PROJEKTY

AVT

5401

W ofercie AVT*

AVT-5401 A

Podstawowe informacje:

• Napięcie zasilania: 2,3…3,3 V DC (2 baterie AA).

• Maksymalny prąd obciążenia (wyświetlacz

załączony/przyciemniony/wyłączony):

55 mA/30 mA/17 mA.

• Zakres częstotliwości radioodbiornika FM:

87,5÷108 MHz.

• Typ obsługiwanych wiadomości RDS: PS (Program

Service), RT (Radio Text), CT (Clock & Time).

• Maksymalna moc wyjściowa audio: 150 mW.

• Impedancja obciążenia: 16 V.

Link do video prezentującego możliwości urządzenia:

http://youtu.be/e5SZwS1ZJ1U.

Dodatkowe materiały na CD/FTP:

63241

, pass:

741obq51

• wzory płytek PCB

• karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów

oznaczonych w Wykazie elementów kolorem

czerwonym

Projekty pokrewne na CD/FTP:

(wymienione artykuły są w całości dostępne na CD)
AVT-5317 Lampowo-tranzystorowy odbiornik UKF

(EP 11/2011)

AVT-5242 Radioodbiornik internetowy (EP 7/2010)

AVT-5016 Amplituner FM z RDS (EP 6-7/2001)

AVT-2469 Odbiornik UKF FM (EdW 1/2001)

AVT-2330 Miniaturowy odbiornik FM stereo

(EdW 2/1999)

* Uwaga:

Zestawy AVT mogą występować w następujących wersjach:

AVT xxxx UK

to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. Bez elementów

dodatkowych.

AVT xxxx A

płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w opisie

wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych.

AVT xxxx A+

płytka drukowana i zaprogramowany układ (czyli połączenie

wersji A i wersji UK) bez elementów dodatkowych.

AVT xxxx B

płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymie-

niony w załączniku pdf

AVT xxxx C

to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy

wlutowane w PCB. Należy mieć na uwadze, że o ile nie

zaznaczono wyraźnie w opisie, zestaw ten nie ma obudowy

ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione

w załączniku pdf

AVT xxxx CD

oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli wystę-

puje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając

w link umieszczony w opisie kitu)

Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma

załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą

wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

oraz efektowny interfejs użytkownika. Pracę
rozpocząłem od poszukiwania peryferiów,
przy których użyciu mógłbym osiągnąć cel.
Przygotowania nie trwały zbyt długo, gdyż
przypadkowo natknąłem się na instrukcję ser-
wisową telefonu komórkowego ze scalonym
odbiornikiem radiowym FM. Jak się później
okazało, układy tego typu stosowane są przez
wielu producentów telefonów komórkowych
czy odtwarzaczy MP3, z którymi zintegro-
wano odbiornik lub transmitter FM. Mowa
o układzie scalonym fi rmy Silicon Labs typu
Si4703. Jest on kompletnym odbiornikiem
radiowym przeznaczonym do odbioru emisji
w paśmie FM charakteryzującym się następu-
jącymi, wybranymi cechami użytkowymi:

• odbiór stacji radiowych w zakresie

76…108 MHz,

• cyfrowa synteza częstotliwości z wbudo-

wanym oscylatorem VCO,

• AFC (Automatic Frequency Control)

i AGC (Automatic Gain Control),

• obsługa konfi gurowalnej funkcji prze-

szukiwania pasma,

• pomiar mocy sygnału antenowego,
• wbudowana funkcja regulacji głośności

sygnału wyjściowego,

• wbudowany układ oscylatora dla rezo-

natora kwarcowego 32768 Hz,

• obsługa interfejsów I

C oraz SPI,

• brak konieczności strojenia obwodów

LC,

Radioodbiornik

kieszonkowy z RDS (1)

W praktyce elektronika

nadchodzi taki moment,

gdy z nostalgią wraca do

korzeni wspominając początki

swojej pasji. Nie inaczej było

w moim wypadku. Początki

mojej przygody z elektroniką

sięgają już prawie ćwierć

wieku wstecz. Z rozrzewnieniem

wspominam swoje pierwsze

konstrukcje, które mimo prostoty

dawały wiele satysfakcji. Jak

chyba każdy w tym czasie,

swoją przygodę rozpoczynałem

od skonstruowania

nieskomplikowanego radyjka,

złożonego zaledwie z kilku

elementów. Mimo prostoty

konstrukcji, układ tego

rodzaju nie był wcale łatwy

do uruchomienia, a to za

sprawą wielu elementów

indukcyjnych, które znacząco

wpływały na efekt końcowy.

Postanowiłem niejako zawrócić

czas i ponownie skonstruować

radioodbiornik amatorski, ale

z uwzględnieniem nowych

umiejętności i 25 lat rozwoju

elektroniki.

Rekomendacje: estetyczny,

funkcjonalny radioodbiornik

kieszonkowy, który może być

kapitalnym prezentem, bazą

dla własnej konstrukcji lub

użytkowany jak pełnowartościowy

radioodbiornik przenośny.

y
k

Ponieważ ćwierć wieku w elektronice

stanowi przepaść technologiczną, przyjąłem
znacznie bardziej ambitne założenia. Celem
moim było skonstruowanie nowoczesnego,
przenośnego i energooszczędnego odbior-
nika na pasmo FM, wyposażonego w RDS

•

szeroki zakres napięcia zasilania
(2,7…5,5 V),

• mały pobór mocy i wbudowany regula-

tor napięcia typu LDO,

• obsługa systemu RDS/RDBS.

028-038_pocketradio.indd 28

2013-05-29 09:46:10

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

Dwukanałowy multimetr panelowy

AVT

5399

W ofercie AVT*

AVT-5399 A

AVT-5399 B

Dodatkowe materiały na CD/FTP:

63241

, pass:

741obq51

• wzory płytek PCB

• karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów

oznaczonych w Wykazie elementów kolorem

czerwonym

Projekty pokrewne na CD/FTP:

(wymienione artykuły są w całości dostępne na CD)
AVT-5386 Podwójny woltomierz i amperomierz

(EP 3/2013)

AVT-5339 Woltomierz cyfrowy (EP 4/2012)

AVT-5333 Multimetr panelowy (EP 3/2012)

AVT-5300 VMOD - Uniwersalny miernik napięcia

(EP 7/2011)

AVT-5233 3-kanałowy woltomierz (EP 5/2010)

AVT-5182 Wielokanałowy rejestrator napięć

(EP 4/2009)

AVT-2857 Moduł woltomierza/amperomierza

(EdW 3/2008)

AVT-5086 Programowany 4-kanałowy komparator/

woltomierz (EP 11/2002)

AVT-2270 Moduł miliwoltomierza (EdW 3/1998)

AVT-2126 Moduł woltomierza na LCD (EdW 3/1997)

AVT-2004 Woltomierz do modułowego zestawu

pomiarowego (EdW 1-1996)

AVT-266 Woltomierz 4,5 cyfry (EP 9/1995)

* Uwaga:

Zestawy AVT mogą występować w następujących wersjach:

AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. Bez

elementów dodatkowych.

AVT xxxx A

płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli

w opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodat-

kowych.

AVT xxxx A+ płytka drukowana i zaprogramowany układ (czyli

połączenie wersji A i wersji UK) bez elementów dodat-

kowych.

AVT xxxx B

płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów

wymieniony w załączniku pdf

AVT xxxx C

to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli ele-

menty wlutowane w PCB. Należy mieć na uwadze, że

o ile nie zaznaczono wyraźnie w opisie, zestaw ten

nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które

nie zostały wymienione w załączniku pdf

AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz

jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można

ściągnąć, klikając w link umieszczony w opisie kitu)

Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda

wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia

upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://

sklep.avt.pl

Schemat ideowy multimetru przed-

stawiono na rysunku 1. Jest on zasilany
przez zewnętrzne  źródło napięcia w  zakre-
sie 8....15  V i  wydajności prądowej rzędu
100 mA (zależnie od zastosowanego wyświe-
tlacza). Cały moduł jest zasilany napięciem
5  V pochodzącym ze stabilizatora LM7805.
Na wejściu i wyjściu stabilizatora zastosowa-
no kondensatory w celu fi ltracji zasilania.

Sercem multimetru jest 8-bitowy mikrokon-

troler ATmega8, który ma 6-kanałowy przetwor-
nik A/C o rozdzielczości 10 bitów. Mikrokontro-
ler jest taktowany wewnętrznym oscylatorem
o częstotliwości 1 MHz. Do wyświetlania wyni-
ków pomiarów zastosowano popularny wyświe-
tlacz 2×16 znaków z kontrolerem HD44780. Jest
sterowany w trybie 4-bitowym (wysyłane są do
niego półbajty). Doprowadzenie R/W jest na sta-
łe połączone do masy (GND), więc nie ma moż-
liwości odczytu fl agi zapisu/odczytu z/do LCD
(nie jest sprawdzana fl aga BUSY).

Wokół mikrokontrolera zastosowano

niezbędne elementy zewnętrzne. Wyprowa-
dzenie Reset jest podciągnięte do zasilania
(VCC) przez rezystor R13 (10 kV). Przy pinie
VCC znajduje się kondensator C6 (100 nF)
tłumiący zaburzenia wytwarzanie przez
mikrokontroler. Zasilanie przetwornika A/C
odbywa się poprzez dławik L1 (10 mH), któ-
ry poprawia jakość tego napięcia. Napięcie
odniesienia dla przetwornika pobierane
jest z wewnętrznego źródła, dlatego wejście
AREF jest zwarte do masy poprzez konden-
sator C5 (100 nF).

Dwukanałowy multimetr

panelowy

Multimetr łączy w sobie funkcje

woltomierza i amperomierza.

Zasada działania opiera się

o pomiar spadku napięcia

na rezystorze za pomocą

przetwornika A/C wbudowanego

w mikrokontroler. Ten

nieskomplikowany w budowie

projekt pozwala na pomiar

napięcia w zakresie 0…32 V

oraz natężenia prądu w zakresie

0…5 A.

Rekomendacje: nieskomplikowany

i tani multimetr, idealnie nadaje

się do wbudowania w podwójny

zasilacz laboratoryjny lub do

użycia jako miernik panelowy.

Pomiar napięcia odbywa się za po-

mocą dzielnika rezystorowego R1/R2
(120 kV/10 kV). Rezystory te powinny mieć
jak najmniejszą tolerancję, dlatego najlepiej
zastosować rezystory metalizowane o do-
kładności 1%. Wartości te wybrane są nie-
przypadkowo – napięcie jest dzielone przez
13. Współczynnik podziału jest całkowity, co
upraszcza oprogramowanie mikrokontrolera.
Drugi kanał pomiaru napięcia również wy-
posażono w taki sam dzielnik.

Pomiar prądu jest bardziej skomplikowa-

ny. Wykorzystuje on wzmacniacz operacyjny
pracujący w konfi guracji wzmacniacza róż-
nicowego. Zasada działania takiego wzmac-
niacza polega na tym, że napięcie wyjściowe
jest różnicą napięć między wejściami wzmac-
niacza. Jak widać na schemacie, do jednego
wejścia jest doprowadzona masa (GND), a do
drugiego wejścia jest dołączony drugi koniec
rezystora pomiarowego za pomocą dzielnika
napięcia R7/R8. Na rezystorze pomiarowym
(RP1) odkłada się napięcie proporcjonalne
do przepływającego prądu. Wzmocnienie
wzmacniacza ustawione jest na 10, dzięki
czemu przetwornikowi A/C łatwiej go odczy-
tać. Drugi kanał działa na tej samej zasadzie.

Budowa i zasada działania

Po włączeniu zasilania na ekranie poja-

wia się ekran powitalny. Po upływie ok. 1,5
sekundy na ekranie wyświetlą się dwie war-
tości:

• „U1=” napięcie pierwszego kanału,
• „I1=” natężenie prądu na obciążeniu

pierwszego kanału.
Po naciśnięciu przycisku na ekranie po-

jawią się te same wartości, ale dla drugiego
kanału. Kolejne przyciśnięcie spowoduje po-
jawienie się na ekranie porównania napięć
z obydwu kanałów:

• „U1=” napięcie pierwszego kanału,
• „U2=” napięcie drugiego kanału.

Następne przyciśnięcie wyświetli po-

równanie prądów, analogicznie do napięć.
Ostatnim trybem wyświetlania jest wyświe-
tlanie wszystkich zmierzonych napięć oraz
prądów. Po przyciśnięciu następuje powrót
do wyświetlania pierwszego ekranu, wy-
świetlającego wartości dla pierwszego kana-
łu. Multimetr automatycznie dobiera zakres
mierzonych wartości. Jeśli napięcie (lub
prąd) jest mniejsze niż 1 V (odpowiednio,
1 A) wartość wyświetlana jest w mV (mA).

PROJEKTY

039-041_multimetr.indd 39

2013-05-29 10:21:56

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

MINIPROJEKTY

W ofercie AVT*

AVT-1742 A

AVT-1742 B

Dodatkowe materiały na CD/FTP:

Na CD: karty katalogowe i

63241

, pass:

741obq51

• wzory płytek PCB

• karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów

oznaczonych w Wykazie elementów kolorem

czerwonym

Projekty pokrewne na CD/FTP:

(wymienione artykuły są w całości dostępne na CD)
AVT-5363 Termostat z regulowaną pętlą histerezy

(EP 9/2012)

AVT-1699 Regulator temperatury (EP 8/2012)

AVT-5354 Termostat (EP 7/2012)

AVT-5305 Dobowy, grzejnikowy regulator temperatury

(EP 9/2011)

AVT-5178 Termostat dwustrefowy z interfejsem

RS485 (EP 3/2009)

AVT-5152 Termostat dobowy (EP 10/2008)

AVT-5113 Mikroprocesorowy regulator temperatury

PID z interfejsem MODBUS (EP 10-12/2007)

* Uwaga:

Zestawy AVT mogą występować w następujących wersjach:
AVT xxxx UK

to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. Bez elementów
dodatkowych.

AVT xxxx A

płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w opisie
wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych.

AVT xxxx A+

płytka drukowana i zaprogramowany układ (czyli połączenie
wersji A i wersji UK) bez elementów dodatkowych.

AVT xxxx B

płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymie-
niony w załączniku pdf

AVT xxxx C

to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy
wlutowane w PCB. Należy mieć na uwadze, że o ile nie
zaznaczono wyraźnie w opisie, zestaw ten nie ma obudowy
ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione
w załączniku pdf

AVT xxxx CD

oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli wystę-
puje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając
w link umieszczony w opisie kitu)

Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma
załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą
wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

Schemat ideowy termostatu pokazano

na rysunku 1. Opisywane urządzenie ma
trzy wyjścia typu open collector: pierwsze
zwierane jest z masą w sytuacji, kiedy zare-
jestrowana temperatura jest za niska, drugie,
gdy za wysoka i trzecie, kiedy znajduje się
w przedziale ustalonym przez potencjometry
P1 i P2. Stan wyjść jest również sygnalizowa-
ny różnokolorowymi diodami LED.

W roli elementu porównującego użyty

został komparator LM393. Rezystory R1…
R3 tworzą dzielniki napięciowe jednocześnie
ograniczając prąd, który może się przedostać
na wejścia. Jako czujnik temperatury pracu-
je termistor typu NTC przyłączany do złącza
J1. Rezystory R4 i R5 wprowadzają niewielką
histerezę w działaniu komparatorów – dzię-
ki temu, niemożliwe jest zaistnienie sytuacji,
w której załączone będą dwa wyjścia z powodu
ustalenia się napięcia na termistorze na grani-
cy przełączenia. Wprowadzają one wprawdzie
pewne zafałszowanie w szerokości środkowe-

Rozbudowany termostat

Typowe układy termostatów

monitują jedynie fakt

przekroczenia temperatury

powyżej zadanego progu.

Nie obsługują sytuacji,

w których wymagana jest

konieczność sprawdzenia,

czy temperatura znajduje się

w zadanym przedziale oraz

sygnalizowania nadmiernego

jej spadku lub wzrostu, celem

np. włączenia grzałek lub

chłodnic. Prezentowany układ

w nieskomplikowany sposób

rozwiązuje ten problem.

go przedziału, lecz i tak zostanie ono skorygo-
wane podczas regulacji. Kondensatory C1, C4
i C5 zapobiegają wzbudzeniu się układu oraz
reagowaniu na zakłócenia. Ponieważ wyjścia
komparatorów nie posiadają wewnętrznych
rezystorów podciągających, role te pełnią R6
i R7 utrzymując na nich, w stanie wysokim,
napięcie zbliżone do zasilającego.

Zadaniem prostego układu kombinacyj-

nego, zbudowanego na czterech bramkach
NAND wykonanych w technologii CMOS za-
wartych w układzie CD4011, jest sygnalizo-
wanie na swym wyjściu, czy obydwa wyjścia
komparatorów znajdują się w stanie niskim,
co jest równoznaczne z ustaleniem się tem-
peratury wewnątrz „widełek”. Wprawdzie
powinna zostać tutaj użyta jedna bramka
AND i dwie NOT, lecz byłyby to dwa układy
scalone, dlatego zdecydowano się na użycie
jednego, za to z trzema bramkami skonfi gu-
rowanymi jako negatory – efekt działania jest
identyczny.

Rysunek 1. Schemat ideowy termostatu

AVT

1742

042-045_mini.indd 42

2013-05-29 10:17:36

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

MINIPROJEKTY

noty aplikacyjne elementów

oznaczonych w

wykazie elementów kolorem czerwonym

Wykaz elementów

Rezystory: (wszystkie 0,25 W)
R1…R3: 10 kV

R4, R5: 1 MV

R6, R7: 2,2 kV

R8…R10: 15 kV

R11…R13: 1 kV

P1, P2: 22 kV (pot. montażowy, leżący)

Kondensatory:
C1, C2, C4, C5: 100 nF
C3: 470 mF/25 V

Półprzewodniki:

D1…D3: 1N4148

LED1: czerwona 5 mm
LED2: zielona 5 mm
LED3: żółta 5 mm

T1…T3: BC546
US1: LM393
US2: CD4011

NTC1: termistor NTC 22 kV

Pozostałe:
J1, J3: ARK2/5 mm
J2: goldpin 4-pin
Podstawka DIL-8
Podstawka DIL-14

Rysunek 2. Schemat montażowy
termostatu

Tranzystory T1…T3 z rezystorami R8…

R10 ograniczającymi prąd płynący przez ich
bazy stanowią wtórniki wyjściowe, sterujące
przy okazji diodami LED. Bezpośrednio do
wyjść można dołączyć cewki przekaźników,
a to z tego względu, że zostały dodane diody
D1-D3, chroniące tranzystory przed przebi-

ciem na wskutek indukowania się napięcia
podczas odłączania cewek.

Po zmontowaniu układu zgodnie z rysun-

kiem 2, należy poświęcić kilka minut na jego
regulację. Dolna granica ustalanego przedziału
reguluje się potencjometrem P2 (przełączanie
między żółtą a zieloną diodą), zaś górną po-
tencjometrem P1 (przełączanie między diodą
zieloną za czerwoną). W sytuacji, kiedy górny
próg znajdzie się niżej niż dolny (spowodowa-
ne niewłaściwym wyregulowaniem), świecić
będzie dioda żółta i czerwona. Najpewniej-
szym sposobem na poprawną kalibrację jest
ogrzanie termistora do żądanej temperatury
i ustawienie odpowiedniego potencjometru na
granicy przełączenia między diodami.

Termistor najlepiej jest połączyć z płyt-

ką za pośrednictwem przewodu ekranowa-
nego. Wyjścia można obciążać prądem nie
większym niż ok. 80 mA. Jeżeli zachodzi po-
trzeba sterowania odbiorników o większym
poborze prądu, wówczas można wymienić
tranzystory na np. BC337 (I

= 500 mA)

i odpowiednio zmniejszyć wartość R8…R10
np. do 4,7 kV. Zasilanie napięciem ok. 12 V,
niekoniecznie stabilizowanym, za to dobrze

fi ltrowanym. Pobór prądu (bez obciążonych
wyjść) wynosi ok. 20 mA.

Michał Kurzela, EP

Funkcja niezwykle wygodna na auto-

stradzie, drodze szybkiego ruchu, kiedy
lekkie dotknięcie dźwigni kierunkowskazu
uruchamia go na trzy błyski, a następnie
oczekuje następnego poruszenia dźwignią
kierunkowskazów. Kontroler nie błyśnie trzy
razy kierunkowskazem, jeżeli w trakcie od-
liczania trzech błyśnięć zostanie włączony
drugi kierunkowskaz (np. kierowca pomylił
się i postanowił skręcić w przeciwną stronę)
lub zostały włączone światła awaryjne. Jeże-
li kierunkowskaz został włączony na więcej
niż trzy błyśnięcia sterownik przechodzi do
stanu oczekiwania na następne zadanie.

Na rysunku 1 pokazano schemat ste-

rownika kierunkowskazów. Zbudowany go
w  oparciu o  mikrokontroler PIC12F675. Na
wejścia GP4 (3) i  GP2 (2) podane są sygna-
ły z  dodatnich zacisków kierunkowskazów
przednich. Po restarcie (przekręcenie stacyj-
ki – podanie +12 V na sterownik) mikrokon-
troler obserwuje te wejścia. Jeśli na jednej
z żarówek kierunkowskazu pojawi się dodat-

Moduł sterownika komfortowych kierunkowskazów

Sterownik umożliwia wzbogacenie wyposażenia samochodu o funkcję

podtrzymania pracy kierunkowskazów. Jego praca polega na tym,

że po włączeniu kierunkowskazu choćby na ułamek sekundy

odpowiednia strona mrugnie trzy razy. Jeśli włączymy kierunkowskaz

na jedno, lub dwa „mignięcia”, sterownik uzupełni działanie

wybranego kierunkowskazu do pełnych trzech mrugnięć.

nie napięcie zasilania, to przez dzielnik R1/
R2 (lub R5/R6) zostaje doprowadzone do mi-
krokontrolera. Mikrokontroler testuje czy na
drugim kierunkowskazie również jest +12 V,
co oznaczałoby, że zostały włączone światła
awaryjne. Następnie mierzy czas trwania po-
ziomu wysokiego na wejściu. Jeśli jest krót-
szy niż trwa błyśnięcie kierunkowskazu lub
nie naliczył 3 błyski, załącza parę tranzysto-
rów T1 i T2 wyjściem PG0 (T3 i T4 wyjściem
PG1) oraz uzupełnia sygnał kierunkowskazu
do 3 błyśnięć pod warunkiem, że nie został
uruchomiony w międzyczasie drugi kierun-
kowskaz.

Mikrokontroler zasilany jest ze stabili-

zatora szeregowego IC2 LM78L05. Obwód
tranzystorów mocy T2, T3 chroniony jest
bezpiecznikiem F1 5A.

W większości aut czas świecenia kierun-

kowskazu trwa 400 ms. Może się on jednak
różnić w poszczególnych modelach, dlatego
moduł zapamiętuje ten czas przy pierwszym
uruchomieniu.

Procedura programowania czasu

działania kierunkowskazów

Jest ona konieczna, aby sterownik dzia-

łał poprawnie. W celu uruchomienia funk-
cji programowania należy założyć zworę
na wolne piny wewnątrz modułu (wejście
PROG – PIN 2 podłączone do masy). Nastę-
pnie należy postępować według następujące-
go algorytmu:

1. Przekręcić kluczyk włączając zasilanie

instalacji.

2. Odczekać 10 sekund.
3. Wyłączyć lewy kierunkowskaz (lub świa-

tła awaryjne).

4. Kiedy sterownik zapisze ustawienia, zosta-

nie to potwierdzone włączeniem wszyst-
kich kierunkowskazów na 3 sekundy.

AVT

1743

042-045_mini.indd 43

2013-05-29 10:17:36

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

PROJEKTY

Dodatkowe materiały na CD/FTP:

63241

, pass:

741obq51

• artykuł z EP12/2012

Program mikrokontrolera

Program mikrokontrolera zajmuje w aktu-

alnej wersji (v1.28) 27,8 kB, co stanowi jedynie
około 21% pamięci Flash dostępnej w ATme-
ga128L. Istnieje więc potencjał dla rozbudowy
funkcjonalności urządzenia.

Po włączeniu trackera rozpoczyna się pro-

cedura uruchamiania poszczególnych podsys-
temów. Po wysłaniu przez port USB komuni-
katu powitalnego jest wykonywany test diod
LED. Następnie sprawdzane są wartości napięć
na wszystkich szynach zasilających układ. Je-
żeli wartości te nie mieszczą się  w  przedzia-
łach zdefi niowanych jako normalne, proces
uruchamiania zostaje zawieszony (sygnalizo-
wane jest to dwoma błyskami LED D11 i 12).
Wówczas moduły GPS, GSM i  karta SD po-
zostają wyłączone, a  mikrokontroler jedynie
sprawdza cyklicznie wartości napięć. Jeżeli
napięcia mieszczą się w normie, to procedura
uruchamiania jest kontynuowana. Komunikat
„$PSON (Power Supply ON)” wysłany przez
interfejs USB potwierdza ten status. Następnie
mikrokontroler sprawdza czy karta microSD
znajduje się w slocie. Jeżeli tak, wykonywana
jest procedura inicjalizacji, jeżeli nie jest reali-
zowany następny krok procedury uruchamia-
nia trackera. Poszczególne etapy inicjalizacji
karty pamięci potwierdzane są odpowiednimi
komunikatami na interfejsie USB, a bezbłędne
jej zakończenie sygnalizuje zaświecenie diody
D9. Program prawidłowo rozpoznaje i  inicja-
lizuje karty o pojemności do 2 GB. Karty HC
(High Capacity) mogą nie być prawidłowo roz-

Tracker GPS (2)

Zabezpieczenie auta przed kradzieżą

W Elektronice Praktycznej nr

12/2013 zaprezentowaliśmy

projekt trackera przeznaczonego

do zabezpieczenia samochodu

przed kradzieżą. Wiadomo, że

istnieją zaawansowane, skuteczne

i zarazem drogie systemy

alarmowe. Jednak istotnym

jest również, by koszt takiego

systemu nie był porównywalny

z wartością samochodu,

abstrahując od rozważań

– poniżej jakiej wartości

samochodu warto w ogóle

martwić się o zabezpieczenia.

Oczywistym jest też, że

specjalistę mogą powstrzymać

jedynie nieszablonowe

rozwiązania.

poznawane i wywoływać błędy w działaniu
procedur mikrokontrolera.

W następnych krokach uruchamiane są:

odbiornik GPS, a później modem GSM (sy-
gnały podane na wejścia PEN i PWR). Obydwa
kroki potwierdzane są odpowiednimi komu-
nikatami. Przy czym uruchomienie modemu
GSM jest nieco bardziej skomplikowane i zo-
stało zrealizowane w kilku etapach.

Oprócz podania impulsu na wejście PWR

konieczne jest wysłanie kilku komend AT.
Najpierw zostaje wyłączona funkcja echo,
następnie, jeżeli wymaga tego karta SIM, jest
wprowadzany numer PIN (przechowywany
w  pamięci trackera – konfi gurację trackera
omówiono dalej). W  tym kroku możliwe jest
również wykrycie braku lub błędu karty SIM.
W obu wypadkach tracker przełącza się w tryb
pracy z  ograniczoną funkcjonalnością – bez
możliwości komunikowania się  z  użytkowni-
kiem przy użyciu wiadomości SMS (modem
zostaje wyłączony). Jeżeli numer PIN zostanie
przyjęty lub nie jest wymagany (zależnie od
ustawień karty SIM), kolejnym krokiem kon-
fi guracji modemu jest przełączenie go z trybu
PDU na tekstowy format wiadomości SMS.
Dalej jest ustawiany najbardziej rozbudowany
format komunikatu o  statusie logowania do
sieci (z kodami LAC i CID). W ostatnim kroku
kasowane są wszystkie wiadomości SMS za-
pisane w pamięci karty SIM. Ten krok kończy
także procedurę uruchamiania trackera. Za-
kończenie sekwencji uruchamiania podsyste-
mów potwierdzane jest komunikatem „$PSSC
(Power Supply Sequence Completed)”. Nastę-
pnie rozpoczyna się wykonywanie rozkazów
pętli głównej programu.

Jednym z podstawowych, a w zasadzie

najważniejszym, zadaniem realizowanym
w pętli głównej jest sprawdzanie buforów in-
terfejsów USART0 i USART1. Odebrane ciągi

znaków są na bieżąco interpretowane i na tej
podstawie wyznaczane są kolejne zadania, któ-
re mikrokontroler realizuje w sekwencji wyko-
nywanej co minutę.

W pierwszej fazie mikrokontroler iden-

tyfi kuje  wielkości zawarte w  komunikacie
RMC wysłanym przez odbiornik GPS. Jeżeli
komunikat ma potwierdzony status ważności
(znacznik ma wartość „A”), odczytane dane
o czasie kopiowane są do rejestrów programo-
wego zegara czasu rzeczywistego. Po pierw-
szym zsynchronizowaniu czasu, na karcie
microSD utworzony zostaje plik, w  którym
następnie zapisywany będzie  ślad przebytej
trasy. Utworzenie pliku potwierdza komunikat
„$SDWE (Data Write Enabled)”. Wcześniejsze
zsynchronizowanie czasu jest o tyle ważne, że
nazwy plików tworzone są według schematu:
MMDDhhmm.TXT (gdzie MM – miesiąc, DD –
dzień, hh – godzina, mm – minuta), co pozwa-
la zachować ich częściową unikalność, a także
ułatwia ich późniejszą identyfi kację. Po utwo-
rzeniu pliku zapisywane są w nim kompletne
komunikaty RMC (oznaczenia jak powyżej
w opisie odbiornika) w formacie „$GPRMC,h-
hmmss.sss,a,ddmm.mmmm,L,dddmm.mmm-
m,L,s.ss,a.a,DDMMYY”.

Wpisy na kartę microSD są dokonywane

podczas postoju w  interwałach określonych
przez użytkownika i mogą wynosić od 1 do 99
minut, a w czasie jazdy co minutę. Przy czym
przejście w  „tryb parkingowy” odbywa się,
jeżeli przez pięć minut prędkość jest równa
0 km/h, a „wybudzenie” z trybu parkingowego
następuje w momencie, gdy prędkość pojazdu
przekroczy limit prędkości SL0. Tymczasem
do portu USB trafi ają wszystkie komunika-
ty z  odbiornika GPS, zatem dane wysyłane

046-053_tracker(2).indd 46

2013-05-29 10:10:23

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

Zabezpieczenie auta przed kradzieżą

są co 10 sekund. Użytkownik
może uzyskać informację  o  ak-
tualnym położeniu i  prędkości
samochodu komunikatem SMS,
wysyłając na numer karty SIM
wiadomość  o  treści „POSition”.
Odpowiedź zawiera informa-
cję  o  aktualnej prędkości i  po-
łożeniu: „GPS, SPD=S.Skm/h,
LAT=DDd MM.MMMMm L,
LON=DDDd MM.MMMMm L
eom”. Jeżeli zapytanie nadejdzie,
gdy dane z modułu GPS nie mają
potwierdzonego statusu ważno-
ści, tracker odsyła komunikat
zwrotny o treści: „No Valid GPS
Data eom”.

W tym miejscu trzeba wy-

jaśnić, że na kartę pamięci i do
USB trafi ają ramki danych w po-
staci wysyłanej przez odbiornik
GPS. Tam prędkość jest wyra-
żona w milach na godzinę. Na-
tomiast do wszelkich operacji
wykonywanych przez algorytm
mikrokontrolera (w tym w odpo-
wiedzi SMS), aktualna prędkość
jest przeliczana na kilometry na
godzinę (współczynnik 1,852).

buforze interfejsu

USART0 mikrokontroler groma-
dzi znaki wysyłane przez modem
GSM. Najczęściej są to odpowie-
dzi modemu na zapytania wyda-
ne przez nadrzędne procedury
i  są one „oczekiwane” w  tym
sensie,  że procedura która wy-
słała zapytanie może zakończyć
się dopiero po odebraniu odpo-
wiedzi (ewentualnie komunikatu
o  błędzie). Jako „nieoczekiwa-
ne” należy określić komunikaty
+CMTI informujące o nadejściu
nowej wiadomości SMS. Jed-
nak odebranie tego komunikatu
inicjuje tą samą, co komunikaty
oczekiwane, procedurę odczytu-
jącą i interpretującą.

Zapytaniami, które cyklicz-

nie kierowane są do modemu,
w ramach sekwencji programu
głównego są: +CREG i +CSQ. Na
podstawie odpowiedzi, proce-
dura odczytująca dane wysłane

z modemu, formułuje komunikat
$ATNR, który może wystąpić
w sześciu wariantach:

$ATNR,0,SQ (Not Regis-

tered)

$ATNR,1,xLAC,xCID,SQ

(Registered – Home Network)

$ATNR,2,SQ (Network

Search)

$ATNR,3,SQ (Registration

Denied)

$ATNR,4,SQ (Unknown)
$ATNR,5,SQ (Registered –

Roaming)

Komunikat ten, raz na minu-

tę wysyłany jest przez port USB.
Te same dane wykorzystywane są
do dokonania wpisu na kartę pa-
mięci gdy dane GPS nie mają sta-
tusu ważności. Wówczas zamiast
komunikatu RMC zapisywane są
heksadecymalne kody LAC, CID
i dziesiętnie siła sygnału prze-
kaźnika BTS „$GPRMC,hhmmss.
sss,v,xCID,xLAC,SQ”. Użytkow-
nik wysyłając wiadomość SMS
o treści „BTS”, może na bieżąco
uzyskać informację o BTS-ie do
którego modem jest aktualnie za-
logowany.

Raz na minutę sprawdzane

są wartości napięć wszystkich
szyn zasilających trackera. Bieżą-
ce wartości wysyłane są na port
USB w komunikacie „$VADC,x,v.
vv,v.vv,v.vv,v.vv,vv.v (VCCU-
C,VCCAT,VCCSD,VREL,VAC-
CU)”, w którym x przyjmuje war-
tość 0, gdy wszystkie wartości
mieszczą się  w  normalnych dla
siebie przedziałach lub wartość
1, gdy chociaż jedna z  nich jest
przekroczona. Bieżąca informa-
cja o napięciach jest dostępna dla
użytkownika po wysłaniu SMS-
-a z komunikatem o treści „VOL-
tage”. W  odpowiedzi dostaje on
wiadomość  o  treści „VCCUC=v.
vvV, VCCAT=v.vvV, VCCSD=v.
vvV, VREL=v.vvV, VACCU=vv.
vV eom”, jeśli wszystkie warto-
ści mieszczą się  w  przedziałach
normalnych to z prefi ksem „volt_
OK”. Wartości progowe napięć

na poszczególnych szynach zasi-
lających umieszczono w tabeli 9.

Jeżeli wystąpi jakaś anoma-

lia, to w  zależności od tego, jak
dalece wartości zmierzone wy-
kraczają poza przedziały napięć
będące w  normie, algorytm de-
cyduje o podjęciu odpowiednich
działań. W  przypadku, gdy na
jednej, dwu, trzech lub czterech
szynach napięcia przekraczają
wartości normalne, ale mieszczą
się w dopuszczalnych granicach,
funkcjonalność urządzenia nie
zostaje zakłócona, a do użytkow-
nika wysyłana jest wiadomość
SMS z komunikatem, że wartości
normalne napięć zostały prze-
kroczone (prefi ks  „volt_OVR”)
wraz z podaniem ich liczbowych
wartości. Natomiast przekro-
czenie, na choćby jednej z szyn,
wartości dopuszczalnej lub na
wszystkich szynach zasilają-
cych przekroczenie przedziałów
wartości normalnych, skutkuje
wyłączeniem większości bloków
funkcjonalnych trackera (mode-
mu GSM, odbiornika GPS oraz
karty microSD). Innymi słowy
tracker przechodzi w tryb pracy
z  ograniczonym poborem mocy,
ten sam, co na początku proce-
dury uruchamiania (charakte-
rystykę poboru mocy przedsta-
wiono w  rozdziale opisującym
doświadczenia z  eksploatacji).
Fakt ten sygnalizowany jest ko-
munikatem „$PSLD (Power
Supply Limit)” wysłanym przez
port USB oraz wiadomością SMS
z  komunikatem zawierającym
aktualne wartości napięć oraz
adnotację  o  wyłączeniu urzą-
dzenia (prefi ks „volt_OVR Power
Off”). Jeżeli wiadomość SMS
nie może być wysłana, np. gdy
modem nie jest zalogowany do
sieci domowej, procedura wy-
łączania jest wstrzymywana do
momentu, gdy uda się wysłać
powiadomienie do użytkownika.
W  trybie ograniczonego poboru
mocy mikrokontroler co pewien

d 3 5

0 d

sta

có

Tabela 9. Wartości progowe napięć na poszczególnych szynach zasilających

Szyna

zasilająca

Napięcie

minimalne

nominalne

maksymalne

dopuszczalne

normalne

dopuszczalne

[V]

VCC

3,2

3,3

3,6

3,9

4,1

VCCAT

3,3

3,4

3,6

3,9

4,1

VCCSD

2,9

3,1

3,3

3,5

3,7

VREL

5,0

5,4

6,0

6,6

7,0

VACCU

9,0

11,0

12,0

REKL

AMA

046-053_tracker(2).indd 47

2013-05-29 10:10:25

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

WYBÓR KONSTRUKTORA

MIKROK

ONTROLERY 32-BITOWE

Współcześnie rozważania „czy warto”

przenosić się na platformy 32-bitowe już jak-
by tracą sens. Kiedyś wydawało się (głównie
za sprawą komputerów PC), że rdzenie 32-bi-
towe są dla profesjonalistów, budujących
sprzęt o dużych wymaganiach odnośnie do
mocy obliczeniowej. Współcześnie nic bar-
dziej mylącego, jednak często zdarza się tak,
że nasz sposób myślenia ulega przyzwycza-
jeniom i nie nadąża za trendami. Co przema-
wia za stosowaniem rozwiązań 32-bitowych?

Aplikacje embedded są zdobywane sztur-

mem przez mikrokontrolery z  rdzeniami
ARM. Największą popularność zyskały tanie
Cortex-M0, Cortex-M3, a  ostatnio – Cortex-
-M0+. Spowodowało to, że wokół tych rdze-
ni powstał ogromy „ekosystem”, w  ramach
którego jest oferowanych wiele rozwiązań

Współcześnie mikrokontrolery z rdzeniami 32-bitowymi podbijają

świat aplikacji embedded. Powody są oczywiste i opiszemy je

w tym artykule. To już chyba ostatni moment, w którym jeszcze

można bić na alarm – jeśli jesteś konstruktorem lub programistą,

który w urządzeniach używa mikrokontrolerów, to już najwyższy

czas na migrację do rozwiązań 32-bitowych. Ku przestrodze można

powiedzieć pewną anegdotę – dinozaury też chciały być sobą…

Wybór rozwiązań dostępnych u producentów jest przeogromny! Na

początek zajmiemy się tymi producentami, którzy oparli się ARM.

WYBÓR KONSTRUKTORA

Mikrokontrolery z rdzeniem

32-bitowym (1)

Odpierając ataki ARMii

sprzętowych i programowych. Co ważne,
uczestnicy tego „ekosystemu” tworzą i udo-
stępniają wiele darmowych rozwiązań, więc
nie za wszystko trzeba płacić, a konkurencja
spowodowała, że narzędzia komercyjne są
relatywnie tanie. Zaryzykuję nawet twier-
dzenie, iż na skutek standaryzacji rozwią-
zań można łatwiej, taniej i szybciej tworzyć
programy oraz wyszukiwać w nich błędy, niż
w którymkolwiek z mikrokontrolerów 8- lub
16-bitowych. Mówię to z tym większym bó-
lem, że bardzo lubię intelowski rdzeń 8051
i napisanie tych słów naprawdę przychodzi
mi z dużym problemem.

Niegdyś poważnym argumentem prze-

mawiającym za stosowaniem 8-bitowców
była łatwość ich programowania. Niestety, to
już jakby coraz mniej aktualne. Współczesne

mikrokontrolery bardzo rzadko programuje
się w asemblerze, a znacznie częściej w ję-
zykach wysokiego poziomu, takich jak C,
C++ lub Java. Dlatego też argument „łatwo-
ści” stracił na znaczeniu. Programy w C pisze
się prawie tak samo łatwo dla 8051, jak dla
ARM, ale ten drugi wykona je znacznie szyb-
ciej i ma większe zasoby, co pozwala nieco
„poszaleć” programiście.

Największą zaletą rdzenia 32-bitowego

jest duża moc obliczeniowa. Pozwala ona na
zrealizowania zadania w  wielokrotnie krót-
szym czasie w porównaniu z rdzeniem 8- lub
16-bitowym. W aplikacjach rzadko bywa tak,
że CPU przez cały czas ma coś do zrobienia.
Na przykład, jeśli wyświetlacz ma własny
kontroler, to wystarczy do niego wysłać dane,
a  ten zajmie się wyświetlaniem. Klawiatura
może być skanowana przez cały czas, ale to
zwykłe marnotrawienie mocy mikrokontrole-
ra. Często słyszymy „ale on i  tak nie ma co
robić”. No właśnie, więc po co ma marnować
energię? Dlatego doświadczeni konstruktorzy
wprowadzają urządzenie w  stan czuwania
i  przechodzą do tryby aktywnego tylko wte-
dy, gdy ma ono coś do zrobienia. Na przykład,
użytkownik nacisnął przycisk lub obrócił
pokrętło enkodera. Czas od wybudzenia do
zakończenia obsługi i  ponownego uśpienia
w  mikrokontrolerach 32-bitowych jest bar-

054-063_przeglad-uk.indd 54

2013-05-29 10:05:33

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

Mikrokontrolery z rdzeniem 32-bitowym

kacji i transmisji danych, obsługę dołączone-
go monitora i urządzenia masowego, obsługę
systemu plików itd.

Czy jeszcze są potrzebne jakieś argumenty?
Przegląd mikrokontrolerów dostępnych

w handlu rozpoczniemy od rdzeni natyw-
nych, niebędących na licencji ARM.

Atmel AVR32

Obok mikrokontrolerów z rdzeniem

ARM, fi rma Atmel wytwarza również roz-
wiązanie opracowanie przez siebie – serię
rozwojową dobrze znanych mikrokontrole-
rów AVR – AVR32. Może dziwić obecność
w ofercie AVR32 obok ARM, tym bardziej, że
żadna konstrukcja rdzenia 32-bitowego, poza
ARM, nie zyskała w ostatnich latach aż tak
dużej popularności. Trudno jednak zarzucać
Atmelowi, że nie wie, co robi. Widocznie są
przesłanki ku temu, aby ARM i AVR32 były
produkowane i oferowane jednocześnie.

Firma położyła główny nacisk na za-

pewnienie użytkownikom AVR32 dobrego
wsparcia, którego jakość przewyższa rynko-
wych konkurentów. Na jej stronie interne-
towej można znaleźć wiele przykładowych
programów, not aplikacyjnych oraz bogaty
zestaw programów narzędziowych. Szcze-
gólne pochwały należą się za dokumentację
– kompletną, szczegółową i wyczerpującą.

W mikrokontrolerach AVR32 jest stoso-

wany szereg mikroarchitektur. Gdy w stycz-
niowej EP z 2008 r. pisaliśmy o AVR32,
były to ich dwa rodzaje: optymalizowana
pod kątem niskiego kosztu implementacji
AVR32UC3A oraz bardziej rozbudowana
AVR32UC3B, optymalizowana pod kątem
szybkiej obsługi przerwań. Oprócz nich, ak-
tualnie są wytwarzane jeszcze:

• ARV32UC3A4 z szybkim interfejsem

USB, 128 kB pamięci SRAM oraz opcjo-
nalnym modułem szyfrującym/deszyfru-
jącym,

dzo krótki i dlatego moc średnia pobierana
przez urządzenie z zasilania też jest znacznie
mniejsza, niż przy użyciu wolniejszego rdze-
nia. Powoduje to, że czas eksploatacji baterii
wydłuża się z miesięcy do lat!

Zwykle mikrokontrolery 32-bitowe mają

spore zasoby pamięci RAM i  Flash. Jeśli
dodamy do tego dużą szybkość rdzenia, to
znacznie ułatwia to wykonywanie stosów
komunikacyjnych dla różnych protokołów.
Współczesne szacunki mówią,  że każdy
człowiek na Ziemi ma średnio 2 urządzenia
dołączone do Internetu lub innej sieci. Daje
to liczbę ponad 12 miliardów urządzeń ma-
jących możliwość transmisji danych. Rozwój
technologii Internet of Things oraz innych
spowodują (według badań  fi rmy  Cisco),  że
prawdopodobnie w  2025  r. będzie około
biliona (10

) urządzeń dołączonych do In-

ternetu, co oznacza, że każde z nich będzie
musiało mieć zaimplementowany stos ko-
munikacyjny. Mówimy tu o wzroście rynku
urządzeń sieciowych o ponad 83 tys. razy
w przeciągu 12 lat! Czy chcesz uczestniczyć
w tym boomie czy nadal stosować mikrokon-
trolery 8-bitowe? Szacuje się, że cena hurto-
wa mikrokontrolera 32-bitowego będzie wa-
hała się w okolicach złotówki, a jeśli nadal
tak dobrze będzie się wiodło fi rmie ARM, to
zostanie ona dosłownie krezusem wśród li-
cencjodawców rdzeni mikrokontrolerów.

Duża szybkość rdzenia umożliwia łatwą

i wydajną obsługę wyświetlacza kolorowe-
go, również TFT o dużej liczbie kolorów. Co
ważne, umożliwia również szybką wymianę
danych poprzez interfejsy Ethernet, USB
i inne oraz operowanie na dużych tablicach
danych zapisanych w pamięci. Pozwala to na
realizowanie skomplikowanych algorytmów
przetwarzania obrazu i dźwięku, pracę pod
kontrolą systemów operacyjnych, które za
programistę „załatwiają” szereg problemów
– obsługę szyfrowanych protokołów autenty-

054-063_przeglad-uk.indd 55

2013-05-29 10:05:34

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

PREZENTACJE

MIKROK

ONTROLERY 32-BITOWE

32-bitowe mikrokontrolery z rodziny

PIC32MX  fi rmy Microchip są najbardziej
rozbudowanymi układami dostępnymi
w  ofercie tego producenta (obecnie aż 69
różnych typów). W  zależności od wersji
mają od 16 do 512 kB pamięci Flash i od 8 do
128 kB pamięci RAM. Taktowane są z mak-
symalną częstotliwością 80 MHz, wykonując
do 80 milionów operacji na sekundę (MIPS).
Są produkowane w obudowach mających od
28 do 100 wyprowadzeń udostępniając do 85
linii I/O. Zależnie od wersji oferują szeroki
wybór modułów funkcjonalnych.

Zestawy uruchomieniowe

fi rmy MikroElektronika dla

PIC32

Najważniejszą różnicą w stosunku do obecnych na rynku

mikrokontrolerów opartych na architekturze ARM jest fakt, że PIC32

zbudowany jest z wykorzystaniem odmiennej architektury MIPS.

Sprawia to, że projektanci w momencie podejmowania decyzji,

którą jednostkę zastosować mają możliwość dokonania wyboru.

W wielu zastosowaniach osiągi mikrokontrolerów PIC32 przewyższają

to, co ma do zaoferowania ARM.

Na wyróżnienie zasługuje również unifi -

kacja sprzętowa zachowana zarówno w obrę-
bie samej rodziny PIC32, jak również wśród
8- i 16-bitowych mikrokontrolerów Micro-
chip. Dodając do tego uniwersalne, darmowe
środowisko programistyczne MPLAB X, ob-
sługujące wszystkie układy tego producenta,
projektant uzyskuje łatwość migracji do co-
raz bardziej rozbudowanych jednostek.

Aby ułatwić przyszłemu użytkownikowi

zapoznanie się z właściwościami wybranej
rodziny mikrokontrolerów, ich producenci
oferują zestawy demonstracyjne i urucho-

Fotografi a 1. Zestaw Mikromedia for PIC32 (MIKROE-597)

mieniowe. Powinny być one zbudowane
w  taki sposób, aby projektant otrzymał na-
rzędzie pozwalające na szybkie i efektywne
opanowanie przynajmniej podstawowych
reguł projektowania z  wykorzystaniem
możliwości oferowanych przez dany układ.
Oczywiście Microchip nie jest tu wyjątkiem,
ponieważ oferuje sporą ilość takich zesta-
wów, natomiast przedmiotem niniejszego
artykułu jest przegląd zestawów uruchomie-
niowych do procesorów PIC32 fi rmy Mikro-
Elektronika. Ta obecna na rynku od ponad 10
lat serbska fi rma jest ofi cjalnym  partnerem
projektowym Microchip (i  dodatkowo kilku
innych, uznanych producentów).

Zestawy uruchomieniowe MikroE cha-

rakteryzują się ogromną uniwersalnością
oraz niezwykle przemyślanym wykona-
niem. Najprostszym z nich jest Mini-32 (MI-
KROE-763) zbudowany z użyciem mikro-
kontrolera PIC32MX534F064H (64 kB Flash,
16 kB RAM, USB OTG, CAN). Na płytce PCB

068-069_mikroe.indd 68

2013-05-29 10:04:14

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

Zestaw STEVAL PCC009V1 i biblioteki Universal Dongle

Zestaw STEVAL PCC009V1

Jak wspomniano we wstępie, moduł opi-

sany jest w ofercie STM jako uniwersalny ze-
staw demonstracyjny komunikacji szeregowej
dla USB oparty na STM32. W praktyce moż-
na go jednak traktować dwojako. Albo jako
zwykły zestaw uruchomieniowy z  mikro-
kontrolerem STM32F103VB albo jako swego
rodzaju „przejściówkę” z  USB na interfejs
szeregowy, ponieważ fabrycznie zestaw ma
wgrany  fi rmware spełniający taką  właśnie
funkcję. Na płytce PCC009V1 (fotografi a 1),
oprócz mikrokontrolera, przycisku reset

Zestaw STEVAL PCC009V1

i biblioteki Universal Dongle

W bogatej ofercie fi rmy

ST Microelectronics można

znaleźć dość ciekawy zestaw

demonstracyjny o symbolu

STEVAL PCC009V1. Jest on

opisany jako „Universal USB

to serial communication

interface demonstration

board based on the STM32”,

czyli uniwersalny zestaw

demonstracyjny komunikacji

szeregowej dla USB oparty na

STM32. W artykule pokazanych

zostanie kilka funkcji tego

zestawu oraz sposób jego

wykorzystania do komunikacji

pomiędzy komputerem PC

a czujnikiem z interfejsami I

i SPI. Ponadto, zostaną pokrótce

przedstawione biblioteki SDK

Universal Donlge pozwalające

utworzyć własną aplikację

z użyciem opisywanego zestawu.

Tabela 1. Lista funkcji wyprowadzeń

złącza J2

Pin

SPI

UART

SCL

GPIO 1

SDA

GPIO 2

GND

CON

GPIO 1

MISO

RTS

GPIO 2

SCK

CTS

GPIO 3

MOSI

GPIO 1

GPIO 4

NSS

GPIO 2

GPIO 5

GPIO 3

GPIO 6

GPIO 4

i diody sygnalizującej załączenie zasilania,
znajdziemy trzy złącza. Pierwsze z nich to
złącze USB służące także do zasilania zesta-
wu. Drugie złącze (oznaczone J3) to złącze
interfejsu JTAG pozwalające na zaprogramo-
wanie mikrokontrolera. Na trzecim złączu
(J2) udostępniono linie interfejsów: I

C, SPI

i SCI (Serial Communication Interface). Pod
ostatnim oznaczeniem kryją się linie układu
UART.

Zależnie od trybu pracy zestawu

PCC009V1, na złączu J2 jest udostępniany
jeden z ww. interfejsów, linia masy, zasila-
nia oraz kilka linii GPIO ogólnego przezna-
czenia. Tabela 1 zawiera listę wyprowadzeń
złącza J2 i opisy funkcji, które pełnią w po-
szczególnych trybach. Wystawiane na linii 4
napięcie V

CON

zależy od ustawienia zworki J6

i może to być 3,3 V lub 5 V.

Oprócz złącz J2 i J3, na płytce znajdują

się pola dla złącz J1, J4, J7 i J8. Nie mają one
jednak przylutowanych gniazd. Na złączu
J1 wyprowadzono m.in. wejścia przetworni-
ków A/C. Na złączu J4 – linie portów GPIO B
i GPIO E. Na złączu J7 – linie portów GPIO C
i GPIO D, a na J8 – linie odpowiedzialne za
obsługę kart SD. Pozwala to na wykorzysta-
nie większości możliwości mikrokontrolera
STM32F103.

W skład zestawu PCC009V1 – oprócz

płytki demonstracyjnej – wchodzi też płyta

CD, na której można znaleźć sterowniki i do-
kumentację do zestawu, program Universal
Dongle GUI oraz biblioteki SDK Universal
Dongle. Program ma własny interfejs grafi cz-
ny i pozwala na komunikowanie się z ukła-
dami wykorzystującymi interfejsy I

C, SPI

lub SCI za pośrednictwem PCC009V1. Z ko-
lei biblioteki pozwalają na zaimplemento-
wanie tych funkcji we własnej aplikacji. Do-
starczone na płycie CD sterowniki działają
poprawnie w 32-bitowych wersjach systemu
Windows. Dla wersji 64-bitowej może być
konieczne uruchomienie maszyny wirtual-
nej. Po dołączeniu zestawu do komputera,
komunikację z nim można nawiązać albo
przez wspomniany program Universal Don-
gle GUI, albo za pośrednictwem funkcji z bi-
blioteki SDK. Należy jednak w tym miejscu
ostrzec, że zestawu podłączonego do kompu-
tera nie należy odłączać, zanim połączenie
nie zostanie poprawnie zamknięte. W prze-
ciwnym wypadku wyjęcie przewodu USB
skutkuje zwykle całkowitym zawieszeniem
się komputera (tzw. bluescreen).

Akcelerometr ST LIS35DE

W celu przetestowania i zademonstro-

wania działania zestawu PCC009V1 użyto
modułu KAmodMEMS2 z oferty fi rmy KA-
MAMI. Jest to moduł oparty na układzie ST
LIS35DE będącym 3-osiowym akcelerome-

Fotografi a 1. Zestaw STEVAL PCC009V1 (po lewej) i moduł KAmodMEMS2 (po prawej)

SPRZĘT

073-077_steval.indd 73

2013-05-29 11:26:22

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

PODZESPOŁY

Dla przypomnienia - podział

narzędzi

Dostępne dla mikrokontrolerów Preci-

sion32 narzędzia projektowo-rozwojowe
można podzielić na trzy grupy: narzędzia
sprzętowe, narzędzia programistyczne oraz
oprogramowanie w postaci kodu źródłowe-
go.

Do omówionych w pierwszym artykule

narzędzi sprzętowych należą:

• Modułowa platforma ewaluacyjna UDP

(Unifi

ed Development Platform), któ-

rą użytkownik może rekonfi gurować
łącząc płytkę bazową UDP Motherboard
z wybranymi przez siebie płytkami
trzech różnych rodzajów: z mikrokontro-
lerem (UDP MCU card), rozszerzeniowy-
mi oraz komunikacji radiowej.

• Interfejsy sprzętowe (programatory/de-

bugery): USB Debug Adapter (kompaty-
bilny z pakietem do tworzenia oprogra-
mowania Precision32 development suite
oraz MDK-ARM), ULINK (MDK-ARM) i J-
-Link (Embedded Workbench for ARM).
Do omówionych w drugim artykule na-

rzędzi programistycznych należą:

• Program komputerowy AppBuilder słu-

żący do generowania kodu źródłowego
odpowiedzialnego za skonfi gurowanie
mikrokontrolera zgodnie z wybranymi

Narzędzia dla Precision32 (3)

Oprogramowanie w postaci kodu źródłowego

W trzeciej części cyklu artykułów o narzędziach dla

mikrokontrolerów Precision32 fi rmy Silicon Labs przygotowane przez

producenta oprogramowanie przedstawione zostanie w postaci kodu

źródłowego.

przez użytkownika (za pomocą grafi cz-
nego interfejsu) ustawieniami doty-
czącymi: peryferiów (które z nich mają
zostać włączone i z jakimi parametrów
pracy), bloku zegarowego (wybór źródła
sygnału zegarowego), przyporządkowa-
nia peryferiów do wyprowadzeń układu.

• Pakiety do tworzenia i rozwoju opro-

gramowania: pakiet MDK-ARM (Micro-
controller Development Kit) fi rmy  Keil/
ARM z  IDE o  nazwie  μVision, pakiet
IAR EWARM (Embedded Workbench for
ARM) fi rmy IAR Systems z IDE o nazwie
EWARM IDE, pakiet Precision32 deve-
lopment suite fi rmy Silicon Labs z  IDE
o nazwie Precision32 IDE.
W tym artykule omówiona zostanie trze-

cia i  zarazem ostatnia grupa narzędzi pro-
jektowo-rozwojowych dla mikrokontrolerów
Precision32 - oprogramowanie w  postaci
kodu  źródłowego, które nosi nazwę Preci-
sion32 SDK (Software Development Kit).

Ogólny model systemu

z mikrokontrolerem z rdzeniem

Cortex

Aby lepiej zrozumieć, za co odpowiadają

komponenty pakietu oprogramowania Preci-
sion32 SDK, warto w tym miejscu przedsta-
wić zaproponowany przez fi rmę ARM war-

stwowy model systemu z mikrokontrolerem
opartym na rdzeniu Cortex (rysunek 1). Mo-
del ten składa się z następujących warstw:

• zasobów sprzętowych mikrokontrolera,
• standardu CMSIS (Cortex Microcontroller

Software Interface Standard),

• właściwej aplikacji.

Najniższą warstwę modelu stanowią za-

soby sprzętowe mikrokontrolera, a więc jego
rdzeń i peryferia.

Warstwą wyższą jest standard CMSIS, który

jest autorskim pomysłem fi rmy ARM. Stanowi
on uniwersalny interfejs programowy do za-
sobów sprzętowych każdego mikrokontrolera
z  rdzeniem ARM Cortex (obecnie CMSIS jest
kompatybilny z  rdzeniami ARM Cortex-M0,
ARM Cortex-M3 i  ARM Cortex-M4). Zgodnie
z tą koncepcją w pierwotnej wersji 1.0 CMSIS
składał się ze zestandaryzowanych funkcji i de-
fi nicji (nazwanych wspólnie CMSIS-CORE)
podzielonych na dwa moduły: bloku dostępu
do rejestrów rdzenia mikrokontrolera i  bloku
dostępu do rejestrów bloków peryferyjnych
mikrokontrolera. W wersji 2.0 standard CMSIS
rozszerzono dodatkowo o blok cyfrowego prze-
twarzania sygnałów CMSIS-DSP obejmujący
np.  fi ltry, operacje matematyczne na liczbach
zmiennoprzecinkowych i  transformatę Fourie-
ra. W  najnowszej wersji 3.0 standard CMSIS
zyskał jeszcze dwa bloki – standardowy inter-
fejs dla systemów operacyjnych (CMSIS-RTOS)
oraz standardowy interfejs do podglądu pracy
systemu w postaci plików XML (CMSIS-SVD).

Ujednolicenie wymienionych wyżej me-

chanizmów to cecha, która sprawia, że opro-
gramowanie pisane dla mikrokontrolerów

Rysunek 1. Ogólny model systemu z mikrokontrolerem opartym na rdzeniu Cortex

082-085_precision32(3).indd 82

2013-05-29 10:02:34

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

Narzędzia dla Precision32

• defi nicje rejonów pamięci, które określa-

ją pojemność pamięci Flash i RAM po-
szczególnych modeli mikrokontrolerów,

• defi nicje początków rejonów pamięci

(Base Pointers) poszczególnych peryfe-
riów,
Pliki nagłówkowe SI32_*_Registers.h

tworzą mapę rejestrów mikrokontrolera. Re-
jestry reprezentowane są w każdym z plików
przez typy danych – struktury i unie. Bity re-
jestrów są polami bitowymi tychże struktur
i unii. W plikach nagłówkowych SI32_*_Re-
gisters.h zawarto także defi nicje  pozwala-
jące na operacje manipulacji na bitach. Na
końcu każdego pliku nagłówkowego z grupy
SI32_*_Registers.h znajduje się  główny typ
strukturalny danego peryferium. Zgrupowa-
no w  nim wszystkie typy strukturalne reje-
strów oraz używane przestrzenie pamięci
przez peryferium. Przykładowy typ struktu-
ralny dla modułu USART zamieszczono na
listingu 1.

Pliki nagłówkowe sim3u1xx.h, sim-

3c1xx.h oraz SI32_*_Registers.h tworzą
szkielet modułów HAL. W  oparciu o  ten
szkielet właściwa funkcjonalność HAL po-
legająca na udostępnianiu programiście
interfejsu dostępu do peryferiów została za-
implementowana w  plikach nagłówkowych
SI32_*_Type.h i źródłowych SI32_*_Type.c.
Interfejs ten składa się makr i funkcji. Defi -
nicje makr i  deklaracje funkcji znajdują się
w  plikach SI32_*_Type.h, natomiast ciała
funkcji znajdują się  w  plikach SI32_*_Ty-
pe.c. Nazwy makr i  funkcji wskazują na
wykonywane przez nie operacje, natomiast
argumenty funkcji są w większości albo pa-
rametrami pracy peryferium, albo danymi
do przetworzenia przez peryferium. Dzięki
temu interfejs HAL jest wygodny w użyciu,
gdyż programista, aby go zrozumieć, musi
posiadać wiedzę  o  zasadzie działania pery-

Oprogramowanie HAL

Jako pierwszy przedstawiony zostanie

komponent HAL. Opis ogólny uzupełnia
przykład właściwy dla interfejsu USART.

Budowa HAL zorganizowana została

zgodnie z budową wewnętrzną mikrokontro-
lera Precision32. Oznacza to, że HAL składa
się z modułów, z których każdy odpowiada
za inne peryferium, a konkretniej grupę bliź-
niaczych peryferiów (peryferia o tej samej
funkcjonalności są sterowane poprzez ten
sam moduł - przykładowo interfejsy komu-
nikacyjne USART1 i USART2 mają jeden,
wspólny moduł w HAL - USART).

Każdy moduł składa się z kilku powiąza-

nych ze sobą plików i zbudowany jest zawsze
według tego samego schematu (rysunek 3):

• wspólny dla wszystkich modułów jest

plik nagłówkowy sim3u1xx.h (dla serii
mikrokontrolerów Precision32 z USB)
lub sim3c1xx.h (dla serii mikrokontrole-
rów Precision32 bez USB),

• obowiązkowymi plikami nagłówko-

wymi i źródłowymi każdego modułu
są: SI32_*_Registers.h, SI32_*_Type.h
i SI32_*_Type.c.

• ponadto, część modułów zawiera do-

datkowy plik nagłówkowy SI32_*_Sup-
port.h.
Znak „*” w nazwach plików SI32_*_Re-

gisters.h, SI32_*_Type.h, SI32_*_Type.c oraz
SI32_*_Support.h oznacza nazwę modułu
(przykładowo dla modułu USART pliki te no-
szą odpowiednio nazwy: SI32_USART_Regi-
sters.h, SI32_USART_Type.h, SI32_USART_
Type.c oraz SI32_USART_Support.h).

We współdzielonych przez moduły HAL

plikach nagłówkowych sim3u1xx.h i sim-
3c1xx.h umieszczone są:

• tworzące wektor przerwań przyporząd-

kowania wartości liczbowych do nazw
źródeł przerwań,

opartych na rdzeniach Cortex, wytwarza-
nych przez różnych producentów, ma wspól-
ną podstawę, którą jest właśnie CMSIS. Zale-
ty wynikające z tego faktu to:

• ułatwienie rozpoczęcia pisania aplikacji

przy zmianie producenta mikrokontrole-
rów,

• ułatwienie przenoszenia aplikacji

między mikrokontrolerami różnych
producentów.
Ostatnią, najwyższą warstwą modelu

warstwowego systemu z mikrokontrolerem
opartym na rdzeniu Cortex jest aplikacja.
Odwołuje się ona do standardu CMSIS bez-
pośrednio, bądź z wykorzystaniem oprogra-
mowania pośredniczącego (bibliotek, ste-
rowników itp.) lub systemu operacyjnego.

Nazwy plików standardu CMSIS są ze-

standaryzowane. Nazwy i i opis zawartości
głównych plików CMSIS przedstawiono
w tabeli 1.

Jednym z modułów (opcjonalnym) przed-

stawionego powyżej standardu CMSIS jest
blok dostępu do peryferiów mikrokontrole-
ra za pomocą wysokopoziomowych funkcji.
Nie jest on tworzony przez fi rmę ARM. Jest
tak dlatego, gdyż każdy producent w swoich
układach z rdzeniem Cortex integruje inne
peryferia tworząc indywidualną mapę pa-
mięci i rejestrów. Dlatego niemożliwym jest
napisanie jednego takiego bloku, pasującego
do różnych rodzin mikrokontrolerów. Z tego
powodu obowiązek stworzenia bloku dostę-
pu do peryferiów mikrokontrolera za pomo-
cą wysokopoziomowych funkcji spoczywa
na producentach mikrokontrolerów.

Zarys struktury oprogramowania

dla mikrokontrolerów Precision32

Pakiet oprogramowania Precision32 SDK

składa się  z  trzech komponentów: oprogra-
mowania HAL (Hardware Access Layer),
przykładów aplikacji oraz grupy bibliotek
nazwanej si32Library. Każdy z tych kompo-
nentów jest w  całości dostępny w  postaci
kodów  źródłowych. Miejsce komponentów
pakietu Precision32 SKD w  zaproponowa-
nym przez fi rmę ARM warstwowym mode-
lu systemu z mikrokontrolerem opartym na
rdzeniu Cortex przedstawiono na rysunku 2.

W modelu tym komponent HAL wchodzi

w skład warstwy CMSIS i pełni rolę bloku
dostępu do peryferiów mikrokontrolera za
pomocą wysokopoziomowych funkcji. Kom-
ponent przykładów aplikacji można rozpa-
trywać jako część aplikacji użytkownika.
Komponent si32Library nie należy do żadnej
z warstw modelu. Można go umiejscowić
między warstwą CMSIS a warstwą aplikacji
użytkownika. Komponent ten zawiera imple-
mentacje różnych mechanizmów wykorzy-
stywanych w aplikacjach.

Każdy z komponentów pakietu Preci-

sion32 SDK zostanie omówiony w oddziel-
nym rozdziale.

Rysunek 2. Umiejscowienie komponentów pakietu Precision32 SDK
w zaproponowanym przez fi rmę ARM warstwowym modelu systemu
z mikrokontrolerem opartym na rdzeniu Cortex

082-085_precision32(3).indd 83

2013-05-29 10:02:34

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

Krok po kroku

Kursy EP

STM32 – tryby obniżonego

poboru mocy (2)

W poprzedniej części artykułu o trybach obniżonego poboru mocy opisałem ogólnie

wszystkie tryby poboru mocy, budowę modułu STM32L Discovery i metody pomiaru

bardzo małych prądów. Teraz skupimy się na dokładniejszym opisie dwu wybranych

trybów: Sleep Low Power i Standby. Jednak przed tym razem dokładniej opiszę działa-

nie dwóch zasadniczych bloków mikrokontrolera: regulatora napięcia i układu takto-

wania.

W każdym trybie oszczędzania energii jest używany

programowany, wewnętrzny, liniowy regulator napięcia
i związane z nim dynamiczne zarządzenie skalowanie
napięcia zasilania. Regulator zasila wszystkie układy cy-
frowe z wyłączeniem modułu trybu Standby. Dynamicz-
ne skalowanie zasilania jest techniką zarządzania pobo-
rem mocy, która pozwala na zwiększanie (overvolting),
lub zmniejszanie (undervolting) napięcia zasilania Vcore
zależnie od wymagań.

Regulator napięcia Vcore

Napięcie wyjściowe może być programowane w 3 zakre-
sach do 1,2 V do 1,8 V:

• Zakres 1. Napięcie na wyjściu ma wartość 1,8 V

dopóty, dopóki na wejściu regulatora napięcie jest
wyższe niż 2 V. W tym zakresie napięcia zasilającego
można kasować i zapisywać pamięć Flash mikrokon-
trolera

• Zakres 2. Napięcie na wyjściu wynosi 1,5 V. Progra-

mowanie pamięci Flash jeszcze jest możliwe, ale wy-
dłuża się czas dostępu.

• Zakres 3. Napięcie na wyjściu wynosi 1,2 V. Dostęp

do pamięci Flash jest najwolniejszy. Kasowanie i pro-
gramowanie pamięci nie jest możliwe.
Zakresu 2 i 3 można używać w całym dostępnym za-

kresie napicia zasilającego, od 1,65 V do 3,6 V.

W tabeli 1 umieszczono skrócony opis zależności

wydajności mikrokontrolera od napięcia wyjściowego
regulatora Vcore.

Po zerowaniu mikrokontrolera regulator jest zawsze

włączony. Zależnie od trybu oszczędzania energii zasto-
sowanego w aplikacji, pracuje on w 3 różnych trybach:
Main (MR), Low Power (LPR) i Power Down.

• W trybie Run regulator pracuje w trybie Main (MR)

i zasila pełną mocą domenę rdzenia (napięcie Vcore),
czyli sam rdzeń, pamięci i cyfrowe układy peryferyj-
ne.

• W trybie Low Power Run regulator pracuje w trybie

Low Power (LPR) i zasila z małą mocą domen

ę rdze-

nia zachowując zawartość rejestrów i wewnętrznej
pamięci RAM.

Dodatkowe materiały na CD/FTP:

52617

, pass:

30lct328

• pierwsza część artykułu

Tabela 1. Zależność wydajności od napięcia zasilającego Vcore

Wydajność CPU

Ograniczenie

mocy

Zakres Vcore

Napięcie Vcore

Max. Częstotliwość

Zakres Vdd

1 WS (*)

0WS

Wysoka

Niskie

1,8

2,0…3,6

Średnia

Średnie

1,5

1,65…3,6

Niska

Wysokie

1,2

(*) WS – liczba cykli

wait state

• W trybie Sleep regulator pracuje w trybie Main (MR)

i zasila pełną mocą domenę rdzenia zachowując za-
wartość rejestrów i wewnętrznej pamięci RAM.

• W trybie Low Power Sleep regulator pracuje w trybie

Low Power (LPR) i zasila z małą mocą domenę rdze-
nia zachowując zawartość rejestrów i wewnętrznej
pamięci RAM.

• W trybie Stop regulator pracuje w trybie Low Power

(LPR) i zasila z małą mocą domenę rdzenia zachowu-
jąc zawartość rejestrów i wewnętrznej pamięci RAM.

• W trybie Standby regulator jest wyłączony. Zawar-

tość wewnętrznej pamięci RAM i rejestrów nie jest
zachowana.
Programowanie regulatora wymaga wykonania nastę-

pującej sekwencji:

1. Sprawdzenia wartości napięcia Vdd po to, by wyzna-

czyć, który zakres Vcore jest dostępny (rysunek 1).

2. Testowanie bitu VOSF w rejestrze PWR_CSR. Trzeba

czekać na wyzerowanie bitu VOSF.

3. Zapisanie bitów VOS[12:11] w rejestrze PWR_CR po

to, aby zaprogramować zakres Vcore

VOS[12:11]= 00 nieużywane
01 1,8V (zakres1)
10 1,5V (zakres2)
,2V (zakres3)

4. Testowanie bitu VOSF w rejestrze PWR_CSR. Trzeba

czekać na wyzerowanie bitu VOSF w rejestrze PWR_
CSR.
W programie testowym modułu STM32L Discove-

ry do programowania napięcia regulatora jest używana
funkcja biblioteczna z pliku stm32l1xx_pwr.c PWR_Vol-
tageScalingConfi g. Zamieszczono ją na listingu 1.Ta funk-
cja zapisuje tylko bity VOS rejestru PWR_CR. Kompletna
sekwencja programowania musi kończyć się testowaniem
bitu VOSF sygnalizującego ustabilizowanie się zaprogra-
mowanego napięcia. Jest to pokazane na listingu 2.

W czasie konfi gurowania regulatora system genera-

tora sygnałów zegarowych jest zatrzymywany do czasu

086-091_st1(2).indd 86

2013-05-29 10:02:13

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

Krok po kroku

Kursy EP

Użytkownik ma możliwość samodzielnego kalibro-
wania taktowania mikrokontrolera za pomocą odpo-
wiednich rejestrów.

• HSE (High Speed External). Sygnał zegarowy jest

generowany przez wbudowany generator kwarco-
wy z zewnętrznym rezonatorem. Możliwe jest też
dołączenie zewnętrznego przebiegu zegarowego na
wejście OSC_IN. HSE może być użyty jako zegar bez-
pośrednio taktujący rdzeń lub jako źródło zegara dla
układu PLL. Częstotliwości generowane mają zakres
od 1 MHz do 24 MHz.

• Generator PLL. Częstotliwość odniesienia dla gene-

ratora PLL może być wytwarzana przez blok HSI lub
HSE. Powinna ona mieścić się w zakresie 2…24 MHz.
Generator PLL jest stosowany, gdy jest potrzebna
większa częstotliwość taktowania niż mogą to za-
pewnić bezpośrednio generatory HSI (16 MHz) lub

aż napięcie na wyjściu
ustabilizuje się.  Świad-
czy o  tym wyzerowanie
się bitu VOSF. Trzeba to
uwzględnić przy projek-
towaniu oprogramowania,
szczególnie w  wypadku
sekwencji krytycznych
czasowo z  wykorzysta-
niem przerwań lub apli-
kacji wykorzystujących
układy licznikowe.

Napięcie wyjściowe

zakresu 1 napięcia Vcore
jest poprawne, gdy Vdd
jest większe niż 2 V. Jeżeli
Vdd spadnie poniżej 2  V,
to aplikacja musi zmienić
konfi gurację mikrokontro-
lera. Do detekcji obniżenia
napięcia jest wykorzysty-
wany blok PVD Monitor.
Może on wygenerować
przerwanie, jeżeli napię-
cie spadnie poniżej za-
programowanej wartości.
Żeby wykryć obniżenie
napięcia poniżej 2,0  V,
trzeba w  PVD zaprogra-
mować BOR na poziom 2 (typowo 2,26 V). Po wykryciu
spadku poniżej 2,0 V musimy przeprogramować regula-
tor. Do dyspozycji są zakresy 2 i  3. Zmian wymaga też
konfi guracja systemu taktowania, bo częstotliwość sy-
gnału zegarowego jest ograniczona do 16  MHz dla za-
kresu 2 i do 4,2 MHz dla zakresu 3 napięć zasilających.
Oczywiście, jeśli jest wybrany zakres 2 lub 3, a napięcie
zasilania spadnie poniżej 2,0 V, to nie są potrzebne żadne
działania.

Tryby obniżonego poboru mocy

a taktowanie

Wiemy już, że pobór mocy przez mikrokontroler, oprócz
wartości napięcia zasilającego, jest ściśle związany z czę-
stotliwością taktowania mikrokontrolera.

Zegar systemowy o nazwie SYSCLK może pochodzić

z jednego z czterech głównych źródeł:

• HSI (High

Speed Inter-
nal). Sygnał
z e g a r o w y
jest genero-
wany przez
precyzyjny,
k a l i b r o -
wany, we-
w n ę t r z n y
o s c y l a t o r
RC o często-
tliwości 16
MHz. Może
on być użyty jako zegar bezpośrednio taktujący
rdzeń lub jako źródło zegara dla układu PLL. HSI
jest kalibrowany w procesie produkcji z dokład-
nością 1% przy temperaturze otoczenia +25°C.

Rysunek 1. Zależność wydajności w funkcji napięcia zasilania Vdd i napięcia regulatora Vcore

Listing 1. Funkcja programowania zakresu napięć Vcore

/* @param PWR_VoltageScaling: specifi es the voltage scaling range. This parameter can be:

@arg PWR_VoltageScaling_Range1: Voltage Scaling Range 1 (VCORE = 1.8V)

@arg PWR_VoltageScaling_Range2: Voltage Scaling Range 2 (VCORE = 1.5V)

@arg PWR_VoltageScaling_Range3: Voltage Scaling Range 3 (VCORE = 1.2V)

@retval None

void PWR_VoltageScalingConfi g(uint32_t PWR_VoltageScaling)

{

uint32_t tmp = 0;

/* Check the parameters */

assert_param(IS_PWR_VOLTAGE_SCALING_RANGE(PWR_VoltageScaling))

tmp = PWR->CR;

tmp &= CR_VOS_MASK;

tmp |= PWR_VoltageScaling;

PWR->CR = tmp & 0xFFFFFFF3;

}

Listing 2. Kompletna sekwencja programowania regulatora.

/* ustawienie regulatora na 1.8V */

PWR_VoltageScalingConfi g(PWR_VoltageScaling_Range1);

/* Czekaj na ustabilizowanie się napięcia */

while (PWR_GetFlagStatus(PWR_FLAG_VOS) != RESET) ;

086-091_st1(2).indd 87

2013-05-29 10:02:13

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

Krok po kroku

Kursy EP

Dodatkowe materiały na CD/FTP:

63241

, pass:

741obq51

MSP430 w przykładach (10)

W tym artykule – kończącym cykl kursu programowania MSP430 – omówimy obsługę

wewnętrznej pamięci Flash mikrokontrolera. Zaprezentujemy projekt zamka cyfro-

wego z pastylką cyfrową fi rmy Maxim-Dallas – DS19990A. Kurs zakończymy, krótkim

podsumowaniem.

Obsługa wewnętrznej pamięci Flash

segmenty A  i  B. Pamięć kodu programu tworzy 16 seg-
mentów. Każdy segment pamięci jest zbudowany z blo-
ków pamięci o  rozmiarze 64 bajtów. Segmenty A  i  B
pamięci informacyjnej zbudowane są  z  dwóch bloków
pamięci (rozmiar segmentu pamięci informacyjnej to128
bajtów). Segmenty 0…15 pamięci kodu programu zbudo-
wane są z 8 bloków pamięci (rozmiar segmentu pamię-
ci kodu programu to 512 bajtów). Segmentację pamięci
w MSP430f1232 pokazano na rysunku 2.

Kontroler pamięci

Mikrokontroler MSP430f1232 ma wewnętrzny kontroler
pamięci Flash. Kontroler jest używany podczas operacji
kasowania i programowania pamięci. W strukturę kon-
trolera wbudowano generator taktujący oraz generator
napięcia. Budowę kontrolera ilustruje rysunek 3.

Kontroler pamięci Flash jest konfi gurowany za pomo-

cą 16-bitowych rejestrów: FCTL1, FCTL2, FCTL3. Opis
rejestrów zamieszczono w materiałach dodatkowych na
CD oraz na serwerze FTP. Dostęp do rejestrów konfi gu-
racyjnych jest chroniony hasłem. W przypadku zapisu
do rejestrów bez podania hasła, bądź z błędnym hasłem
w rejestrze FCTL3, jest ustawiana fl aga KEYV oraz wyko-
nany restart PUC mikrokontrolera. Hasło dostępu do reje-
strów konfi guracyjnych ma wartość 0x5A (w środowisku
IAR defi nicja FWKEY). Hasło wpisujemy do bardziej zna-
czącego bajtu rejestru. Podczas odczytu rejestru bardziej
znaczący bajt ma zawsze wartość 0x69, mniej znaczący
ilustruje ustawienie bitów konfi guracyjnych.

Mikrokontroler MSP430f1232, zainstalowany w mo-

dule „Komputerek”, wyposażono w 8 kB+256 B pamięci
Flash. W  procesorze dostępne są dwa rodzaje pamięci
Flash: pamięć kodu programu (Code Memory, 8 kB), oraz
pamięć informacyjna (Info Memory, 256 B). Oba rodzaje
pamięci różnią się maksymalną liczbą cykli kasowania.
Pamięć kodu programu (Code Memory) ma gwaranto-
wane 10 tysięcy cykli kasowania. Pamięć informacyjna
jest trwalsza i  ma gwarantowane 100 tysięcy cykli ka-
sowania. Po przekroczeniu maksymalnej, zdefi niowanej
liczby cykli kasowania, pamięć może ulec uszkodzeniu.
Dlatego też, to trwalsza pamięć informacyjna powinna
być  używana do przechowywania danych konfi guracji
urządzenia.

Mikrokontrolery MSP430, w

tym również

MSP430f1232, mają architekturę von Neumanna (jedna
pamięć danych i instrukcji, ciągła przestrzeń adresowa).
Podstawowym słowem pamięci jest bajt. Dane o większej
ilości bajtów zapisywane są w formacie „little endian”.
Dostęp do pamięci (odczyt/zapis) możliwy jest za pomo-
cą bitów, bajtów (8 bitów), oraz słów (16 bitów). Mapę
przestrzeni adresowej mikrokontrolera MSP430f1232 po-
kazano na rysunku 1.

Pamięć Flash mikrokontrolera MSP430f1232 po-

dzielono na segmenty. Pamięć informacyjną tworzą dwa

Rysunek 1. Przestrzeń adresowa mikrokontrolera

MSP430f1232

Rysunek 2. Segmentacja pamięci w MSP430f1232

092-096_msp430(10).indd 92

2013-05-29 10:01:49

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

Krok po kroku

Kursy EP

Dotychczas w EP na temat zestawu ewaluacyjnego

C2000 Piccolo LaunchPad:

• „Zestaw ewaluacyjny C2000 Piccolo LaunchPad”, EP

01/2013

• „C2000 Piccolo LanuchPad (1) – Pierwszy program

w środowisku programowym CCS v5”, EP 02/2013

• „C2000 Piccolo LanuchPad (2) – Łatwe programowanie

z pakietem controlSUITE”, EP 03/2013

• „C2000 Piccolo LanuchPad (3) – Łatwe programowanie do

pamięci Flash”, EP 04/2013

Pliki źródłowe:

Piccolo_F2802x_KAmodEXP1.c, Piccolo_F2802x_KAmodEXP1.h

oraz Example_2802xSpi_FFDLB.c (po modyfi kacji)

Dodatkowe materiały na CD/FTP:

63241

, pass:

741obq51

C2000 Piccolo LanuchPad (4)

Moduł peryferyjny SPI układu procesorowego F2802x/3x Piccolo ma prostą budowę,

jednak jego wykorzystanie sprawia zazwyczaj kłopoty. Być może przyczyną jest jakby

„podwójne” włączanie układów FIFO tego modułu peryferyjnego. I niezbyt czytelny

opis w dokumentacji producenta.

Łatwa obsługa szyny SPI

W artykule jest opisane ćwiczenie praktyczne z zastoso-

waniem biblioteki driverlib pakietu programowego control-
SUITE oraz środowiska Code Composer Studio v5 i zestawu
ewaluacyjnego C2000 Piccolo LaunchPad. Celem ćwiczenia
jest poznanie i zastosowanie obsługi modułu peryferyjnego
SPI układu procesorowego serii F2802x Piccolo. Zastosowa-
no przykładowy program z projektu Example_F2802xSpi_
FFDLB pakietu controlSUITEv3. Ćwiczenie jest zorganizowa-
ne tak, że działania są wykonywane w kolejnych punktach
i krokach uzupełnionych o szczegółowe opisy.

Do wykonania ćwiczenia jest potrzebny komputer

z zainstalowanym (darmowym) oprogramowaniem:

• Środowisko Code Composer Studio v5.3.0 fi rmy Te-

xas Instruments [2, 4, 8, 9, 11]. Umożliwia tworze-
nie programów przeznaczonych dla procesorów serii
Piccolo TMS320F2802x.

• Pakiet programowy controlSUITE v3.1.3 fi rmy Texas

Instruments [2, 4, 8, 9, 11]. Zawiera oprogramowanie
„fi rmware”, biblioteki, opisy zestawów sprzętowych
oraz projekty przykładowe dla wszystkich serii pro-
cesorów rodziny C2000.
Platforma sprzętowa obejmuje następujące elementy:

• Zestaw ewaluacyjny C2000 Piccolo LaunchPad fi rmy

Texas Instruments z układem procesorowym Picco-
lo TMS320F28027 fi rmy Texas Instruments (zawiera
kabel USB-A USB-mini) [1, 7].

• Moduł sprzętowy KAmodEXP1 fi rmy Kamami [13]

z układem scalonym MCP23S08 ekspandera szyny
SPI fi rmy Microchip [15].

• Przewody połączeniowe, standard złącza IDC (np.

CAB_A fi rmy Kamami) [14].
Instalowanie i użytkowanie środowiska CCSv5 oraz

pakietu programowego controlSUITEv3 zostało opisane
w artykule [2].

W folderze C:\home_dir komputera zostanie utworzo-

ny nowy folder work_SPI. Wymagane są prawa dostępu
(zapisu i modyfi kacji) dla tej ścieżki dyskowej. Możliwe
jest umieszczenie foldera home_dir na innym wolumenie
dyskowym z prawami dostępu.

Opisy

Dane techniczne i parametry elektryczne modułu pery-
feryjnego SPI układu procesorowego serii F2802x Pic-
colo są zamieszczone w dokumencie Texas Instruments
TMS320F28027, TMS320F28026, TMS320F28023,
TMS320F28022, TMS320-F28021, TMS320F280200,
Piccolo Microcontrollers, Data Sheet [7].

Opis modułu peryferyjnego SPI układu procesorowe-

go serii F2802x Piccolo jest zamieszczony w dokumencie

TMS320x2802x, 2803x Piccolo Serial Peripheral Interfa-
ce (SPI) Reference Guide [12].

Dokładne omówienie budowy modułu peryferyjne-

go SPI układu procesorowego serii F2802x Piccolo jest
zamieszczone w książce Henryk A. Kowalski, „Procesory
DSP dla praktyków”, BTC, Warszawa, 2011 [5].

Dokładne omówienie przykładowego projektu Exam-

ple_F2802xSpi_FFDLB jest zamieszczone w książce Hen-
ryk A. Kowalski, „Procesory DSP w przykładach”, BTC,
Warszawa, 2012 [6].

Skonfi gurowanie modułu

KAmodEXP1

W module KAmodEXP1 (fotografi a 1) został zastosowany
układ scalony ekspandera MCP23S08 fi rmy Microchip
pracujący w standardzie łącza SPI [15]. Do poprawnej
pracy programu ćwiczenia wymagana jest podstawowa
(standardowa) konfi guracja przełączników płytki druko-
wanej modułu KAmodEXP1 [13]:

• Założona zwora JP0 w pozycji „0” (JP0.1-JP0.2).

Oznacza to bit adresowy A0=0.

• Założona zwora JP1 w pozycji „0” (JP1.1-JP1.2).

Oznacza to bit adresowy A1=0.
Oznacza to ustawienie adresu 0x40.

Dołączanie modułu KAmodEXP1 do

zestawu C2000 Piccolo LaunchPad

Dołącz moduł KAmodEXP1 do zestawu ewaluacyjnego
C2000 Piccolo LaunchPad.

Uwaga! Połączenia należy wykonywać bez włączo-

nego zasilania, czyli przy odłączonym kablu USB. Naj-
lepiej najpierw połączyć masę obu płytek drukowanych.
Zmniejszy to niebezpieczeństwo uszkodzenia układów
ze względu na ładunki elektrostatyczne. Połączenia nale-
ży wykonywać przewodami z końcówkami zgodnymi ze
standardem złącza IDC [14].

097-103_piccolo(4).indd 97

2013-05-29 10:01:25

104

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

Krok po kroku

Kursy EP

Dodatkowe materiały na CD/FTP:

63241

, pass:

741obq51

Podstawy programowania

w LabView (3)

Do tej pory poznaliśmy środowisko programistyczne i podstawowe elementy języka

programowania grafi cznego. Teraz zaczniemy pracę z tablicami pozwalającymi na ope-

rowanie na dużych ilościach danych. Poznamy również typ złożony, jakim jest Cluster

(Klaster) danych będący odpowiednikiem struktury znanej z języka C.

Tablice i klastry danych

elementu w tablicy. Dla tablic n-wymiarowych należy
podać n indeksów. Na przykład, jeśli chcemy z tablicy
dwuwymiarowej pobrać cały wiersz lub kolumnę, poda-
jemy tylko jeden indeks z numerem interesującego nas
wiersza lub kolumny, natomiast drugi pozostawiamy
niepodłączony. Otrzymamy w ten sposób tablicę jedno-
wymiarową, zawierającą wszystkie elementy z wybra-
nego wiersza lub kolumny.

n-dimension array – tablica wejściowa, dowolnego

typu i rozmiaru.

index 0..n-1 – zestaw indeksów określający miejsce

wstawienia nowych elementów.

new element/subarray – nowy elementu lub tablica;

gdy zamieniamy jedną kolumnę, podajemy wartość ska-
larną, w wypadku zamiany fragmentu tablicy, podajemy
tablicę; dane dołączone do tej końcówki muszą mieć do-
kładnie taki sam typ, jak elementy tablicy.

output array – tablica wynikowa.
Replace Array Subset – Zamienia element lub frag-

ment tablicy. Funkcja jest skalowalna i może operować
na tablicach o dowolnych wymiarach. Dołączenie tablicy
wejściowej powoduje pojawienie się odpowiedniej liczby
wejść indeksowych. Do wejścia n-dimension array dołą-
czamy tablicę, a korzystając z wejść index 0..n-1 okre-
ślamy pozycję, którą chcemy zamienić. Na przykład,
aby w tablicy dwuwymiarowej zamienić wartość jednej
komórki, musimy określić kolumnę i wiersz. Jeśli chce-
my zamienić fragment tablicy np. wiersz, wskazujemy
wiersz, który chcemy zamienić, a indeks określający ko-
lumnę zostawiamy niepodłączony.

n-dim array – tablica wejściowa, dowolnego typu

i rozmiaru.

index 0..n-1 – zestaw indeksów określających miejsce

wstawienia nowych elementów.

n or n-1 dim array – jest elementem, kolumną lub

wierszem który zostanie wstawiony w tablicę wejściową.

Insert Into Array – Wstawia nowy element lub tabli-

cę w miejsce wskazane przez zestaw indeksów. Funkcja
jest skalowalna i operuje na tablicach o dowolnych wy-
miarach.

Największą zaletą przetwarzania komputerowego

jest możliwość wykonywania operacji na ich dużej ilości
danych. Dane te najczęściej gromadzone są w tablicach.
LabView udostępnia zestaw funkcji pozwalający na wy-
konywanie na nich różnych operacji. Dlatego tę część
kursu rozpoczniemy od zapoznania się nimi.

Paleta funkcji Array

Wszystkie funkcje pozwalające na manipulowanie da-
nymi w tablicach zostały zgromadzone w palecie Array
pokazanej na rysunku 28. Część z nich obsługuje tabli-
ce jednowymiarowe, a część jest skalowalna do tablic
o dowolnym wymiarze. Funkcje – po dołączeniu tablicy
wejściowej – zwykle same dopasowują liczbę wejść ste-
rujących. Można to także zrobić łapiąc myszką i rozcią-
gając funkcję, tak by uzyskać pożądaną liczbę wejść. Jeśli
na ikonie w opisie poniżej znajduje się symbol kursora
z dwoma strzałkami w górę i w dół, można rozciągnąć
ikonę i dopasować liczbę wejść do rozmiaru tablicy.

array – tablica wejściowa może zawierać elementy

dowolnego typu.

size(s) – skalar lub tablica jednowymiarowa zawiera-

jąca informacje o wymiarze tablicy array.

Array Size – zwraca liczbę elementów tablicy. Bada-

jąc tablicę jednowymiarową otrzymujemy liczbę okre-
ślającą wielkość tablicy. Badając tablicę n-wymiarową
otrzymujemy tablicę jednowymiarową, a liczba elemen-
tów odpowiada wymiarowi tablicy. Na przykład, badając
tablicę dwuwymiarową otrzymamy tablicę zawierającą
dwa elementy. Pierwszy z parametrów informuje o licz-
bie wierszy, a drugi o liczbie kolumn.

n-dimension array – wejściowa tablica, dowolnego

typu i wymiaru.

index 0..n-1 – zestaw indeksów określających zwra-

cane przez funkcję elementy.

element or subarray – odczytany element lub frag-

ment tablicy.

Index Array – Zwraca element z tablicy lub frag-

ment tablicy. Funkcja jest skalowalna i może operować
na tablicach o  dowolnym rozmiarze. Do wejścia  n-di-
mension array  dołączamy badaną tablice, za pomocą
wejść  index 0..n-1  określamy, który element chcemy
odczytać. Dla tablic jednowymiarowych, w celu precy-
zyjnego określenia elementu, wystarczy podać numer

104-109_labview(3).indd 104

2013-05-29 10:00:28

105

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

Krok po kroku

Kursy EP

dimension size 0..m-1 – określa wymiary tablicy wyj-

ściowej; liczba terminali musi być zgodna z wymiarami
tablicy wyjściowej.

m-dim array – tablica wyjściowa o wymiarach zgod-

nych z liczbą terminali dimension size i o wymiarach
określonych przez te wartości.

Reshape Array – zmienia wymiary tablicy. Funkcja

jest skalowalna i operuje na tablicach o dowolnych wy-
miarach. Jeśli wymiary tablicy wyjściowej są mniejsze od
wejściowej, to elementy niemieszczące się zostaną pomi-
nięte. W przeciwnym wypadku, nadmiarowe elementy
zostaną wypełnione zerami.

array – tablica wejściowa, jednowymiarowa, dowol-

nego typu.

sorted array – tablica posortowana od elementów naj-

mniejszych do największych.

Sort 1D Array – funkcja sortuje rosnąco elementy ta-

blicy jednowymiarowej.

1D array – jednowymiarowa tablica wejściowa; może

zawierać elementy dowolnego typu.

element – wartość wyszukiwana w tablicy wejścio-

wej.

start index – indeks, od którego rozpoczyna się wy-

szukanie; brak wartości powoduje przeszukanie od 0.

Search 1D Array – funkcja wyszukuje pozycję po-

danego elementu w tablicy jednowymiarowej i zwraca
indeks, pod którym znajduje się element. Jeśli nie zosta-
nie on znaleziony, to zwraca wartość -1. Można określić
początek wyszukiwania.

array – tablica jednowymiarowa z elementami do-

wolnego typu.

index – miejsce podziału tablicy.
fi rst subarray – pierwsza tablica zawierająca elemen-

ty od array [0] do array [index-1].

second subarray – druga tablica zawierająca pozosta-

łe elementy tablicy array.

Split 1D Array – funkcja dzieli tablicę jednowymia-

rową w miejscu wskazanym przez indeks na dwie tablice
jednowymiarowe.

array – tablica jednowymiarowa zawierająca elemen-

ty dowolnego typu.

reversed array – tablica zawierająca elementy w od-

wróconej kolejności.

Reverse 1D Array – funkcja odwraca kolejność ele-

mentów w tablicy jednowymiarowej.

array – tablica jednowymiarowa zawierająca elemen-

ty dowolnego typu.

n – liczba rotacji.
array (last n elements fi rst) – tablica wynikowa.
Rotate 1D Array – funkcja dokonuje rotacji elemen-

tów w  tablicy jednowymiarowej. Gdy wartość  n jest
dodatnia, rotacja odbywa się zgodnie z  kierunkiem za-
znaczonym strzałką na ikonie, czyli pierwszy element
staje się drugim, ostatni pierwszym itd. Jeśli wartość  n

n-dim array – tablica wejściowa o dowolnym typie

i wymiarach.

length – określa, ile elementów ma być usuniętych.
index 0..n-1 – zestaw indeksów określających miejsce

początku usuwanych elementów.

array w/subset deleted – wynikowa tablica niezawie-

rająca usuniętych elementów.

deleted portion – usunięte elementy.
Delete From Array – usuwa z tablicy element lub

fragment tablicy o określonej długości.

element – element, którym będzie wypełniona tabli-

ca – musi to być wartość skalarna. Typ danych określa
rodzaj elementów w tablicy.

dimension size 0..n-1 – określa wymiary tablicy.
initialized array – wygenerowana tablica wypełniona

elementami o tej samej wartości.

Initialize Array – generuje tablicę o podanym roz-

miarze wypełnioną elementami o zdefi niowanej wartość
i typie.

array – może to być tablica n-wymiarowa dowolnego

typu.

element – wartość skalarna, pojedynczy element ta-

blicy.

appended array – tablica wynikowa.
Build Array – Tworzy nową tablicę lub dodaje nowe

komórki do istniejącej tablicy.

array – tablica wejściowa może zawierać elementy

dowolnego typu.

index – określa pozycję pierwszego elementu w ta-

blicy wejściowej, który zostanie zwrócony jako tablica
wyjściowa.

length – określa ile kolejnych elementów kolumn lub

wierszy zostanie zwróconych jako tablica wyjściowa.

Subarray – tablica wyjściowa; zawiera elementy tego

samego typu, co wejściowa.

Array Subset – zwraca fragment tablicy wejściowej

określony przez zestaw indeksów i długość. Funkcja jest
skalowalna operuje na tablicach o dowolnych wymiarach.

Array – tablica wejściowa, może zawierać elementy

dowolnego typu.

max value – maksymalna wartość znaleziona.
max index(es) – indeks lub zestaw indeksów określa-

jących pozycję wartości maksymalnej.

min value – minimalna wartość znaleziona.
min index(es) – indeks lub zestaw indeksów określa-

jących pozycję wartości minimalnej.

Array Max & Min – zwraca wartości minimalne

i maksymalne z tablicy wejściowej, określa również miej-
sca w których się znajdują. Funkcja jest skalowalna i ope-
ruje na tablicach o dowolnych wymiarach.

n-dim array – tablica wejściowa, może zawierać ele-

menty dowolnego typu.

104-109_labview(3).indd 105

2013-05-29 10:00:29

110

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

NOTATNIK KONSTRUKTORA

CubieBoard

Malina na sterydach

Komputerek Raspberry Pi

oraz jego fanklub rosną

w siłę. W Internecie są

publikowane opisy kolejnych,

typowych i nietypowych

zastosowań. Niestety, nie

zawsze zadawalająca wydajność

tego komputerka, niedostępna

dokumentacja lub ograniczona

liczba interfejsów utrudniają

zastosowanie w bardziej

wymagających aplikacjach.

Ponadto, jak to zwykle bywa

w wypadku spektakularnych

sukcesów, nie trzeba było zbyt

długo czekać na pojawienie się

naśladowców. Jednak ci mają

tę przewagę, że mogą korzystać

z doświadczeń poprzedników.

Komputerek Raspberry Pi postanowili

nieco poprawić twórcy platformy sprzętowej
Cubieboard (

www.cubieboard.org

). W ten

sposób powstało urządzenie o większej wy-
dajności, bogatszym wyposażeniu i co ważne
– jest oferowane z pełną dokumentacją. Przy
zakupie platformy sprzętowej najbardziej
istotną jest chyba cena, za którą jesteśmy
zwolnieni z opracowania i wyprodukowania
odpowiedniego sprzętu. Zgodnie z założe-
niami Cubieboard miał kosztować 50 dola-
rów, w rzeczywistości, po opłatach cena wy-
nosi około 400 złotych. To sporo drożej niż
Raspberry, ale czy porównując konfi gurację
płytek nie jest to wydatek uzasadniony? Tym
bardziej, że producent zapewnia o zgodności
z aplikacjami tworzonymi dla Raspberry.

Wygląd Cubieboard w wersji z proceso-

rem A10 pokazano na fotografi i 1. W kom-
plecie zapakowanym kartonowe pudełko,
oprócz płytki komputerka, znajdziemy kabel
SATA ze złączem zasilania umożliwiający
dołączenie 2,5-calowego dysku HDD oraz
adapter zasilania DC-USB.

Sercem komputerka Cubieboard jest

o SoC w architekturze ARM8 – Allwinner
A10. Jest to dosyć popularny układ, znajdu-
jący zastosowanie w odtwarzaczach medial-
nych np. Mele A1000, tańszych tabletach
oraz aplikacjach typu Android TV. Procesor
współpracuje z 1 GB pamięcią RAM i 4 GB
pamięcią Nand Flash. Za obsługę interfej-

Fotografi a 1. Komputerek Cubieboard (źródło – Cubietech)

Rysunek 2. Rozmieszczenie interfejsów na płytce Cubieboard (źródło –

cubieboard.org

)

110-111_cubieboard.indd 110

2013-05-29 10:00:07

125

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

Tani sterownik programowalny do prostej aplikacji – jak wybrać?

Uwaga!

Podane w artykule ceny mogą nie

odpowiadać bieżącym ofertom dostępnym

na polskim rynku. Zmieniają się one

w zależności od wybranego dostawcy,

stanów magazynowych, organizowanych akcji

promocyjnych, kursów walut oraz pojawiania

się nowych modeli sterowników.

Już na wstępie należy zaznaczyć, że zna-

lezienie sterownika idealnego do wszystkich
prostych aplikacji nie jest możliwe. Co wię-
cej, trudno jest wybrać sterownik optymalny
do jednej konkretnej aplikacji, jeśli nie zna
się preferencji programisty tworzącego nań
oprogramowanie.

Projektowana aplikacja

Aby rozpocząć poszukiwania sterownika,

konieczne jest ustalenie cech aplikacji, w któ-
rej będzie on używany. Na tej podstawie na-
leży następnie określić wymagane parametry
sterownika. W omawianym przypadku sterow-
nik będzie miał za zadanie włączać i wyłączać
dwa wentylatory i dwa zestawy świateł w teo-
retycznym zakładzie produkcyjnym. Jeden
z wentylatorów ma być uruchamiany zgodnie
z prostym harmonogramem czasowym, a dru-
gi przez określony czas po otrzymaniu sygnału
z czujnika. Jedna z grup świateł ma być uru-
chamiana na czas, w którym kolejny czujnik
będzie w stanie aktywnym/wysokim, a druga
przez pewien okres po otrzymaniu sygnału
z kolejnego czujnika. Co więcej czas, przez któ-

Przeglądając różnego rodzaju fora internetowe przeznaczone

dla automatyków oraz elektroników można się często spotkać

z pytaniami o tanie sterowniki programowalne do niezbyt

zaawansowanych aplikacji. Jak się okazuje, rozwiązanie problemu

wyboru i zakupu takiego sterownika nie jest łatwe – oferty, które

najłatwiej znaleźć wydają się być drogie, a przeszukiwanie rynku

w celu znalezienia dobrej alternatywy – bardzo czasochłonne.

Niniejszy artykuł ma pomóc w doborze prostego sterownika PLC.

Rynek i trendy

Tani sterownik programowalny do prostej aplikacji

– jak wybrać?

na nadmierne promieniowanie elektromagne-
tyczne, całą uwagę należy skupić na wejściach,
wyjściach i zintegrowanych funkcjach. Projekt
zakłada również dostępność napięcia zasilania
230 V

, a więc w przypadku wyboru sterowni-

ka zasilanego napięciem 24 V

do kosztu in-

stalacji będzie trzeba doliczyć odpowiedni zasi-
lacz. Lista wymagań została zebrana w tabeli 1.
Wynika z niej, że poszukiwane urządzenie ma
mieć funkcjonalność przekaźnika programo-
walnego, choć ze względu na opcję 2 rozwa-
żane będą także pełnoprawne sterowniki PLC.

Projektowana aplikacja nie ma być w przy-

szłości rozbudowana. Z tego względu moduło-
wa budowa sterownika nie będzie stanowić za-
lety. Preferowane będą więc konstrukcje kom-
paktowe. Integrują one bowiem CPU, interfejsy
I/O i zasilacz, tworząc w pełni funkcjonalny
układ sterowania, który może być użyty jako
autonomiczny element systemu.

Saia-Burgess

Szwajcarska Saia specjalizuje się w ste-

rownikach, z  wbudowanymi serwerami stron
www. Ponadto, już nawet najmniejsze z  nich
wyposażane są  w  wyświetlacz grafi czny  oraz
przyciski pozwalające na ręczne wymuszenie
stanu poszczególnych wyjść. Najprostszym ze
sterowników Saia jest PCS1.C423, ale już wersja
PCS1.420 zawiera i wyświetlacz i wspomniane
przełączniki. Wszystkie PLC z  rodziny PCS1.
C4xx zawierają cztery wejścia cyfrowe 24 V

dwa konfi gurowalne wejścia/wyjścia cyfrowe,
4 wyjścia przekaźnikowe, 2 wejścia analogowe
o 10-bitowej rozdzielczości, 4 wejścia analo-
gowe 12-bitowe i 3 wyjścia analogowe 0-10 V
sterowane z 10-bitową rozdzielczością. W efek-
cie, najmniejsze, kompaktowe sterowniki Saia-
-Burgess to urządzenia względnie rozbudowane
w porównaniu do produktów fi rm konkurencyj-
nych.

Aby móc sensownie wykorzystać wbudo-

wany serwer www, konieczne jest rozbudowa-
nie sterownika o interfejs, za pomocą którego
możliwe będzie podłączenie go do sieci Ether-
net. W tym celu należy dołączyć do PCS1 mo-
duł PCD8.K120. Ponadto, ponieważ sterowniki
kompaktowe Saia nie mają wbudowanego zasi-

ry zapalone będą światła należące do drugiej
grupy powinien się zmieniać w zależności od
stanu kolejnego przełącznika. Przydatna, choć
opcjonalna będzie także możliwość ręcznego
włączenia lub wyłączenia każdego ze świateł
i wentylatorów za pomocą przycisków zloka-
lizowanych na obudowie sterownika. Dodat-
kowym atutem byłby wyświetlacz, na którym
wskazywany byłby np. łączny czas pracy wen-
tylatorów. Najbardziej zaawansowana wersja
projektu zakłada wykorzystanie sieci Ethernet
do komunikacji ze zlokalizowanym w sąsiadu-
jącym budynku komputerem PC, za pomocą
którego możliwe by było zdalne włączanie
i wyłączanie wentylatorów i oświetlenia.

Preferowane sterowniki

Sterownik potrzebny do realizacji omawia-

nej aplikacji musi być wyposażony w  cztery
cyfrowe wyjścia przekaźnikowe i  cztery cy-
frowe wejścia, gdyż każdy z czujników i prze-
łączników może znajdować się tylko w dwóch
stanach. Ponieważ PLC będzie umieszczony
w  pomieszczeniu o  temperaturze pokojowej,
standardowej wilgotności i nie będzie narażony

AUTOMATYKA I MECHATRONIKA

STEROWNIKI PLC

125-127_Tani sterownik programowalny.indd 125

2013-05-29 09:57:16

128

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2013

AUTOMATYKA I MECHATRONIKA