intTypePromotion=3

Thực hành Hệ Thống Nhúng

Chia sẻ: Nguyễn Đạt | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

0
191
lượt xem
85
download

Thực hành Hệ Thống Nhúng

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hệ thống nhúng là một hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm, phần cứng là hệ thống vi điều khiển PIC và thiết bị ngoại vi

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Thực hành Hệ Thống Nhúng

  1. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---------- oOo ---------- TÀI LIỆU THỰC HÀNH HỌC PHẦN: THỰC HÀNH HỆ THỐNG NHÚNG BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH THÁI NGUYÊN, 2011
  2. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 2 Biên soạn: ThS Nguyễn Tuấn Anh ThS Nguyễn Tuấn Linh ThS Nguyễn V ăn Huy TÀI LIỆU THỰC HÀNH HỌC PHẦN: THỰC HÀNH CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - SPKT MÃ SỐ HỌC PHẦN: SỐ TÍN CHỈ: Trưởng BM Kỹ thuật máy tính Trưởng khoa Điện tử ThS. Nguyễn Tuấn Linh TS. Nguyễn Duy Cương
  3. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 3 MỤC LỤC BÀI 1. CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ SANG SỐ ........................................... 5 Phần I. THỰC HÀNH ..................................................................................................... 6 1.1. Mục đích thực hành: ............................................................................................. 6 1.2. Cơ sở lý thuyết: .................................................................................................... 6 1.3. Thực hành: ........................................................................................................... 7 1.3.1. Nội quy an toàn thực hành: ........................................................................ 7 1.3.2. Nội dung bài thực hành: ............................................................................. 7 1.3.3. Phương pháp và cách thức thực hành: ........................................................ 7 1.4. Ghi chép số liệu, kết quả thực hành .................................................................... 10 1.5. Chuẩn bị của sinh viên: ...................................................................................... 10 Phần II. VIẾT BÁO CÁO THỰC HÀNH...................................................................... 10 Phần III. ĐÁNH GIÁ CHẤM ĐIỂM, BẢO VỆ THỰC HÀNH ..................................... 10 BÀI 2. ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC SỬ DỤNG PWM .............................................. 11 Phần I. THỰC HÀNH ................................................................................................... 12 1.1. Mục đích thực hành: ........................................................................................... 12 1.2. Cơ sở lý thuyết: .................................................................................................. 12 1.3. Thực hành: ......................................................................................................... 13 1.3.1. Nội quy an toàn thực hành: ...................................................................... 13 1.3.2. Nội dung bài thực hành: ........................................................................... 13 1.3.3. Phương pháp và cách thức thực hành: ...................................................... 13 1.4. Ghi chép số liệu, kết quả thực hành .................................................................... 15 1.5. Chuẩn bị của sinh viên: ...................................................................................... 15 Phần II. VIẾT BÁO CÁO THỰC HÀNH...................................................................... 15 Phần III. ĐÁNH GIÁ CHẤM ĐIỂM, BẢO VỆ THỰC HÀNH ..................................... 16 BÀI 3. QUANG BÁO SỬ DỤNG LED MATRẬN 8X8 .............................................. 17 Phần I. THỰC HÀNH ................................................................................................... 18 1.1. Mục đích thực hành: ........................................................................................... 18 1.2. Cơ sở lý thuyết: .................................................................................................. 18 1.3. Thực hành: ......................................................................................................... 18 1.3.1. Nội quy an toàn thực hành: ...................................................................... 18 1.3.2. Nội dung bài thực hành: ........................................................................... 19 1.3.3. Phương pháp và cách thức thực hành: ...................................................... 19 1.4. Ghi chép số liệu, kết quả thực hành .................................................................... 21 1.5. Chuẩn bị của sinh viên: ...................................................................................... 21 Phần II. VIẾT BÁO CÁO THỰC HÀNH...................................................................... 21 Phần III. ĐÁNH GIÁ CHẤM ĐIỂM, BẢO VỆ THỰC HÀNH ..................................... 21 BÀI 4. XỬ LÝ NGẮT VÀ GIAO TIẾP BÀN PHÍM.................................................... 22 Phần I. THỰC HÀNH ................................................................................................... 23 1.1. Mục đích thực hành: ........................................................................................... 23 1.2. Cơ sở lý thuyết: .................................................................................................. 23 1.3. Thực hành: ......................................................................................................... 24 1.3.1. Nội quy an toàn thực hành: ...................................................................... 24 1.3.2. Nội dung bài thực hành: ........................................................................... 24 1.3.3. Phương pháp và cách thức thực hành: ...................................................... 24 1.4. Ghi chép số liệu, kết quả thực hành .................................................................... 26 1.5. Chuẩn bị của sinh viên: ...................................................................................... 26 Phần II. VIẾT BÁO CÁO THỰC HÀNH...................................................................... 26 Phần III. ĐÁNH GIÁ CHẤM ĐIỂM, BẢO VỆ THỰC HÀNH ..................................... 26 BÀI 5. TRUYỀN THÔNG VỚI PC QUA CỔNG USB ................................................ 27 Phần I. THỰC HÀNH ................................................................................................... 28 1.1. Mục đích thực hành: ........................................................................................... 28
  4. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 4 1.2. Cơ sở lý thuyết: .................................................................................................. 28 1.3. Thực hành: ......................................................................................................... 28 1.3.1. Nội quy an toàn thực hành: ...................................................................... 28 1.3.2. Nội dung bài thực hành: ........................................................................... 29 1.3.3. Phương pháp và cách thức thực hành: ...................................................... 29 1.4. Ghi chép số liệu, kết quả thực hành .................................................................... 34 1.5. Chuẩn bị của sinh viên: ...................................................................................... 34 Phần II. VIẾT BÁO CÁO THỰC HÀNH...................................................................... 35 Phần III. ĐÁNH GIÁ CHẤM ĐIỂM, BẢO VỆ THỰC HÀNH ..................................... 35 BÀI 6. ĐỌC DỮ LIỆU TRONG THẺ NHỚ SD/MMC ................................................ 36 Phần I. THỰC HÀNH ................................................................................................... 37 1.1. Mục đích thực hành: ........................................................................................... 37 1.2. Cơ sở lý thuyết: .................................................................................................. 37 1.3. Thực hành: ......................................................................................................... 37 1.3.1. Nội quy an toàn thực hành: ...................................................................... 37 1.3.2. Nội dung bài thực hành: ........................................................................... 38 1.3.3. Phương pháp và cách thức thực hành: ...................................................... 38 1.4. Ghi chép số liệu, kết quả thực hành .................................................................... 47 1.5. Chuẩn bị của sinh viên: ...................................................................................... 47 Phần II. VIẾT BÁO CÁO THỰC HÀNH...................................................................... 48 Phần III. ĐÁNH GIÁ CHẤM ĐIỂM, BẢO VỆ THỰC HÀNH ..................................... 48
  5. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 5 Biên soạn: Th.S Nguyễn Tuấn Anh QUY TRÌNH THỰC HIỆN BÀI THỰC HÀNH MÔN HỆ THỐNG NHÚNG BÀI 1. CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ SANG SỐ CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THEO HỆ THỐNG TÍN CHỈ (HỆ 150 TC)
  6. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 6 Phần I. THỰC HÀNH 1.1. Mục đích thực hành: - Giúp sinh viên củng cố các kiến thức về thiết kế và lập trình cho hệ vi điều khiển (trên nền PIC) đồng thời tiếp cận với một môi trường thiết kế tích hợp chuyên nghiệp là phần mềm PIC C Compile và phần mềm mô phỏng Proteus. - Lập trình đọc 8 kênh dữ liệu ADC, hiển thị kết quả lên LCD - Giúp Sinh viên chuyển đổi tư duy từ kiến thức lý thuyết đến tiếp cận với kiến thức thực tế. - Giúp cho SV hiểu rõ được thực hành là một bộ phận công việc của người làm công tác khoa học kỹ thuật. 1.2. Cơ sở lý thuyết: Hệ thống nhúng là một hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm nhúng. Phần cứng là hệ thống vi điều khiển PIC và thiết bị ngoại vi. Phần mềm nhúng dùng ngôn ngữ C, biên dịch trên nền PIC C compile. Trong bài này, chúng ta thiết kế phần mềm nhúng, dựa trên nền phần cứng nhúng đã có, theo sơ đồ khối sau đây: Trong đó:  Hiển thị trạng thái là một module LCD16x2, dùng để hiển thị tất cả trạng thái của hệ thống  Cảm biến là bộ phận cảm biến nhiệt từ môi trường ngoài, chuyển thành tín hiệu điện áp đưa về bộ điều khiển trung tâm.  Bộ điều khiển trung tâm, là phần quan trọng nhất của hệ thống; là nơi phần mềm nhúng vào, thể hiện thuật toán của chúng ta. Để thực hiện tốt bài thực hành, chúng ta cần chuẩn bị trước các kiến thức cơ bản sau đây:  Cấu trúc máy tính nhúng, vi điều khiển, mạch logic cơ bản, mạch khuếch đại, mạch lọc, LCD, cảm biến, ADC,...  Ngôn ngữ lập trình C cho PIC (CCS C). Các kiến thức về tập lệnh, cấu trúc rẽ nhánh, vòng lặp, khai báo chương trình con, biến, hằng, mảng,...
  7. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 7 1.3. Thực hành: 1.3.1. Nội quy an toàn thực hành: - Người thực hiện thực hành kể cả Hướng dẫn viên và sinh viên đề phải nắm vững các nội quy an toàn do phòng thực hành quy định, thông qua việc học nội quy có kiểm tra sát hạch. - Các thiết bị thực hành chịu sự kiểm soát an toàn theo phân cấp của nhà nước phải đảm bảo có đầy đủ biên bản kiểm định an toàn của cấp có thẩm quyền. Ví dụ: Thiết bị điện cao thế (trên 1 kV), các thiết bị áp lực, chất hóa học đặc biệt... 1.3.2. Nội dung bài thực hành: - Làm quen phần mềm PIC C Compile, Proteus - Thiết kế phần cứng hệ thống nhúng trên Proteus, đáp ứng bài toán Giao tiếp thiết bị ngoại vi cơ bản: LCD, mạch tương tự (lấy tín hiệu ADC). - Tạo một project mới trên CCS - Lập trình phần mềm nhúng, đáp ứng được bài toán. - Nạp vào mạch thật - Kiểm tra hoạt động và đánh giá kết quả 1.3.3. Phương pháp và cách thức thực hành: 1. Giới thiệu thiết bị và dụng cụ thực hành 2. Phân nhóm thực hành 3. Sơ đồ hay cách thức tiến hành TN Thiết kế phần cứng hệ thống nhúng trên môi trường mô phỏng Proteus: LCD1 LM016L VDD VSS VEE RW RS D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 E 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 U1 +5v 1 U3 13 15 R4 1 OSC1/CLKI RC0/T1OSO/T1CKI 16 27.0 U2:A MCLR/VPP RC1/T1OSI/CCP2A 17 4 10k RC2/CCP1 2 18 2 R3 3 ADC0 ADC0 3 RA0/AN0 RC3/SCK/SCL 23 VOUT ADC1 RA1/AN1 RC4/SDI/SDA 1 4 24 10k ADC0 ADC2 RA2/AN2/VREF- RC5/SDO 2 5 25 ADC1 ADC3 RA3/AN3/VREF+ RC6/TX/CK 6 26 ADC2 RA4/T0CKI RC7/RX/DT 3 LM35 7 ADC3 ADC4 RA5/AN4/SS/LVDIN 11 14 19 LM324 ADC4 RA6/OSC2/CLKO RD0/PSP0 20 ADC5 RD1/PSP1 33 21 ADC6 RB0/INT0 RD2/PSP2 34 22 ADC7 RB1/INT1 RD3/PSP3 R2 R1 35 27 RB2/INT2 RD4/PSP4 36 28 RB3/CCP2B RD5/PSP5 10k 100k 37 29 RB4 RD6/PSP6 38 30 RB5/PGM RD7/PSP7 39 RB6/PGC 40 8 RB7/PGD RE0/RD/AN5 ADC5 9 RE1/WR/AN6 ADC6 10 RE2/CS/AN7 ADC7 PIC18F452 Hình 1. Phần cứng hệ thống nhúng.
  8. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 8 4. Trình tự tiến hành thực hành Lựa chọn các linh kiện từ panel Libraries và đưa vào sơ đồ theo bảng sau: Ký hiệu Tên linh kiện Giải thích Số lượng U1 13 33 OSC1/CLKIN RB0/INT 14 34 OSC2/CLKOUT RB1 35 RB2 2 36 RA0/AN0 RB3/PGM 3 37 RA1/AN1 RB4 4 38 RA2/AN2/VREF-/CVREF RB5 5 39 RA3/AN3/VREF+ RB6/PGC 6 40 RA4/T0CKI/C1OUT RB7/PGD 7 RA5/AN4/SS/C2OUT 15 RC0/T1OSO/T1CKI 8 16 RE0/AN5/RD RC1/T1OSI/CCP2 9 17 RE1/AN6/WR RC2/CCP1 10 18 RE2/AN7/CS RC3/SCK/SCL 23 1 RC4/SDI/SDA 24 PIC16F877A Vi điều khiển 1 MCLR/Vpp/THV RC5/SDO 25 RC6/TX/CK 26 RC7/RX/DT 19 RD0/PSP0 20 RD1/PSP1 21 RD2/PSP2 22 RD3/PSP3 27 RD4/PSP4 28 RD5/PSP5 29 RD6/PSP6 30 RD7/PSP7 PIC16F877A Màn hình hiển LM016L thị trạng thái hệ 1 VDD VSS VEE RW RS D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 thống E 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 U1 27.0 VOUT 2 LM35 Cảm biến nhiệt 1 3 LM35 Thiết kế mạch như hình ở “Hình 1.”.
  9. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 9 5. Tạo Dự án nhúng: o Viết mã nguồn như sau: #include "ADC_LCD_Moto control.h" #define use_portb_lcd TRUE #include #define Forward_pin PIN_D0 #define Backward PIN_D1 void main() { int16 AD; int8 k; const int16 Tmax=1024; setup_adc_ports(ALL_ANALOG); setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); setup_psp(PSP_DISABLED); setup_spi(SPI_SS_DISABLED); setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_1); setup_timer_1(T1_DISABLED); setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1); setup_comparator(NC_NC_NC_NC); setup_vref(FALSE); lcd_init(); set_tris_d(0);output_d(0); while(1){ for(k=0;k
  10. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 10 1.4. Ghi chép số liệu, kết quả thực hành 1.5. Chuẩn bị của sinh viên: - Đọc và nghiên cứu bài thực hành - Đọc và nghiên cứu lý thuyết có liên quan đến nội dung bài thực hành - Chuẩn bị các vật dụng, giấy vở ghi chép số liệu thực hành - Mạch máy tính nhúng, phần lập trình nhúng. - Sự chuẩn bị của sinh viên phải được thông qua kiểm tra của người hướng dẫn thực hành. Nếu không đạt, sẽ không được tham gia thực hành và có được thực hành tiếp vào buổi khác hay không sẽ do Bộ môn và Ban chủ nhiệm khoa giải quyết. Phần II. VIẾT BÁO CÁO THỰC HÀNH 2.1. Quy định chung: Báo cáo thực hành được viết một mặt trên khổ giấy A4, đóng quyển, bìa mềm (theo mẫu .........). Mỗi sinh viên có một quyển báo cáo riêng. 2.2. Nội dung báo cáo: 2.2.1. Cơ sở lý thuyết Phân tích cơ sở lý thuyết như mục 1.2. 2.2.2. Báo cáo kết quả thực hành - Tổng hợp những kết quả chính cho nội dung báo cáo - Phân tích sơ đồ nguyên lý, mã lệnh - Lập bảng trạng thái đầu vào, đầu ra (nếu có) - Nhận xét kết quả: + Các kết quả thu được từ thực hành + So sánh kết quả thực hành với lý thuyết + Mức độ kết quả đạt được so với yêu cầu đề ra + Đánh giá các sai số của dụng cụ, thiết bị thực hành, người thao tác... - Kiến nghị. Phần III. ĐÁNH GIÁ CHẤM ĐIỂM, BẢO VỆ THỰC HÀNH Bộ môn hay tập thể hướng dẫn thực hành tổ chức đánh giá điểm thực hành thông qua lựa chọn một trong những hình thức sau: - Chấm điểm dựa trên nội dung bản báo cáo thực hành của từng sinh viên - Chấm điểm theo hình thức bảo vệ vấn đáp. Điểm thực hành của sinh viên được tổng hợp theo lớp có chữ ký xác nhận Trưởng bộ môn chuyên môn.
  11. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 11 Biên soạn: Th.S Nguyễn Tuấn Anh QUY TRÌNH THỰC HIỆN BÀI THỰC HÀNH MÔN HỆ THỐNG NHÚNG BÀI 2. ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC SỬ DỤNG PWM CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THEO HỆ THỐNG TÍN CHỈ (HỆ 150 TC) THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG TRÊN NỀN FPGA
  12. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 12 Phần I. THỰC HÀNH 1.1. Mục đích thực hành: - Giúp sinh viên củng cố các kiến thức về thiết kế và lập trình cho hệ vi điều khiển (trên nền PIC) đồng thời tiếp cận với một môi trường thiết kế tích hợp chuyên nghiệp là phần mềm PIC C Compile và phần mềm mô phỏng Proteus. - Lập trình điều khiển tốc độ động cơ theo phương pháp PWM, đọc dữ liệu phản hổi từ động cơ, hiển thị kết quả lên LCD - Giúp Sinh viên chuyển đổi tư duy từ kiến thức lý thuyết đến tiếp cận với kiến thức thực tế. - Giúp cho SV hiểu rõ được thực hành là một bộ phận công việc của người làm công tác khoa học kỹ thuật. 1.2. Cơ sở lý thuyết: Hệ thống nhúng là một hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm nhúng. Phần cứng là hệ thống vi điều khiển PIC và thiết bị ngoại vi. Phần mềm nhúng dùng ngôn ngữ C, biên dịch trên nền PIC C compile. Trong bài này, chúng ta thiết kế phần mềm nhúng, dựa trên nền phần cứng nhúng đã có, theo sơ đồ khối sau đây: Trong đó:  Hiển thị trạng thái là một module LCD16x2, dùng để hiển thị tất cả trạng thái của hệ thống  Cảm biến là bộ phận cảm biến nhiệt từ môi trường ngoài, chuyển thành tín hiệu điện áp đưa về bộ điều khiển trung tâm.  Bộ điều khiển trung tâm, là phần quan trọng nhất của hệ thống; là nơi phần mềm nhúng vào, thể hiện thuật toán của chúng ta. Để thực hiện tốt bài thực hành, chúng ta cần chuẩn bị trước các kiến thức cơ bản sau đây:  Cấu trúc máy tính nhúng, vi điều khiển, mạch logic cơ bản, mạch khuếch đại, mạch lọc, LCD, cảm biến, ADC,...  Ngôn ngữ lập trình C cho PIC (CCS C). Các kiến thức về tập lệnh, cấu trúc rẽ nhánh, vòng lặp, khai báo chương trình con, biến, hằng, mảng,... THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG TRÊN NỀN FPGA
  13. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 13 1.3. Thực hành: 1.3.1. Nội quy an toàn thực hành: - Người thực hiện thực hành kể cả Hướng dẫn viên và sinh viên đề phải nắm vững các nội quy an toàn do phòng thực hành quy định, thông qua việc học nội quy có kiểm tra sát hạch. - Các thiết bị thực hành chịu sự kiểm soát an toàn theo phân cấp của nhà nước phải đảm bảo có đầy đủ biên bản kiểm định an toàn của cấp có thẩm quyền. Ví dụ: Thiết bị điện cao thế (trên 1 kV), các thiết bị áp lực, chất hóa học đặc biệt... 1.3.2. Nội dung bài thực hành: - Làm quen phần mềm PIC C Compile, Proteus - Thiết kế phần cứng hệ thống nhúng trên Proteus, đáp ứng bài toán Giao tiếp thiết bị ngoại vi cơ bản: LCD, mạch tương tự (lấy tín hiệu ADC). - Tạo một project mới trên CCS - Lập trình phần mềm nhúng, đáp ứng được bài toán. - Nạp vào mạch thật - Kiểm tra hoạt động và đánh giá kết quả 1.3.3. Phương pháp và cách thức thực hành: 1. Giới thiệu thiết bị và dụng cụ thực hành 2. Phân nhóm thực hành 3. Sơ đồ hay cách thức tiến hành TN Thiết kế phần cứng hệ thống nhúng trên môi trường mô phỏng Proteus: +12V PWM A R1 R2 DIR B 1k 1k Q7 M+ C Q3 2SC2547 2SC2547 D U1 Q1 Q5 VCC TIP31 13 15 TIP31 OSC1/CLKI RC0/T1OSO/T1CKI 1 16 MCLR/VPP RC1/T1OSI/CCP2A 17 RC2/CCP1 2 18 RA0/AN0 RC3/SCK/SCL 3 23 M+ RA1/AN1 RC4/SDI/SDA 4 24 RA2/AN2/VREF- RC5/SDO R6 R8 5 RA3/AN3/VREF+ RC6/TX/CK 25 R4 Q4 +88.8 R3 10K 10K 6 26 2SC2547 RA4/T0CKI RC7/RX/DT 7 RA5/AN4/SS/LVDIN 1k Q6 1k 14 RA6/OSC2/CLKO RD0/PSP0 19 Q2 Q8 20 TIP32 TIP32 KB1 KB2 RD1/PSP1 33 21 2SC2547 RB0/INT0 RD2/PSP2 34 22 RB1/INT1 RD3/PSP3 35 27 INC DEC 36 RB2/INT2 RD4/PSP4 28 KB1 RB3/CCP2B RD5/PSP5 KB2 37 29 RB4 RD6/PSP6 38 30 RB5/PGM RD7/PSP7 39 RB6/PGC 40 8 RB7/PGD RE0/RD/AN5 9 RE1/WR/AN6 10 RE2/CS/AN7 PIC18F452 Hình 2. Phần cứng hệ thống nhúng. 4. Trình tự tiến hành thực hành THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG TRÊN NỀN FPGA
  14. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 14 Lựa chọn các linh kiện từ panel Libraries và đưa vào sơ đồ theo bảng sau: Ký hiệu Tên linh kiện Giải thích Số lượng U1 13 33 OSC1/CLKIN RB0/INT 14 34 OSC2/CLKOUT RB1 35 RB2 2 36 RA0/AN0 RB3/PGM 3 37 RA1/AN1 RB4 4 38 RA2/AN2/VREF-/CVREF RB5 5 39 RA3/AN3/VREF+ RB6/PGC 6 40 RA4/T0CKI/C1OUT RB7/PGD 7 RA5/AN4/SS/C2OUT 15 RC0/T1OSO/T1CKI 8 16 RE0/AN5/RD RC1/T1OSI/CCP2 9 17 RE1/AN6/WR RC2/CCP1 10 18 RE2/AN7/CS RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA 23 PIC18F452 Vi điều khiển 1 1 24 MCLR/Vpp/THV RC5/SDO 25 RC6/TX/CK 26 RC7/RX/DT 19 RD0/PSP0 20 RD1/PSP1 21 RD2/PSP2 22 RD3/PSP3 27 RD4/PSP4 28 RD5/PSP5 29 RD6/PSP6 30 RD7/PSP7 Q1 TIP41 TIP41 Tranzitor 8 TIP42 Q2 TIP42 5. Tạo Dự án nhúng: o Viết mã nguồn như sau: #include "ADC_LCD_Moto control.h" #define use_portb_lcd TRUE #include #define Forward_pin PIN_D0 #define Backward PIN_D1 void main() { int16 AD; int8 k; const int16 Tmax=1024; setup_adc_ports(ALL_ANALOG); setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); setup_psp(PSP_DISABLED); THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG TRÊN NỀN FPGA
  15. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 15 setup_spi(SPI_SS_DISABLED); setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_1); setup_timer_1(T1_DISABLED); setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1); setup_comparator(NC_NC_NC_NC); setup_vref(FALSE); lcd_init(); set_tris_d(0);output_d(0); while(1){ output_hight(PIN_D6); output_low(PIN_D6); delay_ms(100); } }  Nạp vào Mạch mô phỏng, kiểm tra kết quả.  Nạp vào mạch thật, kiểm chứng kết quả có trùng khớp với mình mong muốn hay không. 1.4. Ghi chép số liệu, kết quả thực hành 1.5. Chuẩn bị của sinh viên: - Đọc và nghiên cứu bài thực hành - Đọc và nghiên cứu lý thuyết có liên quan đến nội dung bài thực hành - Chuẩn bị các vật dụng, giấy vở ghi chép số liệu thực hành - Mạch máy tính nhúng, phần lập trình nhúng. - Sự chuẩn bị của sinh viên phải được thông qua kiểm tra của người hướng dẫn thực hành. Nếu không đạt, sẽ không được tham gia thực hành và có được thực hành tiếp vào buổi khác hay không sẽ do Bộ môn và Ban chủ nhiệm khoa giải quyết. Phần II. VIẾT BÁO CÁO THỰC HÀNH 2.1. Quy định chung: Báo cáo thực hành được viết một mặt trên khổ giấy A4, đóng quyển, bìa mềm (theo mẫu .........). Mỗi sinh viên có một quyển báo cáo riêng. 2.2. Nội dung báo cáo: 2.2.1. Cơ sở lý thuyết Phân tích cơ sở lý thuyết như mục 1.2. 2.2.2. Báo cáo kết quả thực hành - Mỗi sinh viên (nhóm sinh viên) thiết kế 01 mạch (sơ đồ nguyên lý, phần lập trình nhúng) ngẫu nhiên đã được chuẩn bị trước ở mục 1.4, trên phần mềm Proteus và PICC Compile. THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG TRÊN NỀN FPGA
  16. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 16 - Tổng hợp những kết quả chính cho nội dung báo cáo - Phân tích sơ đồ nguyên lý, mã lệnh - Lập bảng trạng thái đầu vào, đầu ra (nếu có) - Nhận xét kết quả: + Các kết quả thu được từ thực hành + So sánh kết quả thực hành với lý thuyết + Mức độ kết quả đạt được so với yêu cầu đề ra + Đánh giá các sai số của dụng cụ, thiết bị thực hành, người thao tác... - Kiến nghị. Phần III. ĐÁNH GIÁ CHẤM ĐIỂM, BẢO VỆ THỰC HÀNH Bộ môn hay tập thể hướng dẫn thực hành tổ chức đánh giá điểm thực hành thông qua lựa chọn một trong những hình thức sau: - Chấm điểm dựa trên nội dung bản báo cáo thực hành của từng sinh viên - Chấm điểm theo hình thức bảo vệ vấn đáp. Điểm thực hành của sinh viên được tổng hợp theo lớp có chữ ký xác nhận Trưởng bộ môn chuyên môn. THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG TRÊN NỀN FPGA
  17. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 17 Biên soạn: Th.S Nguyễn Tuấn Anh QUY TRÌNH THỰC HIỆN BÀI THỰC HÀNH MÔN HỆ THỐNG NHÚNG BÀI 3. QUANG BÁO SỬ DỤNG LED MATRẬN 8X8 CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THEO HỆ THỐNG TÍN CHỈ (HỆ 150 TC) THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG TRÊN NỀN FPGA
  18. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 18 Phần I. THỰC HÀNH 1.1. Mục đích thực hành: - Giúp sinh viên củng cố các kiến thức về thiết kế và lập trình cho hệ vi điều khiển (trên nền PIC) đồng thời tiếp cận với một môi trường thiết kế tích hợp chuyên nghiệp là phần mềm PIC C Compile và phần mềm mô phỏng Proteus. - Quang báo sử dụng LED matrận 8x8, cho phép lập trình chữ chạy trên 4 led8x8. - Giúp Sinh viên chuyển đổi tư duy từ kiến thức lý thuyết đến tiếp cận với kiến thức thực tế. - Giúp cho SV hiểu rõ được thực hành là một bộ phận công việc của người làm công tác khoa học kỹ thuật. 1.2. Cơ sở lý thuyết: Hệ thống nhúng là một hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm nhúng. Phần cứng là hệ thống vi điều khiển PIC và thiết bị ngoại vi. Phần mềm nhúng dùng ngôn ngữ C, biên dịch trên nền PIC C compile. Trong bài này, chúng ta thiết kế phần mềm nhúng, dựa trên nền phần cứng nhúng đã có, theo sơ đồ khối sau đây: LED ma trận Bộ điều khiển trung tâm Trong đó:  Bảng LED ma trận 8x8, hiển thị nội dung lập trình sẵn.  Bộ điều khiển trung tâm, là phần quan trọng nhất của hệ thống; là nơi phần mềm nhúng vào, thể hiện thuật toán của chúng ta. Để thực hiện tốt bài thực hành, chúng ta cần chuẩn bị trước các kiến thức cơ bản sau đây:  Cấu trúc máy tính nhúng, vi điều khiển, mạch logic cơ bản, mạch khuếch đại, mạch lọc, LCD, cảm biến, ADC,...  Ngôn ngữ lập trình C cho PIC (CCS C). Các kiến thức về tập lệnh, cấu trúc rẽ nhánh, vòng lặp, khai báo chương trình con, biến, hằng, mảng,... 1.3. Thực hành: 1.3.1. Nội quy an toàn thực hành: - Người thực hiện thực hành kể cả Hướng dẫn viên và sinh viên đề phải nắm vững các nội quy an toàn do phòng thực hành quy định, thông qua việc học nội quy có kiểm tra sát hạch. THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG TRÊN NỀN FPGA
  19. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 19 - Các thiết bị thực hành chịu sự kiểm soát an toàn theo phân cấp của nhà nước phải đảm bảo có đầy đủ biên bản kiểm định an toàn của cấp có thẩm quyền. Ví dụ: Thiết bị điện cao thế (trên 1 kV), các thiết bị áp lực, chất hóa học đặc biệt... 1.3.2. Nội dung bài thực hành: - Làm quen phần mềm PIC C Compile, Proteus - Thiết kế phần cứng hệ thống nhúng trên Proteus, đáp ứng bài toán - Tạo một project mới trên CCS - Lập trình phần mềm nhúng, đáp ứng được bài toán. - Nạp vào mạch thật - Kiểm tra hoạt động và đánh giá kết quả 1.3.3. Phương pháp và cách thức thực hành: 1. Giới thiệu thiết bị và dụng cụ thực hành 2. Phân nhóm thực hành 3. Sơ đồ hay cách thức tiến hành TN Thiết kế phần cứng hệ thống nhúng trên môi trường mô phỏng Proteus: H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 U1 13 15 OSC1/CLKI RC0/T1OSO/T1CKI H1 1 16 MCLR/VPP RC1/T1OSI/CCP2A H2 17 RC2/CCP1 H3 2 18 RA0/AN0 RC3/SCK/SCL H4 3 23 RA1/AN1 RC4/SDI/SDA H5 4 24 RA2/AN2/VREF- RC5/SDO H6 5 25 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 C28 C29 C30 C31 C32 RA3/AN3/VREF+ RC6/TX/CK H7 6 26 RA4/T0CKI RC7/RX/DT H8 7 RA5/AN4/SS/LVDIN 14 19 RA6/OSC2/CLKO RD0/PSP0 A C10 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 C28 C29 C30 C31 C32 20 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 RD1/PSP1 B 33 21 RB0/INT0 RD2/PSP2 C 34 22 RB1/INT1 RD3/PSP3 D 35 27 RB2/INT2 RD4/PSP4 INH1 36 28 RB3/CCP2B RD5/PSP5 INH2 11 10 18 17 20 19 14 13 16 15 11 10 18 17 20 19 14 13 16 15 37 29 9 8 7 6 5 4 9 8 7 6 5 4 RB4 RD6/PSP6 38 30 RB5/PGM RD7/PSP7 39 U2 U3 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 RB6/PGC 40 8 4514 4514 RB7/PGD RE0/RD/AN5 9 RE1/WR/AN6 10 RE2/CS/AN7 PIC18F452 STB STB INH INH C D C D A B A B 2 3 21 22 23 1 2 3 21 22 23 1 A B A B C D C D INH1 INH2 Hình 3. Phần cứng hệ thống nhúng. 4. Trình tự tiến hành thực hành Lựa chọn các linh kiện từ panel Libraries và đưa vào sơ đồ theo bảng sau: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG TRÊN NỀN FPGA
  20. Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Điện Tử 20 Ký hiệu Tên linh kiện Giải thích Số lượng U1 13 33 OSC1/CLKIN RB0/INT 14 34 OSC2/CLKOUT RB1 35 RB2 2 36 RA0/AN0 RB3/PGM 3 37 RA1/AN1 RB4 4 38 RA2/AN2/VREF-/CVREF RB5 5 39 RA3/AN3/VREF+ RB6/PGC 6 40 RA4/T0CKI/C1OUT RB7/PGD 7 RA5/AN4/SS/C2OUT 15 RC0/T1OSO/T1CKI 8 16 RE0/AN5/RD RC1/T1OSI/CCP2 9 17 RE1/AN6/WR RC2/CCP1 10 18 1 RE2/AN7/CS MCLR/Vpp/THV RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA RC5/SDO 23 24 PIC18F452 Vi điều khiển 1 25 RC6/TX/CK 26 RC7/RX/DT 19 RD0/PSP0 20 RD1/PSP1 21 RD2/PSP2 22 RD3/PSP3 27 RD4/PSP4 28 RD5/PSP5 29 RD6/PSP6 30 RD7/PSP7 LED MATRIX LED am trận 4 11 10 18 17 20 19 14 13 16 15 9 8 7 6 5 4 U2 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 4514 4514 Bộ giải mã 4 STB INH C D A B 2 3 21 22 23 1 5. Tạo Dự án nhúng: o Viết mã nguồn như sau: const char Nmax=10; const char mf[Nmax]={0xf8,0xfc,0x12,0x11,0x11,0x12,0xfc,0xf8,0x00}, DT=1; Int8 i,j,Dau,cnt; void main() {SET_TRIS_B(0);SET_TRIS_D(0); // portb=portd=trisb=trisd=0; Dau=cnt=0; while(1) { j=128; if(++cnt==20){Dau=(Dau+1)%Nmax;cnt=0;} for(i=7;i>=0;i--){ output_d(~mf[(Dau+i)%Nmax]); output_b(j); j/=2; delay_ms(DT); output_b(0); } } }  Nạp vào Mạch mô phỏng, kiểm tra kết quả.  Nạp vào mạch thật, kiểm chứng kết quả có trùng khớp với mình mong muốn hay không. THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG TRÊN NỀN FPGA

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản