Проектирование микропроцессорной системы (отладочной платы)»

Практическая работа «Проектирование микроконтроллерной системы (отладочной платы)»

Исходные данные

Цель работы : Получение навыков разработки микропроцессорной системы – макета отладочной платы на базе 8 разрядного микроконтроллера Microchip.

Выполнив работу, студент должен:

Знать:

- архитектуру 8- разрядных микроконтроллеров Microchip, технические характеристики и возможности периферийных блоков микроконтроллеров, условно – графическое обозначение радиоэлектронных компонентов.

Уметь:

- проектировать схемы электрические принципиальные;

- программировать микроконтроллер;

иметь практический опыт:

- разрабатывать цифровое микропроцессорное устройство на базе микроконтроллера.

Применяемые аппаратно –программные средства разработки и отладки проекта:

- САПР sPlan или подобное программное обеспечение

- набор радиоэлектронных компонентов или симулятор Proteus.

Интерфейс программы sPlan 7

Рисунок 1

Пример отладочной платы

Примером разработки макета отладочной демонстрационной платы предлагается рассмотреть учебный комплекс «eKit» на базе 8 разрядного микроконтроллера PIC18F4550.

Предлагаемый к рассмотрению отладочный демонстрационный комплект «eKit», предназначенный для изучения разработки встраиваемых систем на базе микроконтроллеров производства MICROC

Схема электрическая принципиальная демонстрационной платы «eKit» выполнена в САПР sPlan 7, в данном программном обеспечении получен проект печатной платы для ее изготовления. На рисунке 2 представлена схема электрическая принципиальная, на рисунке 3 представлена печатная плата, разрабатываемого устройства.

HIP.

Пример отладочной платы

Рисунок 2 - Cхема электрическая принципиальная

Пример отладочной платы

Рисунок 3 – Чертеж печатной платы

Микроконтроллер

В качестве центрального элемента выбран микроконтроллер PIC18F4550. На рисунке 3 представлено условно – графическое обозначение микроконтроллера PIC18F4550. В таблице 1 приведены технические характеристики для данного микроконтроллера.

Рисунок 3 - PIC18F4550

Таблица 1 –Характеристики PIC18F4550

Ядро

PIC18F

Память программ, Flash

32 КБ

Память данных

256 Байт

Память ОЗУ, RAM

2048 Байт

Количество выводов I/O

35

Количество входов АЦП

13

Количество таймеров

4

Максимальная тактовая частота

48 МГц

Аппаратные интерфейсы

EUSART, I2C, SPI, SPP, USB

Мин. напряжение питания

4.2В

Макс. напряжение питания

5.5В

Корпус

DIP

Количество выводов микросхемы

40

Рабочий температурный диапазон

-40°C to +85°C

Разрядность таймера, бит

16

Разрядность АЦП, бит

10

Характеристики микроконтроллера

Микроконтроллер PIC18F4550 обладает следующими характеристиками:

- содержит высокоскоростной интерфейс USB2.0 в составе периферии;

- имеет достаточное быстродействие;

- малое время проектирования устройства на его основе;

- возможность изменения микрокода программы на этапе выпуска изделий;

- поддержка разработок со стороны фирмы Microchip, в том числе, в обучении.

Характеристики микроконтроллера

Микроконтроллер PIC18F4550 имеет расширенную систему команд, а именно предоставляет дополнительное расширение к системе команд микроконтроллеров с ядром PIC18, которое добавляет 8 новых команд и индексированный литеральный режим адресации со смещением (при котором значение операнда указывается непосредственно в поле адреса команды). Это расширение, доступное как свойство конфигурации устройства, было специально разработано для оптимизации реентерабельного кода приложений изначального разработанного на языках высокого уровня такого как С.

Задание

1. Изучить архитектуру выбранного микроконтроллера, систему команд, возможности, реализуемые интерфейсами микроконтроллера (например наличие встроенного АЦП).2. Самостоятельно рассмотреть вкладки меню PICKit 2 Programmer.

2. Выбрать радиоэлектронные компоненты, используемые для реализации определить электрические характеристики компонентов и возможность использовать совместно с микроконтроллером.

3. Используя документацию к электронным компонентам и микроконтроллеру составить блок схему сопряжения элементов, определить электрические интерфейсы и схему подключения.

4. В системе автоматического проектирования построить схему электрическую принципиальную, выполнить трассировку – получить проект печатной платы.

5. По приведенному выше примеру разработать схему электрическую принципиальную отладочной платы, в отчете отразить описание технических возможностей устройств, описание микроконтроллера.