Журнал "Новости Электроники", номер 9, 2008 год.

Журнал "Новости Электроники", номер 9, 2008 год.Новые средства разработки для микроконтроллеров и DSP TEXAS INSTRUMENTSВладимир Бродин (Терраэлектроника) В статье рассматриваются новые средства разработки компании OLIMEX для микроконтроллеров и цифровых сигнальных процессоров от Texas Instruments. Представлено типовое решение датчика движения с микроконтроллером MSP430F2013, макетная отладочная плата с сигнальным процессором TMS320F28016 и JTAG-эмулятор для DSP с развитыми функциями и рекордно низкой ценой.

Известный производитель инструментальных средств компания OLIMEX выпустила в свет несколько изделий, поддерживающих популярные семейства микроконтроллеров и цифровых сигнальных процессоров (DSP) от Texas Instruments. На основе рекомендаций по применению (Application Note SLAA283, [1]) для семейства MSP430 разработана плата инфракрасного датчика движения MSP430-PIR. Проектирование устройств на основе DSP семейства TMS320 может быть быстрее освоено с помощью макетной отладочной платы TMS320-P28016. Для программирования и отладки систем на основе DSP компания OLIMEX предлагает бюджетный JTAG программатор-эмулятор TMS320-JTAG с развитыми инструментальными функциями и рекордно низкой ценой.

Средства разработки для MSP430

Семейство 16-разрядных микроконтроллеров MSP430 появилось в середине 90-х. Его архитектура ориентирована на высокую производительность при предельно низком потреблении энергии, как в активном режиме, так и в специальных режимах энергосбережения. С этой целью в качестве исходной выбрана система команд PDP-11, обеспечивающая быстрый доступ к операндам во всем адресном пространстве. Адреса памяти программ и данных, ввода/вывода и регистров общего назначения объединены (архитектура фон Неймана). Из исходного набора образовано 27 «настоящих» команд и 24 эмулируемых, что сократило мощность, потребляемую дешифратором команд. По этой причине устройства семейства MSP430 называют RISC-микроконтроллерами, хотя цикл команд составляет от 1 до 6 тактов. Главной целью является минимальная длительность (в машинных тактах) фрагмента программы, выполняющего некоторую функцию.

Использование RISC-ядра совместно с современной КМОП-схемотехникой позволило достичь впечатляющего результата: при напряжении питания +3,3 В и тактовой частоте 1 МГц потребление в активном режиме составляет 250 мкА. Дополнительно для снижения потребляемого тока могут быть использованы пять режимов энергосбережения.

Архитектура MSP430 включает большой набор интерфейсных модулей. Микроконтроллеры этого семейства имеют аналого-цифровой преобразователь и аппаратный умножитель 16х16 разрядов, поэтому компания-производитель называет их аналого-цифровыми процессорами (mixed signal processor). Микроконтроллеры MSP430 широко применяются в портативной измерительной аппаратуре и других областях, где требуется низкое потребление, точное аналого-цифровое преобразование и наличие разнообразных интерфейсов.

В настоящее время в семейство MSP430 входит около 140 типов микроконтроллеров. Микроконтроллеры линейки MSP430F20хх Tiny с тактовой частотой 16 МГц и напряжением питания 1,8...3,6 В изготавливаются в 14- и 16-выводных корпусах. Они предназначены для использования совместно с сенсорами и приходят на смену линейке MSP430x11хх с тактовой частотой 8 МГц. Программирование флэш-памяти программ и отладка резидентного ПО ведется через интерфейс типа SBW ( Spy-Bi-Wire Interface). Этот двухпроводной JTAG-интерфейс при отладке позволяет рабочей программе использовать практически все линии портов микроконтроллера.

Типовое решение инфракрасного датчика движения на базе микроконтроллера MSP430F2013 демонстрирует MSP430-PIR (рис. 1).

 

Рис. 1. Плата датчика движения MSP430-PIR

В датчике в качестве чувствительного элемента используется пироэлектрический пассивный инфракрасный сенсор (PIR).

Датчики движения на основе PIR широко используются в системах контроля доступа и в бытовой автоматике для включения освещения. Сенсор включает два пироэлектрических элемента. Инфракрасное излучение (длина волны 7...14 мкм) от движущегося тела принимается вначале одним элементом, затем другим. Неподвижные источники излучения воздействуют на оба элемента одновременно.

В датчике движения MSP430-PIR сигнал сенсора PIR обрабатывается микроконтроллером с многоразрядным АЦП, применяемым из-за специфики сигнала от пассивного инфракрасного сенсора и необходимостью уменьшить вероятность ложных срабатываний. Микроконтроллер включает центральный процессор с тактовой частотой 16 МГц, флэш-память программ 2 кБ, ОЗУ 128 байт, 10 линий ввода-вывода, 16-разрядный АЦП, сторожевой таймер, 16-разрядный таймер с двумя регистрами сравнения-захвата и универсальный интерфейс USI (SPI или I2C).

Управляющая программа датчика, текст которой доступен на сайте Texas Instruments (), демонстрирует возможности архитектуры MSP430 при использовании режимов пониженного энергопотребления. Благодаря этим режимам значение среднего тока, потребляемого датчиком, не превышает 10 мкА, из которых 6 мкА потребляет сенсор. Малое энергопотребление самого микроконтроллера является следствием раздельной работы блока АЦП и процессора (особенность архитектуры MSP430). При этом средний ток блока АЦП с источником опорного напряжения составляет 2,7 мкА, а процессор в среднем потребляет всего 0,08 мкА, поскольку работает очень короткое время. Внешний кварц отсутствует, синхронизация осуществляется от внутреннего генератора VLO с частотой 12 кГц и низким потреблением.

Схема платы датчика доступна на сайте компании OLIMEX (). На плате датчика, кроме сенсора и микроконтроллера, установлен также держатель батареи питания, разъемы SPI и JTAG 2х7, светодиод для индикации состояния. Плата датчика имеет размеры 42x26 мм.

Приобретение датчика MSP430-PIR позволяет сразу перейти к изучению исходного текста управляющей программы и работы блоков микроконтроллера в различных режимах. Цель дальнейшей модификации программы - усовершенствовать обнаружение движения в различной обстановке.

Программирование флэш-памяти, модификация и отладка программы датчика MSP430-PIR могут быть выполнены при помощи недорогого и быстрого USB-программатора-эмулятора MSP430-JTAG-TINY от OLIMEX. Этот прибор программирует все флэш-микроконтроллеры серии MSP430Fxxx, в том числе новые микросхемы по интерфейсу Spy-Bi-Wire. Программирование скоростное - 14 кБ/сек (1,4 кБ/сек через Spy-Bi-Wire), используется стандартный JTAG-разъем 2x7 выводов компании TI. Прибор совместим с демонстрационной системой программирования KickStart от компании IAR. При совместной работе обеспечивается программирование, эмуляция в реальном масштабе времени, пошаговое выполнение, работа механизма контрольных точек и другие режимы отладки. Система KickStart доступна для бесплатного скачивания на сайте фирмы IAR. При программировании в ее среде на ассемблере размер кода не ограничен, а при программировании на языке Си для микроконтроллеров MSP430 ограничение составляет 2 кБ. Возможна также работа с бесплатными Си-компилятором (GCC C compiler) и отладчиком Insight MSP430 toolchain and debugger.

Компания Texas Instruments для программирования и отладки устройств на микроконтроллерах MSP430 предлагает отладочный интерфейс MSP-FET430UIF. Прибор подключается к USB-порту компьютера, позволяет программировать все flash-микроконтроллеры серии MSP430Fxxx, в том числе по интерфейсу Spy-Bi-Wire. Его особенностью является возможность программной установки напряжения питания в пределах 1,8...5 В. В комплект поставки входит компакт-диск с документацией и демо-версией системы программирования с ограниченным по размеру кода Си-компилятором.

Компания Elprotronic для программирования и отладки микроконтроллеров семейства MSP430 предлагает очень быстрый прибор USB-MPS430-FPA-STD. Скорость программирования через JTAG достигает 26 кБ/сек, по интерфейсу Spy-Bi-Wire более 8 кБ/с, по интерфейсу BSL около 11 кБ/с. У прибора к неиспользуемым выводам JTAG разъема подключены линии интерфейса BSL. Такое решение позволяет экономить место на целевой плате. Прибор поставляется со стандартной версией программного обеспечения Flash Pro430, поддерживающей интерфейсы JTAG и BSL. Он охватывает все микроконтроллеры семейства MSP430 и рекомендуется к применению как инструментарий третьего производителя. Multi-FPA API-DLL позволяет управлять программатором из других программ.

Средства разработки для TMS320

Цифровые сигнальные процессоры семейства TMS320F280xx ориентированы на применение в преобразователях мощности и управлении электроприводами, отличаются низкой стоимостью. DSP этого семейства выполняют операции умножения 32х32 за один такт, их особенностями является сверхбыстрая реакция на прерывания и наличие ШИМ-контроллера, который обеспечивает высокое разрешение выходных сигналов.

Лабораторная отладочная плата TMS320-P28016 на базе DSP TMS320F28016 позволяет разработчику быстро приступить к изучению процессора, используя проверенную производителем аппаратуру (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Лабораторная отладочная плата TMS320-P28016 

Этот DSP - один из самых недорогих на рынке, но при этом обладает вполне достойными характеристиками - 32-разрядный прибор работает на частоте 60 МГц и обеспечивает производительность 60 MMACS. Плата включает типовую конфигурацию контроллера на основе DSP для управления электроприводами, а также макетное поле, вдоль которого расположен штыревой разъем с сигналами портов DSP. Разработчик может быстро добавить к отлаженному ядру свою часть схемы и провести отладку в масштабе реального времени. На плате реализована гибкая система выбора интерфейса для загрузки памяти программ микроконтроллера. Загрузка может быть осуществлена через интерфейсы SCI, SPI, CAN, I2C и по параллельной 16-разрядной шине.

Лабораторная плата имеет размеры 100х80 мм. На ней установлены:

DSP TMS320F28016: 32-разряда, 60МГц, флэш-память программ 32кБ, 12кБ ОЗУ, 8 каналов ШИМ (6 из них имеют разрешение 150пс), два 8-канальных 12-разрядных АЦП (3,75 msps), порты RS232, SPI, I2C, CAN;Разъем JTAG для программирования и отладки;Преобразователь интерфейсов USB- RS232;Микросхема драйвера и разъем CAN;Разъем UEXT с интерфейсами SPI, RS232, I2C для подключения дополнительных модулей фирмы OLIMEX, например MOD-NRF24Lx, MOD-MP3 и т.п.;Разъем MOTOR (для добавления модулей с ADC, PWM, сигналами прерываний);Кнопки пользователя и RST; Подстроечный потенциометр на аналоговом входе;Светодиоды питания и пользователя;порты DSP, выведенные на штыревой разъем.

На сайте компании OLIMEX () находится схема платы TMS320-P28016, руководство пользователя и справочный материал по работе платы с системой Code Composer Studio (CCS), а также исходные тексты на языке Си и файлы проектов демонстрационных программ для этой системы.

TMS320-JTAG - позиционируется фирмой OLIMEX как самый бюджетный JTAG-программатор/эмулятор для DSP (рис. 3).

 

 

Рис. 3. Программатор-эмулятор TMS320-JTAG 

Вместе с интегрированной системой Code Composer Studio 3.30 позволяет программировать и отлаживать целевую систему в реальном масштабе времени, а также обеспечивает пошаговое выполнение программы, работу механизма контрольных точек, отображение карты памяти и предоставляет другие возможности, присущие более дорогим моделям.

Программатор-эмулятор TMS320-JTAG имеет размеры 50х40 мм, длина кабеля составляет 20 см. Его отличительные особенности:

программирует все DSP семейства TMS320F с флэш-памятью, не совместим с XDS510;имеет собственный драйвер в системе Code Composer Studio 3.30;использует разъем JTAG 2x7;не требует внешнего источника, питание от целевой платы.

На сайте компании OLIMEX доступны руководство пользователя JTAG-программатора/эмулятора и драйвер для системы CCS.

Микроконтроллеры и DSP компании Texas Instruments позволяют создать цифровые и аналого-цифровые системы с выдающимися характеристиками, но при условии полного знания возможностей этой элементной базы и умении ими воспользоваться. Приобретение бюджетного инструментария от компании OLIMEX дает возможность сразу перейти к освоению новой архитектуры, не сомневаясь в работоспособности аппаратуры, уже отлаженной производителем. Все рассмотренные средства разработки от OLIMEX совместимы с инструментарием компании Texas Instruments и ПО других производителей (компании IAR, Elprotronic).

По вопросам приобретения и применения можно обращаться в компанию Терраэлектроника, e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , тел. в Москве: (495) 221-7803.

Литература

1. Пантелейчук А. Датчик движения с низким энергопотреблением на основе MSP430F2013//Новости электроники.2007.╧9.

 

 

Получение технической информации, заказ образцов, поставка -
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript  

Вернуться к содержанию номера







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.