Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2006 №6

Возможности оценочного комплекта Taste It!-2 фирмы NEC для микроконтроллеров семейства 78К0/Кх2

Лобач Олег  
Горюнов Геннадий  

В настоящее время основным элементом практически любого электронного устройства является микроконтроллер (МК). Поэтому часто перед разработчиками встает вопрос о выборе микросхем той или иной фирмыпроизводителя. Сегодня критерием такого выбора служит уже не столько внутренняя структура «кристалла» (речь идет о представителях одной и той же ценовой категории), сколько легкость его освоения и наличие грамотно разработанного программного обеспечения.

Введение

Производители стараются удовлетворять новым требованиям и предлагают для ознакомления со своими микроконтроллерами так называемые оценочные комплекты, которые чаще всего включают в себя плату, на которой находятся сам процессор, необходимые периферийные устройства и программное обеспечение.

Используя такой комплект, разработчик имеет возможность опробовать в действии заинтересовавший его микроконтроллер. Фирма NEC предлагает своим потребителям широкий диапазон оценочных комплектов. Перед нами стояла задача создания лабораторной работы для студентов на основе оценочного комплекта для микроконтроллеров. Целью лабораторной работы является ознакомление студентов с современными микроконтроллерами и средствами разработчика для них.

В данной статье представлен краткий обзор оценочных комплектов для микроконтроллеров NEC и описаны особенности современного оценочного комплекта Taste it!-2 от фирмы NEC.

Выбор оценочного комплекта

Для начала несколько слов о том, почему были выбраны микроконтроллеры NEC. Политика развития МК корпорацией NEC Electronics предполагает разделение всего многообразия микроконтроллеров на серии. Серии МК, ориентированные на различные области применения, характеризуются своими особенностями, такими как тип периферийных устройств, размер памяти, количество портов ввода-вывода и т. п. Краткие характеристики основных серий МК NEC приведены в таблице 1.

Таблица 1. Описание серий микроконтроллеров NEC
Таблица 1. Описание серий микроконтроллеров NEC

Поскольку серия K рассчитана на наибольшее количество применений, мы остановили свой выбор именно на ней. Эта серия интересна еще и тем, что включает в себя и 8-разрядные микроконтроллеры с малым количеством выводов (семейство 78K0S/Kx1+) для простых применений, 8-разрядные микроконтроллеры средней ценовой категории (семейство 78K0/Kx2), а также высокоэффективные 32-разрядные микроконтроллеры (семейство V850ES/Kx1+) для более сложных задач.

Периферийные устройства микроконтроллеров этой серии построены так, что могут наследоваться из младших семейств в старшие вплоть до совместимости по выводам. А применение общей программной среды IAR Embedded Workbench позволяет создавать переносимый программный код. На рис. 1 приведена структура серии К.

Рис. 1. Структура микроконтроллеров серии К
Рис. 1. Структура микроконтроллеров серии К

После того как мы определились с серией микроконтроллеров, нужно было определиться с оценочным комплектом. Краткая информация по оценочным комплектам для микроконтроллеров серии К представлена в таблице 2.

Таблица 2. Оценочные комплекты для микроконтроллеров серии К
Таблица 2. Оценочные комплекты для микроконтроллеров серии К

Выбор был сделан в пользу оценочного комплекта Taste it!-2, поскольку при богатых функциональных возможностях он поддерживает наиболее широкое семейство 78K0/Kx2 (табл. 3) 8-разрядных микроконтроллеров NEC, следовательно, может стать отправной точкой для начала разработки наибольшего количества применений. Кроме того, комплект поддерживает еще и семейство 16-разрядных микроконтроллеров семейства 78K0R/Kx3, имея невысокую стоимость (всего 114 евро).

Таблица 3. Основные технические характеристики МК семейства 78K0/Kx2
Таблица 3. Основные технические характеристики МК семейства 78K0/Kx2

Особенности Taste it!-2

Taste it!-2 — это комплект для микроконтроллеров общего назначения серии K_Line 78K0/Kx2. К его особенностям можно отнести следующее:

Комплект содержит такие элементы, как кнопки управления, ЖК-индикатор, светодиоды, регулятор входного напряжения для АЦП, термометр. Имеется возможность работы с последовательным портом UART через интерфейс USB.

  • Функция отладки на кристалле.

Поддерживается функция отладки на кристалле при помощи отладчика фирмы IAR C-SPY. Он позволяет программировать Flash-память и поддерживает стандартные функции отладки, такие как непрерывное и пошаговое исполнение программы, точки останова, действия с памятью и т. д.

  • Питание через интерфейс USB.

Taste it!-2 не требует отдельного источника напряжения, так как питание осуществляется непосредственно через интерфейс USB.

  • Символьный модуль ЖК.

В стандартный комплект входит символьный ЖК-дисплей 12G2, позволяющий сделать наглядной выходную информацию.

  • FPL3 — ПО для программирования Flash-памяти микроконтроллера.

Данное программное обеспечение позволяет выбрать и загрузить необходимое приложение в плату K_Line — Taste it!-2 для отладки.

  • Поддержка аналого-цифрового преобразования.
  • Доступны различные входные-выходные сигнальные линии, такие как порты вводавывода, подготовленные для подключения пользовательского оборудования; входныевыходные сигналы таймеров; интерфейс UART через микросхему USB UART FT232; поддержка шины LIN; температурный датчик KTY13-5; 4 выходные линии, подсоединенные к светодиодным индикаторам; 2 кнопки управления, предназначенные для генерации внешних прерываний.
  • Программное обеспечение включает IAR Embedded Workbench для МК на основе ядра 78K0/78K0S и отладчик-симулятор IAR C-SPY (ограничение программного кода до 4 кбайт).
  • Полная документация на микроконтроллер NEC семейства 78K0/KF2 , среду разработчика IAR Systems Embedded Workbench, отладчик IAR Systems C-SPY и Flash-программатор FPL3.

Структура

Оценочный комплект взаимодействует с персональным компьютером (далее ПК) через интерфейс USB. Микроконтроллер работает на частоте 12 МГц.

Микросхема преобразования USB-UART FT232 позволяет программному обеспечению получать доступ к USB-устройству так, как будто работа идет со стандартным интерфейсом RS-232. Драйвер виртуального порта (FTDI Virtual COM Port) определяется в операционной системе как дополнительный СОМ-порт.

Рис. 2. Процессорный модуль
Рис. 2. Процессорный модуль

Этим преследуется несколько целей: вопервых, ПК может быть использован для внутрисхемной отладки при помощи отладчика IAR C-SPY; во-вторых, с помощью программного обеспечения FPL3 программируется внутренняя Flash-память МК 78K0/KF2, в-третьих, таким образом осуществляется питание всей электронной схемы. Оценочный комплект функционально состоит из двух частей: процессорного модуля (рис. 2) и основной платы (рис. 3).

Рис. 3. Основная плата
Рис. 3. Основная плата 1 — USB-разъем, 2 — ЖКИ, 3 — температурный датчик, 4 — линейка переключателей, 5 — светодиоды, 6 — кнопки, 7 — потенциометры

Главным (и, по существу, единственным) электронным компонентом процессорного модуля является микроконтроллер uPD78F0547D (Flash-память — 128 кбайт, RAM — 1 кбайт, ERAM — 6 кбайт), принадлежащий к семейству микроконтроллеров общего назначения 78K0/KF2. Кроме того, на рис. 3 показаны пять разъемов, четыре из которых позволяют пользователю подключать дополнительное оборудование, а еще один (CN7) служит для подключения JTAG-отладчика QB-78K0MINI.

Данное устройство не входит в состав комплекта и приобретается отдельно. С обратной стороны процессорного модуля находятся еще два разъема для подключения к основной плате. Такой подход дает возможность использовать основную плату для работы с различными процессорными модулями (например, существует модификация комплекта с 16-разрядным микроконтроллером).

На основной плате находятся все остальные электронные компоненты. Остановимся на особенностях данной платы. В качестве устройства отображения информации используется символьный двухстрочный ЖК-дисплей.

Также на плате предусмотрена линейка из 4 планарных светодиодов, позволяющих увеличить наглядность отображаемой информации. В качестве устройства ввода используются три кнопки управления, две из которых подключены к входам внешних прерываний, а третья — к линии сброса.

Для работы с АЦП предусмотрены еще три элемента: внешний потенциометр сопротивлением 47 кОм, позволяющий подавать напряжение на вход АЦП от 0 до 5 В, источник опорного напряжения 1,2 В для калибровки получаемой с АЦП информации, а также аналоговый температурный датчик.

Кремниевый резистивный температурный датчик KTY13-5 использован как простой пример одного из применений встроенного 10-разрядного АЦП.

Еще одним элементом основной платы является линейка переключателей, с помощью которых можно выбирать режим работы оценочного комплекта (табл. 4).

Таблица 4. Режимы работы оценочного комплекта
Таблица 4. Режимы работы оценочного комплекта

Программное обеспечение

В качестве основной среды программирования фирма NEC предлагает широко известный продукт компании IAR — Embedded Workbench IDE. Данным пакетом давно пользуется большинство программистов микроконтроллеров фирм Atmel, Motorola и др., что дает им возможность оставаться в хорошо известной среде при разработке своего следующего проекта.

IAR Embedded Workbench предлагает концепцию, которая позволяет существенно снизить время разработки за счет использования приложений IAR System. Эта концепция называется «Different Architectures. One Solution» («Разные архитектуры. Одно решение»).

Интегрированная среда разработчика (IDE) представляет собой пакет программ, состоящий из:

  • компилятора С/С++;
  • ассемблера;
  • компоновщика XLINK;
  • мощного редактора;
  • менеджера проектов;
  • утилиты командной строки;
  • отладчика C-SPY.

Данная среда имеет стандартный оконный интерфейс. Для упрощения разработки первых приложений в стандартный комплект поставки включен набор из четырех примеров, ориентированных на С-компилятор.

Для загрузки получившегося проекта во Flash-память микроконтроллера в комплект входит программное обеспечение FPL3, позволяющее выполнять все основные функции стандартного программатора через интерфейс USB.

Режим внутрисхемной отладки

Плата K_Line — Taste it!-2 предоставляет возможность использовать два варианта внутрисхемной отладки. Функция On-Board debug позволяет проводить отладку без дополнительного внешнего оборудования. В этом режиме используется соединение к ПК через интерфейс USB-UART. Здесь доступны такие стандартные функции, как программирование Flash-памяти, выполнение программы в реальном масштабе времени и по шагам, работа с точками останова, операции с памятью и т. д.

Кроме того, K_Line — Taste it!-2 поддерживает работу с отладчиком QB-78K0MINI. Системная конфигурация такого варианта показана на рис. 4.

Рис. 4. Конфигурация K_Line — Taste it!-2 для отладки
Рис. 4. Конфигурация K_Line — Taste it!-2 для отладки

Преимущества второго подхода заключаются в том, что он освобождает внутреннюю Flash-память и позволяет использовать интерфейс USB-UART для пользовательских нужд. Негативным фактором является дополнительная стоимость оборудования, поэтому выбор зависит от конкретных задач, стоящих перед разработчиком.

Рис. 5. Внешний вид отладчика C-SPY
Рис. 5. Внешний вид отладчика C-SPY

В качестве программного обеспечения в режиме отладки предлагается стандартный инструмент среды IAR 78K0 EW под названием C-SPY. Это довольно мощный отладчик-симулятор, предоставляющий огромное число возможностей для тестирования написанной программы. На рис. 5 изображено стандартное окно данного приложения. В опциях проекта можно указать, с каким источником будет работать C-SPY. Сначала рекомендуется выбрать режим симулятора, причем для этого не требуется наличия самого отладочного комплекта, так как симуляция подразумевает работу только на программном уровне. В данном режиме обычно определяются и исправляются наиболее грубые ошибки. Далее необходимо перейти в режим отладки, для этого в опциях проекта выбирается драйвер TK-78 (для использования функции On-Board debug) или MINICUBE (для отладчика QB-78K0MINI).

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что данный отладочный комплект является мощным инструментом для ознакомления с семейством микроконтроллеров 78K0/Kx2 фирмы NEC и овладения практическими навыками для работы с программным обеспечением IAR Embedded Workbench for NEC. А возможность внутрисхемной отладки без дополнительного оборудования делает этот продукт привлекательным для решения любой задачи, связанной с разработкой программного обеспечения для микроконтроллера.

Компания Wind River, производитель средств разработки программного обеспечения для встраиваемых микропроцессорных устройств, разместила на своем сайте оценочные версии интегрированного пакета General Purpose Platform. Для загрузки доступны оба варианта пакета General Purpose Platform: GPP VxWorks Edition на базе операционной системы реального времени VxWorks и GPP Linux Edition на базе операционной системы общего назначения Linux.

Интегрированный пакет «Платформа общего назначения» (GPP) включает в себя операционную систему (VxWorks или Linux), среду разработки Wind River Workbench и набор связующего ПО (middleware). Оценочная версия представляет собой полный вариант пакета General Purpose Platform, предоставляемый с временным лицензионным ключом на 30 дней. Поддерживаемые микропроцессорные архитектуры: x86/Pentium, PowerPC, ARM, MIPS, XScale и SuperH.

Также для загрузки доступна оценочная версия среды разработки Workbench for OCD (On-Chip Debugging), предназначенная для использования с JTAG-адаптерами Wind River Probe (USB-JTAG) и Wind River ICE (Ethernet-JTAG).

Другие платформы Wind River на базе VxWorks и Linux:

  • для промышленных контроллеров — Platform for Industrial Devices;
  • для телекоммуникационного оборудования — Platform for Network Equipment;
  • для бортовой авионики — Platform for Safety Critical DO-178B/ARINC 653;
  • для автомобильной телематики — Platform for Automotive Devices;
  • для бытовой электроники — Platform for Consumer Devices.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке