integrisani racunarski sistemi a/d konverzija i...
TRANSCRIPT
Integrisani racunarski sistemiA/D konverzija i tajmeri
Odsek za elektroniku
Univerzitet u Beogradu - Elektrotehnicki fakultet
poslednja izmena 1. april 2018
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 1 / 47
Pregled
1 TajmeriTajmer ATajmer B
Primer 1 - PWM
2 ADCPrincipi
Primer 2 - Konverzija startovana tasteromPrimer 3 - Konverzija startovana tajmerom
PrekidiPrimer 4 - Ocitavanje u prekidnoj rutini
3 Low Power ModesPrimer 5 - LPM
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 2 / 47
Pregled
1 TajmeriTajmer ATajmer B
Primer 1 - PWM
2 ADCPrincipi
Primer 2 - Konverzija startovana tasteromPrimer 3 - Konverzija startovana tajmerom
PrekidiPrimer 4 - Ocitavanje u prekidnoj rutini
3 Low Power ModesPrimer 5 - LPM
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 3 / 47
Pregled
1 TajmeriTajmer ATajmer B
Primer 1 - PWM
2 ADCPrincipi
Primer 2 - Konverzija startovana tasteromPrimer 3 - Konverzija startovana tajmerom
PrekidiPrimer 4 - Ocitavanje u prekidnoj rutini
3 Low Power ModesPrimer 5 - LPM
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 4 / 47
Tajmer A
Tajmer A je 16-bitni tajmer sa nekoliko capture/compare blokova, cijibroj varira kod razlicitih predstavnika familije od 3 do 7
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 5 / 47
Brojac na gore (UP mod)
Po dostizanju vrednosti TAxCCR0 setuje se CCIFG fleg a pri resetovanjubrojaca na 0x0000 setuje se TAxIFG fleg
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 7 / 47
Kontinualni brojac (Continuous mod)
Tajmer uvek broji od 0x0000 do 0xffff.
Ovaj nacin brojanja u COMPARE modu tajmera je pogodan zagenerisanje signala razlicitih ucestanosti
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 8 / 47
CAPTURE/COMPARE blokovi
Svaki CC blok moze da radi u CAPTURE ili COMPARE modu. To jeodredeno bitom CAP u kontrolnom registru TAxCCTLn
CAPTURE mod se koristi za merenje ucestanosti, tj. intervala izmeduuzastopnih dogadaja na nekom pinu. Svaka promena na odredenompinu kopira trenutnu vrednost brojaca TAxR u odgovarajuci TAxCCRnregistar is setuje odgovarajuci CCIFG fleg.
COMPARE mod se koristi za generisanje PWM-a i signala razlicitihucestanosti. Svako izjednacavanje vrednosti brojaca TAxR sa vrednoscuu TAxCCRn registru setuje odgovarajuci TAxCCRn CCIFG fleg
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 10 / 47
Izlazna jedinica
Svaki CC blok sadrzi izlaznu jedinicu koja se koristi za generisanjesignala kao sto je PWM
Izlazna jednica moze da radi u osam razlicitih modova
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 11 / 47
Rad izlaznog bloka za brojac u modu brojanja na gore
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 12 / 47
Rad izlaznog bloka za brojac u UP/DOWN modu brojanja
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 13 / 47
Prekidi Tajmera A
Dva prekidna vektora su povezana sa tajmerom A:TAxCCR0 vektor za TAxCCR0 CCIFG flegTAxIV vektor za ostale CCIFG flegove i TAxIFG
U CAPTURE modu CCIFG fleg se setuje kada se na spoljni dogadajregistar TAxCCRn napuni vrednoscu brojaca TAxR
U COMPARE modu CCIFG fleg se setuje kada vrednost brojaca TAxRdostigne vrednost u TAxCCRn registru
TAIFG fleg se setuje kada vrednost brojaca TAxR dostigne 0x0000
Unutar TAxIV prekida se poliranjem odreduje koji je dogadaj izazvaoprekid
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 14 / 47
Pregled
1 TajmeriTajmer ATajmer B
Primer 1 - PWM
2 ADCPrincipi
Primer 2 - Konverzija startovana tasteromPrimer 3 - Konverzija startovana tajmerom
PrekidiPrimer 4 - Ocitavanje u prekidnoj rutini
3 Low Power ModesPrimer 5 - LPM
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 17 / 47
Tajmer B
Vrlo slicnih karakteristikakao i tajmer A
Ima vise CC jedinica imogucnost sinhronogupisivanja
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 18 / 47
Pregled
1 TajmeriTajmer ATajmer B
Primer 1 - PWM
2 ADCPrincipi
Primer 2 - Konverzija startovana tasteromPrimer 3 - Konverzija startovana tajmerom
PrekidiPrimer 4 - Ocitavanje u prekidnoj rutini
3 Low Power ModesPrimer 5 - LPM
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 19 / 47
Opis hardvera
Vdd
Vdd
Vdd
Vdd
Vdd
Vdd
Vdd
Vdd
a gfedbc
SEL1
ga fedbc
SEL2
ga fedbc
SEL3
ga fedbc
SEL4
SEL1
SEL2
SEL3
SEL4
g
f
e
d
c
b
a
LD1
LD2
LD3
LD4
MSP430F5438A
P7.6
P7.7
P5.0
P5.1
P11.1
P11.0
P10.7
P10.6
P4.3
P4.4
P4.5
P4.6
P6.0
P6.1
P6.2
P6.3
P6.4
P6.5
P6.6
ULN2003A
P1
P2
P3
P4
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 20 / 47
timer-pwm-led
Napisati C projekat za razvojni sistem kojim se podesava intenzitetosvetljaja LE diode. LE dioda se pobuduje PWM signalom koji segenerise pomocu tajmera B, a intenzitet osvetljaja (faktor ispunjenostiPWM signala) se podesava jednim tasterom u 16 koraka.
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 21 / 47
Pregled
1 TajmeriTajmer ATajmer B
Primer 1 - PWM
2 ADCPrincipi
Primer 2 - Konverzija startovana tasteromPrimer 3 - Konverzija startovana tajmerom
PrekidiPrimer 4 - Ocitavanje u prekidnoj rutini
3 Low Power ModesPrimer 5 - LPM
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 22 / 47
Pregled
1 TajmeriTajmer ATajmer B
Primer 1 - PWM
2 ADCPrincipi
Primer 2 - Konverzija startovana tasteromPrimer 3 - Konverzija startovana tajmerom
PrekidiPrimer 4 - Ocitavanje u prekidnoj rutini
3 Low Power ModesPrimer 5 - LPM
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 23 / 47
ADC12 1/3
12-bitni AD konvertor sa sukcesivnim aproksimacijama
Do 12 nezavisnih eksternih kanala
Posebni kanali za interni temperaturni senzor i eksternu naponskureferencu
Maksimalna brzina konverzija do 200ksps
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 24 / 47
ADC12 2/3
Softverski kontrolisano SH kolo
Tri interne ili eksterna naponska referenca
16 nezavisnih baferskih registara
Prekid sa brzim dekodovanjem izvora prekida
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 25 / 47
ADC12 funkcionisanje
Konvertuje ulazni napon u opsegu Vref− do Vref+ po sledecoj formuli:
NADC = 4095×Vin − Vref−
Vref+ − Vref−
Start konverzije mogu periodicno zadavati moduli Timer_A i Timer_B,ili se moze direktno zadati upisom odgovarajuceg start bita u kontrolniregistar
Na raspolaganju je 16 registara za cuvanje rezultata konverzije. Uzsvaki registar moze da se asocira bilo koji kanal
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 27 / 47
Zadavanje konverzije 1/2
Jedan nacin kontrole je softversko podesavanje trajanja samplingperioda
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 28 / 47
Zadavanje konverzije 2/2
Drugi nacin je direktna kontrola SHI signalom
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 29 / 47
Pregled
1 TajmeriTajmer ATajmer B
Primer 1 - PWM
2 ADCPrincipi
Primer 2 - Konverzija startovana tasteromPrimer 3 - Konverzija startovana tajmerom
PrekidiPrimer 4 - Ocitavanje u prekidnoj rutini
3 Low Power ModesPrimer 5 - LPM
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 31 / 47
adc-button
Napisati C projekat za razvojni sistem koji obezbeduje akvizicijusignala sa naponskog kanala A14 na pritisak tastera S4. Najvisa 4 bitarezultata konverzije se ispisuju na sedmosegmentnom displeju uheksadecimalnom formatu (0− F ).
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 32 / 47
Pregled
1 TajmeriTajmer ATajmer B
Primer 1 - PWM
2 ADCPrincipi
Primer 2 - Konverzija startovana tasteromPrimer 3 - Konverzija startovana tajmerom
PrekidiPrimer 4 - Ocitavanje u prekidnoj rutini
3 Low Power ModesPrimer 5 - LPM
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 33 / 47
adc-timer
Napisati C projekat za razvojni sistem koji obezbeduje kontinualnuakviziciju signala sa naponskog kanala A14. Najvisa 4 bita rezultatakonverzije se ispisuju na sedmosegmentnom displeju uheksadecimalnom formatu (0− F ). Ucestanost konverzije je 2 Hz iodredena je tajmerom A.
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 34 / 47
Pregled
1 TajmeriTajmer ATajmer B
Primer 1 - PWM
2 ADCPrincipi
Primer 2 - Konverzija startovana tasteromPrimer 3 - Konverzija startovana tajmerom
PrekidiPrimer 4 - Ocitavanje u prekidnoj rutini
3 Low Power ModesPrimer 5 - LPM
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 35 / 47
ADC12 prekidi 1/2
16 prekida asociranih sa ADC12IFGx flegom koji se setuje kada se uodgovarajuci registar upise rezultat konverzije
Prekid asociran sa ADC12OV flegom koji se dogada kada se u neki odbaferskih registara ADC12MEMx upisuje novi rezultat pre nego sto je stariprocitan
ADC12TOV prekid koji se dogada kada se inicira nova konverzija pre negosto je tekuca zavrsena
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 36 / 47
ADC12 prekidi
Svaki od 18 izvora prekida je moguce individualno maskirati
Iako postoji samo jedan prekidni vektor za sve ADC12 prekide,koriscenjem generatora prekidnog vektora ADC12IV u kome je kodiranjedan od 18 flegova koji izazivaju prekid lako se realizuje grananje uprekidnoj rutini
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 37 / 47
Pregled
1 TajmeriTajmer ATajmer B
Primer 1 - PWM
2 ADCPrincipi
Primer 2 - Konverzija startovana tasteromPrimer 3 - Konverzija startovana tajmerom
PrekidiPrimer 4 - Ocitavanje u prekidnoj rutini
3 Low Power ModesPrimer 5 - LPM
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 38 / 47
adc-interrupt
Napisati C projekat za razvojni sistem koji obezbeduje kontinualnuakviziciju signala sa naponskog kanala A14. Najvisa 4 bita rezultatakonverzije se ispisuju na sedmosegmentnom displeju u heksadecimalnomformatu (0− F ). Osim toga, rezultat konverzije se koristi zaodredivanje Duty-cycle-a PWM signala koji se generise pomocutajmera B. Ucestanost konverzije je 2 Hz i odredena je tajmerom A.
Ocitavanje rezultata konverzije vrsiti u prekidnoj rutini ADC
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 39 / 47
Pregled
1 TajmeriTajmer ATajmer B
Primer 1 - PWM
2 ADCPrincipi
Primer 2 - Konverzija startovana tasteromPrimer 3 - Konverzija startovana tajmerom
PrekidiPrimer 4 - Ocitavanje u prekidnoj rutini
3 Low Power ModesPrimer 5 - LPM
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 41 / 47
Low Power Modes
MSP430 mikrokontroleri podrzavaju vise rezima smanjene potrosnje
Zeljeni rezim smanjene potrosnje se podesava pomocu CPUOFF, OSCOFF,SCG0 i SCG1 bita u statusnom registru
Posto se statusni registar cuva na steku prilikom obrade prekida, ondaje nakon obrade prekida moguc povratak u stari rezim smanjenepotrosnje, ili ukoliko se modifikuje vrednost statusnog registra na steku,moguc odlazak u neki drugi rezim smanjene potrosnje ili u aktivanrezim
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 42 / 47
Potrosnja
Mode I@3V [μA] *Active, 1MHz 290Active, 8MHz 1840
LPM0 73LPM2 11.7LPM3 2.3LPM4 1.3LPM4.5 0.1
*) prema datasheet-u
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 44 / 47
Pregled
1 TajmeriTajmer ATajmer B
Primer 1 - PWM
2 ADCPrincipi
Primer 2 - Konverzija startovana tasteromPrimer 3 - Konverzija startovana tajmerom
PrekidiPrimer 4 - Ocitavanje u prekidnoj rutini
3 Low Power ModesPrimer 5 - LPM
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 45 / 47
lpm-manage
Napisati C projekat za razvojni sistem koji u prekidnoj rutini ADkonvertora smesta izmerene vrednosti u bafer. Nakon izmerenih 256vrednosti potrebno je izracunati srednju vrednost tih merenja bezugrozavanja odziva sistema, tako sto ce racunanje da se izvrsi u petljiglavnog programa.
Sistem nakon inicijalizacije treba da bude u LPM3 rezimu smanjenepotrosnje, iz kojeg izlazi kada se u prekidnoj rutini izmeri 256-ti odbirak
Odsek za elektroniku 13E044IRS ETF Beograd 46 / 47